全 文 ：第 18卷第 2期 大 连 水 产 学 院 学 报 Vol.18 No.2
2 0 0 3 年 6 月 JOURNAL OF DALIAN FISHERIES UNIVERSITY Jun.2 0 0 3
文章编号:1000-9957(2003)02-0079-05
孔石莼和臭氧对养鲍水质的调控作用比较
杨　凤1 , 　马 燕武1 , 　张 东 升1 , 　孙培 海1 , 　李 庆宏1 , 　刘　彤2
(1.大连水产学院生命科学与技术学院 ,辽宁 大连 116023;2.大连市水产技术推广总站 ,辽宁大连 116023)
摘要:在准生产规模的养殖条件下 , 以不换水作为对照组 , 观察了定时流水 、 经孔石莼 Ulva pertusa
处理和臭氧 (O3)处理的循环水中养鲍水质及皱纹盘鲍 Haliotis discus hannai Ino幼鲍的成活率。结果表
明:在幼鲍养殖密度为 729 g/ m3的循环养殖系统中加入孔石莼 708 g/m3 , 在幼鲍养殖密度 972 g/m3的
系统中用 0.417 mg/ (h·L)发生率的臭氧每天处理 2 h , 均可维持系统 5 d换水 1 次;用孔石莼处理的
循环水中总氨平均为 (0.213±0.038)mg/ L, NO-2 -N 平均 (0.160±0.073)mg/L , CODCr平均 (7.45±
5.53)mg/ L;用臭氧处理的循环水中总氨平均 (0.240±0.074)mg/L , NO-2 -N 平均 (0.188±0.130)
mg/L , CODCr平均 (7.45±4.25)mg/ L。与不换水组比较 , 孔石莼组对总氨 、 NO-2 -N 和 CODCr的去除
率依次为 96.4%、 51.8%和 22.3%, 臭氧组的去除率依次为 113.6%、 35.4%和 31.1%。定时流水组 、
孔石莼组和臭氧组幼鲍的成活率依次为 90%、 89%、 90%。
关键词:孔石莼;臭氧;循环水;水质;成活率
中图分类号:Q912　　　　文献标识码:A
工厂化流水养殖皱纹盘鲍 Haliotis discus hannai Ino , 投资大 , 成本高 , 同时 , 大量养鲍水的排放
又污染了海洋环境。而闭路循环水养鲍能够节省能源 , 减少环境污染 , 但突出的问题是循环水质的净
化方法 。为此 , 作者在对循环水养鲍的自污染规律进行系统的室内外研究的基础上 , 用孔石莼 Ulva
pertusa和臭氧分别处理养鲍循环水 , 观察了处理水中有关的水化指标 、 微生物变化 、幼鲍的成活率等
状况 , 以期找到一种低成本净化水质的有效方法 , 来改善鲍的养殖水环境 , 达到节约能源 , 减少海洋
环境污染的目的 。有关微生物的结果已另文报道[ 1] , 本文中作者报道了水质和成活率的结果 。
1　材料和方法
1.1　材料和试验条件
幼鲍采自碧龙海珍品养殖公司 。试验时将幼鲍分为大 (壳长 2.0 ～ 2.5 cm , 体重 0.73 ～ 1.83 g)、
中 (壳长 1.5 ～ 2.0 cm , 体重0.41 ～ 1.05 g)、小 (壳长 1.0 ～ 1.5 cm , 体重 0.19 ～ 0.51 g)3种规格 。孔
石莼是从日本引进的孔石莼不育性变种 , 经扩种培养后用于试验。臭氧发生器采用大连北大净化设备
有限公司生产的产品 , 试验时采用的发生率为 0.417 mg/ (h·L)。
试验用水采用大连市黑石礁近海经砂滤后的升温海水 , 其主要理化指标为:总氨 (0.213±
0.097)mg/L , NO-2 -N (0.035±0.004)mg/L , CODCr 1.41 mg/L , pH 8.02±0.014 , DO 大于7 mg/L ,
水温 (17±0.5)℃。
1.2　试验方法
1.2.1　水化学测定方法　COD采用K2Cr2O7密封法 , 水样稀释 1倍后加试剂用 XJ-1型 COD消解仪
　收稿日期:2002-12-25
　基金项目:大连市科委科研项目资助和辽宁省高校科研项目资助 (20102135)
　作者简介:杨凤 (1962-), 女 , 讲师 , 硕士。
DOI :10.16535/j.cnki.dlhyxb.2003.02.001
测定[ 2] ;pH用 S-2C 型精密酸度计测定;臭氧和水中总氧化剂量用碘量法测定[ 3] ;其他项目按 《海
洋监测规范》[ 4]进行;光照强度用 LI-185B型/辐射/照度计测定。
图 1　用孔石莼和臭氧处理养鲍水的装置
　Fig.1　The schematic recirculating abalone
culture system treated by ozone and
U.pertuse
1.2.2　水处理试验　试验在大连水产学院海珍品育苗室内进
行。育苗室为玻璃钢瓦屋顶 , 白天 10:00 ～ 14:00室内自然
光照为 800 ～ 2500 lx , 平均 1100 lx 。试验容器为玻璃钢水槽 ,
每槽装水 0.24 m3 。试验设孔石莼处理组 (简称石莼组)和臭
氧处理组 (简称臭氧组), 以定时流水组 (简称流水组)和
不换水组为对照。具体装置见图 1。各组处理均在充气条件
下进行 。每组的中间 2个水槽为养鲍槽 , 每个养鲍槽中平放
两块黑色波纹板 , 每块波纹板外套一个聚乙烯网袋 , 以便将
两块波纹板上的幼鲍分开 。随机将 50个大规格鲍 、 230个小
规格鲍放在每个水槽的同一个网袋中 , 将 280个中等规格的
鲍放在同一水槽的另一个网袋中 。流水组和石莼组的幼鲍密
度为 729 g/m3 , 孔石莼的投放量为 708 g/m3 , 臭氧组幼鲍养
殖密度为 972 g/ m3 。
每天上午和下午 , 流水组实行定时流水 , 石莼组开泵循
环 , 臭氧组开泵循环并充臭氧各 1 h , 同时拣出死鲍并记数。
定期投喂新鲜海带 , 定期测定水中总氨 、 NO-2 -N 、 CODCr 、 pH、 DO和水温等。依据前期试验结果将
总氨 0.5 mg/L 、NO-2 -N 0.4 mg/L作为上限来确定换水时间 , 二者在任一试验组中有一项累积超标 ,
各试验组就全部换水 。另在水处理试验结束后 , 将孔石莼取出 , 臭氧组停止充臭氧 , 其他条件不变 ,
重新换水后 , 观察不换水 (下称不换水组)时循环体系中的水质状况。
2　结果
2.1　不同水处理系统中的水质状况
研究表明 , 在正常养殖密度下 (1.7 kg/m3), 每天 2倍的水交换量对皱纹盘鲍幼鲍的生长没有明
显影响[ 5] 。为此 , 在养殖密度较低 (0.7 ～ 1.0 kg/m3)的条件下 , 设置每天定时流水 2次 , 每次 1 h
(相当于每天全量换水 2次)为对照组。结果表明 , 定时流水组的水质状况良好 , 水质稳定 , 各项指
标接近天然海水 (图 2 、 表 1 、 2), 可用它反映正常养殖海水的水质状况;然而 , 不换水时总氨 、
NO-2 -N 、 COD迅速积累 , pH明显下降 (图 2)。48 h后总氨达 0.481 ～ 0.583 mg/L , NO-2 -N达0.192
～ 0.221 mg/L , CODCr第 1天后就达 19.6 ～ 21.4 mg/L (表 1)。
表 1　不同处理组的养鲍水水质状况1)
Tab.1　Water quality of abalone culture with different treatments ρ/(mg·L-1)　
处理组 总氨平均 换水前
NO-2 -N
平均 换水前
CODCr
平均 换水前
pH
平均 换水前
流水 0.227±0.028 0.210 0.048±0.015 0.048 4.18±2.59 16.0 7.94±0.081 7.92
石莼 0.213±0.038 0.233 0.160±0.073 0.221 7.45±5.53 19.8 8.04±0.015 8.02
0.5832) 0.1922) 19.63) 7.862)
臭氧 0.240±0.074 0.188 0.188±0.130 0.398 7.45±4.25 20.5 7.92±0.07 7.96
0.4812) 0.2212) 21.43) 7.862)
　　注:1)试验中每 5 d换水一次;2)为撤消处理后 48 h不换水的水质状况;3)为撤消处理后 24 h不换水时的测定值。
依照设定的换水标准 , 分别用孔石莼和臭氧处理后 , 养鲍水循环系统均能维持 5 d换水 1次 。两
次换水期间总氨 、 NO-2 -N 、 CODCr和 pH 随时间的变化情况见图 2 , 石莼组和臭氧组的变化趋势相近 ,
表现为总氨波动不大 (图 2-a), 基本与流水组相同;NO-2 -N随时间积累较快 (图 2-b);CODCr也
随时间而积累 (图 2-c);石莼组的 pH 始终稳定地维持在较高水平 , 臭氧组的 pH 则偏低且有波动
80 大 连 水 产 学 院 学 报　　　　　　　　　　　　第 18卷
(图 2-d)。
图 2　不同处理组养鲍水中水化学因子随时间的变化情况
Fig.2　Variations of water chemistry parameters over time for different treatments
　　试验期间水质状况的平均值见表 1。其中石莼组总氨 、 NO-2 -N 、 CODCr的平均含量依次为
(0.213±0.038)、 (0.160±0.073)mg/L 和 (7.45±5.53)mg/L;臭氧组上述污染物的含量依次为
(0.240±0.074)、 (0.188±0.130)mg/L和 (7.45±4.25)mg/L。
主要污染物的积累速率见表 2 , 以不换水组中各污染物积累速率 (V1)最高 。石莼组总氨 、 NO-2
-N和 CODCr相对于不换水组的去除率依次为 96.4%、 51.8%和 22.3%, 臭氧组依次为 113.6%、
35.4%和 31.1%。
表 2　不同处理的养鲍水中污染物的积累速率
Tab.2　Accumulation rates of contaminants for different treatments mg/ (L·d)
污染物 臭氧组
V1 V2 去除率/ %1)
石莼组
V1 V2 去除率/ %1)
流水组
V
总氨 0.110 -0.015 113.6 0.169 0.006 96.4 0.012
NO -2 -N 0.096 0.062 35.4 0.083 0.040 51.8 0.004
CODCr 5.920 4.076 31.1 5.295 4.125 22.3 3.638
　　注:1)处理组积累速率 (V2)相对于不换水组积累速率 (V1)的下降百分比 , 即去除率=(V1-V2)/ V1×100%。
2.2　不同水处理条件下皱纹盘鲍幼鲍的成活率
试验期间累计成活率情况见表 3。从表 3可
见 , 1.5 cm 以上幼鲍的成活率均达 95%以上 ,
小于 1.5 cm 的幼鲍成活率偏低 , 但不同处理组
之间 3种规格幼鲍的成活率差别不大 。
3　讨论
表 3　不同水处理条件下皱纹盘鲍幼鲍的成活率
Tab.3　Surviral rates of larvae for different treatments
幼鲍规格
/ cm
幼鲍数量
/个
成活率/ %
流水组 石莼组 臭氧组
2.0～ 2.5 100 100 100 100
1.5～ 2.0 560 97.0 95.5 95.7
1.0～ 1.5 460 79.1 78.5 80.2
平均 90 89 90
3.1　孔石莼对养鲍水质的调控作用及特点
与流水组和不换水组比较 , 在幼鲍密度为 729 g/m3的循环养殖系统中加入 708 g/m3 孔石莼 , 能
维持系统 5 d换水 1次 , 循环水中对生物毒性较大的总氨含量明显好于不换水组 , 而与流水组接近。
81第 2期　　　　　　　　　杨凤等:孔石莼和臭氧对养鲍水质的调控作用比较
两次换水之间总氨没有明显积累 , 其平均值 (0.213±0.038 mg/L)甚至比流水组 (0.227±0.028 mg/
L)还低 (表 1), 也低于能对幼鲍生长产生明显影响的总氨含量 (0.3 mg/L)[ 5] , 总氨的积累速率
[ 0.006 mg/ (L·d)] 明显比不换水组 [ 0.169 mg/ (L·d)] 低 (表 2), 去除率为 96.4%。
尽管循环水中NO-2 -N 和 COD 随时间积累比较明显(图 2-b 、c),NO-2 -N 平均(0.160±0.073)
mg/L ,CODCr(7.45 ±5.53)mg/L ,比流水组 [NO-2 -N (0.048±0.015)mg/L , CODCr (4.18 ±2.59)
mg/L] 高 (表 1), 但其积累速率也慢于不换水组 , 去除率分别为 51.8%和 22.3%(表 2)。另外 , 循
环水中 pH平均 8.04±0.015 , 始终维持在对幼鲍生长有利[ 5]的较高水平 (图 2和表 1)。以上分析表
明 , 循环水中加入孔石莼 , 明显改善了幼鲍的养殖水环境 , 尤其是总氨的状况 , 降低了换水量 , 起到
了一定的净水节能作用。试验期间幼鲍的成活率与流水组没有明显差别也证明了这一点 。
孔石莼 Ulva pertusa能够吸收水中的氮和磷等营养物质[ 6] , 因此 , 被广泛用于改善养殖水环境和
处理养殖废水[ 7、8] 。在养鲍水自污染过程中 , 总氨和 pH是影响幼鲍生长的主要因子 , 较高的 pH 对皱
纹盘鲍幼鲍生长有利[ 5] 。本研究表明 , 孔石莼能快速地吸收总氨 , 低光照下同体系处理养鲍水效果良
好 , 并且能维持循环水中的 pH 处于较高的水平 , 同时又可作为鲍的饵料 。这些特点使孔石莼在养鲍
循环水净化上有着非常重要的利用价值 。在保证有较弱光线的条件下养殖幼鲍 , 投喂适量的孔石莼对
维持良好的养鲍水质是非常有益的。但是 , 经孔石莼处理的养鲍循环水中 CODCr的去除率 (22.3%)
相对偏低 。
将总氨的去除率换算成单位体重孔石莼的去除量为 0.230 g/ (g·d)。由此可计算出较低光照下
(800 ～ 2500 lx)处理 1 m3 养鲍污水 , 将总氨由 0.5 mg/L 降至 0.3 mg/L (明显影响幼鲍生长的警戒
值[ 5])以下 , 至少需要孔石莼 868 g/m3 。
3.2　臭氧对养鲍水质的调控作用及特点
与孔石莼作用结果相似 , 在幼鲍密度为972 g/m3 的系统中 , 用0.417mg/ (h·L)发生率的臭氧每
天处理 2 h , 也可维持系统 5 d 换水 1次 。与不换水组相比较 , 经臭氧处理后 , 总氨 、 NO-2 -N 、
CODCr的积累速率分别下降了113.6%、 35.4%和31.1%, pH 的平均值与流水组相近 (表 1 、 2), 成活
率与流水组也无明显差异 (表 3)。这说明用低剂量的臭氧处理养鲍循环水 , 也能起到改善养鲍水质
的效果 , 并且对总氨和COD的去除率比石莼组高 , 对 COD的去除率 (31.3%)与用臭氧处理虹鳟循
环养殖系统时对 COD的去除率 (36%)相近[ 9] 。
许多研究资料表明 , 臭氧对养殖用水中 NO-2 -N的处理效果明显[ 9、10] 。但本实验中经臭氧处理的
养鲍水对NO-2 -N的去除率并不高 (34.3%), 水中 NO-2 -N的含量 (图 2-b)急剧增加 , 两次换水
都是因为臭氧组 NO-2 -N超标所至 。总氨 、 NO-2 -N和有机物特别是含氮有机物等之间的转化途径和
方向及与其它物质之间的关系复杂 , NO-2 -N是各种复杂反应的一个中间产物。而从本实验幼鲍的耐
受能力考虑 , 采用的臭氧剂量较低 [ 0.417 mg/ (h·L)] 。究竟是偏低的臭氧剂量不能使 NO-2 -N 及时
氧化 , 还是因为臭氧抑制了微生物的活动[ 1] , 从而阻碍了硝化作用的顺利进行 , 还有待于进一步研
究。另外 , 臭氧组的 pH比石莼组低且不稳定 , 这一点不利于幼鲍的生长。
臭氧作为高效氧化剂和消毒剂 , 已被逐渐应用于海水养殖业中 。现已证明臭氧能够有效地杀
菌[ 11] , 改善水质[ 9 、12] , 并能提高饵料生物 (小球藻)的生长速度和叶绿素含量[ 13] , 提高养殖生物的
孵化率[ 14]和促进养殖生物的生长[ 9、14] 。但目前臭氧的应用大多采用大功率 、 长时间的作用方法 , 以
达到迅速杀灭微生物 、彻底氧化总氨和有机物等目的 。由于经过处理的水中总氧化剂残余量较高 , 对
养殖生物和饵料生物有毒害作用[ 15～ 17] , 所以 , 通常需要单独设置水处理装置 , 使处理水经过臭氧处
理且残余的总氧化剂衰减完毕或用活性炭等处理[ 18]完毕后方能循环再利用。
本实验采用低剂量 [ 0.417mg/ (h·L)] 的臭氧在同一体系中处理养鲍循环水 , 设施简单 , 经济方
便。经测定养鲍槽中无氧化剂残留 , 对幼鲍成活率没有影响。养鲍水经臭氧处理后 , 最明显的特点是
对总氨去除率高 (113.3%, 表 2), 并且细菌活动被有效地抑制[ 1] 。
82 大 连 水 产 学 院 学 报　　　　　　　　　　　　第 18卷
总之 , 在生产中用孔石莼和低剂量臭氧净化养鲍水 , 均可以不换水或少换水从而节约能源。二者
比较 , 用臭氧处理养鲍水时 , 不同的养殖密度 、 水质条件和不同的臭氧发生方法 , 使最终残留的总氧
化剂量不同 , 将导致不同的水处理效果 , 实际应用时不如用孔石莼安全 、 简便 。有条件的生产单位若
将二者结合使用 , 效果会更好 。
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Control of Haliotis discus hannai Ino culture water
quality with Ulva pertusa and ozone
YANG Feng1 , MA Yan-wu1 , ZHANG Dong-sheng1 , SUN Pei-hai1 , LI Qing-hong1 , LIU Tong2
(1.School of Life Science and Technology , Dalian Fisheries Univ., Dalian 116023 ,China;
2.Dalian Fisheries Technolege Extension Senter , Dalian 116023 , China)　　　　　 　
Abstract:Under pilot-scale conditions , Haliotis discus hannai Ino culture water quality and survival rates of the
larvae in intermittent running water , Ulva pertusa-treated and ozone-treated circulating water groups compared to
control group of no water exchange , respectively.We set two conditions as 729 g/m3 larvae density with 708 g/m3
Ulve pertusa added or 972 g/m3 density with 0.417 mg/(h·L)ozone added for 2 h , and both made the systems
function well for 5 d without water exchange.In Ulve pertusa system , the concentrations of total ammonia nitrogen
(TAN), NO-2 -N and CODCr averaged 0.213±0.038 , 0.160±0.073 and 7.45±5.53 mg/L and the removal
efficiencies of them were 96.4%, 51.8%and 22.3%, respectively.In ozone system , the concentrations of TAN ,
NO
-
2 and CODCr averaged 0.240±0.074 , 0.188±0.130 and 7.45±4.25 mg/L and the removal efficiencies of
them were 113.6%, 35.4% and 31.1%, respectively.The survival rates of the larvae were 90%, 89% and
90% respectively in above three tested groups after 18 day feeding.
Key words:Ulva pertusa;ozone;circulating water;water quality;survival rate
83第 2期　　　　　　　　　杨凤等:孔石莼和臭氧对养鲍水质的调控作用比较