紅花美人蕉對海水養殖尾水中氨態氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮去除效果研究

李霞，焦忠凱，綦天華，楊立軍，趙瑩，宋成成，楊翼羽

（1.長春市水產品質量安全檢測中心，吉林 長春 130033；2.長春市石頭口門水庫管理中心，吉林 長春 130000）

紅花美人蕉（Mill），美人蕉科，美人蕉屬，常綠叢生草本植物，原產于中國云南東部、廣東、廣西等地，在歐美各國廣泛栽培。假莖高1～3 m，莖較細長，綠色，葉互生，長橢圓形，穗狀花序，頂生，直立，生于葉腋，苞片鮮紅色，內面粉紅色，苞梢黃色，花后結漿果，果內種子極多。喜溫暖濕潤、半蔭蔽的氣候環境，不耐寒。現于2019—2020年，通過在內陸海水養殖中心栽植紅花美人蕉，研究其6 h滯留期內對人工海水養殖海魚循環水中硝酸鹽氮（NO-N）、亞硝酸鹽氮（NO-N）和氨態氮（NH-N）的去除效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2019年6月中旬，訂制10 cm×10 cm×20 cm PVC立體凹槽若干個。從長春市花市購入若干株大小均勻的紅花美人蕉，去除其根部泥土，用塑料袋包裹，天平（量程0～200 g，精確度0.1 g）稱其濕質量。

1.2 試驗地點

試驗地點位于長春市伊通河畔的長春市水產研究院內陸海水養殖中心。該中心常年溫度控制為29～30℃，濕度超過70%；海水養殖尾水的pH值為8.1～8.3、鹽度為2.9%～3.0%。

1.3 試驗設計

設置4個試驗組（分別記為1、2、3和4）和4個對照組（分別記為1、2、3和4）。具體設計見表1。

表1 試驗設計

1.4 試驗內容

（1）在起始NH-N濃度相同的條件下，不同起始濕質量的美人蕉于滯留期內（美人蕉放到試驗凹槽中開始至試驗結束），檢測NH-N、NO-N和NO-N（以下簡稱三氮）質量濃度的變化。

（2）在美人蕉相同濕質量條件下，NH-N起始質量濃度不同的試驗組中，檢測滯留期內三氮質量濃度變化，判斷美人蕉是否可以減少三氮，并得到其在滯留期內對三氮的去除率等量化指標。

1.5 試驗方法

滯留期共計6 h，每隔1 h計時1次，每次分別采集試驗組和各對照組水樣，進行檢測。水樣各指標的檢測方法見表2。

表2 所測指標對應檢測方法

2 結果與分析

2.1 結果

美人蕉濕質量為0的對照組中NH-N、NO-N和NO-N的質量濃度在滯留期內均無變化。美人蕉對三氮的影響見表3，三氮指標隨滯留時間的變化見圖1。

圖1 三氮指標隨滯留時間的變化

2.2 分析與討論

2.2.1 美人蕉對NH-N的去除效果

由表3可知，1和3組起始ρ（NH-N）和ρ（NO-N）相同，按照其美人蕉濕質量比例計算，3組理論上對NH-N的吸收率應為38.5%，但實際上其吸收率僅為33.3%。1和3組試驗條件設置區別在于起始ρ（NO-N）不同，可發現，在ρ（NH-N）＜4 mg/L時，在相同條件下，ρ（NO-N）較高的水體，可促進美人蕉對NH-N的吸收。

表3 美人蕉對三氮的影響

2和3組濕質量和起始ρ（NO-N）相同，2組起始ρ（NH-N）高，為3組的2倍，但NH-N去除率僅約為3組的1/3。由于本試驗時間設置過短，也沒有相關文獻為參考，因此對于這一現象的產生原因及6 h后各指數的相關變化，需要進一步試驗以探究。

在6 h滯留期內，在相同濕質量范圍內，美人蕉對NH-N去除率與NH-N起始質量濃度呈負相關。在NH-N起始質量濃度相同時，美人蕉對NH-N去除率與其濕質量呈正相關。

續表

2.2.2 對NO-N去除效果

在6 h滯留期內，在美人蕉濕質量為120 g時，NO-N去除率與NH-N起始質量濃度呈負相關；在美人蕉濕質量為440 g時，NO-N去除率與NH-N起始質量濃度呈正相關。

2.2.3 對NO-N去除效果

在6 h滯留期內，美人蕉對NO-N的去除率均很高，但未發現其去除率與美人蕉濕質量或NH-N起始質量濃度之間的明顯規律。

2.2.4 三氮指標變化趨勢

由對照組和試驗組試驗結果可知，試驗組中美人蕉對去除三氮有較好的效果。在三氮濃度減少總量方面，1和4組美人蕉濕質量均為120 g，其三氮減少總量變化趨勢基本一致。三氮減少總量中，NO-N占比最高，1和4組占比分別為99.6%和99.7%。但1和4組起始NH-N濃度顯著不同，可見在美人蕉濕質量為120 g時，氨氮起始濃度對三氮濃度減少總量影響不大。2和3組美人蕉濕質量均為440 g，2組起始ρ（NH-N）為3組的2倍，而三氮減少總量為3組的3.43倍。2和3組三氮濃度減少總量中，NO-N占比最高，分別為99.6%和97.9%。由于美人蕉在ρ（NH-N）＜4 mg/L時，對NH-N的吸收效果較好，因此3組NO-N占比有所下降。由圖1可知，在6 h滯留期內，三氮濃度減少量總和、三氮質量減少量總和及1 kg美人蕉吸收三氮質量總和均隨著時間的延長而增加，并呈線性關系。1 kg美人蕉吸收三氮總量速率在6 h內不斷變化，沒有形成特別的變化規律。