牡蠣生態凈化技術研究

姚茹+黎祖福+饒科

摘要：通過在貝類養殖過程中投放微藻、益生菌等微生物制劑，測定生態制劑對貝類養殖環境、重金屬、病原微生物等有害物質含量差異的影響。結果表明，微生態制劑顯著改善了養殖水質，試驗組氨態氮、亞硝酸鹽、化學需氧量的含量顯著低于對照組（P<0.05），其移除率分別達到21%～38%、26%～44%、11%～25%。經過3個月的凈化，試驗組近江牡蠣體內重金屬含量顯著下降，其增肥率則顯著高于對照組（P<0.05）。因此貝類生態凈化技術能有效地降低水中氨態氮、亞硝酸鹽、化學需氧量的含量，同時降低牡蠣體內重金屬含量，提高其增肥率，提升牡蠣品質。

關鍵詞：近江牡蠣;養殖水質;重金屬含量;微藻;益生菌

中圖分類號： S968.31 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0286-03

收稿日期：2014-05-09

基金項目：廣東省海洋漁業科技推廣專項（編號：A201101G01）。

作者簡介：姚 茹（1963—），女，廣東廣州人，高級工程師，主要從事水產養殖研究。E-mail：gdgzyao@yeah.net。

我國水產養殖產量居世界第一位，而貝類在我國水產養殖業中占有十分重要地位。據統計，2010年我國海水貝養殖產量1 108.23萬t，占全國海水養殖產量的74.76%。海水貝類養殖面積130.8萬hm2，占全國海水養殖面積的6286%[1]。因此，貝類養殖的好壞關系到我國水產養殖業的成敗。

雖然近幾十年來我國海水貝類養殖業得到了長足的發展，然而隨著我國沿海地區經濟的迅速發展，沿海水域環境污染日益嚴重，貝類受污染的問題越來越嚴重。這一問題不僅制約了我國貝類養殖業的健康發展，使我國貝類養殖業遭受到了巨大的經濟損失，也帶來了一系列的公眾食品安全問題。例如，1989年上海就有30萬人因食用受病毒污染的貝類而患病[2]，歐盟則因為我國出口貝類的食品安全問題自1997年起便終止了進口中國貝類產品。

一般而言，污染貝類物質的來源可以分為3類：來源于工業污染物的重金屬、農藥、石油烴等;來源于生活污水的微生物污染物;來源于赤潮的生物性毒素污染物[3]。其中，來源于工業污染物的重金屬不僅具有生物富集、放大性、持久性等特點，而且特別容易積累在牡蠣和貽貝等濾食性動物中。因此近年來貝類的重金屬污染已受到人們越來越多的關注[4-5]。王增煥等通過1997—2010年對廣東沿海近江牡蠣金屬含量的監測發現，近江牡蠣體內的Cu、Zn含量分別達到了72.3、203.0 mg/kg，遠遠超過了其他生物體內的含量[4]。程華勝通過累積和排除試驗發現近江牡蠣對Cu、Pb、Zn、Cd 4種金屬的積累是凈累積型，其體內金屬含量與暴露時間長短有顯著的正相關[6]。

隨著城市污水排放的增加，我國沿海貝類受來源于生活污水的微生物污染情況也不斷加重。蔡友瓊等在1998—2001年通過對江蘇、浙江、福建和青島等沿海地區貝類微生物污染的調查發現，青島貝類大腸桿菌超標率高達90%，其細菌總數在104～106之間，浙江、福建等地的貝類細菌總數也達到了104左右[3]。

除了重金屬污染之外，近年來隨著近岸海水富營養化程度的不斷加重以及越來越頻繁赤潮的發生，生物性毒素污染也日益威脅到貝類的食品安全。當貝類濾食有毒微藻時，微藻產生的毒素便會累積在貝類體內。例如，世界上分布最廣的麻痹性貝類毒素PSP便是來源于產生赤潮的有毒甲藻，貝類通過攝食這些甲藻的細胞和胞囊，毒素在其體內累積并沿著食物鏈向高營養級的生物傳遞[7]。

綜上所述，貝類污染不僅嚴重威脅到人民群眾的食品安全而且還制約著我國貝類養殖的健康發展;因此，研究牡蠣凈化技術提高貝類品質有著重大的社會和經濟意義。目前貝類凈化采取的方法主要是針對微生物污染所采取的臭氧法、紫外線法、氯消毒法等物理化學方法[2，8-9]，針對重金屬污染以及從根本上改善養殖水質的凈化技術卻鮮有研究。為更好地解決上述問題，本試驗通過篩選、擴大培養微藻和益生菌并將其投入到近江牡蠣（Crassostrea rivularis）養殖水體中，同時監測養殖水體中水質狀況以及近江牡蠣凈化后重金屬含量、細菌含量、增肥率的變化。

1 材料與方法

1.1 凈化工藝流程

引入魚塭海水→經網濾→凈化室→接入藻種和益生菌→放養瘦蠔→每周補充藻種和益生菌→收獲肥蠔。

1.2 微藻益生菌制劑的來源

試驗所用濃縮微藻由筆者所在研究組自廣東省陽東縣一景園蠔苗良種場池塘中分離、篩選、培養研制而成。微藻包含亞心形扁藻、小球藻、金藻以及角毛藻。益生菌則使用廣州綠海生物技術有限公司生產的蝦蟹寶以及南海牌利生素。

1.3 試驗方法

試驗于2013年11月至2014年2月于廣東省陽東縣一景園蠔苗良種場4個室內試驗池中進行，每個試驗池面積均為30 m2。試驗設置1個試驗組和1個對照組，試驗組有3個平行。2013年11月15日4個試驗池放入牡蠣之后開始試驗。每個試驗池中放入大小相似的近江牡蠣250個，隨后3個試驗組試驗池中分別加入益生菌和微藻，其中益生菌制劑蝦蟹寶的使用量為10 mg/L，利生素的使用量為2 mg/L，再分別加入亞心形扁藻、小球藻、金藻以及角毛藻，使微藻的數量達到150萬/mL。對照組試驗池的微藻及有機碎屑來源于魚塭水體，數量約為10萬/mL。在4個試驗池底部持續進行鼓氣充氧。此后每周均補種1次，維持試驗池微藻和益生菌的濃度。每半個月換水1次，換水前測定4個池塘中氨態氮、亞硝酸鹽、化學需氧量、溶解氧的濃度。其中氨態氮的測定采用靛酚藍分光光度法，亞硝酸鹽的測定采用鹽酸萘乙二胺分光光度法，化學需氧量（COD）的測定采用堿性高錳酸鉀法，溶解氧的測定采用溶解氧電極法。endprint

1.4 近江牡蠣樣品檢測

在凈化試驗前后分別采樣1次，在每個試驗池中隨機取3個近江牡蠣，現場用海水沖洗表面，去除表面污損物后，用百分天平（精確到0.01g）稱量近江牡蠣的總質量，隨后小心去掉貝殼，稱量近江牡蠣的軟體質量，并計算增肥率。解剖出的軟體組織-20 ℃保存，解凍后制成勻漿測定各項指標。按GB 17378.6—2007《海洋監測規范 第6部分 生物體分析》8.2檢測鎘、鉻、汞、鉛、銅、鋅等含量，按GB 4789.3—2010《食品安全國家標準 食品微生物檢驗 大腸菌群計數》檢測大腸桿菌。

1.5 數據統計與分析

各月份試驗組水質指標與對照組水質指標的比較，牡蠣重金屬含量的比較均采用t檢驗，顯著指標為P<0.05。數據分析和作圖使用Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 微藻益生菌的海水凈化效果

2.1.1 海水氨態氮濃度的變化 如圖1所示，從2013年11月到2014年2月無論是試驗組還是對照組氨態氮濃度都有上升的趨勢，這可能是因為隨著牡蠣的成長，其排氨量不斷升高。然而這一段時間內，試驗組氨態氮濃度都顯著低于對照組氨態氮濃度（P<0.05），在2014年1月微藻和益生菌的效果更為明顯。因此可以看出微藻和益生菌的投放對降低池塘氨態氮濃度效果顯著。

2.1.2 亞硝酸鹽變化 如圖2所示，2013年11月至2014年2月間，試驗池的亞硝酸鹽變化沒有很明顯的規律，這可能是因為試驗池的亞硝酸鹽含量易受引入海水的影響。在此期間，試驗組亞硝酸鹽濃度顯著低于對照組（P<0.05），其中第3次采樣試驗組的亞硝酸鹽濃度與對照組差異極顯著（P<0.01）。

2.1.3 化學需氧量（COD）的變化 無論是試驗組的試驗池還是對照組的試驗池，其化學需氧量（COD）的變化均較?。▓D3），其中試驗組試驗池的COD基本保持在2.0～2.5 mg/L，而對照組試驗池保持在2.5～3.3 mg/L，t檢驗結果表明試驗組COD濃度始終顯著小于對照組的COD濃度（P<0.05）。

2.1.4 溶解氧濃度 與上述水質指標不同的是，試驗組和對照組的溶解氧濃度無顯著性差異（P>0.05），且各采樣間溶解氧差異也不大（圖4），這可能是因為持續充氧使試驗池溶解氧濃度保持在較高水平。

2.2 牡蠣的生態凈化效果和增重效果

微生物制劑對牡蠣的生態凈化效果如表1所示。由表1可知，對照組的鋅、鎘、鉛、銅、汞含量在養殖過程中都有不同程度的上升，而鉻以及大腸桿菌的含量有所下降。相較于對照組，試驗組無論是金屬元素還是大腸桿菌含量都顯著下降（P<0.05），試驗組鉻元素的含量甚至低于檢出限。此外，試驗組牡蠣增肥率顯著大于對照組（P<0.05），因而生態凈化在凈化和增肥方面都達到了理想的效果。

表1 牡蠣生態凈化和增重效果

凈化指標 試驗前

試驗后

試驗組 對照組

鋅 Zn（mg/kg） 361±5.44 40±6.94 400±7.44

鎘 Cd（mg/kg） 0.91±0.21 0.59±0.12 1.5±0.25

鉛 Pb（mg/kg） 4.3±1.11 0.95±0.54 5.6±1.82

銅 Cu（mg/kg） 174±6.77 2.9±1.53 150±6.43

鉻 Cr（mg/kg） 0.7±0.11 <0.04 0.43±0.17

汞 Hg（mg/kg） 0.024 9±0.01 0.015±0.01 0.05±0.02

大腸桿菌（MPN/g） 9.30±0.98 2.30±0.35 6.00±0.63

增肥率（%） 12.25±2.64 9.04±0.97

3 討論

3.1 微藻益生菌對水質的改善

馮俊榮等通過向養殖水體、飼料中投放含芽孢桿菌、乳酸菌的微生態制劑，發現微生態制劑可以顯著降低水中氨態氮、亞硝酸鹽以及化學需氧量的含量[10]。本試驗與上述試驗結果相似，試驗組的氨態氮、亞硝酸鹽以及化學需氧量都顯著低于對照組。其中試驗組微藻益生菌制劑對氨態氮的移除率為21%～38%，對亞硝酸鹽的移除率為26%～44%，對化學需氧量的移除率為11%～25%。因此微生態制劑對牡蠣養殖水質起到了很好的凈化效果。

在池塘養殖系統中，氨態氮、亞硝氮和硝態氮是氮元素的主要存在形態，3種形態通過微生物的氧化、硝化、反硝化、氨化、固氮等一系列生理活動進行相互轉化。在這3種形態中，氨態氮與亞硝氮的高濃度會對魚類、貝類產生嚴重的毒害作用。此外，水中化學需氧量反映了水體受還原性物質污染的程度，而水中還原性物質的多少會對水生生物的呼吸等生理活動產生影響。因此降低水體中氨態氮、亞硝氮以及化學需氧量的濃度是改善水質重要的技術措施。王彥波等通過在養蝦池中加入光合細菌、芽孢桿菌等微生態制劑發現水體氨態氮、亞硝氮、COD的濃度顯著下降[11]。王芳等在菲律賓蛤仔育苗池中添加一株分離自近岸海水的紫色非硫菌科紅假單胞菌，不僅提高了幼苗的存活率和變態率，而且還顯著降低了養殖水體中的氨態氮含量[12]。劉麗等研究了紅假單胞菌和枯草芽孢桿菌對皺紋盤鮑生長和免疫指標的影響，皺紋盤鮑的成活率、殼長、殼長日增長量和體重分別提高了27.5%、1.46 mm、25 μm、14.06 mg，同時各項免疫指標也有所提高[13]。與上述試驗結果相似，本試驗通過加入微生物制劑將水體中的氨態氮、亞硝酸鹽和部分有機物質分解成了CO2、硝酸鹽等無毒物質，加入的微藻還能吸收利用氮、磷以及金屬污染物[14-15]。除了凈化水質以外，試驗組貝類還可以通過濾食人工培育的微藻和益生菌獲得更多的可以用于生長的養分。因而試驗組的牡蠣增肥率要顯著高于對照組。endprint

3.2 微藻益生菌對貝類的凈化

隨著工農業的發展，廣東沿海海域環境污染越來越嚴重，海水中有害物質以及重金屬含量不斷升高。作為一種濾食性底棲動物，有害物質在雙殼貝類體內大量積累，因而通過測定它們體內重金屬的含量可以方便地指示出水域受重金屬污染的情況[16]。但是貝類是我國重要的食用海產品，積累在貝類中的重金屬隨著食物鏈會不斷富集，如果人類食用了重金屬含量超標的貝類則會出現重金屬中毒現象[2]，降低貝類體內重金屬含量具有重大的社會經濟效益。程華勝在近江牡蠣的重金屬累積和排出試驗中發現近江牡蠣對重金屬的累積是凈累積型，提高鹽度投喂扁藻、小球藻有利于近江牡蠣重金屬的排除[6]。與上述試驗結果相似，本研究應用含微藻及益生菌的生態制劑顯著降低了試驗組近江牡蠣中重金屬等有害物質的含量，因而利用微藻及益生菌生態制劑凈化貝類具有現實可行性。

參考文獻：

[1]農業部漁業局. 中國漁業統計年鑒：2010[M]. 北京：中國農業出版社，2011.

[2]李學鵬，勵建榮，段青源. 貝類凈化與保藏研究進展[C]//食品安全監督與法制建設國際研討會暨第二屆中國食品研究生論壇論文集：下. 浙江紹興，2005：657-671.

[3]蔡友瓊，喬慶林，徐 捷. 我國貝類衛生現狀及貝類凈化概況[J]. 漁業現代化，2002（6）：7-9.

[4]王增煥，賈曉平，林 欽，等. 廣東沿海近江牡蠣重金屬含量特征及其風險分析[J]. 農業環境科學學報，2012，31（3）：607-612.

[5]王靜鳳. 重金屬在海產貝類體內的累積及其影響因素的研究[D]. 青島：中國海洋大學，2004.

[6]程華勝. 重金屬在近江牡蠣體內的動力學及其生理效應研究[D]. 廣州：暨南大學，2004.

[7]傅 萌，顏 天，周名江. 麻痹性貝毒對海洋貝類的影響及加速貝毒凈化的研究進展[J]. 水產學報，2000，24（4）：382-387.

[8]陳 堅，柯愛英，洪小括. 泥蚶與牡蠣凈化工藝優化初探[J]. 上海海洋大學學報，2012，21（1）：132-138.

[9]陳 棟，陳慧燕，吳躍進. 牡蠣凈化方法及其效果研究[J]. 中國消毒學雜志，2010，27（5）：564-566.

[10]馮俊榮，陳 營，付學軍，等. 微生態制劑對養殖水體水質條件的影響[J]. 海洋湖沼通報，2005（4）：104-108.

[11]王彥波，鄧岳松. 微生態制劑對蝦池水質影響的研究[J]. 水利漁業，2003，23（2）：16-17.

[12]王 芳，李 筠，盛 軍，等. 一株光合細菌菌株RPD-1的生物學特性及其在菲律賓蛤仔育苗中的應用[J]. 海洋科學，2010，34（7）：1-7.

[13]劉 麗，蔡俊鵬. 一種微生物制劑在皺紋盤鮑育苗生產中的應用[J]. 廣東農業科學，2012，39（17）：125-127.

[14]溫 俊. 枯草芽孢桿菌在水產動物中的應用[J]. 飼料研究，2008（2）：61-62.

[15]袁愛群，禤金彩，黃增蔚，等. 光合細菌制劑改良養殖水環境的試驗[J]. 水產科技情報，2005，32（3）：121-122.

[16]Liang L N，He B，Jiang G B，et al. Evaluation of mollusks as biomonitors to investigate heavy metal contaminations along the Chinese Bohai Sea[J]. Science of the Total Environment，2004，324（1/2/3）：105-113.endprint