池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)凈化效果評價(jià)及分析

張明明+朱健+李冰+王林+王璐+蔣高中

摘要：為了掌握養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)在不同月份的變化規(guī)律，為以后的健康養(yǎng)殖模式提供科學(xué)且合理的理論依據(jù)，對養(yǎng)殖區(qū)池塘、人工濕地、溝渠、對照塘4個(gè)相關(guān)水體進(jìn)行為期4個(gè)月的水質(zhì)監(jiān)測，測定水溫（T）、溶解氧（DO）、水體透明度（SD）、pH值、氨態(tài)氮（NH3-N）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總氮（TN）、亞硝態(tài)氮（NO-2-N）、葉綠素a（Chla）等指標(biāo)。結(jié)果表明，池塘的T、TP、TN、SD、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；人工濕地的pH值、TN、Chla在4個(gè)月中無顯著性差異，T、TP、NH3-N、NO-2-N、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；溝渠的SD在4個(gè)月中無顯著性差異，T、NH3-N、CODMn、TN、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；對照塘的TN在4個(gè)月中無顯著性差異，T、DO、SD、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）。其中養(yǎng)殖水體的營養(yǎng)狀態(tài)大部分都處于重度富營養(yǎng)化，所以該養(yǎng)殖區(qū)域的養(yǎng)殖水富營養(yǎng)化程度比較嚴(yán)重，今后可以通過種植少量水生植物來對水質(zhì)進(jìn)行一定程度的凈化。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖區(qū)；水質(zhì)；富營養(yǎng)化；循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)

中圖分類號：S964.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）12-0113-04

近10年來，隨著我國池塘養(yǎng)殖技術(shù)的進(jìn)步，我國對該領(lǐng)域的發(fā)展和老百姓衣食住行等方面的提高作出了杰出的貢獻(xiàn)，然而，在養(yǎng)殖產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)水平提高的同時(shí)，養(yǎng)殖廢水和生活污水也不斷增多，養(yǎng)殖規(guī)模的大幅度提高、集約化養(yǎng)殖程度的加深、魚塘放養(yǎng)密度的大幅增加使我國池塘養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨著一系列關(guān)于池塘水污染與養(yǎng)殖之間的矛盾[1]。所以，研究并構(gòu)建池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展有極其重大的意義。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)就是在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中引入水處理工藝，用此工藝來改善和控制養(yǎng)殖廢水，經(jīng)過多年的發(fā)展及改良之后，已經(jīng)有不少國內(nèi)外學(xué)者開始對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行研究。本試驗(yàn)通過對飼養(yǎng)區(qū)的池塘、溝渠、人工濕地以及對照池塘的用水進(jìn)行為期4個(gè)月的水質(zhì)監(jiān)測，分析其在不同月份的水質(zhì)變化以及去除率的變化并對其進(jìn)行評價(jià)，為今后的養(yǎng)殖提供一定的依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

梅特勒-托利多便攜式pH計(jì)、721紫外分光光度計(jì)、TGL-16M高速臺式冷凍離心機(jī)、YSI-550A型便攜式溶氧儀、手持式勻漿器、SHD-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵、玻璃砂芯過濾裝置、立式電熱壓力蒸汽滅菌器、1 000 W電爐、分析天平、酸式滴定管、滴定臺等。

1.2樣品采集

在江蘇省無錫市陽山鎮(zhèn)住基村第一垂釣中心科研試驗(yàn)基地，分別在池塘（進(jìn)水口）、溝渠（出水口）、人工濕地和對照池塘4個(gè)地點(diǎn)設(shè)置了采樣點(diǎn)，池塘循環(huán)流水養(yǎng)殖系統(tǒng)如圖1所示，每個(gè)采樣點(diǎn)取3個(gè)平行水樣，用冰袋保存，及時(shí)送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測分析。采樣時(shí)間為2015年7—10月每個(gè)月的下旬，一般為09：00—11：00。

1.3樣品檢測

水體透明度（SD）利用賽氏盤進(jìn)行現(xiàn)場測定；水體溫度（T）以及pH值利用梅特勒-托利多便攜式多功能pH計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場測定；溶解氧（DO）采用YSI-550A型便攜式溶氧儀進(jìn)行現(xiàn)場測定；總氮（TN）、亞硝態(tài)氮（NO-2-N）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、氨氮（NH3-N）、葉綠素a（Chla）等各項(xiàng)指標(biāo)均參照《水和廢水檢測分析方法》[2]進(jìn)行測定。

1.4數(shù)據(jù)分析

1.4.1單因素方差分析及多重比較借助SPSS 20.0軟件的單因素方差分析和最小顯著性差異法[3]比較不同月份各水質(zhì)指標(biāo)的差異。

1.4.2富營養(yǎng)化評價(jià)利用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，用Chla作為基準(zhǔn)的參數(shù)，以TP、TN、SD、CODMn這4個(gè)參數(shù)對營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進(jìn)行綜合評價(jià)[4]。營養(yǎng)狀態(tài)分級如2結(jié)果與分析

2.1養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)指標(biāo)的差異性分析

2.1.1進(jìn)水口由表2可知，進(jìn)水口的T、pH值、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；T、TP、TN、SD、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），其中，CODMn、TP、TN、NO-2-N、Chla在7月出現(xiàn)最大值，說明進(jìn)水口在10月的水質(zhì)明顯優(yōu)于7月。表2進(jìn)水口水質(zhì)指標(biāo)在不同月份的差異性分析結(jié)果

2.1.3出水口由表4可知，出水口的SD在4個(gè)月之間無顯著性差異；T、pH值、DO、NO-2-N在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），pH值在9月出現(xiàn)最大值；T、TP、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），且TP、TN、NH3-N、NO-2-N、Chla在7月出現(xiàn)最大值。進(jìn)水口的NH3-N、DO、NO-2-N、CODMn、Chla與出水口的值存在明顯差異。

2.1.4對照塘由表5可知，對照塘的TN在4個(gè)月之間無顯著性差異；T、DO、SD、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；T、pH值、SD、NO-2-N、CODMn在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），且pH值、NO-2-N在9月達(dá)最大值。10月對照塘的DO、SD、TP、TN的值與人工濕地的值存在明顯差異。

知，水質(zhì)優(yōu)劣程度為出水口﹥進(jìn)水口﹥?nèi)斯竦丞儗φ仗痢?.1.6各項(xiàng)指標(biāo)隨著時(shí)間的推移而下降的可能的原因7月正處于魚類快速生長的高峰期，飼料的高投喂、魚類糞便的高產(chǎn)生、漁藥和EM菌（EM菌是以光合細(xì)菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌為主的10個(gè)屬80余個(gè)微生物復(fù)合而成的一種微生物菌制劑）的大量使用等都能導(dǎo)致水體中的TP、TN等含量較高；另外，7月溫度較高，微生物活動較為劇烈，使有機(jī)物質(zhì)的分解速率較快，從而也使得水體中各項(xiàng)指標(biāo)含量較高。10月魚體生長速率已經(jīng)較為緩慢，水溫下降等原因?qū)е卖~類糞便量較少，微生物分解有機(jī)物的速率下降，從而導(dǎo)致10月水質(zhì)指標(biāo)比7月有明顯的降低。葉綠素的含量下降可能的原因是葉綠素主要測定能夠進(jìn)行光合作用的一些藻類的含量，而部分藻類的生長需要從水中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，隨著時(shí)間的推移，溫度下降，藻類自身新陳代謝能力降低，水中營養(yǎng)物質(zhì)減少，從而導(dǎo)致部分藻類死亡，這就導(dǎo)致葉綠素含量有所降低。endprint

2.2進(jìn)水口、出水口污染物去除率分析

2.2.1池塘循環(huán)系統(tǒng)對TP的去除由表6可知，TP的去除率在7月最高，為19.02%，10月去除率最低，為1.72%，平均去除率為6.71%，7—10月去除率呈下降趨勢。循環(huán)系統(tǒng)對磷的凈化主要通過浮游植物的作用，去除率呈下降趨勢可能與溫度有關(guān)，溫度下降，浮游植物繁殖受到限制，去除率降低。表6人工濕地進(jìn)水口、出水口水質(zhì)指標(biāo)變化

2.2.3池塘循環(huán)系統(tǒng)對NH3-N的去除NH3-N在8月時(shí)去除率最低，為9.84%，在9月時(shí)最高，為46.79%，平均去除率為27.03%，7—10月去除率總體呈上升趨勢。氨氮過量會污染水質(zhì)，除此之外，還會消耗水體中的溶解氧，影響魚類健康。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)主要通過浮游植物和微生物的硝化及反硝化作用對氨氮進(jìn)行去除。溫度也是影響NH3-N去除率的因素之一，一般溫度高，NH3-N的去除率就高。

2.2.4池塘循環(huán)系統(tǒng)對NO2-N的去除NO2-N在8月時(shí)去除率最低，為8.16%，在9月去除率最高，為34.92%，平均去除率為21.35%，7—10月去除率總體呈波動趨勢。循環(huán)系統(tǒng)主要是通過微生物的硝化及反硝化作用進(jìn)行，此外，去除率也受溫度的影響，溫度下降不利于微生物的生長繁殖。

2.2.5池塘循環(huán)系統(tǒng)對CODMn的去除CODMn在10月時(shí)去除率最低，為7.46%，9月最高，為23.51%，平均去除率為12.72%，7—10月去除率總體呈下降趨勢。循環(huán)系統(tǒng)對高錳酸鹽指數(shù)的去除率主要通過微生物作用完成，但是去除率受溫度影響較小。

2.2.6池塘循環(huán)系統(tǒng)對Chla的去除Chla在10月時(shí)去除率最低，為31.03%，8月最高，為53.69%，平均去除率為4153%，7—10月去除率總體呈穩(wěn)定趨勢。溫度升高有利于浮游植物的繁殖，溫度降低則不利于其繁殖。

2.3富營養(yǎng)化分析

由表7可知，進(jìn)水口10月的水體營養(yǎng)狀態(tài)為中度富營養(yǎng)化，其他月份為重度富營養(yǎng)化，7月的富營養(yǎng)化程度最高、10月的富營養(yǎng)化程度最低；人工濕地9月的水體營養(yǎng)狀態(tài)為中度富營養(yǎng)化，其他月份為重度富營養(yǎng)化，7月的富營養(yǎng)化程度最高、9月的富營養(yǎng)化程度最低；出水口7月和8月的水體營養(yǎng)狀態(tài)為重度富營養(yǎng)化，9月和10月為中度富營養(yǎng)化，7月的富營養(yǎng)化程度最高、10月的富營養(yǎng)化程度最低；對照塘4個(gè)月的水體營養(yǎng)狀態(tài)均為重度富營養(yǎng)化，其中以9月的富營養(yǎng)化程度最高、8月的富營養(yǎng)化程度最低。

3討論與結(jié)論

3.1凈化單元效果

本研究結(jié)果表明，池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對TP、TN、NO-2-N、CODMn、NH3-N、Chla的平均去除率分別為6.71%、2087%、21.35%、12.72%、27.03%、41.53%。循環(huán)水系統(tǒng)利用浮游植物的吸收作用和微生物的作用來凈化水中的氮、磷、氨氮，同時(shí)利用微生物的作用凈化亞硝氮、高錳酸鹽以及葉綠素a。循環(huán)系統(tǒng)對本試驗(yàn)養(yǎng)殖水體中TP、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla的去除不是很明顯，與其他成熟的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)相比還存在較多的問題。同時(shí)進(jìn)水口、人工濕地、出水口、對照塘的富營養(yǎng)化程度多為重度富營養(yǎng)化，可能與養(yǎng)殖區(qū)周邊的生活區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)以及工業(yè)區(qū)污染排放有關(guān)。

3.2池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)凈化效能分析

在養(yǎng)殖期間，對養(yǎng)殖池塘、人工濕地、進(jìn)水口、出水口的T、pH值、DO、SD進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)在沒有其他措施的調(diào)控下，各項(xiàng)數(shù)據(jù)都相對比較穩(wěn)定。進(jìn)水口、出水口的TP、CODMn的平均去除率分別為6.71%、12.72%，去除效果不穩(wěn)定，去除率不高，所以今后還需對循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改善。NH3-N的平均去除率為27.03%，過量的NH3-N不僅會消耗水體中的溶解氧，而且還導(dǎo)致水質(zhì)被污染。養(yǎng)殖池塘中非離子態(tài)的氨氮會使魚體遭受很強(qiáng)的毒性，雖然本試驗(yàn)養(yǎng)殖池塘中氮的含量稍微偏高，但是pH值不高，因此，水中92.5%以上的 NH3-N 以離子氨的形式存在[5]，所以魚體的正常生長不會受到影響。NO-2-N的去除主要是微生物的硝化與反硝化作用，而NO-2-N、Chla的去除效果也可能受溫度影響，溫度越高，越有利于浮游植物的繁殖，反之，不利于浮游植物的繁殖，CODMn受溫度影響較小，主要是受微生物作用的影響。

3.3水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水對環(huán)境及水域的影響

隨著現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的不斷擴(kuò)大及發(fā)展，養(yǎng)殖廢水問題成為首先須要解決的問題。在養(yǎng)殖過程中所投放的飼料中約有9.1%、17.4%的氮、磷被魚同化，而剩余的飼料和魚類的排泄廢物對水體產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染[6]。水產(chǎn)養(yǎng)殖對漁業(yè)水域環(huán)境方面的影響不僅有正面的，而且也有負(fù)面的，例如在天然湖泊、水庫中養(yǎng)殖容量合理、品種適用的物種可以控制水體富營養(yǎng)化，但是如果這些廢物得不到適當(dāng)?shù)奶幚恚蜁a(chǎn)生諸如淡水池塘老化、淤泥沉積等問題[7]。

3.4目前流行的水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術(shù)

當(dāng)前，對于養(yǎng)殖廢水的處理技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，主要有物理法（沉淀、過濾、氣?。?、化學(xué)法（氧化處理、混凝、離子交換）和生物法（好氣性處理、特定生物處理）[8]。由于物理及化學(xué)方法所需的成本較高，所以在實(shí)際行動中有一定的困難，但是生物法在使用上消耗的成本相對較低，適應(yīng)范圍較廣，便于推廣，目前已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用[9]。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明，草魚養(yǎng)殖區(qū)的水體富營養(yǎng)化程度較為嚴(yán)重，進(jìn)水口、出水口的去除率偏低，去除效果不明顯，今后可以通過種植少量水生植物[10]來對水質(zhì)進(jìn)行一定程度的凈化。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱自干，李谷，吳恢碧，等. 復(fù)合池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)濕地水質(zhì)凈化功能研究[J]. 淡水漁業(yè)，2009，39（5）：62-66.

[2]國家環(huán)境保護(hù)總局，《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M]. 4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[3]徐文君，李紅智，冀德剛，等. 方差分析及多重比較在增肥試驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 畜牧與飼料科學(xué)，2010，31（4）：1-2.

[4]王鶴揚(yáng). 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法在陶然亭湖富營養(yǎng)化評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2012，37（9）：188-194.

[5]鄒玲媛，承憲成. 非離子氨（UIA）水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)及換算方法[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2002，21（2）：42-43.

[6]方圣瓊，胡雪峰，巫和昕. 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)及應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2004，5（9）：51-55.

[7]楊明偉. 水產(chǎn)養(yǎng)殖對漁業(yè)水域環(huán)境的影響及對策探討[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012，32（10）：182-183.

[8]劉利平，王武. 水產(chǎn)養(yǎng)殖中水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2002，21（2）：35-37.

[9]章星異，朱環(huán)，李懷正，等. 水產(chǎn)養(yǎng)殖水生物處理技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 水處理技術(shù)，2010，36（1）：25-29.

[10]高云霓，吳曉輝，鄧平，等. 人工濕地-池塘復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)中浮游藻類生態(tài)特征[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（4）：1230-1234.李翠，劉佳佳，徐唱，等. 不同類型音樂對奶牛神經(jīng)遞質(zhì)及血液激素水平的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（12）：117-120.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.12.031endprint