黃粉蟲殼聚糖對魚塘養(yǎng)殖水處理效果分析

馬瑞仙 姜婕 穆天鴿 孔繁榮 沈禹頤

摘要：為了解黃粉蟲殼聚糖對魚塘養(yǎng)殖水（西二池、中三池、三角池）的處理效果，在水樣中加入黃粉蟲殼聚糖，對絮凝率、三氮、溶解氧進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：黃粉蟲殼聚糖處理后水樣絮凝率明顯下降，三氮濃度微量下降，溶解氧濃度明顯上升，殼聚糖處理水質(zhì)絮凝率、溶解氧方面有一定的效果。在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖方面可以起到增氧降絮的作用，且成本較低，能更好的代替一些降污劑，有利于環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：黃粉蟲殼聚糖;魚塘水;處理效果

中圖分類號：S949

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.2096-3637.2019.11 .001

引言

黃粉蟲殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素，是一種白色或灰白色無臭、無味、無毒的粉末狀|古I體，是由白然界中來源豐富的可再生天然高分子化合物甲殼素在強(qiáng)堿性條件下經(jīng)過脫乙酰作用得到的。這種天然高分子的生物官能性和相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注。研究表明：從黃粉蟲中提取的殼聚糖，石灰質(zhì)及蠟質(zhì)含量低，分子較低，提取較容易，可進(jìn)一步用來制備低分子量、脫乙酰度較高的殼聚糖，在環(huán)境、醫(yī)藥、食品加T.等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景[1-2]。

目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)量也逐年增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時通常伴隨生態(tài)環(huán)境的破壞。 “綠色發(fā)展”問題也逐漸凸顯出來，如何更好的將養(yǎng)殖與環(huán)保相結(jié)合是努力的目標(biāo)。魚塘中養(yǎng)殖密度高、殘餌腐爛、藥物濫用等問題造成的水體污染，不僅影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展，而且對環(huán)境也是挑戰(zhàn)。試驗(yàn)主要以黃粉蟲殼聚糖對魚塘養(yǎng)殖水的處理效果進(jìn)行探究，觀察試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用于養(yǎng)殖水樣的清潔，以便達(dá)到水質(zhì)多次利用的效果，有利于環(huán)境環(huán)境保護(hù)。

試驗(yàn)材料與儀器

1.1材料

水樣取白白銀魚類良種試驗(yàn)站魚塘養(yǎng)殖水（西二池、中三池、三角池），黃粉蟲（用于提取殼聚糖），0.12mol/L鹽酸溶液、2.0mol/L氫氧化鈉溶液、濃硫酸、0.5%淀粉溶液、0.025N硫代硫酸鈉。

1.2儀器

恒溫振蕩器、攪拌儀、分光光度計(jì)、水浴鍋、色列管、燒杯、漏斗、量筒。 方法

2.1 殼聚糖提取

（1）酸處理：酸處理去除樣品中的無機(jī)鹽，準(zhǔn)確稱取黃粉蟲蟲粉10.0000g，置于200mL燒杯中，每個燒杯中加0.12mol/L的鹽酸溶液100mL浸泡，于燒杯中振蕩24h，期間每2h對鹽酸溶液進(jìn)行更換。振蕩24h后，取出過濾并洗滌至中性。

（2）堿處理：堿處理的目的是去除黃粉蟲中的蛋白質(zhì)和油脂。在酸處理后的樣品中分別加入2.0mol/L的氫氧化鈉溶液100mL，每2h更換氫氧化鈉溶液連續(xù)振蕩16h，取出洗滌至中性，得到黃粉蟲殼聚糖。

（3）脫乙?；幚恚合虻玫降狞S粉蟲殼聚糖中加入60%氫氧化鈉濃溶液50mL，連續(xù)浸泡6h于沸水浴中，而后過濾洗滌至中性，十燥。最終得到黃粉蟲殼聚糖1.6836g。

2.2 魚塘養(yǎng)殖水處理

用制備的黃粉蟲殼聚糖處理魚塘養(yǎng)殖水，進(jìn)行絮凝率，三氮，溶解氧的測定并進(jìn)行效果對比。

（1）絮凝率的測定。取一定的水樣（自來水、西二池、中三池、三角池）懸浮液，每組水樣分別加入0.015g的不同黃粉蟲殼聚糖后（共8組），定容至50mL，置于攪拌儀上攪拌后靜置5min，取上清液，與空白組作參比，在550 nm下測定吸光度。計(jì)算處理前后水樣絮凝率的變化率。R-（A-B）/A×100%（式中：A和B分別為空白組和試驗(yàn)組的吸光度）。

（2）氨氮的測定。水樣中氨氮濃度按照家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)中的方法，測定處理前后水樣中的氨氮濃度，計(jì)算水樣中氨氮的去除率。

（3）硝酸鹽氮的測定。水樣中硝酸鹽氮濃度按照家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)中的方法，測定處理前后水樣中的硝酸鹽氮濃度，計(jì)算水樣中硝酸鹽氮的去除率。

（4）亞硝酸鹽氮的測定。水樣中亞硝酸鹽氮濃度按照家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)中的方法，測定處理前后水樣中的亞硝酸鹽氮濃度，計(jì)算水樣中亞硝酸鹽氮的去除率。

（5）溶解氧的測定。將采集來的水樣（自來水、西二池、中三池、三角池）加以振蕩，在沉淀物完全沉至瓶底之前，加入2mL濃硫酸，蓋好瓶塞，搖勻至沉淀物全部溶解為止。吸取100mL處理的水樣，分別注入250mL碘量瓶中（共8只），用0.025N硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定，溶液呈淡黃色時，加入0.5%淀粉溶液1mL，而后繼續(xù)滴定至藍(lán)色褪盡為止，記錄每只碘量瓶所用總量（V）[3]。計(jì)算水樣處理前后溶解氧的變化率。溶解氧（O2，mg/L） -Vx 0.025×16/2×1000/100

結(jié)果與分析

3.1 水樣絮凝率的測定

不同水樣（自來水、西二池、中三池、三角池）經(jīng)黃粉蟲殼聚糖處理后的絮凝率，見圖1。從圖1可看出加入黃粉蟲殼聚糖水樣絮凝率下降值為自來水0.5%、西二池

2l.9%、中三池23.5%、三角池24.5%。

3.2水樣“三氮”的測定

不同水樣（自來水、西二池、中三池、三角池）經(jīng)黃粉蟲殼聚糖處理后的“三氮”濃度見圖2、圖3、圖4。

從圖2可看出加入黃粉蟲殼聚糖水樣氨氮濃度下降為自來水0.25%、西二池5. 1%、中三池4.8%、三角池3.4%。

圖2 黃粉蟲殼聚糖處理后水樣氨氮濃度（чg/mL）

從圖3可以看出加入黃粉蟲殼聚糖水樣硝酸鹽氮濃度下降為白來水0.47%、西二池0 51%、中三池3.8g%、三角池4.79%，

圖3 黃粉蟲殼聚糖處理后水樣硝酸鹽氮濃度（чg/mL）

從圖4可以看出加入黃粉蟲殼聚糖水樣亞硝酸鹽氮濃度下降為自來水0.92%、西二池0.99%、中三池1.64%、三角池1.50% -

圖4 黃粉蟲殼聚糖處理后水樣亞硝酸鹽氮濃度（чg/mL）

3.3水樣溶解氧測定

不同水樣（白來水、西二池、中三池、三角池）經(jīng)黃粉蟲殼聚糖處理后溶解氧的值見圖5。加入黃粉蟲殼聚糖水樣溶解氧上升值為自來水0 .46%、西二池23.7%、中三池26.8%、三角池33.8%

圖5黃粉蟲殼聚糖處理后水樣溶解氧（mg/L）

討論

4.1 水中絮凝率的變化

水中絮凝率是測定水質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，絮凝率指溶液中分子量的大小，分子量越大，絮凝率越高。通過測定水中絮凝率為水質(zhì)的變化提供依據(jù)不同水樣經(jīng)黃粉蟲殼聚糖處理后絮凝率較未處理的均有所下降，說明黃粉蟲殼聚糖對處理水質(zhì)絮凝率有作用。因黃粉蟲殼聚糖為陽離子型絮凝劑，當(dāng)黃粉蟲殼聚糖過量時，體系帶過多正電荷，相同電荷間的排斥作用使絮體再分散，架橋困難因而降低絮凝效果。黃粉蟲殼聚糖濃度小于15 mg/L時，絮凝效果隨黃粉蟲殼聚糖濃度增大而增強(qiáng)，當(dāng)濃度大于15 mg/L時，黃粉蟲殼聚糖濃度增加，絮凝率下降[4]。試驗(yàn)中添加黃粉蟲殼聚糖的量為300mg/L，遠(yuǎn)超過15 mg/L，故水樣絮凝率下降明顯。由于養(yǎng)殖魚種的不同水樣渾濁度順序：西二池<中三池<三角池。對比圖1中水樣處理前后絮凝率的變化可以得出一定范圍內(nèi)黃粉蟲殼聚糖對絮凝率的作用與水樣的渾濁程度有關(guān)，水樣越渾濁絮凝率下降的越多。經(jīng)過處理前后的對照，發(fā)現(xiàn)黃粉蟲殼聚糖處理養(yǎng)殖水有一定的效果。

4.2 水中“三氮”濃度的變化

水樣中“三氮”含量的變化能有效反映水樣的污染程度，不同階段相應(yīng)的“三氮”含量也不同，初期氨氮含量高，中期是硝化階段，則亞硝酸鹽氮含量高，末期硝酸鹽氮含量高[5]。通過對比罔2、3、4可知三角池中“三氮”含量最高，水樣污染程度處于初期氨氮的含量較高。通過向水樣中加入黃粉蟲殼聚糖可以降低“三氮”的含量，其中對氨氮的處理效果最為明顯，說明黃粉蟲殼聚糖對污染初期的水樣有作用。通過比較處理前后水樣“三氮”的下降數(shù)值，可以看JH{黃粉蟲殼聚糖對養(yǎng)殖水處理具有一定的作用。

4.3水中溶解氧濃度的變化

水樣中溶解氧的變化是衡量水樣白凈能力的一個指標(biāo)，主要受水溫的影響，水溫越低溶解氧的含量越高。水中溶解氧的含量直接影響水產(chǎn)動物的健康，因此對魚塘養(yǎng)殖水溶解氧是非常重要得指標(biāo)。通過圖5可看出溶解氧的值普遍很低，三角池中由于主要養(yǎng)殖中下層魚類且數(shù)量過多造成溶解氧濃度最低。通過加入黃粉蟲殼聚糖，水樣中溶解氧的含量明顯升高，說明黃粉蟲殼聚糖對提升水樣溶解氧有很大作用。對比數(shù)據(jù)后可得水樣溶解氧濃度越低黃粉蟲殼聚糖的處理效果就越明顯，適宜作為魚塘增氧劑添加。

4.4 魚塘養(yǎng)殖水的污染及危害

隨著我國養(yǎng)漁業(yè)的不斷發(fā)展，養(yǎng)殖密度不斷加大，一味追求高產(chǎn)高效的養(yǎng)殖措施對養(yǎng)殖水環(huán)境造成極大的破壞，破壞了水體原有的生態(tài)平衡，使池塘水體中養(yǎng)殖魚類長期處于應(yīng)激狀態(tài)，導(dǎo)致其生長緩慢、生理功能紊亂、免疫功能下降，并嚴(yán)重感染魚類疾病，甚至死亡[6]。同時這些養(yǎng)殖水對環(huán)境也是一種破壞，若直接排放會造成水體絮凝率升高，三氮濃度升高，溶解氧能力下降，水體富營養(yǎng)化，誘發(fā)水生植物生長對水體造成嚴(yán)重破壞繼而影響周圍環(huán)境[7]。

結(jié)束語

試驗(yàn)是一個探究性試驗(yàn)，試驗(yàn)中用黃粉蟲制得的殼聚糖對魚塘養(yǎng)殖水進(jìn)行處理，通過對比處理前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到以下結(jié)論：黃粉蟲殼聚糖對魚塘養(yǎng)殖水均有增氧降絮的效果;但對于“三氮”的處理效果不太明顯。黃粉蟲殼聚糖作用魚塘養(yǎng)殖水的增氧降絮效果，對水產(chǎn)動物的養(yǎng)殖具有很大的幫助，能更好提升水產(chǎn)動物的產(chǎn)品質(zhì)量。由于黃粉蟲殼聚糖來源廣泛，經(jīng)濟(jì)價值低，無二次污染的特性，用于水質(zhì)處理，可降低其他降污劑的使用，進(jìn)而更好地保護(hù)環(huán)境。

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