不同污染程度养殖水体静置过程的水质变化

王金庆，吕卫光，刘长娥，张翰林，李双喜，郑宪清，张娟琴，周文宗

（上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403）

不同污染程度养殖水体静置过程的水质变化

王金庆，吕卫光，刘长娥，张翰林，李双喜，郑宪清，张娟琴，周文宗

（上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403）

我国当前水体污染形势十分严峻，水产养殖业也排放出大量的养殖污水，增加了环境压力。化肥农药滥用加重面源污染形势，2012年我国化肥用量达5 839万吨，农药年产约170万吨，严重污染土壤、水体，还威胁到食品安全。污染和富营养化水体的修复治理已经迫在眉睫。

污染或富营养化程度不同的水体脱离原有大水体后，由于其自身存在较多的藻类、细菌或者微生物群体，静置过程可发生显著的自净过程。这是水域生态系统对污染物的反馈，称为水体的“自净”作用。污染水体静置后，水质逐渐改良而有毒和挥发物质逐渐减少，经过较长时间的静置后，可用于灌溉和养殖生产，这一发现有助于水体修复研究和实践。污染水体具有明显的自净能力，静置最大的优点是成本低，但需要占据空间和时间。

目前研究污水静置过程变化规律的文献很少，该研究从不同污染程度的河道中采集水样，在实验室内静置20 d并定期监测水质指标，分析营养盐和理化指标随时间变化的动态与规律，探讨水体自净变化的机制和实践意义。

1 材料与方法

污染水样采集于太湖流域无锡市直湖港龙延河。依据水质监测结果，分别在重污染、中度污染和轻度污染水域采集水样。2011年6月无锡直湖港各级河道里取不同污染程度的水体，直湖港、朱家浜中部、人工湿地、龙延河西部。直湖港作为通航河道，船只来往频繁，且沿岸有水泥厂，水体污染最为严重，且营养盐含量高，水色浑浊；其次是龙延河、朱家浜；人工湿地水样为采用水环境治理措施改良过的水体，水质、水色十分优良，营养盐含量低；最后选取室内曝气3天的自来水作为对照。重复5次。

将试验水体带回至上海市农业科学院实验室内，静置于敞口的水桶内，定期监测水体理化性质并分析其变化，监测指标包括TP、TN、NH4-N、CODMn、pH、DO、EC。6月23日至7月15日期间共测定10次，分析水体营养盐和理化指标的变化趋势。

统计方法采用双因素方差分析，统计软件为Statistica 7.0。

采用Statistica 7.0软件对实验数据进行统计分析，用One-Way ANOVA分析不同污染水体之间的差异和时间变化。用Levene法进行方差齐性检验，不满足方差齐性时对数据进行对数或者平方根处理，之后用Tukey's法进行后续检验，取P＜0.05为具有统计学意义的差异。

2 结果

见图1。

水体TN分析结果表明，最初人工湿地TN最低，其次是自来水、龙延河和朱家浜，最高是直湖港的水样。在整个20 d的静置过程中，各处理水样TN浓度均出现不同程度的升高，朱家浜升高幅度最大，为3.03 mg/L，其次是人工湿地的水样，2.27 mg/L、直湖港1.74 mg/L，龙延河升高1.5 mg/L，自来水升高1.23 mg/L。在实验第20天，直湖港与朱家浜水体TN浓度达到一致，自来水与人工湿地达到一致。直湖港和朱家浜的TN最高，龙延河居中，人工湿地、自来水最低。

图1 不同来源水体室内静置20 d的水质变化

NH3-N的变化较为特殊，龙延河、直湖港初期浓度较高，自来水居中，人工湿地、朱家浜偏低。从实验开始至第6天，龙延河和直湖港水样的NH3-N浓度迅速降低，朱家浜的NH3-N含量一直维持在低水平（0.2～0.4 mg/L），缓慢降低，第6天降至最低点；人工湿地一直变化很小，从第8天开始来自河道的四个处理的浓度基本达到一致；而自来水的NH3-N则在1—4日略微降低后不断增加。最后，自来水NH3-N达到最高，河道四种处理的水样NH3-N浓度趋于一致且为最低。

龙延河和直湖港的NH3-N从第1天至第6天迅速降至最低，从开始的最高者成为最低者，之后平缓，与朱家浜水体变化一致；朱家浜的NH3-N含量是5个水体中最低的，一直维持在低水平（0.2～0.4 mg/L），且变化平缓，在第6天降至最低点；人工湿地一直变化很小，在1—8天时比朱家浜略高。自来水的NH3-N则在1至4日略微降低后不断增加，成为5个水体中的最高者。实验末期自来水出现高的NH3-N值，而4个其余来源水样较为相近且较低。

各类别水体的TP均持续下降，自来水的TP基本未发生变化。这说明水体TP受到大气影响较小。各实验组TP平稳下降，只有自来水TP变化不明显，在15 d时人工湿地TP降至与自来水一致的水平。TP值以龙延河最高，其次是直湖港、朱家浜，人工湿地和自来水相近，浓度最低。

CODMn，人工湿地、朱家浜不断降低，直湖港略微上升，自来水则较快上升，而龙延河水体则是先快速上升，在第4天达到最高点，之后开始下降，在6—8日5个水体都达到相同浓度。但之后又出现不规则的波动，但这期间的波动5个水体是一致的，表明影响因素来自外部。末期，CODMn自来水最高，其余4个很接近，依次是人工湿地、朱家浜、龙延河、直湖港。

3 讨论

水体静置过程实质是与沉淀法相类似的简化物理方法。工业上养殖废水的循环使用，首先用筛网将粪便、残饵、悬浮物等有机物清除，第二步是沉淀静置过程。借助水中悬浮固体本身重力，使其与水分离，按沉淀物质的性质和浓度主要分为自由沉淀和絮凝沉淀两种，后者颗粒互相黏合成为较大的絮凝体。该试验发现，静置过程的直湖港与龙延河水样TN、TP一直处于较高水平；氨氮起始时很高而静置一段时间后挥发降低，CODMn一直处于较低浓度，说明这两种水体尽管营养盐含量很高，但有害物质较少，可用于鱼类的孵化。自来水开始时除了氨氮居中外，其余成分含量都很低，水质优良；但后期氨氮和CODMn出现了显著增加，水质变差。人工湿地和朱家浜CODMn较高，但后期不断降低，水质由于静置出现了改善。①直湖港、龙延河水体营养状况相近，尽管N、P营养盐含量过高，但CODMn含量并不高（对鱼卵孵化的不利影响较小）。与其他来源水体相比，直湖港TN含量最高，TP和NH3-N第2高，龙延河TP和NH3-N最高，TN第3位，而CODMn含量与龙延河接近，居第3位。②人工湿地以CODMn最高（可能含有鱼卵孵化的有害物质），而TN、TP、NH3-N都很低，营养盐含量很低，说明人工湿地的水质净化效果很好，但还原性有害物质较多，不利于鱼卵孵化；其中TN最低，NH3-N和TP均居第4位。③朱家浜的TN和CODMn都较高，在5种水体中居第2位，水体营养盐含量较高，对鱼类有害的还原性物质可能也较高，不利于鱼卵孵化；TP居中，NH3-N最低。④自来水的水质状况最好，营养盐含量很低，CODMn含量也很低；即TP和CODMn最低，TN第4位，NH3-N第3位。

10.3969/j.issn.1004-2091.2016.12.007

2016-03-12）

国家科技部星火计划（2015GA680005）；上海市农业科学院科技兴农项目（TG04）；上海市科委国际合作项目（14390711800）；上海市自然科学基金面上项目资助（13ZR1427300）；上海市农业科学院发展基金（YF12）