植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用探究

吳配文 陽忠平 楊勝斌

摘 要 植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中十分常見，它可以在水體中通過通氣組織和根系傳輸氧氣，創(chuàng)造一個適合生物代謝的良好環(huán)境。本文從藻類、高等水生植物和構(gòu)建人工濕地三個方面詳細(xì)闡述了植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的順利開展提供參考。

關(guān)鍵詞 植物；水產(chǎn)養(yǎng)殖；廢水處理

1 藻類的應(yīng)用

1.1 去除氮磷

在《2012年中國漁業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況公報》中表示，我國部分海水養(yǎng)殖地區(qū)的主要污染物是無機(jī)氮，包括硝態(tài)氮（NO3--N）、氨態(tài)氮（NH4+-N）、和亞硝氮（NO2--N）等，以及活性磷酸鹽（PO-P）。一般情況下，藻類的分子式可以看作C106H263O110N16P，光合作用的反應(yīng)原理可以表示為如下公式：

106C02+16NO3-+HPO42-+122H20+18H→C106 H263Oll0N16P+138O2.

由上述公式可以看出，水體中的H+在藻類進(jìn)行光合作用時會被大量消耗，增加水體中的pH值使其呈現(xiàn)弱堿性，這種弱堿性的水環(huán)境有利于氨的逸散，有利于溶解有機(jī)磷（DOP）與Ca2+形成羥基磷酸鈣沉淀并被藻類吸附。藻類利用的氮磷源有兩大類分別，無機(jī)和有機(jī)，藻類對于各種類型的氮磷源吸收的情況也有所不同，但混合氨基酸與尿素都可以加速其生長，其中凱倫藻和赤潮異彎藻對氨基酸的吸收率較高，而類角毛藻和球形棕囊藻對尿素的吸收率較高。此外，氮磷初始濃度和比例也對藻類的生長以及吸收氮磷的程度有著很深的影響，一般來說，初始氮磷濃度低的組合能夠促進(jìn)藻類提高吸收率，隨著時間的不斷延長對氮磷的吸收會逐漸升高，而濃度較高的氮磷會遏制藻類的生長速度，從而減少氮磷的吸收率。比如通過研究表明，在工廠化對蝦養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理時，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)椎谋壤秊?：1時，四天后水體中NH4+-N，PO43-P的吸收去除率分別是80%和85%以上[1]。

1.2 去除有機(jī)質(zhì)

藻類能對養(yǎng)殖水體中的有機(jī)質(zhì)起到有效地去除作用，養(yǎng)殖水體中的有機(jī)質(zhì)主要從殘餌、漁用藥物殘留、生物排泄物以及養(yǎng)殖生物的殘骸中來，其來源的構(gòu)成比列是，排泄物占50%，殘鉺占35%，生活垃圾占5%，其它占10%，其中有一個相當(dāng)重要的有機(jī)質(zhì)來源是與餌料有關(guān)的廢物。這些污染物中富含的有機(jī)質(zhì)，一般以沉積態(tài)或懸浮態(tài)存在于養(yǎng)殖水體中，大量增加其有機(jī)負(fù)荷，其中以懸浮態(tài)有機(jī)質(zhì)最為嚴(yán)重，最嚴(yán)重時會影響魚鰓的氣體交換而導(dǎo)致其窒息死亡，同時也會阻礙生物體正常的的生長繁殖進(jìn)程。曾經(jīng)有研究表明在對幼蝦養(yǎng)殖廢水中氮磷去除中，等邊金藻和雙眉藻對TP的去除率能夠分別達(dá)到70.9%和30.9%，NO3--N去除率分別為85.7%和72.0%，但對NO2--N的去除效果不是很明顯。該研究成果在近些年一系列的研究實驗中逐步得到證實[2]。

1.3 去除重金屬

若想使用藻類去除水體中重金屬離子，可以采取兩種較為具體的方法。第一種叫做生物吸附法，這種吸附作用一般情況下會作用在藻細(xì)胞的細(xì)胞壁上，其吸附發(fā)生的主要原理是根據(jù)細(xì)胞壁組分的多糖、磷脂、蛋白質(zhì)等多聚復(fù)合體中含有的氨基、硫基、巰基、羰基、咪唑基、磷酸根、硫酸根、酚基、羥基、醛基和酰氨基等與金屬離子進(jìn)行離子交換靜電、吸附、絡(luò)合等作用，從而使得藻類能有效起到去除重金屬的作用，在生物吸附的進(jìn)程中不需進(jìn)行能量的供應(yīng)，屬于被動吸附。第二種叫做為生物吸收法，通過結(jié)合細(xì)胞膜上的運(yùn)輸?shù)鞍着c藻細(xì)胞表面附著的重金屬離子會產(chǎn)生重金屬離子轉(zhuǎn)移至細(xì)胞內(nèi)的效果，這種吸收法屬于主動吸收，因此應(yīng)在吸收過程中供應(yīng)能量，使其加快新陳代謝。

2 高等水生植物的應(yīng)用

高等水生植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中有著相當(dāng)重要的凈化作用，它可以通過對水體中有機(jī)物、無機(jī)物和重金屬的吸收、沉降和物理吸附起到有效的去除作用。植物在吸收掉氮、磷物質(zhì)后能夠合成植物自身的結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)，而那些有毒害作用的有機(jī)物及金屬則是在脫毒后在高等水生植物的體內(nèi)被降解或是安全儲存。

可以直接應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理的高等水生植物可大概分為沉水植物、挺水植物、漂浮植物和浮葉植物四種類型，蘆葦、空心菜、水葫蘆、香蒲、蓮、菱、浮萍等植物最為常見。這些水生高等植物可直接種植于養(yǎng)殖池中對水質(zhì)極強(qiáng)的凈化能力已在多次研究和反復(fù)實驗中被證實，開始廣泛地應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢水處理中，例如在魚池中種植蓮藕、蝦池中菱等，但是從目前來說對于高等水生植物作用在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的具體研究報告十分少見[3]。

3 人工濕地的應(yīng)用

3.1 去除重金屬

具有固定作用的水生植物，能大大減少重金屬在水體中的流動性，使生物對于重金屬的吸收量有效地減少，降低重金屬作用在生物身上的毒性。水生植物本身具有吸收釋放的作用，人工濕地能夠在將重金屬（如汞、砷、隔、鉻、鉛等）吸收至體內(nèi)后代謝為氣態(tài)物質(zhì)在直接釋放在大氣中。濕地植物吸收作用極強(qiáng)，部分植物具有可超強(qiáng)度積累金屬的特性，能夠高效去除水體中的金屬物質(zhì)，改善生物的生存環(huán)境。例如寬葉香蒲，它能夠通過其根部分泌天然的抗生物質(zhì)，對重金屬污染物起到有效地隔絕作用[4]。

3.2 去除固體懸浮物

濕地系統(tǒng)就是通過對于濕地的過濾、沉積及吸附作用去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的濾懸浮物。因為濕地具有水淺、水流緩慢的特點，再加上植物莖桿的阻攔，濾懸浮物可以在進(jìn)水口之前被有效地去除，另外，膠體狀濾懸浮物主要是憑借細(xì)菌微生物的分解代謝作用和土壤本身的滲濾作用進(jìn)行去除[5]。

3.3 去除氮、磷機(jī)理

進(jìn)入濕地的氮主要為有機(jī)氮和無機(jī)氮，其中無機(jī)氮主要分為以氨氮和硝態(tài)氮兩種形式。在一般情況下，有機(jī)氮會在微生物的代謝中轉(zhuǎn)化成氨氮，所以無機(jī)氮的處理至關(guān)重要。通過人工濕地對氮進(jìn)行去除主要是依賴濕地中微生物對于氮的分解轉(zhuǎn)化和植物對氮的吸收同化作用共同完成。植物可直接利用廢水中的無機(jī)氮，合成有機(jī)氮，例如植物蛋白等，接著再通過對植物進(jìn)行收割將其從廢水及濕地系統(tǒng)中有效地去除。但是植物對于氮的吸收利用只能去除少量的氮，濕地中絕大部分的氮則還是需要通過微生物的硝化、反硝化作用來去除的。

4 結(jié)論

綜上所述，植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用范圍非常之廣，由于其綠色環(huán)保的重要特點可以為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供一種健康的廢水處理模式，進(jìn)一步落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對植物手段的重視程度，并將其和其他廢水處理手段結(jié)合起來，進(jìn)一步解決我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)帶來的環(huán)境污染問題。

參考文獻(xiàn)

[1]許育新.水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，60（08）：1306-1310.

[2]馬曉娜. 復(fù)合濕地系統(tǒng)凈化海水養(yǎng)殖廢水中殺鮭氣單胞菌及濕地微生物菌群研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院海洋研究所），2018.

[3]崔偉. 異養(yǎng)產(chǎn)油微藻的篩選及其在海水養(yǎng)殖廢水中營養(yǎng)鹽去除中的應(yīng)用[D].浙江海洋大學(xué)，2018.

[4]劉冉. 大型濕地植物對不同鹽度水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中多種污染物的吸收效果研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[5]康傳磊. 異養(yǎng)硝化—好氧反硝化細(xì)菌在海水養(yǎng)殖中的應(yīng)用技術(shù)研究[D].上海海洋大學(xué)，2017.