貝類(lèi)養(yǎng)殖改善河流水質(zhì)試驗(yàn)研究

王勝利 馬 林

（1.天津市濱海新區(qū)海濱街道辦事處農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，天津 300280；2.天津市水產(chǎn)研究所，天津 300221）

0 引言

2020年是“渤海污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)”的收官之年，天津市濱海新區(qū)海濱街轄區(qū)內(nèi)子牙新河是匯入渤海河流之一，但在2020年1、2月天津市環(huán)境局的斷面考核中均未達(dá)標(biāo)。因此，開(kāi)展子牙新河流域水質(zhì)治理工作成了迫在眉睫的事。

為了探索科學(xué)有效治理河流污染的方法以及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)推廣使用，天津市濱海新區(qū)海濱街道辦事處農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心與天津農(nóng)學(xué)院合作，探索利用濾食性貝類(lèi)對(duì)河水進(jìn)行生態(tài)凈化。

1 試驗(yàn)可行性研究

濾食性貝類(lèi)以水體中的細(xì)菌、藻類(lèi)、有機(jī)碎屑等為食，可以增加水體透明度。藻類(lèi)吸收水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽后被貝類(lèi)濾食，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為貝類(lèi)機(jī)體有機(jī)質(zhì)，維系水體化學(xué)成分穩(wěn)定，同時(shí)為建成修復(fù)水體的“小濕地”奠定基礎(chǔ)。天津農(nóng)學(xué)院貝類(lèi)養(yǎng)殖團(tuán)隊(duì)在池塘中養(yǎng)殖菲律賓蛤仔和青蛤的研究表明，濾食性貝類(lèi)使水體透明度增加2倍以上，總氮減少78.2%，無(wú)機(jī)磷減少86.5%，化學(xué)需氧量降低52.6%；濾食性貝類(lèi)存活率95%以上，生長(zhǎng)較快。

任延軍等構(gòu)建以縊蟶等濾食性貝類(lèi)為核心功能群的海水生物修復(fù)技術(shù)體系，利用海水中的營(yíng)養(yǎng)成分，以單細(xì)胞藻類(lèi)為中轉(zhuǎn)，同化入體內(nèi)，使縊蟶迅速生長(zhǎng)，在控制水體富營(yíng)養(yǎng)化、獲得生態(tài)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益提升。養(yǎng)殖縊蟶可提高養(yǎng)殖池塘水體透明度，減少氨態(tài)氮、亞硝酸鹽等有害因子，有利于同一水體內(nèi)其他養(yǎng)殖動(dòng)物的存活與生長(zhǎng)。

經(jīng)考察，子牙新河水溫17.5 ℃時(shí)水體密度1.004～1.006 g/cm，是近江蟶最適宜生長(zhǎng)的水體環(huán)境。在該條件下近江蟶生長(zhǎng)最快、存活率高，所以計(jì)劃放養(yǎng)適宜淡水養(yǎng)殖的近江蟶。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)時(shí)間及地點(diǎn)

2019年6月至2021年7月，天津市濱海新區(qū)海濱街道辦事處農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心于子牙新河天津市濱海新區(qū)人民政府海濱街道辦事處轄區(qū)水域開(kāi)展試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

首先，試驗(yàn)單位技術(shù)人員開(kāi)展試驗(yàn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)考察，主要考察河道水質(zhì)、底質(zhì)特征，確定放流區(qū)域、放流密度。其次，根據(jù)考察結(jié)果確定苗種投放情況，如表1、表2所示。再次，根據(jù)試驗(yàn)水體的鹽度，選擇供苗地點(diǎn)和供苗池塘。此試驗(yàn)從浙江省預(yù)定近江蟶苗種，用泡沫箱冷藏運(yùn)輸，運(yùn)至天津市投放指定地點(diǎn)。

表1 投放苗種情況

表2 近江蟶投放情況

試驗(yàn)人員于子牙新河兩岸，選擇近岸坡度較緩的灘面放苗（正常深度0.5～1.0 m，寬度2.0 m左右），或者選擇靠近下風(fēng)向的淺灘放苗（正常深度0.3～1.0 m）。在放苗位置插竹竿進(jìn)行標(biāo)記。

放苗時(shí)，試驗(yàn)人員選擇無(wú)風(fēng)或微風(fēng)天氣，用船裝載苗種箱到達(dá)放苗位置，用手抓苗，均勻撒入水中。蟶苗脆弱，忌用鐵鍬等硬質(zhì)工具。試驗(yàn)過(guò)程中，定期檢查近江蟶的生長(zhǎng)、存活情況及水質(zhì)情況。水質(zhì)情況以濱海新區(qū)生態(tài)環(huán)境局每月檢測(cè)通報(bào)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 近江蟶生長(zhǎng)情況

在該試驗(yàn)過(guò)程中，近江蟶生長(zhǎng)情況詳見(jiàn)表3。2019年12月挖掘采樣，發(fā)現(xiàn)近江蟶長(zhǎng)勢(shì)良好，規(guī)格達(dá)到500粒/kg，殼長(zhǎng)3～4 cm；而且近江蟶正向外圍擴(kuò)散，在原投苗處以外仍然可以挖掘到近江蟶，未大量發(fā)現(xiàn)死亡近江蟶苗種殼體，近江蟶成活率較高。2020年5月挖掘采樣，近江蟶規(guī)格達(dá)到200粒/kg，殼長(zhǎng)5～7 cm；未大量發(fā)現(xiàn)死亡近江蟶殼體，說(shuō)明在冬季水面結(jié)冰的情況下近江蟶可以安全越冬。2020年12月挖掘采樣，近江蟶規(guī)格達(dá)到120粒/kg，殼長(zhǎng)8～9 cm。2021年5月挖掘采樣，近江蟶規(guī)格從剛放入水體時(shí)的1 000粒/kg長(zhǎng)到55粒/kg，殼長(zhǎng)9～10 cm。

表3 子牙新河投放近江蟶生長(zhǎng)情況采樣調(diào)查表

由于該試驗(yàn)?zāi)康氖翘剿髦卫硭w的方法，因而試驗(yàn)最后未對(duì)近江蟶進(jìn)行全面捕獲和定量分析。

3.2 水質(zhì)指標(biāo)變化情況

我國(guó)地表水依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類(lèi)：Ⅰ類(lèi)，主要適用于源頭水，國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；Ⅱ類(lèi)，主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)，珍稀水生生物棲息地，魚(yú)蝦類(lèi)產(chǎn)卵場(chǎng)，仔稚幼魚(yú)的索餌場(chǎng)等；Ⅲ類(lèi)，主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)，魚(yú)蝦類(lèi)越冬、洄游通道，水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類(lèi)，主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)；Ⅴ類(lèi)，主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。

此次試驗(yàn)主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為氨氮、高錳酸鹽、總磷、溶解氧。以V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)線為基準(zhǔn)，其中氨氮不高于2.0 mg/L、高錳酸鹽指數(shù)不高于15 mg/L、總磷不高于0.4 mg/L、溶解氧不低于2.0 mg/L，即全面消滅V類(lèi)水體。河流所在轄區(qū)水務(wù)局根據(jù)國(guó)控?cái)嗝鏅z測(cè)指標(biāo)計(jì)算綜合得分，確定水質(zhì)級(jí)別。

3.2.1 高錳酸鹽指數(shù)變化情況。由圖1試驗(yàn)水體高錳酸鹽指數(shù)變化曲線可知，試驗(yàn)開(kāi)始前試驗(yàn)區(qū)水體中高錳酸鹽指數(shù)較低，之后迅速上升，7月達(dá)到最高點(diǎn)。其原因可能是我國(guó)北方地區(qū)5月之前水溫較低，經(jīng)過(guò)冬季的冰封、沉淀，大多數(shù)有機(jī)質(zhì)沉淀在底泥中，所以上覆水水體中各種有害物質(zhì)含量相對(duì)較低；6—7月水溫上升，加之投苗，近江蟶的活動(dòng)讓底泥中的有害物質(zhì)充分溶解在河水中，致使上覆水水體中高錳酸鹽指數(shù)迅速上升，顯著高于V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)15 mg/L（氨氮、總磷變化趨勢(shì)類(lèi)似）。放入近江蟶2個(gè)月后，高錳酸鹽指數(shù)顯著下降；放苗6個(gè)月后，水體中高錳酸鹽下降至V類(lèi)水體指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)15 mg/L以下，之后便保持在15 mg/L以下小幅度波動(dòng)；第2年6—7月，水體中高錳酸鹽指數(shù)也不再顯著上升。這說(shuō)明近江蟶不但改善了河水水質(zhì)，還改善了河道底泥情況，從根本解決了河道水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問(wèn)題。

圖1 試驗(yàn)水體高錳酸鹽指數(shù)變化曲線

3.2.2 總磷變化情況。由圖2可知，試驗(yàn)開(kāi)始前，水體中總磷顯著高于V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)0.4 mg/L；放入近江蟶4個(gè)月后，水體中總磷含量下降至0.11 mg/L，之后便一直在低于0.4 mg/L的范圍內(nèi)波動(dòng)。

圖2 試驗(yàn)水體總磷變化曲線

3.2.3 氨氮變化情況。由圖3試驗(yàn)水體氨氮變化曲線可知，試驗(yàn)開(kāi)始前，水體中氨氮含量就低于V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)2 mg/L；放入近江蟶后，水體中氨氮含量顯著下降，由原來(lái)最高1.3 mg/L下降至0.5 mg/L以下，之后便一直在低于0.5 mg/L的范圍內(nèi)波動(dòng)。

圖3 試驗(yàn)水體氨氮變化曲線

3.2.4 溶解氧變化情況。由圖4試驗(yàn)水體溶解氧變化曲線可知，試驗(yàn)開(kāi)始前，水體中溶解氧含量顯著高于V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)2 mg/L，最高達(dá)到6.23 mg/L；放入近江蟶后，對(duì)水體中的溶解氧含量變化不顯著，一直呈較高水平小幅波動(dòng)。

圖4 試驗(yàn)水體溶解氧變化曲線

3.2.5 考核得分及水質(zhì)級(jí)別情況。由表4可知，在2019年6月試驗(yàn)開(kāi)始之前至試驗(yàn)開(kāi)始4個(gè)月后，綜合高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮、溶解氧4個(gè)指標(biāo)的考核得分均不合格，水質(zhì)級(jí)別都是V類(lèi)水體。在試驗(yàn)后的第5個(gè)月（即2019年11月）水質(zhì)綜合得分合格達(dá)到V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，之后綜合得分便一直穩(wěn)定在70分，水質(zhì)級(jí)別穩(wěn)定在Ⅳ類(lèi)水體（其中冰封期未檢測(cè)）。

表4 子牙新河主要水質(zhì)指標(biāo)變化表 mg/L

濱海新區(qū)水務(wù)局河長(zhǎng)制辦公室專(zhuān)家組將被考核河流取水?dāng)嗝嫠w的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、溶解氧4項(xiàng)參數(shù)作為考核指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分。取水?dāng)嗝嫠w水質(zhì)類(lèi)別達(dá)到水功能區(qū)劃目標(biāo)，得分為70分（無(wú)水功能區(qū)劃目標(biāo)的河段按地表水Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定）；河湖代表斷面水體水質(zhì)類(lèi)別不能達(dá)到該河湖水功能區(qū)劃目標(biāo)，根據(jù)得分系數(shù)計(jì)算該河湖最后得分，=70×。

水質(zhì)級(jí)別達(dá)到該河段水功能區(qū)劃目標(biāo)時(shí)，為1.0；低1級(jí)時(shí)，為0.7；低2級(jí)時(shí)，為0.6；低3級(jí)時(shí)，為0.5；最低為0.4。水質(zhì)類(lèi)別和水質(zhì)分級(jí)的關(guān)系按表5中數(shù)值計(jì)算，水質(zhì)級(jí)別四級(jí)相當(dāng)于V類(lèi)。

表5 水質(zhì)級(jí)別對(duì)照表 mg/L

4 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、相對(duì)靜態(tài)河流中放養(yǎng)濾食性近江蟶可以有效解決河流水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，能夠顯著降低水體的高錳酸鹽指數(shù)、總磷和氨氮含量，且不影響水體中溶解氧含量，可以將V類(lèi)水體改善為Ⅳ類(lèi)水體。

此試驗(yàn)水體中投放的近江蟶可以很好地生長(zhǎng)、越冬，2 a時(shí)間近江蟶規(guī)格從1 000粒/kg、殼長(zhǎng)1～2 cm，生長(zhǎng)到55粒/kg、殼長(zhǎng)9～10 cm，既可以低成本養(yǎng)殖貝類(lèi)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，又可以解決水體不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，產(chǎn)生生態(tài)和社會(huì)效益。