针对海蜇降解对生源要素的释放研究分析

刘凤翊 姜莉莉 杜国丰

摘 要：本文以海蜇为研究对象进行模拟实验研究，分析海蜇在降解过程中对水体溶解氧以及营养盐的影响。经研究结果显示：海蜇在降解过程中可以显著地消耗水体溶解氧，尤其是在降解的前3d消耗溶解氧的速率是最快的，并且实验水体海蜇数量与溶解氧的消耗量之间成正比关系。

关键词：降解;溶解氧;营养盐

中图分类号：S-3       文獻标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200515008

引言

生物膜指的是细菌在生长过程中出现的聚合物，以及对其进行包裹的基质网，这种技术现阶段在工业污水的排放中比较常见。

海蜇属于刺胞动物门，钵水母纲，根口水母目，根口水母科，海蜇属。海蜇喜暖，常分布于沿岸地带，在我国沿海地区有大量的分布，我国的辽宁、福建、广东、浙江等沿海地区是海蜇资源较为集中的分布地区。

本文以海蜇为研究对象，对海蜇在降解过程中的水体溶解氧、溶解有机碳、营养盐的变化情况进行研究，希望可以为由于水母爆发所导致的环境问题提供有价值的建议。

1 材料与方法

1.1 样品的采集和处理

本次试验选取的海蜇为人工养殖的海蜇，实验环境为300L的白色塑料箱，海水量200L，实验分为对照组、1kg、2kg、3kg、4kg、5kg、6kg 7个系列的死亡海蜇。从15∶30加入海蜇，直至其自然腐烂，除对照组外，2～6组仅加入海蜇的伞部，在第7组中加入海蜇口腕。在实验期间，取样时间固定为每天早晨7∶00，测定取样中的溶解氧（DO）、溶解有机碳（DOC）、营养盐情况。

1.2 分析方法

取样中含有NO3-N、NO2-N、NH4-N、PO4-P-SiO3-Si，实验仪器使用德国Bran-Lubbe生产的Quaatro型营养盐自动分析仪，外标质控样采用国家海洋局第二海洋研究所所生产的国家一级标准物质，各项目方法检出限次依次是0.02μmol/L、0.02μmol/L、0.03μmol/L、0.01μmol/L、0.04μmol/L，用测定方法的精密度除以NH4-N得出0.4%，其余各项为0.3%。测定DOC使用岛津TOC-VCPH总有机碳分析仪，检出上限为0.06mg/L，精密度为3%。碘量滴定法测定精密度为4%。

2 结果与讨论

2.1 海蜇降解的过程

在实验开始后的前2d加入海蜇的体型大小没有明显的变化，实验开始后的第3天，水体中散发出恶臭的气味，且在过滤膜上有粘稠的红色物质。实验开始后的第4天粘稠的红色物质变成褐色，实验进行到第8天时，海蜇基本上完全降解，滤膜上粘稠的红色物质全部变为褐色，水体中依然散发出恶臭气味。

2.2 水体中DO的变化

由图1可知，对照组中的DO值基本上不变，直到后期才略有降低。实验组在实验开始后的前2d DO有明显的消耗，并且DO的消耗量与海蜇的量成正比，到了试验的第3天DO的消耗速度开始变慢，直至实验的第8、第9天，DO几乎耗尽，水中的DO浓度也减到最低。实验的第9天、第10天，在水汽交换作用下，水中的DO浓度又开始缓慢增加，海蜇口腕降解DO消耗相对缓慢。

实验结果表明，海蜇在降解过程中会造成水体贫氧。海洋中水母的爆发期结束以后，水母就会开始降解，从而大量消耗水体中的DO，使水体出现贫氧，致使大量鱼类死亡，严重影响渔业，贫氧引发的水体食物链和营养流动会对河口、近海的海洋生态系统造成巨大的负面影响。

2.3 水体中DOC的变化

由图2可知，对照组和1kg海蜇的实验组DOC的浓度相对稳定，2kg以上海蜇的组中DOC浓度会随着时间的增加而增加，5kg海蜇的实验组DOC浓度增长最快，可达到12.8mg/（L·d）;实验进行到3～5d时DOC的浓度达到最大值，最大的浓度依然是5kg实验组，45.8mg/L;实验数据显示，海蜇伞部的量越大，DOC的释放量也越大，6kg实验组DOC的释放量约在海蜇伞部2～3kgDOC释放量之间;到实验第5天以后，DOC的浓度开始逐渐下降，依然是5kg实验组DOC浓度下降最明显。海蜇在降解过程中，水体中DOC的浓度变化是先直线上升又下降的，每一组中水体DOC浓度的最高值都是在实验进行后的第3～5天之间，随后DOC的浓度会随着试验时间的延长而逐渐下降，并且这种现象和海蜇伞部的量之间成正比关系;在海蜇的降解过程中，DOC释放的速率往往高于海蜇口腕，并且海蜇伞部降解产物中的DOC含量也高于海蜇口腕的DOC含量。

实验结果表明，海蜇在降解过程中可以直接向水体中释放DOC。有学者研究表明，水母在降解过程中除了会释放大量的DOC之外，其释放的速率比水母正常的生命活动中释放的DOC速率要高达30倍。对于远洋食物网的能量循环来说具有重要的作用，其严重影响到海洋生态系统。

水体中的DOC浓度与DO浓度之间有着密切的关系，水体中DOC浓度的增加，DO浓度反而会出现下降，二者之间是一种反比关系。在1kg的海蜇伞部实验组中，水体中的DOC与DO浓度并不存在相关性。在2kg、3kg、4kg、5kg海蜇伞部实验组中，经实验数据显示，其水体中的DOC与DO浓度取样数n=8，显著水平α=0.01，在这种条件下DOC与DO之间的关系呈现为负相关，线性方程依次为：Y=-0.4873x+8.684、y=-0.1959x+7.0219、y=-0.2619x+7.3975、y=-0.1291x+7.1125;对应的相关系数依次是：R2=0.7595、R2=0.761、R2=0.8341、R2=0.8502。海蜇全部降解后，水体的耗氧速率会明显低于溶氧速率，并且水体中的DO含量会继续增加，而DOC会被继续氧化，所以水体中的DOC浓度进一步被降低。

2.4 海蜇降解的N释放

由图3可知，除了对照组和1kg实验组之外，其它组的NO3-N的浓度均出现下降，下降速率最大的为4kg实验组，53.6μmol/（L·d）;除对照组以外的其它组在实验第3天，水体中NO3-N基本已经完全还原，维持在相对较低的水平。

3 结论

研究海蜇在降解过程中水体中DO与生源要素的变化，得出以下结论。

海蜇彻底降解大约需要8d时间，并且在海蜇降解的过程中还会消耗水体中大量的DO，导致水体贫氧，并且DO的消耗程度、水体的贫氧程度与海蜇的量之间成正比关系。

海蜇降解的过程中会大量释放营养盐，PO4-P、SiO3-Si呈现上升趋势，在反硝化作用下水体中NO3-N/NO2-N浓度相对较低，NH4-N一直增加，且都在后期增加速度变慢，其中以5kg实验组最为明显，可达到对照组的100倍，最高浓度可达到2150μmol/L。

参考文献

[1] 康美华，姚庆祯，米铁柱，张晓琳.海蜇降解对生源要素的释放研究[J].海洋环境科学，2014，33（01）：19-24.

（责任编辑 常阳阳）