不同蚌類組合對水質(zhì)凈化效果比較研究

王偉 戚甫長 黃俊 張喚 周興勝 占明飛

摘要 以褶紋冠蚌、三角帆蚌、洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌為研究對象，比較不同蚌類組合對富營養(yǎng)化水體的凈化效果。結(jié)果表明，三角帆蚌、褶紋冠蚌、洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌組合對水體中NH3-N、TP的去除效果最佳，去除率分別可達(dá)68.27%和59.68%，而褶紋冠蚌和三角帆蚌組合對水體中CODCr和TSS去除效果最佳，去除率分別可達(dá)58.62%和58.82%。

關(guān)鍵詞 褶紋冠蚌；三角帆蚌；洞穴麗蚌；圓頂珠蚌；短褶矛蚌；組合；富營養(yǎng)化水體

中圖分類號 X 52? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0065-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.014

Comparative Study on the Purification Effect of Different Combinations of Mussels on Water Quality

WANG Wei，QI Fu-zhang，HUANG Jun et al

（Anhui Shuiyun Environmental Protection Co.，Ltd.，Wuhu，Anhui 241003）

Abstract Taking Cristaria plicata，Culter alburnus，Lamprotula caveata，Unio douglasiae and Lanceolaria grayana as research objects，the purification effects of different combinations of mussels on eutrophic water bodies were compared.The results showed that the combination of Cristaria plicata，Culter alburnus，Lamprotula caveata，Unio douglasiae and Lanceolaria grayana had the best removal effect on NH3-N and TP in water，with removal rates of 68.27% and 59.68%，while the combination of Cristaria plicata and Culter alburnus had the best removal effect on CODCr and TSS in water，with removal rates of 58.62% and 58.82%.

Key words Cristaria plicata;Culter alburnus;Lamprotula caveata;Unio douglasiae;Lanceolaria grayana;Combination;Eutrophic water

作者簡介 王偉（1990—），男，安徽蕪湖人，助理工程師，碩士，從事水生態(tài)修復(fù)工作。*通信作者，高級工程師，碩士，從事水生態(tài)修復(fù)工作。

收稿日期 2022-12-24

現(xiàn)今水環(huán)境問題出現(xiàn)的根源是水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡破壞導(dǎo)致的。目前集中的、高濃度的污染基本已通過污水處理廠的物理和化學(xué)方法得以解決，現(xiàn)在面對的更多的是低濃度、大體量的地表富營養(yǎng)水污染。水體富營養(yǎng)化已成為影響人類生存和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的全球性問題［1］。而水體富營養(yǎng)化采用傳統(tǒng)的工程措施處理難度大，成本高，收效甚微，且不可持續(xù)，只能通過構(gòu)建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)（即生態(tài)法）予以解決［2］。

微藻是水體營養(yǎng)鹽的主要吸收利用者，水體中的懸浮顆粒和有機碎屑是水體營養(yǎng)鹽和污染物的主要載體。蚌類是重要的濾食性底棲生物，它通過鰓、唇瓣以及出入水管上纖毛的過濾選擇作用攝食水體中的浮游藻類、懸浮顆粒、有機碎屑等，從而提高水體透明度，降低水體營養(yǎng)鹽濃度［3-5］。利用蚌類的強濾水特性實現(xiàn)水質(zhì)凈化提升的研究已有較多報道［6-9］，已有研究表明蚌類可以降低水體內(nèi)懸浮物和浮游藻類的含量，有效提高水體透明度，對富營養(yǎng)化水體中的CODCr、氮和磷等均有一定的去除效果［10-11］。但考慮到蚌類種類不同，其食性存在差異，對水體中浮游藻類、懸浮顆粒、有機碎屑等均有攝食選擇性［12-14］。因此，了解不同蚌類組合對水質(zhì)的凈化效果，可為低濃度、大體量河湖污染治理提供思路。該試驗以褶紋冠蚌、三角帆蚌、洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌為例進(jìn)行研究，比較不同蚌類組合對富營養(yǎng)化水體的凈化效果，為后期水體治理及水生態(tài)修復(fù)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用蚌類為褶紋冠蚌、三角帆蚌、洞穴麗蚌、圓頂珠蚌和短褶矛蚌，均采自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蕪湖長江軟體動物保護(hù)基地，選取同種類規(guī)格一致、濕重相同的健康個體用刷子清除殼表面的附著物后置于清水中停食暫養(yǎng)備用。所選蚌類生長參數(shù)見表1。試驗用水為采集自富營養(yǎng)化水體的河水，用13#浮游生物網(wǎng)過濾掉浮游動物。試驗裝置為長方形玻璃水槽，長150 cm，寬100 cm，高60 cm。

1.2 試驗方法

試驗于2022年9月10—26日在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蕪湖長江軟體動物保護(hù)基地進(jìn)行，試驗共設(shè)5個試驗組，分別為G1（褶紋冠蚌）、G2（褶紋冠蚌+三角帆蚌）、G3（褶紋冠蚌+三角帆蚌+洞穴麗蚌+圓頂珠蚌）、G4（褶紋冠蚌+三角帆蚌+洞穴麗蚌+圓頂珠蚌+短褶矛蚌）4個處理組以及1個空白對照組CK（不放置任何蚌類）。每個處理組利用6個塑料框分上下兩層布置蚌類180 只，各處理組每種蚌數(shù)量均等。每個處理組設(shè)3個重復(fù)。試驗期間水溫23 ℃，同時利用微孔增氧控制每個處理組氧含量在同一水平。

1.3 指標(biāo)測定

試驗期間每隔4 d采集各處理組水樣進(jìn)行理化指標(biāo)測定，測定指標(biāo)包括懸浮物（TSS）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）和化學(xué)需氧量（CODCr）。取樣完成后向各處理組補充相同體積的去離子水。

相關(guān)指標(biāo)測定方法：TSS采用重量法；TP采用堿性過硫酸鉀鉬酸銨分光光度法；NH3-N采用納氏試劑比色法；CODCr采用重鉻酸鉀法。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計及檢驗統(tǒng)計均采用SPSS 16.0進(jìn)行，采用One-way ANOVA進(jìn)行分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 CODCr去除效果

由圖1可知，各處理組CODCr濃度在整個試驗期間整體均呈現(xiàn)下降的趨勢，特別是試驗前8 d各處理組CODCr濃度下降最快，G1、G2、G3、G4組CODCr去除率分別達(dá)到48.28%、50.00%、41.38%、32.76%。8 d后，各處理組對水體中CODCr的去除效果趨緩，這可能是因為水體中藻類、不溶性懸浮顆粒以及有機碎屑被大量濾食使得蚌類濾食效率下降。至試驗結(jié)束時，G1、G2、G3、G4組CODCr去除率分別為55.17%、58.62%、50.00%、46.55%。從CODCr去除率以及去除穩(wěn)定性來看，G2組較其他試驗組效果好。

2.2 NH3-N去除效果

由圖2可知，G1、G2組NH3-N濃度在前12 d一直處于下降趨勢，16 d時濃度未發(fā)生明顯變化，而G3、G4組NH3-N濃度在試驗期間一直處于下降趨勢，且下降效果顯著（P<0.05）。這可能是因為三角帆蚌和褶紋冠蚌整體濾水率高于洞穴麗蚌、圓頂珠蚌和短褶矛蚌，所以，試驗開始前12 d褶紋冠蚌和三角帆蚌對水體中浮游藻類進(jìn)行強效濾食，致使水體中適口的微藻被攝食殆盡，造成后期NH3-N濃度未發(fā)生明顯變化。而G3、G4組為多種蚌類組合類型，褶紋冠蚌和三角帆蚌數(shù)量少于G1和G2組，整體濾水率低于G1和G2組，因此，前12 d對NH3-N去除率也一直低于G1和G2組，但由于洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌均有自身喜食的浮游藻類，隨著時間推移，G3和G4組三角帆蚌和褶紋冠蚌利用時間彌補自身數(shù)量劣勢，組內(nèi)洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌持續(xù)對水體中除三角帆蚌和褶紋冠蚌喜食浮游藻類以外的微藻進(jìn)行選擇性濾食，使得水體中的NH3-N濃度持續(xù)下降。至試驗結(jié)束時，G1、G2、G3、G4組NH3-N去除率分別為54.00%、57.88%、64.43%、68.27%。從NH3-N去除率以及去除穩(wěn)定性來看，G4組較其他試驗組效果好。

2.3 TP去除效果

由圖3可知，G1、G2組TP濃度在前12 d一直處于下降趨勢，16 d時濃度未發(fā)生明顯變化，這可能與G1、G2組褶紋冠蚌和三角帆蚌強效濾食以及對浮游藻類攝食選擇有關(guān)。G3、G4組TP濃度在試驗期間一直處于下降趨勢，且G3和G4組TP去除率除4 d時低于G1和G2組，8、12、16 d均高于G1和G2組，這可能與G3、G4組中洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌選擇攝食的浮游藻類種類對水體中磷的吸收能力強于三角帆蚌和褶紋冠蚌選擇攝食的微藻種類有關(guān)［15］。至試驗結(jié)束時，G1、G2、G3、G4組TP去除率分別為37.10%、43.55%、62.90%、59.68%。雖然最終G3組TP去除率大于G4組，但組間差異不顯著（P>0.05）。因此，從TP去除率以及去除穩(wěn)定性來看，G3和G4組較其他試驗組效果好。

2.4 TSS去除效果

由圖4可知，各處理組TSS濃度在前12 d整體出現(xiàn)下降趨勢，但組間差異不顯著（P>0.05），這與Zhu等［16］的研究結(jié)果一致，蚌類可通過濾食懸浮顆粒物提高水體透明度，從而改善生態(tài)系統(tǒng)光照條件，促進(jìn)沉水植物系統(tǒng)的恢復(fù)。G1組和G4組在16 d時TSS濃度出現(xiàn)了上升，分析原因可能是蚌類攝食后，排泄物在微孔曝氣作用下重新懸浮于水體中所致［17］。至試驗結(jié)束時，G1、G2、G3、G4組TSS去除率分別為47.06%、58.82%、47.06%、41.18%。從TSS去除率以及去除穩(wěn)定性來看，G2組較其他試驗組效果好。

3 小結(jié)

三角帆蚌、褶紋冠蚌、洞穴麗蚌、圓頂珠蚌、短褶矛蚌組合對水體中NH3-N、TP的去除效果最佳，去除率可以達(dá)到68.27%和59.68%，而褶紋冠蚌和三角帆蚌組合對水體中CODCr、TSS去除效果最佳，去除率可以達(dá)到58.62%和58.82%。因此，在今后水體治理過程中，可根據(jù)目標(biāo)水體主要超標(biāo)因子，有針對性地進(jìn)行蚌類種類搭配，對于主要以CODCr和TSS超標(biāo)的水體，在蚌類配置過程中應(yīng)以三角帆蚌和褶紋冠蚌組合為主，其他種類為輔；對于主要以N、P超標(biāo)的富營養(yǎng)水體，在蚌類配置過程中應(yīng)根據(jù)不同蚌類對水體營養(yǎng)鹽直接吸收利用的浮游藻類的攝食差異選擇多種蚌類組合的形式實現(xiàn)水質(zhì)強效凈化提升。

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