光滑河蓝蛤对净化养殖废水的净化效果

周婷婷 郑荣泉 林志华 何琳

摘要[目的]研究光滑河蓝蛤（Potamocorbula laevis）对大棚对虾养殖尾水的净化效果，确定净化废水时蓝蛤的养殖密度。[方法]设4个光滑河蓝蛤养殖密度处理，分别为0.5、1.0、2.0、3.0 ind/L，1个空白对照（CK），每组设置3次重复，养殖4 d，整个试验期间不换水，不投放饵料，测定不同处理对养殖废水中硝酸盐、氨氮（NH+4-N）、总磷（TP）、总氮（TN）的去除效果。[结果]光滑河蓝蛤4个养殖密度对NH+4-N、TP、硝酸盐均有显著的去除效果（P<0.05），其中，1.0 ind/L处理净化效果最佳，对废水中硝酸盐的去除效率为62%±15.06%，NH+4-N的去除效率为48%±9.41%，TP去除率为99%±17.78%，TN的去除率为60%±3.74%。CK的净化效果最低，对废水中硝酸盐、NH+4-N、TP、TN的去除率分别为15%±3.36%、16%±0.58%、38%±6.86%、33±1.58%。[结论]光滑河蓝蛤的最佳养殖密度为1.0 ind/L。

关键词光滑河蓝蛤;养殖废水;净化效果;去除率

中图分类号S949文献标识码A文章编号0517-6611（2017）32-0057-04

Purification Effect of Potamocorbula laevis on Aquaculture Wastewater

ZHOU Tingting1， ZHENG Rongquan1， LIN Zhihua2， HE Lin2*

（1. Chemistry and College of Life Science，Zhejiang Normal University， Jinhua， Zhejiang 321000;2.College of Biological & Environmental Sciences，Zhejiang Wanli University， Ningbo， Zhejiang 315100）

Abstract[Objective]To study the purification effect of Potamocorbula laevis on tail water of shrimp culture in greenhouse， and determine the breeding density of Potamocorbula laevis during purification of wastewater. [Method]4 breeding densities （0.5， 1.0， 2.0， 3.0 ind/L） and 1 blank control （CK） were set up， each treatment was repeated 3 times and cultured for 4 d. During the experiment， the water was not changed， and no bait was put into the feed. The removal efficiency of nitrate， NH+4H， TP and TN in aquaculture wastewater was determined by different treatment. [Result]The 4 culture densities of Potamocorbula laevis have significant removal effects on ammonia nitrogen， TP and nitrate （P<0.05）. Among them， the purification effect of 1.0 ind/L treatment was the best， and the removal efficiency of nitrate in wastewater was 62%±15.06%. The removal efficiency of NH+4H was 48%±9.41%. The removal efficiency of TP was 99%±17.78%. The removal efficiency of TN was 60%±3.74%. The removal efficiency of CK was the worst， and the removal rates of nitrate， NH+4H， TP and TN in wastewater were 15%±3.36%， 16%±0.58%， 38%±6.86% and 33%±1.58%， respectively. [Conclusion]The optimum culture density of Potamocorbula laevis was 1.0 ind/L.

Key wordsPotamocorbula laevis;Aquaculture effluent;Purifying effect;Removal rate

光滑河藍蛤（Potamocorbula laevis）又称蓝蛤，隶属于软体动物门瓣鳃纲海螂目蓝蛤科，系广温性底栖贝类，喜群居，主要分布在以砂为主的泥沙底质，贝壳呈三角形或长卵圆形，壳小，较坚硬，在我国南北方均有分布[1-2]（下文統称为蓝蛤）。蓝蛤的生产周期短，一年四季均可养殖。蓝蛤营养价值较高，可以为人类所食用，但由于个体较小，常被作为虾蟹类优质饵料，很少被人养殖，加之近年来虾蟹养殖业的不断增大，野生蓝蛤被大量捕捞，导致数量急剧减少。该试验用虾池排放的废水养殖蓝蛤，既降低了蓝蛤的养殖成本，增加养殖户的收益，又能保护蓝蛤的种质资源，减少海洋污水的排放。

目前，国内对于整个河蓝蛤属贝类的研究相对较少。庄启谦[3]研究了河蓝蛤形态特征并将此作为分类依据，认为在我国主要分布有光滑河蓝蛤（Potamocorbula laevis）、黑龙江河蓝蛤（P.amurensis）、焦河蓝蛤（P.usyulata）和红肉河蓝蛤（P.Rubromuscula）。魏利平[4]早在1984年对光滑河蓝蛤的生活习性及人工育苗进行初步试验，发现蓝蛤的面盘幼虫对盐度适应性极强，其生长与水温也有密切关系。孙超等[5]对4种河蓝蛤线粒体COI和16S rRNA基因序列的种间遗传进行了分析，结果表明：4种河蓝蛤未能达到不同种之间显著的遗传分化。 张新峰等[6] 研究了焦河蓝蛤生长、繁殖与环境的关系，发现焦河蓝蛤生长与水温有着密切关系。吕昊泽等[2] 研究了光滑河蓝蛤对盐度的适应性及碳、氮收支情况，结果表明：蓝蛤从滤食藻类中摄取的有机碳源主要通过呼吸代谢消耗、以粪便的形式排出，少部分随排泄代谢产物流出，余下的碳主要用作自身的生长。刘吉明等[7]对光滑河蓝蛤生殖习性进行初步研究，结果表明：光滑河蓝蛤一年有2次产卵高峰期，分别为5月初和9月底。在产卵高峰期，通过人工授精方法可获得受精卵并正常发育。但是，对于光滑河蓝蛤净化养殖废水的能力并未涉及，国内外鲜见报道。笔者研究了蓝蛤对大棚对虾养殖尾水的净化效果，旨在为蓝蛤的种质资源保护及建立新型高效養殖结构提供基础数据。

1材料与方法

1.1试验材料

该试验在浙江宁波市海洋与渔业科技创新基地的对虾养殖车间中进行，试验周期4 d，光滑河蓝蛤采集于浙江温州乐清湾滩涂的野生种群，取回实验室后在室内暂养72 h，选取健康、活力较强的个体。该试验装置为100 L白色聚乙烯塑料水桶，每桶注入50 L大棚对虾养殖废水。

1.2试验设计

该试验为静态试验，设4组蓝蛤养殖密度，分别为0.5、1.0、2.0、3.0 ind/L，另外设1组空白对照（CK）。试验用水为大棚对虾养殖排放的废水，水温22.1 ℃，盐度22.20，溶解氧（DO）浓度6.52～7.38 mg/L，总氮（TN）浓度2.96～3.42 mg/L，总磷（TP）浓度0.29～0.45 mg/L，硝酸盐（NO3）浓度0.43～0.49 mg/L，氨氮（NH+4-N）含量1.17～1.30 mg/L，整个试验期间，采用连续曝气的方式，不投饵，不换水。

1.3测定项目与方法

水质监测方法参照海洋监测规范[8]，该试验检测水质硝酸盐、NH4+-N、TN、TP 4个指标。其中，硝酸盐浓度采用锌镉还原法测定;TP浓度采用联合消化钼-锑-抗分光光度法测定[9];TN浓度采用硫酸肼还原法测定。水体中溶解氧、盐度、温度、pH使用溶氧仪（YSI）进行测定。

各物质去除率（η）计算公式：

η=（Co-CG）/Co×100%

式中，Co为废水刚排出时水质指标平均浓度;CG为试验组营养盐平均浓度[9]。

1.4数据统计

用 Microsoft Excel 2003 进行图表处理，试验数据均为平均值±标准差，分析采用软件 SPSS 19.0 进行单因素方差分析（one-way ANOVA），采用 LSD 进行统计检验（P<0.05）。

2结果与分析

2.1不同养殖密度蓝蛤处理对养殖废水中硝酸盐的去除效果

2.1.1不同处理对养殖废水中硝酸盐的去除率。

从图1可见，养殖密度为1.0 ind/L时，对硝酸盐的去除率最高，为62%±15.06%，与CK差异显著（P<0.05）;养殖密度为2.0 ind/L时，去除率次之，为39%±9.19%;0.5、3.0 ind/L和CK对硝酸盐的去除率分别为38%±9.13%、25%±8.14%、15%±3.63%，4组处理硝酸盐的去除效率明显高于CK。

2.1.2不同处理养殖废水中硝酸盐浓度的日变化。

从图2可见，试验前期随着养殖密度的增大，各处理的硝酸盐浓度相对下降快，这是由于蓝蛤密度越大，其滤食量也相对增加，间接降低了硝酸盐浓度。另外，在一定时间内，水体自身含有的反硝化细菌在氧气充足的情况下，可以将硝态氮和亚硝态氮转化为氮气，从而降低硝酸盐的浓度，因此0.5、1.0、2.0 ind/L处理的硝酸盐浓度在后期降低较快。由于密度过大，导致3.0 ind/L处理在后期死亡较多，体内有机物被大量分解，导致硝酸盐浓度逐渐升高。

2.2不同养殖密度蓝蛤处理对养殖废水中NH+4-N的去除效果

2.2.1不同处理对养殖废水中NH+4-N的去除率。

从图3可见，不同处理对养殖废水中NH+4-N的净化效率有着明显差异，养殖密度为1.0 ind/L对NH+4-N的去除率最佳，为48%±9.41%，

显著高于CK（P<0.05）;0.5 ind/L处理对NH+4-N的去除率次之，为41%±7.01%;2.0、3.0 ind/L处理和CK对NH+4-N的去除效率分别为38%±6.57%、14%±0.84%、16%±0.58%。

2.2.2不同处理养殖废水中NH+4-N浓度的日变化。从图4可以看出，CK和3.0 ind/L处理的NH+4-N浓度明显高于其他3组。可能是由于3.0 ind/L处理的养殖密度过高，其自身的排氨率高于净化效率，造成NH+4-N浓度在后期逐渐升高。其他3组的NH+4-N浓度并无明显差异。

2.3不同养殖密度蓝蛤处理对养殖废水中TP的去除效果

2.3.1不同处理对养殖废水中TP的去除率。

从图5可以看出，不同處理对TP均有一定的去除效果，其中，1.0 ind/L与2.0 ind/L处理对废水中TP的去除率较高，分别为99%±17.78%、94%±17.07%，与CK差异显著（P<0.05），其他组均无显著性差异（P>0.05），0.5、3.0 ind/L处理和CK对TP的去除率分别为70%±12.37%、67%±12.16%、38%±6.86%。

2.3.2不同养殖废水中TP浓度的日变化。

从图6可以看出，在试验初期养殖密度越高，TP浓度降低相对越快，CK降低最为缓慢;随着时间的延长，3.0 ind/L处理的死亡率相对增加，导致其后期TP浓度开始上升。总体来说，各处理的TP浓度均低于CK。

2.4不同养殖密度蓝蛤处理对养殖废水中TN的去除效果

2.4.1不同处理对养殖废水中TN的去除率。从图7可见，

0.5、1.0、2.0、3.0 ind/L的蓝蛤处理对养殖废水TN的去除率分别为43%±0.73%、60%±3.70%、55%±2.23%、35%±1.54%，CK对TN的去除率为33%±1.58%，5个处理间均无显著性差异（P>0.05）。

2.4.2

不同处理养殖废水中TN浓度的日变化量。从图8可见，第2天时，TN浓度并未有显著变化，第2天后TN浓度明显降低，只有3.0 ind/L处理在第3天后TN浓度逐渐上升。蓝蛤在净化水质时，自身也会排氨，当自身的净化效率高于排氨率，才能达到净化效果。3.0 ind/L处理由于养殖密度过高，排氨率和死亡率增大，导致水体中TN浓度升高。

3讨论

3.1光滑河蓝蛤对改善养殖废水的效果研究

在贝类改善水质环境的研究中，潘建林等[10]研究了三角帆蚌、皺纹冠蚌、湖螺对富营养化的太湖水的净化效果，发现3种贝类具有显著的净化效果。Reeders等[11]利用斑马贻贝（Dreissena polymorpha）对内陆水净化调控有较好的效果。马晓娜等[12]在贝藻混养对大西洋鲑养殖废水的生物滤除的研究中表明，太平洋牡蛎对大西洋鲑养殖废水中TP、氨态氮、硝酸盐氮的去除率分别达到6.46%、41.67%、11.35%。Bastviken[13]采用斑马贻贝探索富营养化的哈德逊河生态治理，发现采用斑马贻贝对水环境调控有良好的效果。通过该试验可以看出，蓝蛤具有较强净化水质的能力，能够有效降低硝酸盐、NH+4-N、TN、TP在养殖废水中的浓度，养殖密度为1.0 ind/L的蓝蛤处理对废水的净化能力最强，对废水中硝酸盐的净化效率为62%±15.06%，与CK差异显著（P<0.05）;对NH+4-N的去除率为48%±9.41%，与CK差异显著（P<0.05）;在对废水TP的去除中，养殖密度为1.0、2.0 ind/L处理均与CK差异显著（P<0.05），去除率分别为99%±17.78%、94%±17.07%;在对TN的去除中，5个处理间均无显著性差异（P>0.05），去除率分别为43%±0.73%、60%±3.70%、55%±2.23%、35%±1.66%、33%±1.58%。

从以上研究结果可以看出，蓝蛤对养殖废水净化效果明显，但是在一定时期内，单位水体中达到特定的贝类生物量才能显现出最佳净化效果，如若超过这一特定生物量反而会适得其反，这与Reeders[11]、Bastviken[13]在斑马贻贝（Dreissena polymorpha）和河蚬（Corbicula fluminea）上的研究结果相似。原因是滤食性贝类既可以通过滤食作用去除水体悬浮颗粒和营养盐，成为水体的净化者，又可通过生物搅动和自身的排泄而成为水体的污染源。因此，滤食性贝类的养殖密度是决定其由净化者转向污染源的关键因素，其适宜养殖密度的实质是保证贝类在最快生长速度的同时，其净化水质的效率也达到最佳，即营养素减少率×营养素吸收率[14]或滤清率[15]高于自身污染率时的最大养殖密度[16]。滤食性贝类会过滤掉水体中的营养物和浮游植物，而浮游植物是水体中营养物质的直接消耗者，其养殖密度过低则达不到理想的净化效果，而密度过高则会使浮游植物过少，导致营养物质的积累、水质变坏，加重水体污染。

3.2蓝蛤在试验期间出现死亡的原因

光滑河蓝蛤属于广温性贝类，适应性较强[17]，对比重的适应范围很广，在比重1.002～1.040的范围亦能生存[4]，但该试验过程中却出现了不同程度的死亡，推测可能与蓝蛤的繁殖期有关，蓝蛤1年中出现2次繁殖高峰期，分别为5月上旬、9月下旬至10月上旬[4]，而该试验是在10月初期开始进行，此时蓝蛤的生活力较差。此外，也可能由于养殖密度过高而导致，因为不同季节的光滑河蓝蛤水平分布亦不相同，在春、夏季分布密度较高，冬季密度最低，仅5.0 ind/m2。

3.3蓝蛤净化水质机制研究

蓝蛤属于底栖型贝类，主要生活在以泥沙为主的浅海，在整个生态系统中，位于食物链的中间阶段，是维持生态平衡的重要组成部分。對虾剩余的饵料残渣和排泄的粪便沉入水底，而蓝蛤营滤食性生活，恰好可以通过其强大的滤食功能将水体内的营养物质滤进体内，间接完成对营养盐的去除，实现自身的生长和资源的合理利用。滤食性贝类有一定调节摄食行为的能力，以便能够在食物条件变化较大的生境中生存和生长，一般在悬浮颗粒物浓度较高或有机物含量较低的条件下，滤食性贝类通过调节吸收效率（OAE）或滤水率（CR），来适应和补偿外界食物条件的变化[18-20]。蓝蛤可以通过摄食将小颗粒包裹以黏液吞食进入消化道，最后以大颗粒粪便的形式排出体外，加速颗粒物的沉降，降低水体中悬浮物的浓度。另外，蓝蛤也可能通过高效的滤食、吸收影响着整个生态系统的物质循环和能量流动。

滤食性贝类的过滤净化作用可能包括机械过滤和生物（消化、吸收）过滤2个性质不同、但相互联系的过程[16]。在试验初期贝类通过鳃丝和其上着生纤毛的组合运动来摄取水体中的悬浮物和食物颗粒，因此浮游植物和有机物大量减少，TP浓度显著降低，后期随着有机物含量的减少，蓝蛤的摄食效率降低，此时，由机械过滤转变为生物过滤，其吸收效率也逐渐降低，因此，TP浓度在后期降低幅度逐渐变慢。N也是检测水体质量的重要指标，蓝蛤在滤食水体营养物的同时，自身也会排氨，因此在试验前期NH+4-N、硝态氮和TN浓度降低不明显，随着时间的延长，蓝蛤对营养素的滤清率远远高于自身的排氨率。另外，NH+4-N还可以在氧气充足时，通过水体中的硝化细菌将氨态氮转化成硝态氮和亚硝态氮，然后在水体中的反硝化细菌的作用下将硝态氮和亚硝态氮转化为氮气，而从NH+4-N到氮气的转化，也需要一定时间的积累，因此从第3天开始NH+4-N、硝态氮和TN浓度明显降低。

4结论

该试验是对蓝蛤净化养殖废水能力的初步探究，并初步确定了蓝蛤净化养殖废水时的养殖密度，在1.0 ind/L时，其净化效果最佳。蓝蛤作为具有巨大潜能的双壳贝类，无论是从生产周期还是养殖成本方面来考虑，均可作为虾与多营养层次的综合养殖模式（ integrated multitrophic aquaculture，IMTA ）的最佳候選种。通过该研究可以减少海洋污水的排放，实现高效的生态养殖，也可以为蓝蛤的种质资源保护提供基础资料。

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