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水质有机污染修复可行性研究
西南渔业网-丰祥渔业网秉承：求是务实不误导不夸大不炒作！水产专业网站为您提供优质服务！讲水产里的故事，用养殖人的语境，给你送来一个真材实料的匠心精品文章！
近三十年来，随着配合饲料的推广普及，水产品产量的提高，品种结构的多元化，水产品的消费由过去的“吃鱼难”变为现在的“卖鱼难”，消费趋势由原来的“数量型”将向“质量型”转换，水产养殖在向社会提供优质的水产品的同时，其排泄物及残饵对水质的污染问题日益突出。
目前，养殖水质的有机污染分布：城市生活污水，畜禽等养殖场排放的粪、尿约占20-30%，鱼、虾、蟹、蛙等的残饵、粪、尿直接排入水中约占70-80%，即渔业养殖用水的有机污染约80%以上来源于自家污染；据权威机构研究表明：以粗蛋白32%的鲤鱼配合饲料为例：（包括越冬）2公斤饲料长1公斤鱼，每生产1000公斤鱼，其排泄的粪、尿约相当于320公斤尿素，160公斤过磷酸钙；2010年我省配合饲料产量52.74万吨，产值22.44亿元，如果饲料系数以2计，则其向水中排泄的氨、磷等有机污染相当于8.4万吨尿素（2000元/吨），过磷酸钙4.2万吨（780元/吨），即一年向水中排泄的氮、磷折合人民币价值2亿元，众所周知，氮、磷尤其磷是经济价值很高的资源，由于养份的不平衡，导致水中氮、磷含量超标，导致养殖水体的富营养化，蓝藻、裸藻、甲藻等难以消化的藻类大量繁殖，是湖淀、水华、油膜、铁锈水、赤潮（海水）的主要诱因，其死亡水分解产生大量有毒、有害物质，导致水质发黑、发臭，氨氮、亚硝态氮居高不下，是水生动物中毒致死、缺氧浮头的主要因素，同时水质恶化的另一个结果是使得鱼、虾、蟹、蛙等病害多发，病毒、细菌、寄生虫病频发，除给水产养殖业造成极大损失外，大量抗生素、抗菌素、外用消毒剂、杀虫剂的滥用，导致养殖成本大幅攀升，据不完全统计，精养高产池塘每年药消费的支出，低的约300-500元/亩，高的达到800-1200元/亩，仅虾白斑病一项，每年给虾农造成的损失就高达数十亿人民币。
频繁盲目的用药，另一个不容忽视的问题，则是药物残留导致的抗药性、耐药性及药物残留所带来的食品安全问题。
据对中度污染的池塘一个夜晚的溶氧消耗的测定：日本对虾8.6%，其他虾0.5 %，鱼6.7 %，池底 14.8% ，池水 69.4 %（有机物、浮游动物），水中溶氧是水生动物养殖密度、产量、生长速度的首要限制性因素，而池塘中有机物分解消耗的溶氧约占70%以上，由此可见：残饵、粪便是养殖产量和密度的瓶径。
溶氧不足除导致水生动物缺氧浮头致死外，另一个不容忽视的是对其生长速度的负面影响，如：中国对虾正常生长情况下（生长季节）每天约生长1mm左右，至养成期体长一般为15-18cm，在生长最快的8月份每天最快可生长1.9mm，而在溶氧不足的情况下，生长速度将会下降50%，而鱼在溶氧不足的情况下，将导致其对配合饲料的消化吸收下降10-20%，而饲料系数将偏高0.1-0.2；以鲤鱼饲料5800元/吨，亩净产1000公斤鱼计，仅此一项将导致饲料成本上升580-1160元/亩。
水质修复的技术可行性
由以上可知，水中残饵、粪尿是造成水质富营养化、恶化、病害频发、生长速度下降、养殖成本上升的主要限制性因素，以配合饲料为主的精养高产塘为例，全省2010年年产配合饲料52.74万吨，饲料系数平均以2.0计，则净产鱼26.37万吨，平均亩产以1000公斤/亩计，则可推算出精养高产塘面积约26.37万亩，其向水中排放的氮约合8.4万吨尿素，过磷酸钙4.2万吨，按化肥折算约合人民币2亿元。第二 ，精养高产塘因水质富营养化导致的病害防治投入按低水平300-500元/亩计，则全省26.37万亩池塘，每年投入0.79-1.32亿元人民币。第三，水质恶化导致溶氧不足，将导使配合饲料系数偏高，导致饲料成本上升580-1160元/亩计，则全省26.37万亩精养高产塘导致成本上升1.53-3.06亿元。仅以上三项合计为4.326亿元人民币/年。折合每亩多花费1638-2419元。
一、利用有益微生物的生物学特性，分解转化水中有机污染物
<一>真菌
1、木霉菌：可有效分解残饵、粪便中难消化的粗纤维、木质素等碳水化合物。
2、酵母：可充分利用残饵、粪便难利用和淀粉，其菌体蛋白质高达67%，富含必需氨基酸、多种维生素、辅酶等是浮游动物及滤食性鱼、虾、蟹等的优质天然饲料。
3、根霉菌：高效分解残饵、粪便中难以利用的碳水化合物，转化甾族化合物，降解难消化的蛋白质产生有机酸，改善池塘水质PH值偏高，有利于鱼、虾、蟹等水生动物的生长（PH值大于8.5，则不利于水生动物的生长繁殖）。
<二>放线菌
1、链霉菌：可利用有机质发酵产生抗生素，抑制有害细菌的生长繁殖，减少抗菌素、抗生素的滥用，修复水质，减少消毒剂的使用，而常用的含氯消毒剂（漂白粉、强氯精、氯杀灵等）被证明是诱发细胞癌变的原因之一
2、小单孢菌（池底淤泥）：利用有机质发酵分泌产生杀虫物质，可有效抑制或杀灭线虫、绦虫、吸虫、鲺、锚头鳋、中华鳋等虫害，减少有机磷或菊酯类杀虫剂的滥用，减少水产品的兽药残留。
<三>细菌
1、纳豆菌：分解利用残饵、粪便中难消化的蛋白质、氨基酸、脂肪等，释放出氨基酸、多肽等以利于浮游生物吸收利用。
2、解磷菌：将粪便中鱼、虾、蟹等未充分利用的磷（通过植酸酶的作用）及骨磷（动物性原料中的矿物质磷），释放出来而被浮游植物利用（磷是大多数易消化的浮游植物的营养限制因子）
3、硅酸盐菌：通过这类微生物的大量繁殖使池塘中被固定的“硅”、“钾”等矿物质元素释放出来，水中“硅”的含量是“硅藻”的限制性因子。
4、芽孢杆菌：有效分解转化“氨氮”，“亚硝态氮”有利于浮游植物利用，而“氨氮”，“亚硝态氮”是水质恶化，导致水生动物缺氧浮头、病原微生物大量繁殖的诱发因素。
二、微生物分解释放出的初级产物，必须通过浮游生物的转化利用完成“物质流”和“能量流”的循环。
<一>、水生浮游植物（藻类）
藻类分为蓝、红、隐、甲、金、黄、硅、褐、裸、 绿、轮藻共11个门，藻类是地球上光能的最大利用者（光合作用将无机碳转化成碳水化合物，释放大量的氧）。
1、藻类是减少二氧化碳排放的有效途径。
全球海洋浮游植物消耗利用的二氧化碳为85亿吨/年。
淡水和湿地藻类消耗利用的二氧化碳为10亿吨/年。
2、藻类是优质蛋白质、必需脂肪酸、糖类、维生素、高档色素的生产者。
蛋白质：藻胆蛋白（素）（现已知仅有蓝藻、红藻、隐藻含有） 。
藻类糖类：藻类得用二氧化碳和太阳光生产碳水化合物不亚于粮物体
脂肪：许多硅藻含有丰富的多聚不饱和脂肪酸（PUFE）。
维生素：红球藻孢中所含虾青素是目前生物中含量最高 的。
矿物质：藻类可富集海、淡水中丰富的常量元素、微量元素、超微量元素。
<二>、藻类在水中“物质流转换”中的功能和作用
蓝藻是地球上第一类光合放氧的生物（大约在35亿年前）。
1、碳水化合物
在PH值8-9的湖水中，藻类浓缩的碳酸氢钠比水中溶解的CO2高200倍。
2、氮
有些藻类能吸收有机氮，如：尿素、氨基酸。
大多数藻类都能吸收NH4-N或NH3-N
而硝酸盐变成氨需要能量和硝酸还原酶（NR）。
3、硫
藻类吸收硫在生物合成中形成半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）
4、浮游植物在最大生长率条件下所需大量营养离子间的比率为：
106碳：16氮：1磷
106碳：16硅：16氮：1磷
5、PH值
水体PH值的高低取决于：细菌对有机物的分解，水生动物呼吸释放CO2导致PH值下降（酸性化）；藻类光合作用消耗大量CO2导致PH值上升（碱性化）；故藻类是影响水中PH值变低的重要因素。
6、光合自氧藻类是地球上氧的制造者
藻类的光合作用消耗掉水中大量CO2的同时，在池塘中 提供了水中90%以上的溶解氧（通过大气向水中渗透的氧不足5%-10%）。
<三>、浮游动物是水中微生物，浮游植物的次级消费者，同时更是水生动物苗种及滤食性水生动物的主要食物来源。
1、原生动物
（1）鞭毛虫以微生物、有机碎碿、浮游植物为食。
（2）肉足虫以微生物、有机碎碿、藻类为食。
（3）纤毛虫以有机物、细菌、藻类为食。
2、轮虫
个体大小0.5mm左右
轮虫是鱼、虾、蟹、贝、海参育苗中最重要的开口饵料，所含营养成份对苗种的生长速度、抗病力及成活率有重要影响。其中以ω-3系列不饱和脂肪酸特别是甘碳五烯酸（EPA）和甘碳六烯酸（DHA）最重要;而轮虫体内的EPA/DHA主要是从摄食的藻类三角（消裸指藻、新月菱形藻、纤维角刺藻、球等鞭金藻、小球藻、微绿球藻等）获得。
3、枝角类
小型甲壳动物,体长0.2-3.0mm，主要以藻类、微生物为食。
4、桡足类
小型甲壳动物，体长0.3-3.0mm，可大量消耗原生动物，浮游植物碎屑。
5、其他水生微型动物
线虫：体长0.25-2mm,以细菌、藻类 、轮虫、机碎碿为食。
腹毛虫：体长1-1.5mm。
水栖寡毛类动物顠（体虫、颤蚓及水丝蚓）体长1-100mm以土壤中细菌及有机碎片为食。
6、摇蚊幼虫：体长20-25mm，消耗利用池塘底部有机物、藻类、微生物，担当清道夫的作用。
7、虾的食性
体长6-9mm的仔虾食物组成：硅藻占71.5%
幼虾：食物以糠虾类、挠足类、介形类为主。
成虾：以底栖甲壳类（80%以上）、双壳类、多毛类、蛇尾类、小杂鱼为食。
<四>水生生态修复模式
遵循：“物质不灭，能量守恒”定律
鱼、虾、蟹、贝、海参（占70-80%）
饲料
残饵、粪、尿(占20-30%)
原则一:“变废为宝”：利用多种有益微生物的“接力赛”将有机污染物转化，将其养份释放以被藻类吸收利用。
原则二：“营养平衡、因势利导”；根据水生动物易消化利用的微生物及藻类营养需求，补充其限制性营养因子，将残饵、粪、尿中高氮、高磷作为“资源”转化利用。
通过食物链的转化，如下模式：
有机废物 易消化的藻类 浮游动物 滤食性水生动物
食物链的传递：增重一斤白鲢约消耗60-80斤藻类 。
增重一斤浮游动物约需3-5斤藻类（细菌、有机碎屑）
增重一斤鳙鱼（花鲢）约消耗3-5斤浮游动物
目前，养殖水质的有机污染分布：城市生活污水，畜禽等养殖场排放的粪、尿约占20-30%，鱼、虾、蟹、蛙等的残饵、粪、尿直接排入水中约占70-80%，即渔业养殖用水的有机污染约80%以上来源于自家污染；据权威机构研究表明：以粗蛋白32%的鲤鱼配合饲料为例：（包括越冬）2公斤饲料长1公斤鱼，每生产1000公斤鱼，其排泄的粪、尿约相当于320公斤尿素，160公斤过磷酸钙；2010年我省配合饲料产量52.74万吨，产值22.44亿元，如果饲料系数以2计，则其向水中排泄的氨、磷等有机污染相当于8.4万吨尿素（2000元/吨），过磷酸钙4.2万吨（780元/吨），即一年向水中排泄的氮、磷折合人民币价值2亿元，众所周知，氮、磷尤其磷是经济价值很高的资源，由于养份的不平衡，导致水中氮、磷含量超标，导致养殖水体的富营养化，蓝藻、裸藻、甲藻等难以消化的藻类大量繁殖，是湖淀、水华、油膜、铁锈水、赤潮（海水）的主要诱因，其死亡水分解产生大量有毒、有害物质，导致水质发黑、发臭，氨氮、亚硝态氮居高不下，是水生动物中毒致死、缺氧浮头的主要因素，同时水质恶化的另一个结果是使得鱼、虾、蟹、蛙等病害多发，病毒、细菌、寄生虫病频发，除给水产养殖业造成极大损失外，大量抗生素、抗菌素、外用消毒剂、杀虫剂的滥用，导致养殖成本大幅攀升，据不完全统计，精养高产池塘每年药消费的支出，低的约300-500元/亩，高的达到800-1200元/亩，仅虾白斑病一项，每年给虾农造成的损失就高达数十亿人民币。
频繁盲目的用药，另一个不容忽视的问题，则是药物残留导致的抗药性、耐药性及药物残留所带来的食品安全问题。
据对中度污染的池塘一个夜晚的溶氧消耗的测定：日本对虾8.6%，其他虾0.5 %，鱼6.7 %，池底 14.8% ，池水 69.4 %（有机物、浮游动物），水中溶氧是水生动物养殖密度、产量、生长速度的首要限制性因素，而池塘中有机物分解消耗的溶氧约占70%以上，由此可见：残饵、粪便是养殖产量和密度的瓶径。
溶氧不足除导致水生动物缺氧浮头致死外，另一个不容忽视的是对其生长速度的负面影响，如：中国对虾正常生长情况下（生长季节）每天约生长1mm左右，至养成期体长一般为15-18cm，在生长最快的8月份每天最快可生长1.9mm，而在溶氧不足的情况下，生长速度将会下降50%，而鱼在溶氧不足的情况下，将导致其对配合饲料的消化吸收下降10-20%，而饲料系数将偏高0.1-0.2；以鲤鱼饲料5800元/吨，亩净产1000公斤鱼计，仅此一项将导致饲料成本上升580-1160元/亩。
水质修复的技术可行性
由以上可知，水中残饵、粪尿是造成水质富营养化、恶化、病害频发、生长速度下降、养殖成本上升的主要限制性因素，以配合饲料为主的精养高产塘为例，全省2010年年产配合饲料52.74万吨，饲料系数平均以2.0计，则净产鱼26.37万吨，平均亩产以1000公斤/亩计，则可推算出精养高产塘面积约26.37万亩，其向水中排放的氮约合8.4万吨尿素，过磷酸钙4.2万吨，按化肥折算约合人民币2亿元。第二 ，精养高产塘因水质富营养化导致的病害防治投入按低水平300-500元/亩计，则全省26.37万亩池塘，每年投入0.79-1.32亿元人民币。第三，水质恶化导致溶氧不足，将导使配合饲料系数偏高，导致饲料成本上升580-1160元/亩计，则全省26.37万亩精养高产塘导致成本上升1.53-3.06亿元。仅以上三项合计为4.326亿元人民币/年。折合每亩多花费1638-2419元。
一、利用有益微生物的生物学特性，分解转化水中有机污染物
<一>真菌
1、木霉菌：可有效分解残饵、粪便中难消化的粗纤维、木质素等碳水化合物。
2、酵母：可充分利用残饵、粪便难利用和淀粉，其菌体蛋白质高达67%，富含必需氨基酸、多种维生素、辅酶等是浮游动物及滤食性鱼、虾、蟹等的优质天然饲料。
3、根霉菌：高效分解残饵、粪便中难以利用的碳水化合物，转化甾族化合物，降解难消化的蛋白质产生有机酸，改善池塘水质PH值偏高，有利于鱼、虾、蟹等水生动物的生长（PH值大于8.5，则不利于水生动物的生长繁殖）。
<二>放线菌
1、链霉菌：可利用有机质发酵产生抗生素，抑制有害细菌的生长繁殖，减少抗菌素、抗生素的滥用，修复水质，减少消毒剂的使用，而常用的含氯消毒剂（漂白粉、强氯精、氯杀灵等）被证明是诱发细胞癌变的原因之一
2、小单孢菌（池底淤泥）：利用有机质发酵分泌产生杀虫物质，可有效抑制或杀灭线虫、绦虫、吸虫、鲺、锚头鳋、中华鳋等虫害，减少有机磷或菊酯类杀虫剂的滥用，减少水产品的兽药残留。
<三>细菌
1、纳豆菌：分解利用残饵、粪便中难消化的蛋白质、氨基酸、脂肪等，释放出氨基酸、多肽等以利于浮游生物吸收利用。
2、解磷菌：将粪便中鱼、虾、蟹等未充分利用的磷（通过植酸酶的作用）及骨磷（动物性原料中的矿物质磷），释放出来而被浮游植物利用（磷是大多数易消化的浮游植物的营养限制因子）
3、硅酸盐菌：通过这类微生物的大量繁殖使池塘中被固定的“硅”、“钾”等矿物质元素释放出来，水中“硅”的含量是“硅藻”的限制性因子。
4、芽孢杆菌：有效分解转化“氨氮”，“亚硝态氮”有利于浮游植物利用，而“氨氮”，“亚硝态氮”是水质恶化，导致水生动物缺氧浮头、病原微生物大量繁殖的诱发因素。
二、微生物分解释放出的初级产物，必须通过浮游生物的转化利用完成“物质流”和“能量流”的循环。
<一>、水生浮游植物（藻类）
藻类分为蓝、红、隐、甲、金、黄、硅、褐、裸、 绿、轮藻共11个门，藻类是地球上光能的最大利用者（光合作用将无机碳转化成碳水化合物，释放大量的氧）。
1、藻类是减少二氧化碳排放的有效途径。
全球海洋浮游植物消耗利用的二氧化碳为85亿吨/年。
淡水和湿地藻类消耗利用的二氧化碳为10亿吨/年。
2、藻类是优质蛋白质、必需脂肪酸、糖类、维生素、高档色素的生产者。
蛋白质：藻胆蛋白（素）（现已知仅有蓝藻、红藻、隐藻含有） 。
藻类糖类：藻类得用二氧化碳和太阳光生产碳水化合物不亚于粮物体
脂肪：许多硅藻含有丰富的多聚不饱和脂肪酸（PUFE）。
维生素：红球藻孢中所含虾青素是目前生物中含量最高 的。
矿物质：藻类可富集海、淡水中丰富的常量元素、微量元素、超微量元素。
<二>、藻类在水中“物质流转换”中的功能和作用
蓝藻是地球上第一类光合放氧的生物（大约在35亿年前）。
1、碳水化合物
在PH值8-9的湖水中，藻类浓缩的碳酸氢钠比水中溶解的CO2高200倍。
2、氮
有些藻类能吸收有机氮，如：尿素、氨基酸。
大多数藻类都能吸收NH4-N或NH3-N
而硝酸盐变成氨需要能量和硝酸还原酶（NR）。
3、硫
藻类吸收硫在生物合成中形成半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）
4、浮游植物在最大生长率条件下所需大量营养离子间的比率为：
106碳：16氮：1磷
106碳：16硅：16氮：1磷
5、PH值
水体PH值的高低取决于：细菌对有机物的分解，水生动物呼吸释放CO2导致PH值下降（酸性化）；藻类光合作用消耗大量CO2导致PH值上升（碱性化）；故藻类是影响水中PH值变低的重要因素。
6、光合自氧藻类是地球上氧的制造者
藻类的光合作用消耗掉水中大量CO2的同时，在池塘中 提供了水中90%以上的溶解氧（通过大气向水中渗透的氧不足5%-10%）。
<三>、浮游动物是水中微生物，浮游植物的次级消费者，同时更是水生动物苗种及滤食性水生动物的主要食物来源。
1、原生动物
（1）鞭毛虫以微生物、有机碎碿、浮游植物为食。
（2）肉足虫以微生物、有机碎碿、藻类为食。
（3）纤毛虫以有机物、细菌、藻类为食。
2、轮虫
个体大小0.5mm左右
轮虫是鱼、虾、蟹、贝、海参育苗中最重要的开口饵料，所含营养成份对苗种的生长速度、抗病力及成活率有重要影响。其中以ω-3系列不饱和脂肪酸特别是甘碳五烯酸（EPA）和甘碳六烯酸（DHA）最重要;而轮虫体内的EPA/DHA主要是从摄食的藻类三角（消裸指藻、新月菱形藻、纤维角刺藻、球等鞭金藻、小球藻、微绿球藻等）获得。
3、枝角类
小型甲壳动物,体长0.2-3.0mm，主要以藻类、微生物为食。
4、桡足类
小型甲壳动物，体长0.3-3.0mm，可大量消耗原生动物，浮游植物碎屑。
5、其他水生微型动物
线虫：体长0.25-2mm,以细菌、藻类 、轮虫、机碎碿为食。
腹毛虫：体长1-1.5mm。
水栖寡毛类动物顠（体虫、颤蚓及水丝蚓）体长1-100mm以土壤中细菌及有机碎片为食。
6、摇蚊幼虫：体长20-25mm，消耗利用池塘底部有机物、藻类、微生物，担当清道夫的作用。
7、虾的食性
体长6-9mm的仔虾食物组成：硅藻占71.5%
幼虾：食物以糠虾类、挠足类、介形类为主。
成虾：以底栖甲壳类（80%以上）、双壳类、多毛类、蛇尾类、小杂鱼为食。
<四>水生生态修复模式
遵循：“物质不灭，能量守恒”定律
鱼、虾、蟹、贝、海参（占70-80%）
饲料
残饵、粪、尿(占20-30%)
原则一:“变废为宝”：利用多种有益微生物的“接力赛”将有机污染物转化，将其养份释放以被藻类吸收利用。
原则二：“营养平衡、因势利导”；根据水生动物易消化利用的微生物及藻类营养需求，补充其限制性营养因子，将残饵、粪、尿中高氮、高磷作为“资源”转化利用。
通过食物链的转化，如下模式：
有机废物 易消化的藻类 浮游动物 滤食性水生动物
食物链的传递：增重一斤白鲢约消耗60-80斤藻类 。
增重一斤浮游动物约需3-5斤藻类（细菌、有机碎屑）
增重一斤鳙鱼（花鲢）约消耗3-5斤浮游动物
以此完成养殖水体中“物质流”和“能量流”的循环。
(本文内容有删减)
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