四种双壳贝类对养殖尾水的净化作用

张润一 鲍格格 赵淳朴 徐继林 王丹丽

摘 要：为了解滤水性双壳贝类对养殖尾水的净化能力，并寻找其净化能力最强时，贝类放养密度及规格，选择缢蛏（Sinonovacula constricta）、四角蛤蜊（Mactra veneriformis）、菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）及青蛤（Cyclina sinensis）四种常见的海水养殖贝类，研究其不同品种、不同养殖密度、不同规格对养殖尾水的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐及水体pH值的调节净化效果。结果表明：（1）缢蛏、青蛤、菲律宾蛤仔三种贝类中，缢蛏的净化效果最佳，与对照组相比，48 h后缢蛏组水体pH值较为稳定，氨氮下降44.30%，硝酸盐含量下降81.36%，亚硝酸盐含量下降82.02%，优于其他两种贝类。（2）比较不同密度四角蛤蜊试验组，以5 ind/L密度组净化效果最显著，处理48 h后可有效降低水体氨氮值81.40%，而2 ind/L密度则会引起水体亚硝酸盐水平显著上升（P<0.05）。（3）不同规格缢蛏对养殖尾水pH值、硝酸盐及亚硝酸盐浓度48 h并无显著影响（P>0.05），但小规格缢蛏会引起养殖水体氨氮水平显著上升（P<0.05）。

关键词：双壳贝类; 养殖尾水; 氮营养盐; 净化

我国水产养殖正处于转型阶段，绿色低碳的生态养殖是今后水产养殖大力发展的方向。过去传统的养殖方式主要依赖人工投饵，养殖动物的粪便、代谢产物及残饵会导致养殖水域的富营养化和底质的有机污染，轻者导致养殖效益下降，重者导致浮游植物的异常增殖而发生赤潮，进而造成鱼类大批死亡［1］。而随着海水养殖以及陆源污染输入，我国近海海域富营养化问题也逐渐凸显，近年来，我国近岸海域均出现了不同程度的富营养化威胁［2-4］。因此，如何减轻水产养殖自身污染，生态修复污染海域水体环境是近年的一个研究热点。

双壳贝类是我国海水养殖的重要组成部分，目前已形成产业的养殖种类多达30余种。通过过滤除去水体中的颗粒有机物，降低水中含氮化合物，以及以假粪形式同化沉积不可利用的饵料营养成分［5-6］，滤食性双壳贝类在净化水产养殖废水［7］，改善湖泊、海洋水体环境具有理想作用。目前，国内外相关研究表明，双壳贝类对于减轻养殖水体有机负荷、营养负荷，阻断营养盐物质循环［8-10］，去除水体悬浮物［11］以及细菌量，减轻水产养殖尾水污染具有显著效果［12-16］。同时，双壳贝类还具有平衡水体中浮游动植物组成的作用，有利于底层水生植物定植，促进污染水体净化［17-19］，对于污染水体修复具有一定效果。然而，目前对于贝类净化的研究大多集中于单种贝类的修复效果，缺乏几种贝类的横向比较，对于贝类的最佳投放密度、规格研究较少，同时，部分研究贝类因其经济价值及养殖规模限制，实际应用效果并不理想。

缢蛏（Sinonovacula constricta）、菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）、青蛤（Cyclina sinensis）以及四角蛤蜊（Mactra veneriformis）是我国广泛养殖的双壳贝类，在我国沿海地区养殖产量、规模庞大，是极为常见的经济品种［20-23］，因此，本研究通过比较几种双壳贝类对循环养殖尾水中氨氮值、亚硝酸盐、硝酸盐以及pH值的调节净化作用，进一步确定养殖尾水净化的最适贝类种类、密度与规格，旨在为今后通过养殖双壳贝类净化水产养殖尾水，生态修复富营养污染海域提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验贝类取自宁波市鄞州瞻岐椿霖水产养殖场贝类养殖塘，选择体重接近的个体用于试验。其中缢蛏体重规格为8～20 g；四角蛤蜊体重为8～13 g；菲律宾蛤仔体重为8～13 g；青蛤为8～13 g。养殖尾水取于宁波大学曹光彪科技楼生态实验室。

试验在2 L白色塑料水槽中进行。试验前贝类经1周以上适应性暂养。

1.2 试验设计

共分四个试验，每个试验设三个试验组、一个对照组，每组设三个重复。分别在0、24、48 h时用Easychem Plus全自动水质分析仪和PB-10型pH计（精度0.01）测定各试验组的氨氮值、硝酸盐值、亚硝酸盐值和pH值。试验水槽共12个，分别注入1 300 mL养殖尾水；试验水温25 ℃。

1.2.1 三种贝类的净化效果比较试验 将规格基本相同的缢蛏、菲律宾蛤仔、青蛤三种贝类分别放入上述水槽中，每组设置三个平行组，每个槽中放10个贝类，另设一空白对照组；在试验开始后的0、24、48 h各取水样测定pH值、氨氮浓度值、硝酸盐浓度值和亚硝酸氮浓度值，并与初始值和对照组作比较分析。

1.2.2 不同密度的四角蛤蜊净化效果比较 将重量规格基本相同的四角蛤蜊按每槽3个、5个、7个别放入上述水槽中，折算密度分别为2、4、5 ind/L四角蛤蜊，每个密度组3个试验槽，另设一对照组，在试验开始后的0、24、48 h各取水样测定pH值、氨氮浓度值、硝酸氮浓度值和亚硝酸氮浓度值，与初始值和对照组作比较分析。

1.2.3 不同規格缢蛏的净化试验 三组处理组缢蛏规格分别为壳长3 cm，体重10 g；壳长4 cm，体重15 g；壳长5 cm，体重19 g。每组各3个试验槽，每个槽放3个缢蛏，另设对照组。在试验开始后的0、24、48 h各取水样测定 pH值、氨氮浓度值、硝酸盐浓度值和亚硝酸盐浓度值，与初始值和对照组作比较分析。

1.3 数据处理

净化率计算公式：Kt=（Dt-Ct）Dt×100%。

式中：Kt为净化率；t为处理时间（24、48 h）；Dt为t时对照组浓度；Ct为t时试验组浓度。

所有试验数据运用Excel软件处理，Origin作图。使用SPSS 17.0统计软件对数据进行单因素方差分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果

2.1 不同贝类对养殖尾水的净化能力比较

养殖相同生物量的缢蛏、菲律宾蛤仔、青蛤三种贝类，对养殖尾水的净化结果见图1-图4和表1。从图1各试验组水样的pH值变化看，与对照组相比，缢蛏与青蛤两组均表现为24 h后水体pH值略有上升，48 h后略有下降，整体pH值保持在7.0左右，与对照组无显著差异（P>0.05）；而菲律宾蛤仔组与对照组存在显著差异（P<0.05），24 h 后pH值降为6.71，48 h后pH值降为6.57，出现明显的下降趋势。

图2的氨氮结果表明，对照组的氨氮浓度随时间延长而升高，48 h时是0 h的2.84倍；24 h后，各试验组水体氨氮值较对照组均出现显著下降现象（P<0.05）；菲律宾蛤仔组与对照组差异最为显著，24 h后 氨氮值下降82.70%，而48 h后氨氮值几乎为0，降低99.32%；与同一时间对照组相比，青蛤组与对照组水体相比，24 h氨氮值减少54.75%，48 h氨氮值减少51.54%；而缢蛏组24 h水体中氨氮值下降44.55%，48 h氨氮值下降44.30%。

从图3的硝酸盐结果可知，与同期对照组相比，缢蛏、菲律宾蛤仔硝酸盐值较对照组均出现显著下降现象（P<0.05），菲律宾蛤仔组最显著，24 h硝酸盐值减少58.40%，48 h硝酸盐值减少89.93%；缢蛏组水体24 h硝酸盐值消减40.44%，48 h硝酸盐值减少81.36%；而青蛤组水体硝酸盐值24 h和48 h反而升高2.85%和4.51%。

图4的亚硝酸盐值测定结果表明：与同时期对照组水体相比，处理24 h后，试验组水体亚硝酸盐值与对照组无显著差异（P>0.05），而在48 h后，缢蛏与菲律宾蛤仔亚硝酸盐值均出现显著下降（P<0.05）。缢蛏组水体24 h亚硝酸盐值减少36.84%，48 h亚硝酸盐值减少82.02%；菲律宾蛤仔组水体24 h 亚硝酸盐值减少15.97%，48 h 亚硝酸盐值减少68.40%；而青蛤组24 h亚硝酸盐值与对照组基本一致，48 h亚硝酸盐值反而比对照组增加16.49%。

2.2 不同密度四角蛤蜊对养殖尾水净化效果比较

不同密度的四角蛤蜊对养殖尾水的净化作用见图5—图8和表2，图5为各组的pH值测定结果，与同时期对照组水体相比，2 ind/L组24 h pH值下降为7.43，48 h pH值为7.45；4 ind/L组24 h pH值降为7.36，48 h pH值升为7.39；5 ind/L组24 h pH值降为7.33，48 h pH值升为7.39。处理组24 h后的pH值都出现了显著下降（P<0.05），但在48 h后2 ind/L组pH值与对照组差异不显著（P>0.05），而4、5 ind/L则显著低于对照组（P<0.05）。

图6氨氮结果表明，与同期对照组相比，2 ind/L组24 h氨氮值下降11.92%，48 h氨氮略高于对照组6.13%；4 ind/L组24 h氨氮值下降32.80%，48 h氨氮值减少10.92%；5 ind/L组24 h氨氮值下降43.82%，48 h氨氮值减少81.40%。处理24 h后4、5 ind/L组水体氨氮值显著下降（P<0.05），48 h后5 ind/L组水体仍显著低于对照组（P<0.05）。

各组硝酸盐变化见图7，总体上处理组与对照组都是随时间上升。与同时期对照组相比，2 ind/L组24 h硝酸盐值升高26.74%，48 h硝酸盐值几乎不变；4 ind/L组24 h硝酸盐值下降2.84%，48 h硝酸盐值下降3.95%；5 ind/L组24 h硝酸盐值上升20.02%，48 h硝酸盐值下降5.54%。处理24、48 h后的处理组硝酸盐值数据均与对照组无显著差异（P>0.05）。

从图8亚硝酸盐结果可知，与同期对照组相比，2 ind/L组24 h亚硝酸盐值上升23.75%，48 h亚硝酸盐值升高110.93%；4 ind/L组24 h亚硝酸盐值提高30.81%，48 h 亚硝酸盐值升高31.25%；5 ind/L组24 h亚硝酸盐值上升54.08%，48 h亚硝酸盐值则降低19.41%。处理24 h后仅5 ind/L组显著低于对照组（P<0.05），而2 ind/L组、4 ind/L组均与对照组无显著区别（P>0.05）；处理48 h后，除2 ind/L组显著高于对照组外（P<0.05），另两组亚硝酸盐水平均与对照组无显著区别（P>0.05）。

2.3 不同规格的缢蛏对养殖尾水净化作用

不同规格的缢蛏对养殖尾水净化作用见图9-图12和表4，各组pH值结果见图9，与同期对照组水体相比，3 cm组24 h pH值降为7.14，48 h pH值上升为7.53；4 cm组24 h pH值降为7.13，48 h pH值略微升为7.27；5 cm组24 h pH值为7.10，48 h pH值升高为7.44。试验组处理24、48 h后pH值均与对照组无显著差异（P>0.05）。

各组氨氮变化见图10，试验组基本都呈上升趋势，与同期对照组相比，3 cm组24 h氨氮值上升280.21%，48 h氨氮值升高289.37%；4 cm组24 h氨氮值升高73.18%，48 h上升159.86%；5 cm组24 h氨氮值升高53.81%，48 h升高130.77%。处理24、48 h后三试验组氨氮值均显著高于对照组（P<0.05），其中以小规格3 cm组氨氮值最高，为同期对照组的3.89倍，显著高于其余两试验组（P<0.05）。

图11硝酸盐结果表明，与同期对照组水体相比，3 cm组24 h硝酸盐值下降2.25%，48 h降低3.32%；4 cm組24 h硝酸盐值上升4.98%，48 h升高10.94%；5 cm组24 h硝酸盐值降低2.10%，48 h硝酸盐值升高23.27%。试验组处理24、48 h后与对照组硝酸盐值均无显著差异（P>0.05）。

图12亚硝酸盐结果表明，与同期对照组水体相比，3 cm组24 h亚硝酸盐值上升0.51%，48 h下降6.46%；4 cm组24 h亚硝酸盐值下降17.94%，48 h亚硝酸盐值降低4.35%；5 cm组24 h亚硝酸盐值下降12.51%，48 h降低11.38%。处理24、48 h后试验组与对照组亚硝酸盐值均无显著差异（P>0.05）。

3 讨论

3.1 贝类在养殖废水净化中的作用途径

养殖污染物的积累可引起水体富营养化，造成水质恶化，严重时导致养殖生态系统失衡、紊乱乃至完全崩溃［24］。而改进养殖品种结构，提高水产养殖管理模式等，能在提高经济效益，有效充分利用资源的同时，减少系统内外环境的负面影响［25］。双壳贝类是自然界水域生态中重要的底栖生物，对维持水域生态系统稳定起着重要的作用，其强大的滤水滤食能力可以有效净化水体［26］。目前利用贝类开展养殖尾水净化已成为研究热点，本文所选用的四种双壳贝类均为滤食性埋栖贝类，其一方面可以通过滤食作用，将水体中的浮游植物、悬浮有机颗粒物、碎屑等摄入并消化，转变自身有机营养物质和无机盐从而净化水体，刺激营养盐循环；另一方面，可以通过快速收集水体悬浮物，将不能利用的部分以假粪形式排出，从而有效降低水体悬浮物含量［7］。在封闭式循环养殖系统中，养殖尾水含有大量的有机质和营养盐，并且随时间推移而累积。在养殖尾水处理实践中，养殖尾水经贝类净化池后，其中的颗粒有机物（颗粒有机碳POC、颗粒有机氮PN）可直接为贝类所利用，快速转化为氮磷无机营养盐，从而被净化池中的浮游植物、硝化细菌利用吸收与转化，从而降低了尾水中的营养盐水平。胡海燕等［1］关于滤食性贝类在海水养殖中的作用的研究也证实了这一观点，贝类可以降低水体叶绿素（Chla）、POC和PN含量，从而达到净化水体的目的。但值得注意的是，因浮游植物是水体营养盐的主要消耗者，而贝类又会对浮游植物进行滤食，导致浮游植物生物量下降，因此采用多种生物搭配的净化系统，开展多种方式的鱼贝混养或其他鱼虾贝混养是消减养殖尾水的可取途径［27-29］，如王勃等［30］关于鱼贝混养和鱼虾贝混养的长期试验，结果显示鱼贝混养有显著的净化效果，但除了总氮去除率高于鱼虾贝混养外，其他效果都低于鱼虾贝混养，可见要提高净化效率，需要合理的生物搭配组合。

3.2 养殖尾水净化中贝类种类选择及放养密度与规格探讨

众多研究已经表明，大型海藻、微藻及双壳贝类在养殖尾水处理中都能发挥有效作用，而双壳贝类因其发达的滤水系统，具有强大的生物过滤作用，在各项水质净化试验中表现出良好的净化效果［31］。黄琳等［32］对文蛤、泥蚶、缢蛏三种贝类的净化效果研究结果显示，缢蛏可以显著降低水体悬浮物浓度，而泥蚶对于水体氨氮、亚硝酸盐去除效果最佳，文蛤则在降低弧菌含量上最为有效；储忝江等［33］则对淡水双壳贝类背角无齿蚌、三角帆蚌净水效果进行研究，得到两种河蚌都可以有效净化水质，控制藻类生长以及悬浮物浓度的理想效果。

本试验结果显示，在缢蛏、菲律宾蛤仔和青蛤的净化效果比较中，缢蛏的综合净化效果最好，青蛤、菲律宾蛤仔净化效果次之。比较周婷婷［34］关于光滑河蓝蛤、缢蛏、泥蚶三种贝类净化效果的研究结果，虽然本试验中缢蛏的净化率低于光滑河蓝蛤，但本文涉及的试验贝类充分考虑到了广泛养殖的经济滩涂贝类，在常见养殖品种中选择兼具经济效益和净化能力的养殖种类，将来具有更加广泛的应用价值。

从不同密度四角蛤蜊净化试验中发现，密度为5 ind/L的四角蛤蜊净化效果最好，可以在保持pH值稳定同时显著降低养殖尾水氨氮含量，48 h净化率达到81.4%。该试验结果与周婷婷［34］的关于光滑河蓝蛤的最佳养殖密度试验结果比较接近，其试验得到最佳养殖密度为4 ind/L，且此密度对硝态氮、氨氮以及总氮的去除率最高； 肖李霞等［35］对于不同密度文蛤养殖尾水净化效果的研究也指出，4 ind/L的文蛤放养密度在降低水体氨氮、硝酸盐水平上效果最佳。但需要注意的是，随着密度上升，文蛤的存活率出现下降趋势，并且其生长速率也会受到限制，同时，密度过高会导致水体浮游植物生物量下降，因此，贝类长期放养的最佳密度仍然需要进一步探究。

除了密度外，还需要考虑不同规格贝类的净化能力。本试验显示，虽然缢蛏规格对水体的pH值、硝酸盐及亚硝酸盐水平影响并不显著（P>0.05），但相较中、大规格，小规格缢蛏反而會使水体氨氮值显著增加（P<0.05），而中、大规格组间净化效果无显著差异（P>0.05）。有关贝类规格与其净化效果之间的联系的文献资料较少，导致小规格组氨氮升高的原因主要还是小规格缢蛏滤水能力不及中、大规格缢蛏所致。短时间内，若水体氨氮值偏低，浮游植物生物量低，更适合放养小规格幼贝。若水体浮游植物丰度高，亚硝酸盐水平偏高，则更适合投放成贝。但如果净化试验的周期进一步延长，试验贝类自身的代谢排泄也会降低净化效果，且大规格缢蛏的排泄会高于小规格缢蛏。因此不同规格贝类的选择投放需要更深入的试验。

4 结论

缢蛏、菲律宾蛤仔、青蛤、四角蛤蜊四种双壳贝类在24 h的短时间内对养殖尾水具有一定净化作用，其中以缢蛏的净化效果最好；密度为5 ind/L的四角蛤蜊净化效果最佳，在保持pH值稳定的同时显著降低养殖尾水氨氮含量。短时间内，若水体氨氮值偏低，浮游植物生物量低，更适合放养小规格幼贝；若水体浮游植物丰度高，则更适合投放成贝。

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Purification effect of four types bivalves on the aquaculture tail water

ZHANG Runyi， BAO Gege， ZHAO Chunpu， XU Jilin， WANG Danli

（School of Marine Science， Ningbo University， Ningbo 315211， China）

Abstract：In order to explore the purify ability of filter-feeding bivalves to the aquaculture tail water， four common bivalves were chosen， including Sinonovacula constricta， Mactra veneriformis， Ruditapes philippinarum and Cyclina sinensis， to study their adjusting and purifying effect on ammonia nitrogen， nitrate， nitrite and pH value of aquaculture tail water under different bivalves species， density and size. The results showed that： （1） Among the three kinds of shellfish： S. constrzcta， C. sinensis and R. philippinarum， S. constrzcta had the best purification effect. Compared with the control group， the water pH value of the S. constrzcta group  was relatively stable after 48 hours， with the decreasing of ammonia nitrogen， nitrates and nitrite by 44.30%， 81.36% and 82.08%， respectively， better than the other two kinds of shellfish. （2） Comparing the different densities of M. veneriformis， the 5 ind/L density group has the most significant purification effect， which can effectively reduce the ammonia nitrogen value of the water by 81.40% after 48 hours， while the 2 ind/L density can cause the water nitrite rising significantly （P<0.05）. （3） Different sizes of S. constrzcta had no significant effect on nitrate and nitrite concentrations in aquaculture tail water within 48 hours （P>0.05）， but small-sized S. constrzcta can cause a significant increase of the ammonia nitrogen concentration of the water （P<0.05）.

Key words：bivalves; aquaculture tail water; nitrogen; purification

（收稿日期：2022-10-30）