沉水植物与生态浮床组合系统对水产养殖污染控制的研究

摘要

水产养殖造成的水体污染主要就是氮＼磷营养盐污染，尤其是随着水产业的产业结构逐渐向大型集约化方向发展，养殖废水大量排放，致使湖泊、海域的富营养问题日益严重。将水生植物修复技术运用于水产养殖富营养化控制，水生植物既可以发挥吸收氮磷的功能，降低水体或底泥中无机盐的含量，同时水生植物还可以作为养殖对象的饲料，即通过养殖动物摄食来解决水生植物生物量控制这一难题，可谓是一举两得。
　　 本文对陆基围隔装置优化设计，并利用该装置对沉水植物与生态浮床相结合新型净水模式的植物配置、净化效率等进行探讨，同时也为受污水体净化与利用、富营养化控制技术与养殖水域景观构建提供了新的途径。主要结论如下：
　　 1.上海松江农业园养虾塘养殖污染现状调查与评价
　　 上海松江农业园养殖水体有机污染严重，高锰酸盐指数高18.82mg·L-1；营养元素氮含量严重超标，为1.99～6.91mg·L-1严重超《地表水环境质量标准》(GB2002-3838)Ⅴ类水标准。养殖池塘底泥有机质含量为11.09g/kg，属中营养；总氮含量0.88g/kg，属贫营养；总磷含量0.82g/kg，属中营养。
　　 2.水位可调式陆基围隔装置研制
　　 本文所专门研制的一种水位可调式陆基围隔装置，改进了现有围隔进出水及水位调控不便以及同批围隔实验条件无法统一操控两大缺陷。与现有围隔相比，水位可调式陆基围隔装置具有水位调节功能，不影响围隔的隔水性，还可为多个围隔共用一个水位调节井，可统一调节进排水和调节水位，使得同一批实验的多个围隔的实验条件达到统一，从而提高实验的真实性和有效性。
　　 2009年9月～2010年3月实验过程中，围隔无一破损，且隔水性能良好，围隔生态系发育与运行正常，放养的养殖生物生长良好。
　　 3.沉水植物与浮床组合系统净化养殖水体围隔实验
　　 通过2009年9月～2010年2月测定陆基围隔中水生植物种植密度、浮床水面覆盖率、水质状况、浮游藻类群落特征及水生生物生长状况，研究了沉水植物与生态浮床组合系统对养虾塘污染原位净化及水质调控作用。结果表明，围隔单养虾、虾+沉水植物、虾+沉水植物+植物浮床三种不同模式中，后者较前者在养殖过程中污染原位净化及水质调控作用效果更佳；而四种不同配置的沉水植物-生态浮床组合系统中，第Ⅴ组围隔内栽种苦草4.0kg和轮叶黑藻3.0kg，与种植312株常绿鸢尾的植物浮床组合，对养殖污染的控制效果最好，TN、TP、CODMn分别从3.41、0.32、14.34mg·L-1降至0.79、0.02和11.96mg·L-1；第Ⅴ组围隔内浮游藻类Margalef指数为4.00，Shannon-Wiener多样性指数为3.32，Pielou均匀度指数为0.75，显示养殖水体环境较稳定，水质相对较好。
　　 (1)围隔水体浮游藻类特征
　　 观察到围隔内浮游藻类共6门36属51种：蓝藻门7属11种，占总种类数的21.57％；绿藻门13属21种，占总种类数的41.18％；硅藻门10属13种，占总种类数的25.49％；黄藻门3属3种，金藻门1属1种，甲藻门2属2种，共占总种类数的11.76％。蓝藻门的席藻属(Phormidium)、绿藻门的纤维藻属(Ankistrodesmus)和硅藻门的菱形藻属(Nitzschia)是围隔水体的优势属，其在各组围隔中的分布达100％，围隔水体藻型为绿藻+蓝藻+硅藻型，其中优势种类席藻、颤藻等均被视为富营养河流代表种，显示水体呈富营养化。
　　 (2)围隔水体叶绿素a与多项水生态因子的关系
　　 实验围隔中叶绿素a与水生态因子相关性进行统计分析显示，叶绿素a与总氮的相关性最高，相关系数r达0.9970；其次是硝态氮和亚硝态氮，r分别为0.9881、0.9457；水温与叶绿素的相关系数r为0.9319，CODMn的为0.8998；最低的是总磷，r仅为0.0972。综合分析表明，五项主要水生态因子，包括总氮、硝态氮、亚硝态氮、水温和CODMn均与叶绿素a含量呈显著线性相关，其中总氮与水温是影响叶绿素a的最大因素，而气温的变化是无法人为操控的，因此，本研究中沉水植物与浮床组合系统对总氮的吸收效果越好，则水生态修复效率越高。