红花美人蕉对海水养殖尾水中氨态氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮去除效果研究

李霞，焦忠凯，綦天华，杨立军，赵莹，宋成成，杨翼羽

（1.长春市水产品质量安全检测中心，吉林 长春 130033；2.长春市石头口门水库管理中心，吉林 长春 130000）

红花美人蕉（Mill），美人蕉科，美人蕉属，常绿丛生草本植物，原产于中国云南东部、广东、广西等地，在欧美各国广泛栽培。假茎高1～3 m，茎较细长，绿色，叶互生，长椭圆形，穗状花序，顶生，直立，生于叶腋，苞片鲜红色，内面粉红色，苞梢黄色，花后结浆果，果内种子极多。喜温暖湿润、半荫蔽的气候环境，不耐寒。现于2019—2020年，通过在内陆海水养殖中心栽植红花美人蕉，研究其6 h滞留期内对人工海水养殖海鱼循环水中硝酸盐氮（NO-N）、亚硝酸盐氮（NO-N）和氨态氮（NH-N）的去除效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2019年6月中旬，订制10 cm×10 cm×20 cm PVC立体凹槽若干个。从长春市花市购入若干株大小均匀的红花美人蕉，去除其根部泥土，用塑料袋包裹，天平（量程0～200 g，精确度0.1 g）称其湿质量。

1.2 试验地点

试验地点位于长春市伊通河畔的长春市水产研究院内陆海水养殖中心。该中心常年温度控制为29～30℃，湿度超过70%；海水养殖尾水的pH值为8.1～8.3、盐度为2.9%～3.0%。

1.3 试验设计

设置4个试验组（分别记为1、2、3和4）和4个对照组（分别记为1、2、3和4）。具体设计见表1。

表1 试验设计

1.4 试验内容

（1）在起始NH-N浓度相同的条件下，不同起始湿质量的美人蕉于滞留期内（美人蕉放到试验凹槽中开始至试验结束），检测NH-N、NO-N和NO-N（以下简称三氮）质量浓度的变化。

（2）在美人蕉相同湿质量条件下，NH-N起始质量浓度不同的试验组中，检测滞留期内三氮质量浓度变化，判断美人蕉是否可以减少三氮，并得到其在滞留期内对三氮的去除率等量化指标。

1.5 试验方法

滞留期共计6 h，每隔1 h计时1次，每次分别采集试验组和各对照组水样，进行检测。水样各指标的检测方法见表2。

表2 所测指标对应检测方法

2 结果与分析

2.1 结果

美人蕉湿质量为0的对照组中NH-N、NO-N和NO-N的质量浓度在滞留期内均无变化。美人蕉对三氮的影响见表3，三氮指标随滞留时间的变化见图1。

图1 三氮指标随滞留时间的变化

2.2 分析与讨论

2.2.1 美人蕉对NH-N的去除效果

由表3可知，1和3组起始ρ（NH-N）和ρ（NO-N）相同，按照其美人蕉湿质量比例计算，3组理论上对NH-N的吸收率应为38.5%，但实际上其吸收率仅为33.3%。1和3组试验条件设置区别在于起始ρ（NO-N）不同，可发现，在ρ（NH-N）＜4 mg/L时，在相同条件下，ρ（NO-N）较高的水体，可促进美人蕉对NH-N的吸收。

表3 美人蕉对三氮的影响

2和3组湿质量和起始ρ（NO-N）相同，2组起始ρ（NH-N）高，为3组的2倍，但NH-N去除率仅约为3组的1/3。由于本试验时间设置过短，也没有相关文献为参考，因此对于这一现象的产生原因及6 h后各指数的相关变化，需要进一步试验以探究。

在6 h滞留期内，在相同湿质量范围内，美人蕉对NH-N去除率与NH-N起始质量浓度呈负相关。在NH-N起始质量浓度相同时，美人蕉对NH-N去除率与其湿质量呈正相关。

续表

2.2.2 对NO-N去除效果

在6 h滞留期内，在美人蕉湿质量为120 g时，NO-N去除率与NH-N起始质量浓度呈负相关；在美人蕉湿质量为440 g时，NO-N去除率与NH-N起始质量浓度呈正相关。

2.2.3 对NO-N去除效果

在6 h滞留期内，美人蕉对NO-N的去除率均很高，但未发现其去除率与美人蕉湿质量或NH-N起始质量浓度之间的明显规律。

2.2.4 三氮指标变化趋势

由对照组和试验组试验结果可知，试验组中美人蕉对去除三氮有较好的效果。在三氮浓度减少总量方面，1和4组美人蕉湿质量均为120 g，其三氮减少总量变化趋势基本一致。三氮减少总量中，NO-N占比最高，1和4组占比分别为99.6%和99.7%。但1和4组起始NH-N浓度显著不同，可见在美人蕉湿质量为120 g时，氨氮起始浓度对三氮浓度减少总量影响不大。2和3组美人蕉湿质量均为440 g，2组起始ρ（NH-N）为3组的2倍，而三氮减少总量为3组的3.43倍。2和3组三氮浓度减少总量中，NO-N占比最高，分别为99.6%和97.9%。由于美人蕉在ρ（NH-N）＜4 mg/L时，对NH-N的吸收效果较好，因此3组NO-N占比有所下降。由图1可知，在6 h滞留期内，三氮浓度减少量总和、三氮质量减少量总和及1 kg美人蕉吸收三氮质量总和均随着时间的延长而增加，并呈线性关系。1 kg美人蕉吸收三氮总量速率在6 h内不断变化，没有形成特别的变化规律。