小球藻—大漂联合修复大宗淡水鱼养殖水体的作用研究

焦蓉婷，林玲，沈强

（1.浙江竟成环境咨询有限公司，浙江 杭州 311100；2.平阳县水产技术推广站，浙江 温州 325400）

我国水产品产量居全球首位，约占全球总产量的2/3[1]。国内大宗淡水鱼主要有青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、鲂等品种，产量占国内水产品总量的30.3%，在市场供给中起到了关键作用[2]。与此同时，养殖产量的快速增长导致养殖水体污染严重，水体氮、磷、氨氮含量超标，进而影响到水产品的食物安全，并且通过食物链传递对人类的饮食健康构成了威胁。因此养殖尾水修复成为近年来国内外的关注热点，目前水产养殖废水修复方法主要有化学修复法、物理修复法和生物修复法。前两种修复方法目的明确[3]，但是成本高、消耗大，并且可能造成二次污染，限于小试阶段。生物修复法则是利用水生植物、动物、微生物等自身代谢活动吸收废水中有机污染物、氮磷元素等，达到净水的目的。相比较其它修复方法来说，生物修复法具有费用低，无二次污染等特点[4]。

藻类用于污水处理的研究始于20世纪60年代，其具有原料丰富，成本低，易操作，吸附量大等特点[5]，其中以小球藻最为常用。在大宗淡水鱼养殖体系中加入小球藻，淡水鱼可利用小球藻蛋白质中的促生长物质和天然免疫物质，增强自身的抗病能力；小球藻亦可降解水中氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质[6-8]，增加水体溶氧量。大薸俗称水莲花、水白菜，为多年生浮水草本，适宜在中性或微碱性水中生长。夏秋季节，大薸是对富营养化水体中的P元素及其它污染物去除效果最好的植物材料之一[9-13]。之前有关小球藻和大漂的污水净化修复能力已有很多研究。该试验基于前人对小球藻和大漂的净水能力的研究，尝试将两者联合净化处理大宗淡水鱼养殖废水，通过分析各处理净化效果的差异，为大宗淡水养殖废水净化修复提供新的方法和依据。

1 材料与方法

1.1 试验装置及环境条件

用塑料桶（3 L）作培养器。取12个塑料桶并依次标号，每桶放入2 L养殖水。试验设置空白对照组、大漂组、小球藻组、小球藻+大漂联合组4个组别。每组各设置3个平行塑料桶，其中1～3号塑料桶为空白对照，4～6号塑料桶分别放入等量3株大漂，7～9号塑料桶分别放人等量小球藻100 mL，10～12号塑料桶分别放入等量小球藻100 mL+大漂3株。置于通气环境中培养。

1.2 试验藻、废水来源

小球藻购自中科院水生所淡水藻种库，实验前采用BG-11培养基预培养，使之处于对数生长期。大漂采自温州该地乡村河道，挑选生长健康、大小均一的植株进行预培养，去除黄叶、腐根，将根部用自来水冲洗，然后在蒸馏水中饥饿处理48 h。大宗淡水鱼养殖废水取自平阳某淡水鱼养殖基地。

1.3 监测指标及方法

试验开始后，每隔5 d测定总氮，总磷，氨氮，以及COD值，试验共持续20 d。总氮，总磷，氨氮，COD的测定分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、钼酸铵分光光光度法、水杨酸分光光度法、高锰酸钾法[14]。

1.4 试验仪器

UV-7502 PC紫外线可见分光光度计。

1.5 数据统计与分析

所有试验数据采用平行测定结果的均值，采用Origin 7.5软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 结果

2.1.1 不同处理废水中总氮的变化情况 由图1不同处理废水中总氮含量随时间的变化情况可见：空白对照组中水体的TN去除率为15.03%，低于其他处理组；小球藻处理组、大漂处理组去除养殖废水中总氮含量的效果相差不大，效率分别为68.87和71.18%；小球藻—大漂联合处理组中水体含氮量由原来3.28 mg/L减少至0.2 mg/L，去除率达到78.03%。

图1 不同处理污水中总氮浓度随时间的变化

2.1.2 不同处理水体中总磷的变化情况 由图2不同处理废水中总磷含量随时间的变化情况可见：养殖水体中原TP的浓度为0.092 mg/L，实验结束后，对照组TP浓度下降了7.63%；小球藻组的TP去除率为66.71%；大漂组的TP去除率为72.12%。TP的去除速度有先慢后快的趋势，与TN的去除速度的变化趋势相类似。其中小球藻联合大漂处理组对TP的去除效率最高，由原来浓度0.092 mg/L降低至0.016 mg/L，去除率高达82.38%。

图2 不同处理污水中总磷浓度随时间的变化

2.1.3 不同处理水体中氨氮的变化情况 由图3不同处理废水中氨氮含量随时间的变化情况可见：空白对照组水体中的氨氮含量小范围波动，其它处理组都呈现出不断减少的趋势。其中效果最显著的是小球藻联合大漂处理组，水体中氨氮含量降低65.05%，小球藻处理组中氨氮去除率为48.3%，大漂处理组为53.43%。

图3 不同处理污水中氨氮浓度随时间的变化

2.1.4 不同处理水体中COD的变化情况 由图4不同处理废水中COD含量随时间的变化情况可见：试验周期内，空白组中COD含量由8.318 mg/L下降到8.160 mg/L，COD含量下降了1.89%，变化不明显。而其他处理组都呈先大幅下降，随后减缓下降的趋势。其中小球藻处理组COD含量减少9.013%，大漂处理组减少10.09%，两组对COD含量的影响相接近。相比而言，小球藻联合大漂养殖水组的减少量为11.98%，效果最好。

图4 不同处理污水中CODMn浓度随时间的变化

2.2 分析

从图1至图4可以看出，与其他处理组相比，空白组含氮量、含磷量、氨氮量、化学需氧量没有呈明显下降的趋势，但是TN的含量依然有所下降，这可能是由于水体固有的微生物硝化-反硝化作用、氨态氮挥发、含有机氮颗粒物沉降导致的，且空白组TN去除率始终低于其他实验组。大漂处理组相较于小球藻处理组在上的去除率更好，从植物学的观点来看，植物体利用根系吸收水体中溶解性的磷酸盐、硝酸盐和铵盐等营养物质来进行自身生长和组织的合成；另一方面大漂的根系中存在着大量的微生物需依靠分解水体中的有机物来维持生长，这使得大漂在有机物丰富的水体中具有较强的净化能力。10 d后，随着水体中营养物质的缺乏，大漂开始生长缓慢，其除氮、磷、氨氮、COD的能力逐渐减弱。

加入小球藻和大漂的联合处理组比单独大漂或者小球藻的处理效果要好，可能是因为两者之间可形成一个相处促进的体系环境。有研究证明部分植物的浅生根区可为低等植物或微生物构建良好生长的环境[15-17]：大漂根部所吸附的污染物质可通过根系小球藻的净化而得到降解，同时大漂根部又能分泌小球藻生长所必需的营养物质。小球藻亦能增强植物光合作用能力，机体活力和代谢能力，进一步促进大漂对氮、磷、氨氮的吸收。

图4可看到小球藻联合大漂组对COD的去除率偏低，可能是大漂和小球藻生长进入衰老凋谢阶段，仍具有一定的净化水体功能，但净化功能大大降低。大漂联合小球藻使水体的有机物含量增加，在氧气相对不充足的情况下不仅无法有效的促进废水污染物的降解，反而在一定程度上会引起水质的恶化。

3 结论与展望

3.1 结论

随着大宗淡水鱼养殖业的发展，如何有效处理养殖废水，防止水污染已成为水产养殖业发展的瓶颈。该文研究了小球藻-大漂联合修复养殖废水的效果，经过20 d的处理试验，得出以下结论：①大漂、小球藻都有一定的脱氮除磷、去氨氮、去有机物的能力。小球藻、大漂对大宗淡水鱼养殖废水中TN的去除率分别为68.87%、71.18%，TP的去除率分别为 66.71%、72.12%的去除率分别为48.3%、53.43%，COD分别减少9.01%、10.09%。②二是小球藻、大漂两者联合修复大宗淡水鱼养殖废水的能力高于两者自身，TN去除率达78.03%，TP去除率达82.38%去除率为65.05%，COD减少11.98%。小球藻联合大漂对水体氮、磷、氨氮[18]和有机物的去除效果均存在促进作用，可使水质得到较大改善。

3.2 展望

养殖水体污染已成为制约我国水产养殖业发展的主要问题之一，改善水产养殖环境除了使用物理和化学方法外，采用生物修复技术已成为近年来行业关注的热点。与此同时，目前国内的生物修复技术仍未成熟，关于生物联合修复水体的研究很少，各类植物和微生物之间的相互作用原理还未取得实质性的认识，所以水生植物、动物或微生物联合修复养殖水体的相关研究具有重要意义。此外在大宗淡水养殖过程中，寄生虫、细菌性、病毒性等疾病发病率较高，但目前我国适用于大规模淡水鱼免疫的疫苗手段仍处于初始状态，导致养殖水体污染无法从根本上去除，这需要在生产中尽快改革传统大宗淡水鱼养殖技术，建立高效环保、节能减排的养殖模式，攻克养殖尾水净化修复难题。