養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠中底泥微囊藻毒素含量與水化指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系分析

養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠中底泥微囊藻毒素含量與水化指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系分析養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠中底泥微囊藻毒素含量與水化指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系分析

近年來(lái)，隨著養(yǎng)殖水平的不斷提高，我國(guó)池塘養(yǎng)殖模式不再是單一的“進(jìn)水渠-養(yǎng)殖池溏-排水渠〞的方式，而是逐步向更高效更多元化的養(yǎng)殖形式開(kāi)展，其中循環(huán)水養(yǎng)殖模式就是一種代表。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)是通過(guò)一系列水處理單元將養(yǎng)殖池中產(chǎn)生的廢水處理后再次循環(huán)回用的模式。已有研究報(bào)道[1-3]，循環(huán)水養(yǎng)殖模式有增產(chǎn)、降低氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽含量、降低浮游動(dòng)植物的生物量等多重優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)由養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化引起的藍(lán)藻水華[4-5]暴發(fā)時(shí)，藍(lán)藻門(mén)的某些藻類(lèi)尤其是微囊藻〔Microcystis〕會(huì)向水體中釋放大量的微囊藻毒素〔microcystins，簡(jiǎn)稱(chēng)MCs〕是藍(lán)藻水華造成的主要危害之一[6]。MCs對(duì)水生動(dòng)物有強(qiáng)烈的毒害作用，可以顯著抑制其胚胎發(fā)育、生長(zhǎng)及繁殖，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致其大規(guī)模死亡[7-8]。但目前對(duì)MCs含量分布情況主要集中在自然湖泊、河流和池塘養(yǎng)殖中[9-11]，對(duì)新型的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中MCs含量變化情況研究甚少。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠主要是養(yǎng)殖廢水的排放和初步凈化局部。本研究通過(guò)在藍(lán)藻暴發(fā)時(shí)，檢測(cè)室外養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠的底泥中MCs含量〔微囊藻毒素-RR，簡(jiǎn)稱(chēng)MC-RR;微囊藻毒素-LR，簡(jiǎn)稱(chēng)MC-LR〕的變化，并分析其與關(guān)鍵水化指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系，為以后采取有效的防控與治理措施提供理論根底。

1材料和辦法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于天津市水產(chǎn)研究所淡水實(shí)驗(yàn)站發(fā)展，選擇長(zhǎng)年暴發(fā)藍(lán)藻的淡水魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖尾水循環(huán)渠，在循環(huán)渠中等距離設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，每2個(gè)采樣點(diǎn)之間間隔4m。檢測(cè)指標(biāo)有總氮〔TN〕、總磷〔TP〕、有機(jī)耗氧量〔COD〕3個(gè)水化指標(biāo)，以及底泥中的MC-RR和MC-LR含量，二者之和即為MCs含量。

試驗(yàn)于2022年8月12—22日藍(lán)藻暴發(fā)盛期進(jìn)行，每2d進(jìn)行1次采樣，每次采樣水體和底泥各設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.2水化指標(biāo)的測(cè)定

水化指標(biāo)TN采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定[12]，TP采用鉬酸銨分光光度法〔GB/T11893-1989〕測(cè)定，COD的檢測(cè)采用堿式高錳酸鉀法測(cè)定。

1.3微囊藻毒素的測(cè)定

1.3.1試劑與儀器試驗(yàn)用水為超純水;甲醇為色譜純;三氟乙酸為分析純;MC-RR、MC-LR規(guī)范品為白色粉末，純度≥95%;檢測(cè)分析儀器為安捷倫1260InfinityII液相色譜系統(tǒng)。

1.3.2毒素規(guī)范曲線的制作規(guī)范品母液的制備參照國(guó)標(biāo)法水中微囊藻毒素的測(cè)定[13]。取適量母液加純水稀釋成濃度梯度為0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0μg·mL-1。使用高效液相色譜儀測(cè)定峰面積及確定每種毒素的出峰時(shí)間，測(cè)定條件為：色譜柱溫為40℃，紫外可見(jiàn)光檢測(cè)器波長(zhǎng)為238nm，流動(dòng)相為0.05%三氟乙酸和60%色譜甲醇。繪制峰面積與毒素標(biāo)品濃度的規(guī)范曲線〔圖1〕。

1.3.3底泥中毒素的測(cè)定底泥中MCs的測(cè)定參照樊潔等[14]對(duì)沉積物中檢測(cè)的辦法。取0～10cm區(qū)間的表層底泥混勻，-80℃反復(fù)凍融后凍干，取凍干底泥1g于離心管中，用10mL提取液，重復(fù)提取3次，合并3次提取所得的上清液，減壓蒸發(fā)濃縮至0.5～1.0mL，分兩次參加6mL水混勻取出。用預(yù)先活化好的小柱依次進(jìn)行富集、淋洗、洗脫，將洗脫液減壓濃縮后用甲醇溶液定容至1mL，過(guò)膜存于棕色瓶中待HPLC檢測(cè)。HPLC檢測(cè)條件與毒素標(biāo)曲條件相同。

1.3.4毒素的回收率計(jì)算辦法回收率是評(píng)價(jià)毒素提取過(guò)程中的一個(gè)重要指標(biāo)，其計(jì)算辦法如下：

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用平均值±規(guī)范誤差的格式表示，用MicrosoftExcel2022制圖。運(yùn)用SPSS19.0中的Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行相關(guān)分析。

2結(jié)果與分析

2.1水化指標(biāo)的變化

由圖2可以看出，藍(lán)藻暴發(fā)水體中的TN含量隨著采樣日期呈短暫下降后逐漸回升的趨勢(shì)，變化范圍為0.26〔8月12日〕～0.66〔8月22日〕mg·L-1，平均值為0.53mg·L-1;養(yǎng)殖水體中TP變化范圍為0.23〔8月18日〕～0.60〔8月22日〕mg·L-1，平均值為0.47mg·L-1;COD含量范圍為6.23〔8月12日〕～7.86〔8月22日〕mg·L-1，平均值為7.07mg·L-1;氮磷比值〔N/P〕變化范圍為0.49〔8月14日〕～2.59〔8月18日〕。

2.2底泥中微囊藻毒素含量的變化

由圖3可知，隨著采樣日期的變化，MC-RR含量呈回升趨勢(shì)，MC-LR含量呈下降趨勢(shì)，MCs含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，三者變化范圍依次為0.53～0.86，0.01～0.68，0.87～1.34μg·g-1，平均值依次為0.69，0.39，1.08μg·g-1;8月12—14日底泥中MC-LR的含量高于MC-RR的含量，8月16—22日那么相反，MCs含量最高值出現(xiàn)在8月14日。

2.3微囊藻毒素與水化指標(biāo)的相關(guān)性分析

將MC-RR、MC-LR以及MCs分別與水化指標(biāo)TP、TN、COD、N/P進(jìn)行相關(guān)分析〔表1〕。結(jié)果顯示，MCs與TN呈顯著負(fù)相關(guān)〔P0.05〕。

3結(jié)論與討論

養(yǎng)殖水體中的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)生物對(duì)水環(huán)境指標(biāo)變化十分敏感，水環(huán)境指標(biāo)急劇變化會(huì)使養(yǎng)殖生物免疫力降低，生長(zhǎng)遲緩[15-16]。養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢測(cè)水化指標(biāo)變化并合理采取措施。據(jù)報(bào)道，促使藍(lán)藻暴發(fā)的主要驅(qū)動(dòng)因子有較高的氮、磷和COD含量[17-18]。Kong等[19]的研究指出水體中TN和TP含量分別超過(guò)0.50mg·L-1和0.02mg·L-1就有可能發(fā)生藍(lán)藻水華。吳阿娜等[20]對(duì)淀山湖研究結(jié)果說(shuō)明，藍(lán)藻暴發(fā)期淀山湖水體中TP含量的變化范圍0.06～1.04mg·L-1，平均值0.20mg·L-1;TN含量變化范圍0.39～9.33mg·L-1，平均含量2.42mg·L-1。本試驗(yàn)與上述研究結(jié)果根本一致，藍(lán)藻暴發(fā)期TN〔0.53mg·L-1〕和TP〔0.47mg·L-1〕含量均值亦分別超過(guò)了0.50mg·L-1和0.02mg·L-1，二者變化范圍分別為0.26～0.66mg·L-1，0.23～0.60mg·L-1。潘曉潔等[21]研究指出滇池藍(lán)藻暴發(fā)時(shí)COD的平均含量為8.89mg·L-1;楊希存等[22]對(duì)洋河水庫(kù)的研究中指出藍(lán)藻高發(fā)期洋河水庫(kù)水體中COD含量為5.09mg·L-1。本試驗(yàn)中COD含量范圍介于上述兩個(gè)研究之間，為6.23～7.86mg·L-1，平均含量為7.07mg·L-1。

底泥是MCs歸趨的主要場(chǎng)所。田大軍等[23]指出藍(lán)藻暴發(fā)時(shí)，淮河流域某縣河流底泥中MC-RR的含量最高可到達(dá)0.802μg·g-1。樊潔等[14]指出自然水體下底泥中MC-LR含量最大值為0.28μg·g-1，MC-RR最大含量為0.32μg·g-1。本試驗(yàn)中，MC-RR含量呈回升趨勢(shì)，變化范圍為0.53～0.86μg·g-1，MC-LR含量不斷降低，變化范圍為0.01～0.68μg·g-1，MCs總量變化范圍為0.87～1.34μg·g-1。水環(huán)境因子可影響水中MCs的濃度[24-25]，目前有關(guān)底泥中MCs與水化指標(biāo)關(guān)系報(bào)道較少，本試驗(yàn)參照水體中MCs含量與水化指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系作為參照進(jìn)行分析。王經(jīng)結(jié)等[26]、毛敬英等[27]對(duì)滇池和太湖研究中指出水中MCs與TN、TP正相關(guān)，