4種水生動(dòng)物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化園林水體的凈化效果

許銘宇 ，劉 雯 ，陳 平

（1.廣州普邦園林股份有限公司，廣州 510600﹔2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510225；3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 園藝園林學(xué)院，廣州 510225）

水環(huán)境與水生態(tài)

4種水生動(dòng)物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化園林水體的凈化效果

許銘宇1，劉 雯2，陳 平3

（1.廣州普邦園林股份有限公司，廣州 510600﹔2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510225；3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 園藝園林學(xué)院，廣州 510225）

以叉尾斗魚、鰱魚、食蚊魚、和田螺等4種水生動(dòng)物為試驗(yàn)對(duì)象，研究了在靜水條件下4種單一水生動(dòng)物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化園林水體中總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）等水質(zhì)指標(biāo)的凈化效果。結(jié)果表明：4種水生動(dòng)物在富營(yíng)養(yǎng)水體中存活率均不同，且對(duì)水質(zhì)存在明顯影響。鰱魚和食蚊魚在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)已全部死亡，叉尾斗魚和田螺均無(wú)死亡現(xiàn)象出現(xiàn)。隨著試驗(yàn)中鰱魚和食蚊魚的逐漸死亡，水中的TN，TP，濃度呈快速增長(zhǎng)的現(xiàn)象，其中對(duì)TN和的影響較大，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)其濃度比初始值分別高出16.37～18.35，17.19～19.65mg/L；叉尾斗魚對(duì)污水有較強(qiáng)的適應(yīng)性，有效降低污水中TP，COD，、色素的濃度，其去除率分別可達(dá)15.5%，37%，40.8%，19.1%；而田螺對(duì)降低水中pH、色度值具有較好的作用，對(duì)污水COD也有較好的去除效果，其去除率為36.5%，接近叉尾斗魚的去除效率。因此，叉尾斗魚和田螺可優(yōu)選為水體凈化材料。

水生動(dòng)物；富營(yíng)養(yǎng)化；園林水體；水質(zhì)指標(biāo)；凈化效果

水生動(dòng)物對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要作用，對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)有直接和間接的影響［1，2］。水生動(dòng)物是以過(guò)濾的方式來(lái)攝取水中浮游生物，它們用腮或口中齒作為濾網(wǎng)，通過(guò)水的吸入與吐出而濾取小型浮游生物。常見的用于凈化水質(zhì)的水生動(dòng)物有鳙魚、鰱魚、田螺、河蚌等。國(guó)內(nèi)利用水生動(dòng)物在抑制污染水體、凈化水質(zhì)、控制藻類及去除水體中的色素等方面有許多研究和應(yīng)用［3，4］，但是對(duì)于水生動(dòng)物凈水性篩選和水生動(dòng)物消除水體蚊子幼蟲的研究較少。因此，本研究通過(guò)鰱魚、食蚊魚、叉尾斗魚和田螺等4種水生動(dòng)物的凈水性研究，試圖弄清在靜態(tài)水條件下富營(yíng)養(yǎng)化園林水體中水生動(dòng)物對(duì)水體水質(zhì)的影響及在消除蚊子幼蟲孑孓方面的作用，為水生動(dòng)物在富營(yíng)養(yǎng)化園林水體的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

田螺購(gòu)自廣州萬(wàn)壽路菜市場(chǎng)，個(gè)體殼高1.6～2.2cm，長(zhǎng)2.3～3.5cm；叉尾斗魚采集于潮州郊外，個(gè)體大小4～5cm；鰱魚和食蚊魚購(gòu)自廣州花鳥魚蟲市場(chǎng)，鰱魚個(gè)體大小4～5cm，食蚊魚個(gè)體大小2～3.5cm。

試驗(yàn)用水為人工配制富營(yíng)養(yǎng)化園林水體，水質(zhì)初 始指標(biāo)值TN，TP，COD，分別為3.78±0.22，3.86±0.02，137.43±6.30，1.413±0.06，0.033±0.002mg/L，pH值7.83±0.05，色度值152±0.58度。

1.2 試驗(yàn)方案

在高20cm，直徑10cm的玻璃瓶中裝入1L試驗(yàn)用水，試驗(yàn)共設(shè)有5組處理，每個(gè)處理3個(gè)平行，第1組對(duì)照，第2組叉尾斗魚（3尾），第3組鰱魚（3尾），第4組食蚊魚（15尾），第5組田螺（9個(gè)）。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，周期15d，每隔3d監(jiān)測(cè)1次指標(biāo)。試驗(yàn)期間因水分蒸發(fā)或取樣導(dǎo)致水量減少，通過(guò)補(bǔ)充去離子水來(lái)保持水量不變。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)對(duì)TN，TP等7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行取樣分析和測(cè)定，試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)和測(cè)定方法按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）［5］。

（1）TN：堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894—89）測(cè)定。

（2）TP：鉬銻抗分光光度法（GB11893—89）測(cè)定。

（3）COD：重鉻酸鉀法（GB11914—1989）測(cè)定。

（6）pH：便攜式pH計(jì)測(cè)定。

（7）色度：鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法測(cè)定。

1.4 去除率計(jì)算和數(shù)據(jù)處理

水體中污染物去除率計(jì)算公式：

式中 C0為初始體積分?jǐn)?shù)；Ci為試驗(yàn)后的體積分?jǐn)?shù)。

試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2007進(jìn)行編輯處理、繪制相關(guān)圖表，每組處理的差異性通過(guò)SPSS19.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水生動(dòng)物的生長(zhǎng)狀況及蚊子幼蟲情況

在試驗(yàn)期間均沒有對(duì)各組別中投放飼料，叉尾斗魚和田螺在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中沒有出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，生長(zhǎng)正常，狀態(tài)良好；鰱魚在試驗(yàn)初期生長(zhǎng)情況較好，在第6d死亡1尾，第9d死亡2尾，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)全部死亡；而食蚊魚在試驗(yàn)進(jìn)行第2d死亡4尾，第3d死亡6尾，第4d死亡8尾，到了第7d時(shí)死亡10尾，第10d全部死亡。

在試驗(yàn)進(jìn)行到第6d時(shí)，對(duì)照中產(chǎn)生有10多條蚊子幼蟲孑孓，其余各處理均沒有發(fā)現(xiàn)孑孓，在第7d時(shí)發(fā)現(xiàn)田螺有蚊子幼蟲孑孓產(chǎn)生16條，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對(duì)照組和田螺組仍有孑孓存在，其余各組都沒發(fā)現(xiàn)孑孓蹤影。

2.2 不同處理對(duì)水體中TN濃度的影響

不同處理間TN濃度隨時(shí)間的變化如表1。

表1 不同處理間TN濃度隨時(shí)間的變化

由表1可知，各組處理水體中TN濃度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而有不同變化。與對(duì)照相比，各組處理的TN濃度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這可能主要與水生動(dòng)物在水中的排泄物有關(guān)，排泄物中含有氨氮、尿酸、氨基酸等含N元素［6］。在試驗(yàn)周期不長(zhǎng)的情況下，才導(dǎo)致水體中的TN濃度持續(xù)上升，其中，第3組和第4組的上升趨勢(shì)更為明顯，分別是在第6d和第3d開始迅速上升，分析其原因是第3組在試驗(yàn)第6d時(shí)已經(jīng)死亡2尾，第4組食蚊魚在試驗(yàn)進(jìn)行至第2d時(shí)就已經(jīng)共死亡4尾，第3d時(shí)共死了6尾，第4d時(shí)共死了8尾，到了第7d時(shí)共死了10尾，在第10d時(shí)基本已經(jīng)全部死亡，這可能是因?yàn)樵谠囼?yàn)期間沒有對(duì)其投放飼料，因此造成食蚊魚陸續(xù)死亡，魚死亡會(huì)分泌出大量的含N物質(zhì)，在5次測(cè)定的數(shù)據(jù)中顯示各組處理的TN濃度均與對(duì)照差異顯著。

2.3 不同處理對(duì)水體中TP濃度的影響

不同處理間TP濃度隨時(shí)間的變化如表2。

表2 不同處理間TP濃度隨時(shí)間的變化

由表2可知，經(jīng)過(guò)15d試驗(yàn)后，各組處理TP濃度都出現(xiàn)時(shí)降時(shí)升的現(xiàn)象，第1組、第3組和第4組總體呈上升趨勢(shì)，第2組和第5組表現(xiàn)為先上升再下降的趨勢(shì)。其中，第2組叉尾斗魚對(duì)TP的去除效果較好，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)去除率15.5%，第5組次之，去除率3%，第3組和第4組的去除效果最差，去除率為負(fù)值，這可能是因?yàn)轸~的死亡增加了水中的TP濃度，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理與對(duì)照差異顯著。

2.4 不同處理對(duì)水體中COD濃度的影響

不同處理間COD濃度隨時(shí)間的變化如表3。

表3 不同處理間COD濃度隨時(shí)間的變化

由表3可知，除了第3組鰱魚略有上升之外，各組處理對(duì)試驗(yàn)水體的COD均有一定的去除效果，其中，第2組對(duì)COD的去除效果較好，平均去除率37%；第5組次之，平均去除率36.5%；第3組最差，其去除率-0.7%，第1組和第4組的平均去除率分別為23.3%，12.9%；這可能是濾食性動(dòng)物可攝食水中的浮游動(dòng)物、懸浮物及各類細(xì)菌，其排泄物可促進(jìn)懸浮物的絮凝沉淀，進(jìn)而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果［7］，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)各處理與對(duì)照差異顯著。

2.5 不同處理對(duì)水體中濃度的影響

表4 不同處理間濃度隨時(shí)間的變化

表4 不同處理間濃度隨時(shí)間的變化

處理 NH+4-N濃度變化/（mg/L）第3d 第6d 第9d 第12d 第15d 1組：對(duì)照 1.547±0.11d 1.424±0.01d 1.185±0.10d 1.092±0.03d 1.068±0.01c 2組：叉尾斗魚 2.548±0.08c 4.122±0.12c 3.295±0.03c 0.863±0.14d 0.837±0.13c 3組：鰱魚 4.678±0.16b 8.178±0.38b 9.980±0.34b 13.215±1.09b 18.328±1.08b 4組：食蚊魚 9.453±0.70a 18.662±1.89a 22.448±2.17a 21.445±1.75a 21.063±1.79a 5組：田螺 2.265±0.05c 3.584±0.13c 3.745±0.02c 3.251±0.08c 2.513±0.11c

2.6 不同處理對(duì)水體中濃度的影響

表5 不同處理間濃度隨時(shí)間的變化

表5 不同處理間濃度隨時(shí)間的變化

第3d 第6d 第9d 第12d 第15d 1組：對(duì)照 0.025±0.003b 0.039±0.001bc 0.045±0.003c 0.033±0.001c 0.022±0.004c 2組：叉尾斗魚 0.022±0.002b 0.050±0.012b 1.153±0.072a 1.408±0.002a 1.328±0.010a 3組：鰱魚 0.027±0.001ab 0.029±0.002c 0.040±0.001c 0.044±0.002d 0.028±0.003c 4組：食蚊魚 0.037±0.014a 0.042±0.005b 0.029±0.003c 0.074±0.006d 1.215±0.166a 5組：田螺 0.020±0.002b 0.078±0.003a 0.320±0.007b 0.667±0.097b 0.785±0.058b處理 NO-2-N濃度變化/（mg/L）

2.7 不同處理對(duì)水體中pH值、色度值的影響

不同處理間pH值隨時(shí)間的變化如表6。不同處理間色度值隨時(shí)間的變化如表7。

表6 不同處理間pH值隨時(shí)間的變化

表7 不同處理間色度值隨時(shí)間的變化

由表6可知，第1組、第3組和第4組pH值呈上升趨勢(shì)，第2組和第5組總體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，第2組和第5組pH值下降的原因可能是水生動(dòng)物的呼吸作用和水中有機(jī)物的分解作用，增加了水中二氧化碳的含量，進(jìn)而降低了水中的pH值［9］。

由表7可知，各組處理都能使水中色素得到下降，總體來(lái)看，各處理去除水中色素能力從大到小為田螺>叉尾斗魚>食蚊魚>對(duì)照>鰱魚，田螺通過(guò)攝取水中色素物質(zhì)和懸浮物，可有效減低水體的色度。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）水生動(dòng)物一般都具有較強(qiáng)的富集作用和濾食能力，能有效地去除水體中的N，P營(yíng)養(yǎng)元素及藻類［9-11］。有研究［12］發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)前20d時(shí)在有螺的處理中，水體中的TN濃度要比對(duì)照的高，在20～50d時(shí)TN濃度變化情況較為平穩(wěn)，而且螺密度越多的處理中比螺密度小的TN濃度要高，但到了50～60d時(shí)，TN濃度開始下降，到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)已低于對(duì)照組。表明螺對(duì)水體中的TN隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而具有一定的去除效果，而本研究因試驗(yàn)周期較短，只進(jìn)行了15d，無(wú)法得知后續(xù)TN的變化趨勢(shì)，因水生動(dòng)物排泄物中含有氨氮、尿酸、氨基酸等含N元素，致使各組處理在試驗(yàn)短時(shí)間內(nèi)TN濃度持續(xù)上升。

（2）張國(guó)棟［13］利用鰱魚、鳙魚進(jìn)行水體富營(yíng)養(yǎng)化的圍隔凈化試驗(yàn)，結(jié)果表明，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，水體中TN，TP分別從7.41mg/L下降到2.43mg/L，0.392mg/L下降到0.091mg/L，去除率分別為67.2%，76.8%。而本研究中的鰱魚在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)該全部死亡，對(duì)污水起不到凈化作用，反而因死亡造成水中TN，TP，濃度快速增長(zhǎng)，這與前人研究的結(jié)果存在差異，分析其原因可能是在試驗(yàn)過(guò)程中沒投喂魚飼料，致使鰱魚由于長(zhǎng)時(shí)間沒進(jìn)食而死亡。

（3）在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)照和田螺組均有蚊子幼蟲產(chǎn)生，說(shuō)明田螺對(duì)去除蚊子幼蟲孑孓沒有效果，但田螺對(duì)降低水中pH、色度值具有較好的作用，也對(duì)污水中COD有較好的去除效果，其去除率為36.5%，接近叉尾斗魚的去除效率；雖魚的處理中沒有出現(xiàn)孑孓，但鰱魚組和食蚊魚組在試驗(yàn)過(guò)程中都出現(xiàn)死亡現(xiàn)象；叉尾斗魚對(duì)污水有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在吞食水中蚊子幼蟲的同時(shí)，還能有效降低污水中TP，COD，，色素的濃度，其去除率分別可達(dá)15.5%，37%，40.8%，19.1%；因此，叉尾斗魚和田螺可優(yōu)選為水體凈化材料之一。

（4）應(yīng)用水生動(dòng)物進(jìn)行水體凈化能有效去除水中的污染物質(zhì)，但水生動(dòng)物在水體凈化過(guò)程中如有死亡現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)打撈出來(lái)，否則會(huì)因水生動(dòng)物自身死亡分解所釋放的物質(zhì)，造成水中TN，TP等水質(zhì)指標(biāo)不同程度地上升，由此引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

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The purification effect of four kinds aquatic animals for the eutrophic garden water

XU Ming-yu1，LIU Wen2，CHEN Ping3
（1.Pubang Landscape Architecture Co.，Ltd，Guangzhou 510600，China﹔2.School of Environmental Science and Engineering，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China；3.College of Horticulture and Landscape Architecture，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China）

Taking four aquatic animals as the testing objects like Hypophthalmichthys molitrix，Gambusia affinis，Macropodus opercularis as well as the Cipangopaludina cahayensis，this paper studies the purification effect of this four animals for the water index like the Total Nitrogen，Total Phosphorus and Chemical Oxygen Demand in the eutrophic garden water.The result shows these four kinds of the aquatic animals have different survival rate in the eutrophic water and has a significant role in the water quality.Hypophthalmichthys molitrix and Gambusia affinis all died at the end of the experiment and for the group of Macropodus opercularis and Cipangopaludina cahayensis，there wasn’t death found.With the death of Hypophthalmichthys molitrix and Gambusia affinis，the concentration of the TN，TP andgrew rapidly and of which，TN andgrew most with the concentration of them higher 16.37～18.35mg/L and 17.19～19.65mg/L than the initial values.Macropodus Opercularis has strong adaptability to polluted water for it can reduce the TP，COD，and Chroma with the removal rate as 15.5%，37%，40.8%and 19.1%.And the Cipangopaludina cahayensis can help to lower the pH value and Chroma and has a good purification effect for the COD of the polluted water with the removal rate as 36.5%，which reach the removal rate of Macropodus Opercularis.Concludingly，so the Macropodus Opercularis and Cipangopaludina cahayensis can be the priority choice for the water purification.

aquatic animals；eutrophication；garden water；purification effect

X52

A

1672-9900（2017）05-0003-05

2017-07-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401554）；廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015A030313596）；廣東省教育廳特色創(chuàng)新項(xiàng)目（2015KTSCX062）；廣州省普通高校工程技術(shù)研究（技術(shù)開發(fā)）中心項(xiàng)目（2016GCZX001）；廣東市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014Y2-00526）；廣州市越秀區(qū)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)（2016-GX-004）資助項(xiàng)目

許銘宇（1991-），男（漢族），廣東汕尾人，助理工程師，主要從事水生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作，（Tel）15800045733。

（責(zé)任編輯：尹健婷）