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养殖尾水变“废”为“宝”|且看贝和藻

发表时间:2023/11/07 18:33:56  浏览次数:1239  
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近年来,随着我国人民经济水平的不断提升和对健康饮食的追求,水产品凭借其高蛋白、易吸收且味道鲜美的优势越来越频繁地出现于大众的餐桌。水产养殖业也因此迎来了迅猛发展,高密度、高效益的集约化养殖成为热门的养殖模式,但同时养殖尾水的排放也带来了环境污染等问题, 严重影响水产品的生长、繁殖以及食品安全。如何有效解决集约化水产养殖中的污水处理问题, 成为了迫切需要面对的课题。

当前,低成本、高收益的生物净化方式是水产养殖尾水处理中的研究热点。这就不得不提到我们今天的两位主角——“牡蛎”和“螺旋藻”,它们拥有着化腐朽为神奇的魔力,能够将令人头疼的养殖尾水变“废”为“宝”,不仅轻轻松松解决了尾水净化问题,还顺便带来了可观的经济效益。究竟它们是怎么办到的?下面来揭晓。

01污染环境|养殖尾水“大起底”

随着水产养殖行业的快速发展,养殖户为追求经济效益,越来越趋向于集约化的高密度养殖。养殖水体中会富集大量的氮、磷营养盐和悬浮有机物,尾水直接排放至自然水域环境中容易导致周边水体的富营养化和水质恶化,从而破坏生态环境。

▲蓝藻爆发的水面(图片来自网络)

“绿水青山就是金山银山!”经济发展不应建立在破坏环境的代价上。因此,强化渔业水域生态环境保护,提升水产生态健康养殖水平,推进水产养殖业绿色发展势在必行。有效处理养殖尾水中的氮、磷营养盐,将养殖尾水资源化循环利用是解决尾水净化的主要出路。

当前,低成本、高收益的生物净化方式是水产养殖尾水处理中的研究热点。利用滤食性贝类与藻类协同处理养殖尾水是一种典型的生物处理方法。养殖尾水中的营养物质对它们而言是不可多得的养料,二者协同作用不仅可以解决养殖尾水的处理问题,还能产生经济效益。

02你行你上|净化能手“递简历”

  • 牡蛎

“蚝仔煎蛋”“蒜蓉蒸生蚝”“炭烤生蚝”,是不是听到菜名已经开始悄悄流口水了?生蚝,又称蚝仔、海蛎等,学名牡蛎,因肉味鲜美成为了老百姓餐桌的必吃美食之一。生蚝不仅美味,还是一味补药,据《本草纲目》中记载:生蚝有治虚损、壮阳、解毒、补男女气血、令肌肤细嫩、防衰老之效果。生蚝中含有的多糖和牛磺酸能迅速补充恢复体力,提高机体免疫力;其钙含量接近牛奶,铁含量为牛奶的21倍,更有助于骨骼生长,有“海洋牛奶”之称;此外,生蚝中含有的DHA、EPA等营养素对大脑发育有积极作用。

牡蛎是地球上重要的海洋生物资源,中国是世界第一大牡蛎养殖国,根据《2022中国渔业统计年鉴》数据,2021年,我国牡蛎养殖产量高达581万吨,占全球总产量的80%以上,牡蛎产业已成为我国海洋经济发展的新高地、乡村振兴的鲜活样板。

香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)原称近江牡蛎,俗称“大蚝”“白蚝”,隶属于双壳纲、珍珠贝目、牡蛎科。因具有生长快、营养丰富、经济效益高、对环境适应能力强等优点而被广泛养殖,其主要繁殖生长于我国南方广西、广东等低纬度、暖水性的沿海近岸。牡蛎是一种滤食性贝类,由于其强大的滤食和滤水作用,可摄食水体中的浮游植物、细菌等,降低水体中的悬浮颗粒物含量,进而减少水体富营养化和增加水体透明度。其滤水作用效率则取决于牡蛎本身大小规格。

▲牡蛎

  • 螺旋藻

钝顶螺旋藻(Spirulina platensis) 是目前全球研究及培植生产与开发应用规模最大的经济微藻,我国螺旋藻粉产量约占世界总量的50% 。螺旋藻藻体营养丰富、均衡,含有大量的蛋白质(特别是藻蓝蛋白)、多糖等营养物质,广泛应用于生物饵料、保健食品、化妆品和饲料添加剂等。

钝顶螺旋藻喜高温且生长繁殖快,作为一种有益蓝藻,不仅对环境具有很强的适应能力,还能高效快速地利用水体中的氮、磷营养元素用于自身生长。另外,其多细胞组成的丝状体相对于单细胞微藻也更易收集。

▲钝顶螺旋藻 (左)和钝顶螺旋藻水色 (右)

03贝藻联合|尾水净化“放大招”

牡蛎和螺旋藻单独作用,均能对水体起到一定的净化作用,如果二者联合效果会如何呢?中国水产科学研究院南海水产研究所“海水池塘养殖生态环境调控创新团队”在贝、藻耦合净化养殖尾水方面进行了有关实验。

养殖尾水取自凡纳滨对虾生物絮团零换水养殖池系统 (500 L),接入8×105个·mL−1的螺旋藻,分别将个体均质量为 (50.99±7.01)、(100.25±8.87) 和 (148.81±15.61) g的香港牡蛎吊养在水面下0.3 m处,即小规格组 (30只)、中规格组 (15只) 和大规格组 (10只),各组牡蛎生物量均为3 kg·m−3。并设置阴性对照组 (不放牡蛎但接入螺旋藻) 和空白对照组 (不放牡蛎和螺旋藻)。实验时间70 d,采取充气式机械增氧保证水体溶解氧大于5 mg·L−1。

▲生物絮团养殖尾水初始水色(左)和大白桶养殖实验 (右)

香港牡蛎存活及生长情况

实验前期成活率均较高 (可达93.33%),但实验第70天成活率和体质量增长率均有不同程度下降,这可能因为相较于海湾、岩滩等牡蛎自然生长水域环境,其在人工实验水体环境产生了生理应激反应,在一定程度上影响了生长性能。

贝、藻耦合对养殖尾水水质的影响

解剖的牡蛎胃内容物观察显示,其消化道内存在大量的螺旋藻细胞,说明牡蛎能摄食螺旋藻。

▲牡蛎胃内容物中的藻类

实验第70天阴性对照组的螺旋藻密度最高,为(1.30±0.25)×107个·mL−1,且无机氮、磷去除率最佳,分别为89.29%、98.93%,表明用尾水单独培养螺旋藻具有高效净化尾水无机营养盐的效果;中规格组的螺旋藻密度最低,为(1.22±0.45)×106个·mL−1,TN、TP、TSS和COD去除效果最佳,分别为38.91%、55.10%、30.61%和5.95%,表明牡蛎和螺旋藻协同处理养殖尾水对TN、TP和TSS有明显的净化效果。

▲养殖尾水中各指标变化

可见,采用尾水培养螺旋藻去除无机氮、磷营养盐的效果好,且能收获大量的螺旋藻;再利用牡蛎摄食尾水中的螺旋藻和悬浮物,促进尾水中TN、TP和TSS的高效净化,收获贝类,兼具生态和经济效益。

但此种贝-微藻原位处理养殖尾水的生物方法可能由于微藻的增长数目不好把控,从而影响贝类的存活和摄食。因此将牡蛎和螺旋藻培养进行异位处理或调整营养盐与牡蛎生物量及规格大小的配比,有利于提高尾水的净化效果,既保护环境,又能将养殖尾水变成良好的经济效益。

放眼未来,随着养殖规模不断扩大,养殖尾水排放量愈发庞大,以生物利用治理生态环境将是大势所趋。如何做到“绿水青山就是金山银山”,保护自然生态环境,促进可持续发展将是我们国家乃至全人类的终身课题。

(来源: 南方水产科学。作者:邓云龙)

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