水产养殖降低水体氨氮方法及建议

张丁月 侯俊 叶新新

摘 要：氨氮过高是当前水产养殖过程中所面临最为突出的问题之一，本文通过对现有研究总结，把现阶段降低水体氨氮的方法归纳为物理措施、化学措施以及生物措施三种。并结合生产实际对投入品使用提出几点建议。

关键词：降低氨氮;水产养殖;物理措施;化学措施;生物措施

中图分类号：S181; S154

水产养殖过程中，氨氮过高不但会毒害鱼类，还会诱发多种疾病，制约鱼类正常生长。通常检测到的氨氮是水体中铵根离子（NH+4）和非离子氨（NH3）的总称，其中非离子氨对水生生物直接具有毒害作用。铵根离子本身不会对水生生物产生影响，但其在水中一定条件下可以转化成非离子氨，从而对水生生物产生危害。当前，养殖水体氨氮过高是养殖业普遍面临的问题，特别是养殖中后期由于饵料、肥料以及动植物尸体的大量累积，水体氨氮普遍过高。因此，在养殖过程中如何避免氨氮过高，以及如何通过投入品使用降低氨氮显得尤为重要。

1 氨氮的来源和危害

水体中氨氮的来源主要有三个[1]。一是鱼类排泄物、肥料、残饵和动植物尸体等物质被微生物分解后形成氨基酸，然后分解成氨氮;二是水体中氧气不足时水体生产硝化反应，亚硝酸盐、硝酸盐在反硝化细菌的作用下分解而产生氨氮;三是鱼类生理性排放氨氮，即鱼类为了防止體内氨中毒，通过鳃和尿液向水体中排出体内的氨氮。非离子氨具有脂溶性特征，通过鳃进入水生生物体时，会直接增加水生生物氨氮排泄的负担。此外，氨氮在鱼类血液中的浓度升高，血液pH随之相应上升，多种酶活性受到抑制，同时血液输氧能力降低，最终导致鱼类窒息。

2 降低氨氮的研究进展

近几年学者对水体中降低氨氮的报道日益增多，本研究通过Web of science 和CNKI搜集了2009年来的最新研究结果，并对其进行总结归纳。

2.1 物理措施

物理措施是根据氨氮的基本性质进行简单的降低。现阶段，人们最常用的物理方法是通过换水稀释氨氮，由于其简单易行且效果显著，得到农户的广泛认可。但这种方法也存在明显的弊端，大量地换水导致电力资源、水资源浪费严重的同时，也给外部环境带来了巨大压力。除换水之外，现阶段存在以下几种方法：

材料吸附法：艾小雨团队研究发现，以凤眼莲制备的生物质碳，通过物理吸附降低水中氨氮含量[2];谌莉莎用比表面积为1 000 m2·g-1的活性碳纤维作为复合碳纤维的基材，结果发现水体氨氮去除高达60%[3];杜国丰等[4]研究发现，活性泥炭能降低凡纳滨对虾养殖水体中的氨氮，并使浓度保持在1 mg/L以下。

离子交换法：成晓云[5]借鉴心脏外科领域中膜肺给血液加氧和排毒的原理，将膜肺的应用扩展到水产养殖领域，制作了模式氧合器，同时结合抽真空法和酸吸收法，综合氨氮去除率可高达80%。

循环水去除法：与传统换水不同，循环水是通过一定机械装置使水体流动，经过湿地等缓冲区域后，再重新引入池塘，从而达到增加溶氧、降低氨氮的目的。这种方法解决了传统换水导致水资源浪费，环境污染的问题，在一些大型农场被广泛利用。然而，这种方法弊端也十分突出：水循环需要动力，且消耗较大，而氨氮去除效果有限。在实际操作中，人们往往在循环水的基础上，配合浮床或其他化学措施共同作用，从而达到去除氨氮的效果。

2.2 化学措施

化学措施是在养殖水体中加入一定物质，通过其与氨氮反应来达到降低氨氮的目的。现阶段存在以下几种方法：

一是通过降低pH和温度能降低NH3在氨氮中的百分比（图1），挪威的Steven团队利用碳酸氢钠调节灌溉水pH来达到降低氨氮的目的[6]。

二是通过氧化来降低氨氮，管崇武等[7]发现臭氧优先与有机污染物发生反应，其次为亚硝酸盐，然后才是氧化氨氮，其中，15 mg/L 的臭氧投加量可取得较经济的净化效果。过氧乙酸和过硫酸钾与臭氧除氨氮的原理相似[8]。

三是通过光催化技术来降低氨氮，石墨相氮化碳（g-C3N4）是由C和N两种非金属元素组成的新型可见光光催化剂，在光强195 mW/cm2照射下，其最佳用量为0.2 g/L时，6 h内总氨氮的去除率达到80%[9]。

四是电化学氧化法去除养殖废水中的氨氮，尚秀丽等[10]研究发现，以 Ti/RuO2-IrO2为阳极，石墨板为阴极，电流密度为 70 mA/cm2， pH 值为 8～10，180 min 内氨氮的去除率达到92%。

综上，化学措施具有氨氮去除高，速度快等突出优势，但另一方面，化学措施一般成本较高，且对环境要求较高，试剂用量难以把控，容易对水环境产生负面影响。例如，碱性盐类降低pH的同时造成水体盐离子增加，有可能危害鱼类。

2.3 生物措施

生物措施其原理均来自于氮转化过程的控制（图2）。具体方式如下。

一是利用生物转盘、生物转筒和包埋固定微生物法降氨氮，该设备在工厂化养鱼和特种水产品的养殖中应用较多。其作用原理是利用生物转盘或转筒上附生消化细菌，吸收和转化水体中的氨，来降低氨氮，研究表明，该方法去除氨的效率可达80%以上[11]。也有研究发现，可以以沸石为载体，吸附固定化耐盐氨氧化-反硝化菌株来降低氨氮[12]。

二是利用微生物制剂改良水质降氨。施用光合细菌、硝化细菌、放线菌等微生物制剂，通过微生物分解亚硝酸盐来达到降低氨氮。许多研究表明，养鱼水体中施用光合细菌等微生物制剂，可明显减低水体的有机物含量，从而减少了有机物分解产物氨的释放[14]。罗国芝等[15]从活性污泥中分离出一种能够进行异养硝化-好氧反硝化作用的菌株，氨氮的去除率约43%，经 16S rDNA鉴定后为醋酸钙不动杆菌;管鹏悦[16]从海洋底泥中分离出的菌降解氨氮的去除率为84%;王淑杰[17]在循环水养殖系统中富集培养和分离纯化得到细菌来降解氨氮。部分学者从养殖水体中分离麦氏交替单胞菌[18]、芽孢杆菌[19]、硝化细菌[20-21]及光合细菌和乳酸菌[22]降解水体中氨氮。王艺雅等[23]从广东养殖水体分离、纯化、筛选出生物活性好的光合细菌（编号 SP3）进行种属鉴定，优化培养条件，氨氮去除效率达到94%。