人工生物凈化體系對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)的影響
時間:2022-03-08 02:47:08
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系統(tǒng)硬度、堿度兩年的變化比較穩(wěn)定2008年,TH的年均值較高,為19.13mmol/L,變化也較大(CV:47.46%),且凈化系統(tǒng)的年均值稍大于養(yǎng)殖區(qū)域;2009年,年均值則降低至11.94mmol/L,全系統(tǒng)變化較為穩(wěn)定(CV:7.11%)。2008年的Alk全年變化(CV:18.46%)比2009年(CV:10.03%)稍大,兩年的年均值相差不大。人工凈化系統(tǒng)對無機營養(yǎng)鹽吸收明顯2008年,凈化體系PO4-P的吸收效果不明顯(圖2),其年均值的平均值5.98μmol/L高于養(yǎng)殖池5.44倍。2009年,人工凈化體系對PO4-P的吸收作用明顯,其年均值經(jīng)生物凈化水渠后的含量僅為養(yǎng)殖池塘的50.17%,凈化體系年均值的平均值為9.55μmol/L,比養(yǎng)殖池低122%。系統(tǒng)2個監(jiān)測年份的變化均較高:2008年,CV為70.45%;2009年,CV為97.43%。兩年的凈化體系對NH4-N均有凈化吸收作用(圖3)。養(yǎng)殖系統(tǒng)的最低值均位于凈化體系的沉淀儲水池,但2009年比2008年更明顯:2008年凈化體系的年均值為57.54μmol/L,比養(yǎng)殖池高1.35倍;2009年凈化體系的年均值為39.81μmol/L,比養(yǎng)殖池低146%。2008年,凈化區(qū)域的分解占主導地位;2009年,則呈現(xiàn)較強的吸收優(yōu)勢。2009年,凈化系統(tǒng)對NO3-N、NO2-N有明顯的吸收作用(圖4、圖5),尤其經(jīng)過生物凈化輸水渠的總進水口(3#)后,分別是養(yǎng)殖池塘(1#)的2.51倍、5.64倍。而2008年凈化系統(tǒng)的吸收很弱,凈化系統(tǒng)的均值比養(yǎng)殖池分別高出4.37倍、2.55倍。2009年,人工生物凈化體系中的植物呈現(xiàn)出強勁的吸收優(yōu)勢。圖42008、2009年NO3-N年均值的變化圖52008、2009年NO2-N年均值的變化2.3人工凈化系統(tǒng)控藻效果顯著從浮游植物總量看,2009年與2008年的變化呈反相變化特征(圖6)。2009年的凈化體系對其有明顯的控制作用,尤其是生物凈化輸水渠。兩年的極值均出現(xiàn)在凈化體系和養(yǎng)殖池:2009年,極大值出現(xiàn)在養(yǎng)殖池(1#),極小值出現(xiàn)在總進水口(3#);2008年,極大值出現(xiàn)在凈化輸水渠(2#~3#),極小值出現(xiàn)在養(yǎng)殖池(1#)。2008年凈化系統(tǒng)年均值的平均值為226.399mg/L,比養(yǎng)殖池塘高12.77倍;而2009年為57.83mg/L,比養(yǎng)殖池塘低477%。2009年的人工生物凈化體系控藻效果顯著。圖62008、2009年浮游植物總量年均值的變化2.4人工凈化系統(tǒng)有效控制養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化2008年,只通過沉淀儲水池的鰱、鳙魚從養(yǎng)殖水體中提出營養(yǎng)物質(zhì);2009年,除鰱鳙魚提出營養(yǎng)物質(zhì)外,40m2水蕹菜提出N0.2088kg、P0.2673kg、K0.0225kg;褶紋冠蚌提出17.5kg貝重的營養(yǎng)物質(zhì)(未計培植的蘆葦,表2)。這些營養(yǎng)物質(zhì)從養(yǎng)殖水體中提出,在一定程度上減輕了其富營養(yǎng)化程度。
2008年的TH變異系數(shù)較大,是由于該系統(tǒng)的養(yǎng)殖歷史造成的。2005年,該系統(tǒng)的養(yǎng)殖品種為南美白對蝦,養(yǎng)殖區(qū)池塘全部為覆膜結(jié)構(gòu),且為提高養(yǎng)殖品質(zhì)而采取了維持水體一定鹽度的技術(shù)措施。2007年,因養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的調(diào)整,覆膜結(jié)構(gòu)及維持鹽度的技術(shù)措施取消,使Ca、Mg等離子有隨循環(huán)由凈化區(qū)向養(yǎng)殖區(qū)遷移的趨勢。至2008年,總體表征仍為非養(yǎng)殖區(qū)域的TH高于養(yǎng)殖區(qū)域,也致使本年度TH的CV較大。至2009年,這種交換已使系統(tǒng)趨于均化,則整個體系達較穩(wěn)定狀態(tài),CV減小。系統(tǒng)凈化區(qū)域接納養(yǎng)殖區(qū)域排出的養(yǎng)殖污水,無機、有機營養(yǎng)物于此處匯集,且有機營養(yǎng)物在此處分解。該區(qū)域各項指標的含量數(shù)值取決于營養(yǎng)物質(zhì)的分解、吸收作用的強弱對比。當吸收作用占優(yōu)勢地位,該區(qū)域各項指標呈現(xiàn)比養(yǎng)殖區(qū)域低;否則,凈化區(qū)域高于養(yǎng)殖區(qū)域。2008年,凈化系統(tǒng)呈現(xiàn)出較強的分解作用,而吸收作用較弱,故而PO4-P、NH4-N、NO3-N、NO2-N這幾項指標呈現(xiàn)出含量升高的特性。2009年設(shè)立系統(tǒng)后,吸收作用加強,沿凈化系統(tǒng)幾乎成逐級降低的趨勢,尤其是PO4-P和NO3-N的含量降低十分明顯。養(yǎng)殖用水經(jīng)過生物凈化水渠后,均呈現(xiàn)最低值,分別比排水口均值下降了1.94倍、2.14倍。由于凈化系統(tǒng)中的無機營養(yǎng)鹽被凈化體系吸收以及受植物化感物質(zhì)的控制[3]等原因,2009年的浮游植物總量年均值明顯低于2008年。2008年系統(tǒng)無機營養(yǎng)鹽的消耗主要是水體內(nèi)的浮游生物,雖然此時凈化區(qū)域的浮游植物總量較高,但并沒有顯示其使水體各種營養(yǎng)鹽含量降低。2009年,由于水生植物的吸收作用,無機營養(yǎng)鹽含量明顯下降。水生植物中的N、P、K是從水體中吸收的。2009年,水蕹菜在其生長過程中吸收了大量的氮、磷等營養(yǎng)元素,當其從水環(huán)境被移出時,吸收的大量氮、磷等營養(yǎng)元素隨之被帶走,從而減輕了水體的富營養(yǎng)化程度,使水質(zhì)得到凈化。蘆葦濕地、水生經(jīng)濟植物釋放化感物質(zhì),吸收營養(yǎng)鹽,抑制藻類生長,并能影響微生物的種群種類和數(shù)量及其分布,可促進物質(zhì)循環(huán),提高系統(tǒng)的凈化能力,從而有效地改善水質(zhì)及控制富營養(yǎng)化程度[4-5]。底棲軟體動物、濾食性魚類將浮游生物、腐屑等有機質(zhì)濾食、同化,轉(zhuǎn)化成自身物質(zhì)。經(jīng)濟品種構(gòu)建的產(chǎn)量,是從養(yǎng)殖水體中提取引起水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質(zhì)。土著微生物,經(jīng)網(wǎng)基質(zhì)固化,增加了有益菌群的數(shù)量和生物作用面,且微生物代謝途徑多樣,可利用各種類型的營養(yǎng)物質(zhì),加大了水體中的物質(zhì)循環(huán)速率及通量,并且其次生代謝產(chǎn)物對有害微生物亦有控制作用。2009年,人工生物凈化體系的建立,使綜合控藻效果明顯。浮游植物量的高低影響著養(yǎng)殖水環(huán)境各因子的變化程度,即浮游植物的光合作用、分解作用整體變化較大,將導致水體中各項指標發(fā)生較大的變化,也必然影響?zhàn)B殖生物生存環(huán)境的穩(wěn)定性。藻類量的減少,增加了水質(zhì)的穩(wěn)定性。2008年,各項水質(zhì)指標的CV均高于2009年。2009年,系統(tǒng)Alk、PO4-P、NH4-N、NO3-N、NO2-N、浮游植物總量的CV比2008年分別降低了8.43、26.98、62.33、17.01、0.01、35.55個百分點。因地制宜地構(gòu)建生物凈化系統(tǒng),利用水生植物的提出水體營養(yǎng)物質(zhì)、化感物質(zhì)控藻作用,濾食魚類、貝類的濾食浮游生物、有機腐屑提取水體中營養(yǎng)物質(zhì)作用,以及固化微生物分解、控制有害微生物、加快物質(zhì)循環(huán)及通量作用,可形成一套凈化、穩(wěn)定養(yǎng)殖用水的技術(shù),達到養(yǎng)殖用水循環(huán)利用,改善生態(tài)環(huán)境,盡可能獲得最大的低碳、經(jīng)濟和生態(tài)效益,從而實現(xiàn)池塘養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
本文作者:李建國趙冬艷孫成渤工作單位:天津農(nóng)學院