不同貝類對富營養化水體凈化效果的比較

儲忝江，郭煒，黃輝，戴楊鑫

(杭州市農業科學研究院，浙江 杭州 310008)

水體富營養化是全球性的重大問題，直接影響了人類的生存與社會經濟的可持續發展[1]。全球約有75%以上的封閉型水體存在富營養化問題，而且我國絕大多數湖泊也已經富營養化或正在富營養化[2-3]。作為最環保、成本最低的治理方法，生物調控技術可以有效的控制水體的富營養化進程[4]。

大型淡水雙殼類是自然界水體中重要的濾食性底棲生物，在水體生態系統的物質循環和能量流動中起著重要的作用，而且也是可以供人類利用的水產資源[5-6]。其中背角無齒蚌(Anodontawoodiana)和三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)是我國重要的淡水經濟貝類，廣泛分布于全國各大水系，對環境的適應能力強，喜在水流較緩或靜水、泥底或泥沙底的河流、池塘中營底棲生活[7]。已有研究表明，背角無齒蚌和三角帆蚌通過大量過濾水體，在一定程度上能有效控制富營養化，達到改善水質的目的[8-10]。本試驗以三角帆蚌和背角無齒蚌作為研究對象，比較它們的凈化效果，以期為今后的富營養化水體生態修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

三角帆蚌和背角無齒蚌均取自蘭溪市臥龍源水產養殖有限公司，選取大小規格一致(400.0±20.0)g、健康的個體。用刷子小心清除河蚌表面的附著物，置于清水中停食暫養備用。試驗用水為試驗當天采集的魚類養殖池塘水。

1.2 處理設計

試驗于2019年8月28日至9月16日在杭州市農業科學研究院水產研究所基地進行。試驗共設計3個處理。處理1(空白對照)不放河蚌，處理2放置4只背角無齒蚌，處理3放置4只三角帆蚌，每處理重復3次。試驗裝置為柱狀塑料桶(直徑80 cm，高90 cm)，水深80 cm。在試驗期間每隔4 d取1 L水樣進行理化指標測定，進行取樣時避免采集河蚌的絮狀排泄物，同時采樣后補充相同體積的去離子水。

1.3 測定指標

水體測量的理化指標包括總氮(TN)、總磷(TP)、懸浮物(TSS)、化學需氧量(CODcr)和葉綠素a(Chla)。TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ 636—2012)；TP采用鉬酸銨分光光度法(GB/T 11893—1989)；TSS采用重量法(GB/T 11901—1989)；COD采用重鉻酸鹽法(HJ 828—2017)；Chla采用分光光度法(HJ 897—2017)。

1.4 數據統計分析

去除率計算方法：

Kt=100%(C0-Ct)÷C0。

式中，Kt為消除率；t為采樣時間(4、8、12、16 d)；C0為試驗開始時的初始濃度；Ct為第t天的濃度。

所有試驗數據的描述性統計及檢驗統計均采用SPSS 16.0進行，采用One-way ANOVA進行分析，顯著性水平為P<0.05，所有圖形均由Prism生成。

2 結果與分析

2.1 TN的去除效果

從圖1可以看出，各處理組TN濃度均呈不同程度的下降趨勢。試驗前8 d，背角無齒蚌和三角帆蚌的TN下降較快，隨后變化趨緩。直至試驗結束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TN的去除率分別為54.7%和53.8%，兩者間差異不顯著，但都顯著低于空白對照。

同時間無相同小寫字母表示處理間差異顯著，表2～4同。圖1 不同處理組TN的濃度變化

2.2 TP的去除效果

從圖2可以看出，各處理組TP濃度均呈不同程度的下降。試驗的第12天，背角無齒蚌和三角帆蚌的TP濃度顯著低于空白對照組。在試驗結束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TP的去除率分別為31.9%和31.5%，3個處理組之間差異不顯著。

圖2 不同處理組TP的濃度變化

2.3 TSS的去除效果

從圖3可以看出，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的TSS濃度都顯著低于空白對照組，而兩者間的去除效果差異不顯著。試驗結束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TSS的去除率分別為58.3%和60.2%。

圖3 不同處理組TSS的濃度變化

2.4 CODcr的去除效果

從圖4可以看出，各處理組中CODcr濃度均呈下降趨勢。從第4天開始，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的CODcr濃度都顯著低于空白對照組。只有在試驗第8天，背角無齒蚌與三角帆蚌對CODcr去除效果之間呈顯著差異。試驗結束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對CODcr的去除率分別為48.9%和51.0%。

圖4 不同處理組CODcr的濃度變化

2.5 Chla的去除效果

從圖5可以看出，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的Chla濃度都顯著低于空白對照組，而兩者間的去除效果差異不顯著。試驗結束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對Chla的去除率分別為96.8%和94.2%。

圖5 不同處理組Chla的濃度變化

3 討論

目前用于富營養化水體生物調控主要有利用水生高等植物光和營養的競爭、魚類的捕食等方法，然而水生高等植物的調控必須有足夠的透明度，魚類必須有足夠的溶解氧，在富營養化嚴重的劣Ⅴ類水體中，上述指標往往限制了這些生物的生長[8]。貝類可以通過濾食懸浮顆粒提高水體透明度，從而改善生態系統的光照條件，為高等植物和魚類提供適宜的生長環境[11]。研究表明，背角無齒蚌和三角帆蚌可以有效的控制藻類生長和懸浮物濃度[5，10]。本研究的結果也佐證了這一點，放置背角無齒蚌和三角帆蚌的處理組中，TSS和Chla的濃度都迅速降低，而且顯著低于空白對照組。

濾食性貝類會將攝入的浮游植物、浮游動物、懸浮有機物和有機碎屑等以假糞的形式排入水體，從而影響水體中的氮、磷循環[12]。本試驗結束時有蚌組(背角無齒蚌和三角帆蚌)與空白處理組之間總磷的濃度不存在顯著差異，這與魏小飛等[10]的研究結果相似，可能原因是由于貝類本身的營養鹽排泄作用導致。

背角無齒蚌和三角帆蚌可以有效的凈化水質，在本試驗中，2種河蚌對各水質理化指標的凈化效果沒有顯著差異。而產生該情況的原因可能主要是由于兩者都屬于被動濾食者[13]，而其濾食效果主要受體重、溫度和餌料濃度等因素影響[14]。使用三角帆蚌和背角無齒蚌控制水體的富營養化是一種行之有效的生物操縱方法，兩者的處理效果之間差異不顯著，因此，建議可以依據當地河蚌的價格以及取材的難易程度進行選擇。