大型海藻对马氏珠母贝养殖尾水的净化效果
作者: 刘强
摘 要:为研究大型海藻石莼、线形硬毛藻、总状蕨藻对马氏珠母贝养殖尾水的净化效果,试验设计了4个处理组,分别为对照组、石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组,并模拟马氏珠母贝养殖尾水,对模拟养殖尾水中总磷(TP)、总氮(TN)、铵态氮(NH4+[-]N)的处理效果进行研究。测量时,每组重复3次,每次取水量为5 mL。试验结果表明:石莼组对TN、NH4+[-]N的去除率均高于其他处理组;试验结束时,石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组对TP、TN、[NH+4-N]的去除速率明显高于对照组。总体来看,石莼组在马氏珠母贝养殖尾水处理中的效果较好。
关键词:养殖尾水;马氏珠母贝;大型海藻
中图分类号:X714 文献标志码:B 文章编号:1674-7909(2024)3-139-3
DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.033
0 引言
目前,马氏珠母贝养殖普遍采用投喂冰鲜杂鱼的高密度工厂化流水养殖模式。随着马氏珠母贝养殖产业的持续发展,养殖尾水中的氮、磷等物质直排入海,不仅会使水体富营养化,破坏海洋生态环境,而且会促进病原微生物生长,导致马氏珠母贝产生疾病。因此,对马氏珠母贝养殖尾水进行处理,降低养殖尾水中氮、磷的质量浓度,已成为马氏珠母贝养殖业可持续发展的关键问题。
为进一步探究海藻吸收和利用海水中氮、磷的效果,学术界对海藻的贝类养殖尾水净化效果进行了深入研究。邓云龙等[1]的研究表明,钝顶螺旋藻能够有效去除牡蛎养殖尾水中的无机氮、无机磷。潘志恒等[2]的研究表明,钝顶螺旋藻、牟氏角毛藻、盐藻均对虾养殖尾水中的氮、磷有良好的净化效果。大型海藻已在工业和农业生产中有较广泛的应用,且其具有显著的环境效益。基于此,笔者研究大型海藻对马氏珠母贝养殖尾水的净化效果。
石莼、线形硬毛藻、总状蕨藻是大型海藻,可以通过光合作用、营养吸收和吸附等机制净化水体中的部分污染物。马氏珠母贝养殖过程中会产生养殖废水,其中含有一定的污染物,若不进行有效处理,则会对水生态环境可持续发展产生不利影响。笔者通过试验分析,研究大型海藻对马氏珠母贝养殖尾水中总磷(TP)、总氮(TN)、铵态氮(NH4+-N)的净化效果,旨在为提升马氏珠母贝养殖尾水处理效果提供借鉴与参考。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验用大型海藻包括石莼、线形硬毛藻、总状蕨藻(购自广东省海源达水产养殖有限公司),将其放入冰盒带回实验室后,用自然海水清洗藻体表面杂质,并将其放置于盐度为30的自然海水中,培养2 d。
1.2 模拟尾水配制
结合马氏珠母贝养殖特点,模拟马氏珠母贝养殖尾水,尾水中[NH+4-N]物质的量浓度、TP物质的量浓度、TN物质的量浓度、pH值分别为(190.67±23.43)μmol/L、(359.42±14.15)μmol/L、(14.16±0.22) μmol/L、7.51±0.13。
1.3 试验设计
试验共设计4个处理组,分别为对照组(不添加藻类)、石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组,藻类添加量为4 g/L。每个处理组重复3次,试验容器为透明塑料箱,规格为35 cm×20 cm×20 cm。试验尾水温度控制在30.5 ℃。
试验中,用吸水纸先将藻类表面的水分吸干,随后将20 g藻类放入透明塑料箱。于每日6:00、9:00、12:00、18:00分别采样测定1次[NH+4-N]质量浓度、TP质量浓度、TN质量浓度、pH值,连续采集5 d,每次取水量为5 mL。
1.4 测定指标与方法
各处理尾水中TP、TN、NH4+-N质量浓度测定参照《海洋调查规范 第4部分:海水化学要素调查》(GB/T 12763.4—2007)。试验中,利用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定TN质量浓度,利用过硫酸钾氧化法测定TP质量浓度,利用纳氏试剂分光光度法测定[NH+4-N]质量浓度。
1.5 数据统计
根据测定的数据,计算TP、TN、NH4+-N的去除率、去除速率。
去除率Lt的计算公式见式(1)。
[Lt=C0-Ct/C0×100]% (1)
式(1)中:t表示采样时间;Ct表示第[t]天指标的测定值,mg/L;C0表示指标的初始值,mg/L。
去除速率St的计算公式见式(2)[3]。
[St=Ct-Ct+3]/3 (2)
式(2)中:Ct+3表示第(t+3) h指标的测定值。
2 试验结果与分析
2.1 TP、TN、NH4+-N去除效果及去除率
2.1.1 TP去除效果
不同处理组马氏珠母贝养殖尾水中TP的质量浓度变化情况如图1所示。由图1可知,随着试验时间的延长,不同处理组马氏珠母贝养殖尾水中TP的质量浓度均呈现下降趋势。120 h后,石莼组的马氏珠母贝养殖尾水中TP质量浓度最小。对照组TP的质量浓度下降最慢,下降最少;石莼组TP的质量浓度下降始终较快,且前期下降幅度大于后期下降幅度。
2.1.2 TN去除效果
不同处理组马氏珠母贝养殖尾水中TN的质量浓度变化情况如图2所示。由图2可知,不同处理组尾水中TN质量浓度呈现下降趋势。其中,线形硬毛藻组、石莼组24 h内尾水中TN质量浓度下降较快,总状蕨藻组24 h内尾水中TN质量浓度下降较为缓慢。总体来看,石莼组对TN的去除效果最佳。
2.1.3 NH4+-N去除效果
不同处理组马氏珠母贝养殖尾水中NH4+-N的质量浓度变化情况如图3所示。由图3可知,除对照组外,其他处理组水体中NH4+-N质量浓度均呈现下降趋势,且石莼组在各时间段的NH4+-N去除效果均比其他处理组的好。
2.1.4 TP、TN、NH4+-N去除速率
不同处理组TP、TN、NH4+-N的去除速率见表1。由表1可知,石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组的去除速率明显高于对照组,但各组在不同指标、不同时间段的去除速率存在差异。
3 结论与讨论
3.1 不同处理组对TP去除能力的分析
试验结束时,石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组对TP的去除速率明显高于对照组,且石莼组的去除速率最高。由此可知,石莼组对TP的去除能力最强。石莼组在0~24 h对TP的去除速率高于线形硬毛藻组、总状蕨藻组,原因是在试验前期石莼通过营养吸收、生物吸附等方式吸收了大量的磷[4];试验后期,石莼组水体中TP质量浓度下降变慢,其原因可能是石莼循环利用时间较长,导致TP去除速率降低[5]。
3.2 不同处理组对TN、NH4+-N去除能力的分析
石莼组、线形硬毛藻组、总状蕨藻组对养殖尾水处理120 h后,水中TN、NH4+-N的质量浓度均减小。石莼组的TN、NH4+-N去除率均高于其他处理组,其原因在于:石莼具有较大的叶表面积和丰富的叶绿素含量,能够通过光合作用吸收二氧化碳,并将其转化为有机物质;石莼的根系发达且分布广泛,能够吸收水体中的营养物质(如铵态氮),达到去除马氏珠母贝养殖尾水中氮的效果[6];石莼具有较快的生长速度,能够迅速吸收水体中的氮营养,并将其转化为生物质,对改善水质具有积极作用[6]。
4 结束语
笔者研究了大型海藻石莼、线形硬毛藻、总状蕨藻对马氏珠母贝养殖尾水中TN、TP、NH4+-N的处理效果,发现石莼对养殖尾水中TN、TP、NH4+-N的处理效果较优。因此,生产中可尝试将石莼用于马氏珠母贝养殖尾水处理。
参考文献:
[1]邓云龙,曹煜成,徐煜,等.贝、藻耦合对集约化养殖尾水的净化效果研究[J].南方水产科学,2023,19(5):113-122.
[2]潘志恒,鲁敏,曹煜成,等.3种微藻对海水集约化对虾养殖尾水氮磷的去除效果[J].水生态学杂志,2023,44(5):149-155.
[3]张宝龙,赵子续,曲木,等.利用淡水微藻去除水产养殖尾水中氮、磷的研究进展[J].科学咨询(科技·管理),2020(6):20-22.
[4]徐鹏,张紫英,李文红,等.绿狐尾藻和空心菜对模拟池塘养殖尾水的净化效果分析[J].南方农业学报,2022,53(10):2812-2820.
[5]刘庆辉,余祥勇,张鹤千,等.微藻对水产养殖尾水中氮磷去除效果的研究进展:基于水产养殖尾水资源化利用角度分析[J].水产科技情报,2019,46(5):290-295.
[6]徐嘉波,刘永士,施永海,等.淡水池塘不同养殖品种养殖尾水排放周期内的水质动态变化[J].渔业现代化,2023,50(1):26-33.