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水質有機汙染修複可行性研究


來源:admin       發布時間:2012-06-05 00:00:00     點擊率:34

    近三十年來,隨著配合飼料的推廣普及,水產品產量的提高,品種結構的多元化,水產品的消費由過去的“吃魚難”變為現在的“賣魚難”,消費趨勢由原來的“數量型”將向“質量型”轉換,水產養殖在向社會提供優質的水產品的同時,其排泄物及殘餌對水質的汙染問題日益突出。
    目前,養殖水質的有機汙染分布:城市生活汙水,畜禽等養殖場排放的糞、尿約占20-30%,魚、蝦、蟹、蛙等的殘餌、糞、尿直接排入水中約占70-80%,即漁業養殖用水的有機汙染約80%以上來源於自家汙染;據權威機構研究表明:以粗蛋白32%的鯉魚配合飼料為例:(包括越冬)2公斤飼料長1公斤魚,每生產1000公斤魚,其排泄的糞、尿約相當於320公斤尿素,160公斤過磷酸鈣;2010年我省配合飼料產量52.74萬噸,產值22.44億元,如果飼料係數以2計,則其向水中排泄的氨、磷等有機汙染相當於8.4萬噸尿素(2000元/噸),過磷酸鈣4.2萬噸(780元/噸),即一年向水中排泄的氮、磷折合人民幣價值2億元,眾所周知,氮、磷尤其磷是經濟價值很高的資源,由於養份的不平衡,導致水中氮、磷含量超標,導致養殖水體的富營養化,藍藻、裸藻、甲藻等難以消化的藻類大量繁殖,是湖澱、水華、油膜、鐵鏽水、赤潮(海水)的主要誘因,其死亡水分解產生大量有毒、有害物質,導致水質發黑、發臭,氨氮、亞硝態氮居高不下,是水生動物中毒致死、缺氧浮頭的主要因素,同時水質惡化的另一個結果是使得魚、蝦、蟹、蛙等病害多發,病毒、細菌、寄生蟲病頻發,除給水產養殖業造成極大損失外,大量抗生素、抗菌素、外用消毒劑、殺蟲劑的濫用,導致養殖成本大幅攀升,據不完全統計,精養高產池塘每年藥消費的支出,低的約300-500元/畝,高的達到800-1200元/畝,僅蝦白斑病一項,每年給蝦農造成的損失就高達數十億人民幣。
    頻繁盲目的用藥,另一個不容忽視的問題,則是藥物殘留導致的抗藥性、耐藥性及藥物殘留所帶來的食品安全問題。
    據對中度汙染的池塘一個夜晚的溶O2消耗的測定:日本對蝦8.6     %,其他蝦0.5 %,魚6.7 %,池底 14.8%  ,池水 69.4 %(有機物、浮遊動物),水中溶氧是水生動物養殖密度、產量、生長速度的首要限製性因素,而池塘中有機物分解消耗的溶氧約占70%以上,由此可見:殘餌、糞便是養殖產量和密度的瓶徑。
    溶氧不足除導致水生動物缺氧浮頭致死外,另一個不容忽視的是對其生長速度的負麵影響,如:中國對蝦正常生長情況下(生長季節)每天約生長1mm左右,至養成期體長一般為15-18cm,在生長最快的8月份每天最快可生長1.9mm,而在溶氧不足的情況下,生長速度將會下降50%,而魚在溶氧不足的情況下,將導致其對配合飼料的消化吸收下降10-20%,而飼料係數將偏高0.1-0.2;以鯉魚飼料5800元/噸,畝淨產1000公斤魚計,僅此一項將導致飼料成本上升580-1160元/畝。
    水質修複的技術可行性
    由以上可知,水中殘餌、糞尿是造成水質富營養化、惡化、病害頻發、生長速度下降、養殖成本上升的主要限製性因素,以配合飼料為主的精養高產塘為例,全省2010年年產配合飼料52.74萬噸,飼料係數平均以2.0計,則淨產魚26.37萬噸,平均畝產以1000公斤/畝計,則可推算出精養高產塘麵積約26.37萬畝,其向水中排放的氮約合8.4萬噸尿素,過磷酸鈣4.2萬噸,按化肥折算約合人民幣2億元。第二 ,精養高產塘因水質富營養化導致的病害防治投入按低水平300-500元/畝計,則全省26.37萬畝池塘,每年投入0.79-1.32億元人民幣。第三,水質惡化導致溶氧不足,將導使配合飼料係數偏高,導致飼料成本上升580-1160元/畝計,則全省26.37萬畝精養高產塘導致成本上升1.53-3.06億元。僅以上三項合計為4.326億元人民幣/年。折合每畝多花費1638-2419元。
一、利用有益微生物的生物學特性,分解轉化水中有機汙染物
<一>真菌
1、木黴菌:可有效分解殘餌、糞便中難消化的粗纖維、木質素等碳水化合物。
2、酵母:可充分利用殘餌、糞便難利用和澱粉,其菌體蛋白質高達67%,富含必需氨基酸、多種維生素、輔酶等是浮遊動物及濾食性魚、蝦、蟹等的優質天然飼料。
3、根黴菌:高效分解殘餌、糞便中難以利用的碳水化合物,轉化甾族化合物,降解難消化的蛋白質產生有機酸,改善池塘水質PH值偏高,有利於魚、蝦、蟹等水生動物的生長(PH值大於8.5,則不利於水生動物的生長繁殖)。
<二>放線菌
1、鏈黴菌:可利用有機質發酵產生抗生素,抑製有害細菌的生長繁殖,減少抗菌素、抗生素的濫用,修複水質,減少消毒劑的使用,而常用的含氯消毒劑(漂白粉、強氯精、氯殺靈等)被證明是誘發細胞癌變的原因之一
2、小單孢菌(池底淤泥):利用有機質發酵分泌產生殺蟲物質,可有效抑製或殺滅線蟲、絛蟲、吸蟲、鯴、錨頭鰠、中華鰠等蟲害,減少有機磷或菊酯類殺蟲劑的濫用,減少水產品的獸藥殘留。
<三>細菌
1、納豆菌:分解利用殘餌、糞便中難消化的蛋白質、氨基酸、脂肪等,釋放出氨基酸、多肽等以利於浮遊生物吸收利用。
2、解磷菌:將糞便中魚、蝦、蟹等未充分利用的磷(通過植酸酶的作用)及骨磷(動物性原料中的礦物質磷),釋放出來而被浮遊植物利用(磷是大多數易消化的浮遊植物的營養限製因子)
3、矽酸鹽菌:通過這類微生物的大量繁殖使池塘中被固定的“矽”、“鉀”等礦物質元素釋放出來,水中“矽”的含量是“矽藻”的限製性因子。
4、芽孢杆菌:有效分解轉化“氨氮”,“亞硝態氮”有利於浮遊植物利用,而“氨氮”,“亞硝態氮”是水質惡化,導致水生動物缺氧浮頭、病原微生物大量繁殖的誘發因素。
二、微生物分解釋放出的初級產物,必須通過浮遊生物的轉化利用完成“物質流”和“能量流”的循環。
<一>、水生浮遊植物(藻類)
     藻類分為藍、紅、隱、甲、金、黃、矽、褐、裸、 綠、輪藻共11個門,藻類是地球上光能的最大利用者(光合作用將無機碳轉化成碳水化合物,釋放大量的氧)。
1、藻類是減少二氧化碳排放的有效途徑。
   全球海洋浮遊植物消耗利用的二氧化碳為85億噸/年。
   淡水和濕地藻類消耗利用的二氧化碳為10億噸/年。
2、藻類是優質蛋白質、必需脂肪酸、糖類、維生素、高檔色素的生產者。
   蛋白質:藻膽蛋白(素)(現已知僅有藍藻、紅藻、隱藻含有) 。
   藻類糖類:藻類得用二氧化碳和太陽光生產碳水化合物不亞於糧物體                                          
   脂肪:許多矽藻含有豐富的多聚不飽和脂肪酸(PUFE)。
   維生素:紅球藻孢中所含蝦青素是目前生物中含量最高 的。
   礦物質:藻類可富集海、淡水中豐富的常量元素、微量元素、
   超微量元素。
<二>、藻類在水中“物質流轉換”中的功能和作用
   藍藻是地球上第一類光合放氧的生物(大約在35億年前)。
1、碳水化合物
   在PH值8-9的湖水中,藻類濃縮的碳酸氫鈉比水中溶解的CO2高200倍。
2、氮
   有些藻類能吸收有機氮,如:尿素、氨基酸。
   大多數藻類都能吸收NH4-N或NH3-N
   而硝酸鹽變成氨需要能量和硝酸還原酶(NR)。
3、硫
   藻類吸收硫在生物合成中形成半胱氨酸(Cys)和甲硫氨酸(Met)
4、浮遊植物在最大生長率條件下所需大量營養離子間的比率為:
   106碳:16氮:1磷
   106碳:16矽:16氮:1磷
5、PH值
   水體PH值的高低取決於:細菌對有機物的分解,水生動物呼吸釋放CO2導致PH值下降(酸性化);藻類光合作用消耗大量CO2導致PH值上升(堿性化);故藻類是影響水中PH值變低的重要因素。
6、光合自氧藻類是地球上氧的製造者
   藻類的光合作用消耗掉水中大量CO2的同時,在池塘中   提供了水中90%以上的溶解氧(通過大氣向水中滲透的氧不足5%-10%)。
<三>、浮遊動物是水中微生物,浮遊植物的次級消費者,同時更是水生動物苗種及濾食性水生動物的主要食物來源。
1、原生動物
(1)鞭毛蟲以微生物、有機碎碿、浮遊植物為食。
(2)肉足蟲以微生物、有機碎碿、藻類為食。
(3)纖毛蟲以有機物、細菌、藻類為食。
2、輪蟲
   個體大小0.5mm左右
    輪蟲是魚、蝦、蟹、貝、海參育苗中最重要的開口餌料,所含營養成份對苗種的生長速度、抗病力及成活率有重要影響。其中以ω-3係列不飽和脂肪酸特別是甘碳五烯酸(EPA)和甘碳六烯酸(DHA)最重要;而輪蟲體內的EPA/DHA主要是從攝食的藻類三角(消裸指藻、新月菱形藻、纖維角刺藻、球等鞭金藻、小球藻、微綠球藻等)獲得。
3、枝角類
   小型甲殼動物,體長0.2-3.0mm,主要以藻類、微生物為食。
4、橈足類
   小型甲殼動物,體長0.3-3.0mm,可大量消耗原生動物,浮遊植物碎屑。
5、其他水生微型動物
   線蟲:體長0.25-2mm,以細菌、藻類 、輪蟲、機碎碿為食。
   腹毛蟲:體長1-1.5mm。
    水棲寡毛類動物顠(體蟲、顫蚓及水絲蚓)體長1-100mm以土壤中細菌及有機碎片為食。
6、搖蚊幼蟲:體長20-25mm,消耗利用池塘底部有機物、藻類、微生物,擔當清道夫的作用。
7、蝦的食性
   體長6-9mm的仔蝦食物組成:矽藻占71.5%
   幼蝦:食物以糠蝦類、撓足類、介形類為主。
   成蝦:以底棲甲殼類(80%以上)、雙殼類、多毛類、蛇尾類、小雜魚為食。
<四>水生生態修複模式
    遵循:“物質不滅,能量守恒”定律
    魚、蝦、蟹、貝、海參(占70-80%)
飼料
        殘餌、糞、尿(占20-30%)
原則一:“變廢為寶”:利用多種有益微生物的“接力賽”將有機汙染物轉化,將其養份釋放以被藻類吸收利用。
原則二:“營養平衡、因勢利導”;根據水生動物易消化利用的微生物及藻類營養需求,補充其限製性營養因子,將殘餌、糞、尿中高氮、高磷作為“資源”轉化利用。
通過食物鏈的轉化,如下模式:
有機廢物         易消化的藻類                 浮遊動物         
                               

                           濾食性水生動物
食物鏈的傳遞:增重一斤白鏈約消耗60-80斤藻類 。
              增重一斤浮遊動物約需3-5斤藻類(細菌、有機碎屑)
              增重一斤鱅魚(花鰱)約消耗3-5斤浮遊動物
以此完成養殖水體中“物質流”和“能量流”的循環。
<五>養殖模式的變革
(一)濾食性:(尤其應重在浮遊動物食性)魚、蝦、蟹、貝(參)的套養比例。
例如:傳流模式
白鏈200尾/畝,規格2.5斤/尾(售價2.3元/斤),約1150元/畝。
花鏈20-30尾/畝,規格2.5斤/尾(售價4.5元/斤),約225-338元/畝。
二種魚收入合計為1380-1488元/畝。
推薦為: 白鏈30-50尾/畝,規格2.5斤/尾(售價為2.3元/斤),173-288元/畝。
         花鏈為180-200尾/畝,規格2.5斤/尾(售價4.5元/斤),2025-2250元/畝。
         以上兩種魚收入合計為2198-2538元/畝。
因套養浮遊植物食性為主(70-80%),轉變為套養浮遊動物食性為主(70-80%),僅此一項,每畝比傳統養殖模式可增收818-1050元,全省26.37萬畝精養塘可增收2.15-2.76億元/年。
(二)因水質修複可減少用藥,低水平:200-300元/畝(特種水產約為:300-500元/畝); 高水平:300-500元/畝(特種水產約為:500-800元/畝);平均按300元/畝計,則全省26.37萬畝精養高產塘可增收0.8億元/年。
<六>、水生生態修複方案
    “4080”好水係列(好水好漁,好水好蝦,好水好蟹),用量0.5-1公斤/畝,每年3-10月份,3-4次/月,透明度25-35厘米,水色:3-5月份或9-11月份:褐色,茶褐色,黃綠色,浮遊動物成為優勢群,6-8月份:黃綠色,嫩綠色,表現為氨、氮、亞硝酸鹽不高,缺氧浮頭現象大大減少,藍藻、裸、甲藻無法大量繁殖(水質無發黑、發臭、發白現象),發病率顯著降低。
    投入按6元/公斤計,月平均用4次(每月投入18元/畝),則每年以6-8個月全程使用,則成本約為108-150元/畝年;按全省26.37萬畝精養塘計,投入0.28-0.395億元,淨產量為2.67-3.165億元/年。