不同蚌类组合对水质净化效果比较研究

王伟 戚甫长 黄俊 张唤 周兴胜 占明飞

摘要 以褶纹冠蚌、三角帆蚌、洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌为研究对象，比较不同蚌类组合对富营养化水体的净化效果。结果表明，三角帆蚌、褶纹冠蚌、洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌组合对水体中NH3-N、TP的去除效果最佳，去除率分别可达68.27%和59.68%，而褶纹冠蚌和三角帆蚌组合对水体中CODCr和TSS去除效果最佳，去除率分别可达58.62%和58.82%。

关键词 褶纹冠蚌；三角帆蚌；洞穴丽蚌；圆顶珠蚌；短褶矛蚌；组合；富营养化水体

中图分类号 X 52  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0065-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.014

Comparative Study on the Purification Effect of Different Combinations of Mussels on Water Quality

WANG Wei，QI Fu-zhang，HUANG Jun et al

（Anhui Shuiyun Environmental Protection Co.，Ltd.，Wuhu，Anhui 241003）

Abstract Taking Cristaria plicata，Culter alburnus，Lamprotula caveata，Unio douglasiae and Lanceolaria grayana as research objects，the purification effects of different combinations of mussels on eutrophic water bodies were compared.The results showed that the combination of Cristaria plicata，Culter alburnus，Lamprotula caveata，Unio douglasiae and Lanceolaria grayana had the best removal effect on NH3-N and TP in water，with removal rates of 68.27% and 59.68%，while the combination of Cristaria plicata and Culter alburnus had the best removal effect on CODCr and TSS in water，with removal rates of 58.62% and 58.82%.

Key words Cristaria plicata;Culter alburnus;Lamprotula caveata;Unio douglasiae;Lanceolaria grayana;Combination;Eutrophic water

作者簡介 王伟（1990—），男，安徽芜湖人，助理工程师，硕士，从事水生态修复工作。*通信作者，高级工程师，硕士，从事水生态修复工作。

收稿日期 2022-12-24

现今水环境问题出现的根源是水生生态系统结构失衡破坏导致的。目前集中的、高浓度的污染基本已通过污水处理厂的物理和化学方法得以解决，现在面对的更多的是低浓度、大体量的地表富营养水污染。水体富营养化已成为影响人类生存和社会经济可持续发展的全球性问题［1］。而水体富营养化采用传统的工程措施处理难度大，成本高，收效甚微，且不可持续，只能通过构建健康的水生生态系统（即生态法）予以解决［2］。

微藻是水体营养盐的主要吸收利用者，水体中的悬浮颗粒和有机碎屑是水体营养盐和污染物的主要载体。蚌类是重要的滤食性底栖生物，它通过鳃、唇瓣以及出入水管上纤毛的过滤选择作用摄食水体中的浮游藻类、悬浮颗粒、有机碎屑等，从而提高水体透明度，降低水体营养盐浓度［3-5］。利用蚌类的强滤水特性实现水质净化提升的研究已有较多报道［6-9］，已有研究表明蚌类可以降低水体内悬浮物和浮游藻类的含量，有效提高水体透明度，对富营养化水体中的CODCr、氮和磷等均有一定的去除效果［10-11］。但考虑到蚌类种类不同，其食性存在差异，对水体中浮游藻类、悬浮颗粒、有机碎屑等均有摄食选择性［12-14］。因此，了解不同蚌类组合对水质的净化效果，可为低浓度、大体量河湖污染治理提供思路。该试验以褶纹冠蚌、三角帆蚌、洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌为例进行研究，比较不同蚌类组合对富营养化水体的净化效果，为后期水体治理及水生态修复提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用蚌类为褶纹冠蚌、三角帆蚌、洞穴丽蚌、圆顶珠蚌和短褶矛蚌，均采自农业农村部芜湖长江软体动物保护基地，选取同种类规格一致、湿重相同的健康个体用刷子清除壳表面的附着物后置于清水中停食暂养备用。所选蚌类生长参数见表1。试验用水为采集自富营养化水体的河水，用13#浮游生物网过滤掉浮游动物。试验装置为长方形玻璃水槽，长150 cm，宽100 cm，高60 cm。

1.2 试验方法

试验于2022年9月10—26日在农业农村部芜湖长江软体动物保护基地进行，试验共设5个试验组，分别为G1（褶纹冠蚌）、G2（褶纹冠蚌+三角帆蚌）、G3（褶纹冠蚌+三角帆蚌+洞穴丽蚌+圆顶珠蚌）、G4（褶纹冠蚌+三角帆蚌+洞穴丽蚌+圆顶珠蚌+短褶矛蚌）4个处理组以及1个空白对照组CK（不放置任何蚌类）。每个处理组利用6个塑料框分上下两层布置蚌类180 只，各处理组每种蚌数量均等。每个处理组设3个重复。试验期间水温23 ℃，同时利用微孔增氧控制每个处理组氧含量在同一水平。

1.3 指标测定

试验期间每隔4 d采集各处理组水样进行理化指标测定，测定指标包括悬浮物（TSS）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）和化学需氧量（CODCr）。取样完成后向各处理组补充相同体积的去离子水。

相关指标测定方法：TSS采用重量法；TP采用碱性过硫酸钾钼酸铵分光光度法；NH3-N采用纳氏试剂比色法；CODCr采用重铬酸钾法。

1.4 试验数据处理

所有试验数据的描述性统计及检验统计均采用SPSS 16.0进行，采用One-way ANOVA进行分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 CODCr去除效果

由图1可知，各处理组CODCr浓度在整个试验期间整体均呈现下降的趋势，特别是试验前8 d各处理组CODCr浓度下降最快，G1、G2、G3、G4组CODCr去除率分别达到48.28%、50.00%、41.38%、32.76%。8 d后，各处理组对水体中CODCr的去除效果趋缓，这可能是因为水体中藻类、不溶性悬浮颗粒以及有机碎屑被大量滤食使得蚌类滤食效率下降。至试验结束时，G1、G2、G3、G4组CODCr去除率分别为55.17%、58.62%、50.00%、46.55%。从CODCr去除率以及去除稳定性来看，G2组较其他试验组效果好。

2.2 NH3-N去除效果

由图2可知，G1、G2组NH3-N浓度在前12 d一直处于下降趋势，16 d時浓度未发生明显变化，而G3、G4组NH3-N浓度在试验期间一直处于下降趋势，且下降效果显著（P<0.05）。这可能是因为三角帆蚌和褶纹冠蚌整体滤水率高于洞穴丽蚌、圆顶珠蚌和短褶矛蚌，所以，试验开始前12 d褶纹冠蚌和三角帆蚌对水体中浮游藻类进行强效滤食，致使水体中适口的微藻被摄食殆尽，造成后期NH3-N浓度未发生明显变化。而G3、G4组为多种蚌类组合类型，褶纹冠蚌和三角帆蚌数量少于G1和G2组，整体滤水率低于G1和G2组，因此，前12 d对NH3-N去除率也一直低于G1和G2组，但由于洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌均有自身喜食的浮游藻类，随着时间推移，G3和G4组三角帆蚌和褶纹冠蚌利用时间弥补自身数量劣势，组内洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌持续对水体中除三角帆蚌和褶纹冠蚌喜食浮游藻类以外的微藻进行选择性滤食，使得水体中的NH3-N浓度持续下降。至试验结束时，G1、G2、G3、G4组NH3-N去除率分别为54.00%、57.88%、64.43%、68.27%。从NH3-N去除率以及去除稳定性来看，G4组较其他试验组效果好。

2.3 TP去除效果

由图3可知，G1、G2组TP浓度在前12 d一直处于下降趋势，16 d时浓度未发生明显变化，这可能与G1、G2组褶纹冠蚌和三角帆蚌强效滤食以及对浮游藻类摄食选择有关。G3、G4组TP浓度在试验期间一直处于下降趋势，且G3和G4组TP去除率除4 d时低于G1和G2组，8、12、16 d均高于G1和G2组，这可能与G3、G4组中洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌选择摄食的浮游藻类种类对水体中磷的吸收能力强于三角帆蚌和褶纹冠蚌选择摄食的微藻种类有关［15］。至试验结束时，G1、G2、G3、G4组TP去除率分别为37.10%、43.55%、62.90%、59.68%。虽然最终G3组TP去除率大于G4组，但组间差异不显著（P>0.05）。因此，从TP去除率以及去除稳定性来看，G3和G4组较其他试验组效果好。

2.4 TSS去除效果

由图4可知，各处理组TSS浓度在前12 d整体出现下降趋势，但组间差异不显著（P>0.05），这与Zhu等［16］的研究结果一致，蚌类可通过滤食悬浮颗粒物提高水体透明度，从而改善生态系统光照条件，促进沉水植物系统的恢复。G1组和G4组在16 d时TSS浓度出现了上升，分析原因可能是蚌类摄食后，排泄物在微孔曝气作用下重新悬浮于水体中所致［17］。至试验结束时，G1、G2、G3、G4组TSS去除率分别为47.06%、58.82%、47.06%、41.18%。从TSS去除率以及去除稳定性来看，G2组较其他试验组效果好。

3 小结

三角帆蚌、褶纹冠蚌、洞穴丽蚌、圆顶珠蚌、短褶矛蚌组合对水体中NH3-N、TP的去除效果最佳，去除率可以达到68.27%和59.68%，而褶纹冠蚌和三角帆蚌组合对水体中CODCr、TSS去除效果最佳，去除率可以达到58.62%和58.82%。因此，在今后水体治理过程中，可根据目标水体主要超标因子，有针对性地进行蚌类种类搭配，对于主要以CODCr和TSS超标的水体，在蚌类配置过程中应以三角帆蚌和褶纹冠蚌组合为主，其他种类为辅；对于主要以N、P超标的富营养水体，在蚌类配置过程中应根据不同蚌类对水体营养盐直接吸收利用的浮游藻类的摄食差异选择多种蚌类组合的形式实现水质强效净化提升。

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