羽毛藻對(duì)石斑魚養(yǎng)殖廢水中氮和磷的吸收特征

王榮霞　黃敏　譚圍　王永波

摘要 [目的] 探討羽毛藻作為養(yǎng)殖池塘生物過濾器對(duì)海水養(yǎng)殖廢水的凈化作用。[方法]通過在石斑魚養(yǎng)殖廢水中接種適量羽毛藻藻體，測(cè)定其對(duì)養(yǎng)殖廢水中氮、磷營養(yǎng)鹽的吸收效果。[結(jié)果] 羽毛藻對(duì)氨氮、硝酸鹽的去除率作用較強(qiáng)，第5天對(duì)氨氮的吸收率可達(dá)975%，第2天對(duì)硝酸鹽氮的吸收率可達(dá)96.7%，對(duì)于磷酸鹽的吸收不明顯，通過對(duì)氨氮和硝酸鹽氮的吸收作用可以將水體中亞硝酸鹽氮濃度維持在一個(gè)相對(duì)較低的水平。[結(jié)論] 羽毛藻對(duì)氨氮、硝酸鹽的去除作用較強(qiáng)，可將羽毛藻作為養(yǎng)殖廢中水處理接種藻體的一個(gè)備選品種。

關(guān)鍵詞 羽毛藻；養(yǎng)殖廢水；凈化

中圖分類號(hào) S949 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）01-0089-02

Absorption Characteristics of Phosphorus and Nitrogen by Caulerpa sertularoides f.Longipes in Grouper Aquaculture Wastewater

WANG Rongxia1，2，3，HUANG Min1，2，3，TAN Wei1，4* et al

（1.Academy of Marine and Fishery of Hainan Province ， Haikou，Hainan 570203；2.Hainan Provincial Key Laboratory for Tropical Seawater Aquaculture Technology， Haikou，Hainan 570203；3. Hainan Provincial Research Center for Tropical Seawater Aquaculture Engineering Technology， Haikou，Hainan 570203；4. South China Sea BioResource Exploitation and Utilization Collaborative Innovation Cenater， Cuangzhou，Guangdong 510275）

Abstract [Objective] To study the effect of Caulerpa sertularoides f.Longipes as a biofilter in the marine aquaculture wastewater purification. [Method] Absorption effect of nitrogen and phosphorus nutrients was studied through inoculating the amount of C. sertularoides in grouper aquaculture wastewater. [Result] C. sertularoides had a significantly high removal rate for ammonia nitrogen and nitrate， the absorption rate for ammonia nitrogen reached 97.5% at the fifth day and nitrate absorption rate at the second day reached 96.7%. The phosphate absorption was not obvious. Through absorption of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen， nitrite nitrogen concentration in water could be maintained at a relatively low state at the same time. [Conclusion] The removal effect of ammonia nitrogen and nitrate is stronger， and can be used alternation of vaccination algal species with C. sertularoides as factory circulating water aquiculture system.

Key words Caulerpa sertularoides f.Longipes；Aquaculture wastewater；Purification

大型海藻對(duì)海洋環(huán)境修復(fù)具有重要作用，可作為海洋環(huán)境中對(duì)氮、磷等污染物質(zhì)有效的生物過濾器，降低海水富營養(yǎng)化程度，并通過光合作用吸收CO2，釋放O2，從而達(dá)到改善水質(zhì)的作用，可以防止赤潮發(fā)生，減輕養(yǎng)殖動(dòng)物病害。因此，將大型海藻作為生物凈化器凈化吸收養(yǎng)殖廢水中的營養(yǎng)鹽是水產(chǎn)學(xué)術(shù)界行之有效的水質(zhì)改良措施之一[1-6]。

羽毛藻學(xué)名棒葉蕨藻變種（Caulerpa sertularoides f. Longipes），屬于綠藻門（chlorophyta）綠藻綱（chlorophyceae）蕨藻目（caulerpales）蕨藻科（caulerpaceae）蕨藻屬（Caulerpa），是一種羽狀蕨藻，常被作為水族箱的藻缸用于凈化水質(zhì)，是理想的海水水質(zhì)生物過濾器。國內(nèi)外對(duì)大型海藻的研究較多[7-14]，但對(duì)羽毛藻在海洋生態(tài)修復(fù)和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究較少[15-16]。筆者通過在石斑魚養(yǎng)殖廢水中接種適量羽毛藻藻體，測(cè)定其對(duì)養(yǎng)殖廢水中氮、磷營養(yǎng)鹽的吸收效果，進(jìn)一步闡明羽毛藻對(duì)石斑魚養(yǎng)殖廢水的凈化作用，探討其在漁業(yè)養(yǎng)殖和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

羽毛藻取自三沙市西沙海域的珊瑚礁盤上，運(yùn)輸至海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院瓊?？蒲谢?，在水族缸中進(jìn)行保種，并在室外水泥池中人工擴(kuò)繁后備用。

石斑魚池塘養(yǎng)殖廢水取自海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院瓊?？蒲谢佚埬懯唪~成魚養(yǎng)殖高位池所產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水，養(yǎng)殖池已連續(xù)120 d未換水。

1.2 試驗(yàn)方法

羽毛藻對(duì)氮、磷營養(yǎng)鹽的吸收試驗(yàn)在智能人工氣候培養(yǎng)箱（賽福PRX-350B）中進(jìn)行。試驗(yàn)組：用燒杯取濾膜過濾后的石斑魚池塘養(yǎng)殖廢水3 L，稱取6 g羽毛藻接種于養(yǎng)殖廢水中進(jìn)行培養(yǎng)，連續(xù)培養(yǎng)5 d，每天取水樣進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)設(shè)3組平行?？瞻讓?duì)照組：用燒杯取濾膜過濾后的石斑魚池塘養(yǎng)殖廢水3L進(jìn)行培養(yǎng)，不接種羽毛藻，設(shè)1個(gè)平行。培養(yǎng)條件：溫度25 ℃，光照強(qiáng)度8 000～9 000 lx。

1.3 水樣檢測(cè) 用全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀（德國clever chem200）和紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津UV-2600）對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 羽毛藻對(duì)氨氮的吸收作用

由圖1可知，在水體中接種羽毛藻后，水體中的氨氮隨著時(shí)間的延長逐漸降低，從起始的0.765mg/L降為第4天的0.095 mg/L，第5天則降至0019 mg/L。羽毛藻對(duì)氨氮的吸收率第2～5天分別為345%、52.8%、87.6%、97.5%，表明羽毛藻能有效地吸收海水中的氨氮，且吸收率較高。

2.2 羽毛藻對(duì)亞硝酸鹽氮的吸收作用

由圖2可知，亞硝酸鹽氮含量較低，無一定的規(guī)律性。這表明羽毛藻對(duì)氨氮和硝酸鹽氮的吸收作用可以將水體中的亞硝酸鹽氮維持在一個(gè)低濃度的狀態(tài)，保持良好的水質(zhì)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖生物提供適宜的生存環(huán)境，提高養(yǎng)殖成功率，降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)水體中的亞硝酸鹽氮到達(dá)較高濃度時(shí)，羽毛藻將會(huì)脅迫吸收亞硝酸鹽氮，但其臨界濃度仍有待進(jìn)一步研究。

2.3 羽毛藻對(duì)硝酸鹽氮的吸收作用

由圖3可知，羽毛藻可快速吸收水體中的硝酸鹽氮，從第1天的0.587 mg/L降為第2天的0.019 mg/L，硝酸鹽氮吸收率達(dá)96.7%，達(dá)到我國漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 1160—89）中規(guī)定的小于0.200 0 mg/L要求，在第3天降至0.007 mg/L，且維持在一個(gè)低含量狀態(tài)，羽毛藻對(duì)硝酸鹽氮具有高效的吸收作用。硝酸鹽氮對(duì)養(yǎng)殖生物無直接的毒害作用，但可以被還原成具有強(qiáng)毒性的亞硝酸氮，因此將水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的硝酸鹽氮除去十分必要。

2.4 羽毛藻對(duì)活性磷酸鹽的吸收作用

由圖4可知，空白對(duì)照組的活性磷酸鹽下降趨勢(shì)和試驗(yàn)組相似，可能是養(yǎng)殖廢水中有一些微藻對(duì)水質(zhì)中的磷有降解作用。而試驗(yàn)組羽毛藻體內(nèi)處于充盈狀態(tài)，對(duì)于活性磷酸鹽的吸收不明顯。

3 結(jié)論與討論

隨著我國經(jīng)濟(jì)尤其是沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，大量污染物被排放入海，造成我國近岸海水富營養(yǎng)化，水質(zhì)日益惡化，赤潮頻發(fā)。水產(chǎn)養(yǎng)殖在一定程度上造成局部海域污染，與工業(yè)和生活污水對(duì)海區(qū)的污染相比，海水養(yǎng)殖廢水具有短期排放量大、污染物含量低、氮磷含量較高等特點(diǎn)。由于水產(chǎn)養(yǎng)殖多為散戶養(yǎng)殖，且規(guī)模不大，養(yǎng)殖廢水集中處理困難，造成海水養(yǎng)殖廢水未經(jīng)處理即直接排入海區(qū)，從而造成海區(qū)污染。因此，對(duì)養(yǎng)殖海水進(jìn)行原位且快速的凈化處理，可降低海水養(yǎng)殖污染物的排放量，保護(hù)海區(qū)環(huán)境，促進(jìn)海水養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展。

該研究結(jié)果表明，羽毛藻硝酸鹽氮的去除效果十分明顯，第2天去除率達(dá)96.7%。在去除硝酸鹽氮的同時(shí)也去除氨氮，氨氮第4天降至0.095 mg/L。亞硝酸鹽氮一直維持在較低水平。張達(dá)娟等[6]利用孔石莼將珊瑚養(yǎng)殖水的氨氮、亞硝酸鹽和磷酸鹽濃度分別維持在0.021～0.014、0.010～0.007和0.040～0.031 mg/L。該試驗(yàn)結(jié)果表明，羽毛藻在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)可以較好地吸收氨氮、硝酸鹽，并能將亞硝酸鹽濃度維持在0.008～0.001 mg/L，對(duì)營養(yǎng)鹽的吸收與孔石莼效果相似。李衛(wèi)東等[16]在南美白對(duì)蝦循環(huán)水養(yǎng)殖模式中應(yīng)用羽毛藻對(duì)養(yǎng)殖水進(jìn)行凈化，羽毛藻能將氨氮維持在南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖的安全濃度內(nèi)，且可促進(jìn)南美白對(duì)蝦的生長速度，明顯提高南美白對(duì)蝦的存活率。利用羽毛藻的大量擴(kuò)繁吸收養(yǎng)殖水體中營養(yǎng)鹽，及時(shí)移走過量生長的藻體即可實(shí)現(xiàn)水體中營養(yǎng)鹽分的轉(zhuǎn)移，在一定程度上將緩解養(yǎng)殖產(chǎn)生的過度營養(yǎng)鹽，從而達(dá)到對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)凈化的效果。

隨著海南國際旅游島建設(shè)的推進(jìn)，海南省近海海水養(yǎng)殖空間將進(jìn)一步壓縮，海水養(yǎng)殖今后的發(fā)展空間將向陸基和離

岸養(yǎng)殖方向發(fā)展。由于現(xiàn)階段工廠化養(yǎng)殖設(shè)備建設(shè)成本昂貴，運(yùn)作成本高，因此，降低建設(shè)費(fèi)用、減少運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，將有利于工廠化養(yǎng)殖模式在海南省的大規(guī)模推廣。在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，可在水處理過程中接種一定量生長快速的海藻，利用藻體吸收水體中營養(yǎng)鹽，可作為工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)中蛋白分離裝置的一個(gè)有效補(bǔ)充，養(yǎng)殖海藻不需要消耗能量，具有節(jié)能減排的效果，也節(jié)省了水處理設(shè)備昂貴的維護(hù)成本。該研究表明，羽毛藻對(duì)氨氮、硝酸鹽的去除作用較強(qiáng)，可將羽毛藻作為工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水處理接種藻體的一個(gè)備選品種。

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