循環(huán)水養(yǎng)殖重金屬污染物評(píng)估與防控方法開發(fā).pdf

1、背景：近年來(lái)，隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)要求越來(lái)越高，水產(chǎn)品因富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，市場(chǎng)需求逐年上升。然而隨著生態(tài)環(huán)境不斷惡化，耕地減少，傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖模式難以為繼。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有高效、節(jié)水、節(jié)能、減排等優(yōu)點(diǎn)，成為21世紀(jì)最具前景的養(yǎng)殖模式之一。但該系統(tǒng)也存在風(fēng)險(xiǎn)性，因其封閉循環(huán)的特性，水體中易積累重金屬等有害物質(zhì)。生物體對(duì)重金屬的富集放大作用可通過(guò)食物鏈傳遞給消費(fèi)者，造成食品安全隱患。重金屬防控方法主要有生物法和理化法，如利用活

2、性污泥凈化水體、大型沉水性植物吸附水體重金屬以及利用活性炭等吸附高濃度重金屬?gòu)U水等。盡管目前文獻(xiàn)對(duì)污染物防控和高濃度重金屬?gòu)U水治理報(bào)道較多，但是對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖中低濃度重金屬污染物的評(píng)估與防控報(bào)道十分有限。
　　本文以典型工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式為研究對(duì)象，對(duì)我國(guó)北方地區(qū)代表性養(yǎng)殖企業(yè)主要養(yǎng)殖魚類品種中8種重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)估，并以歐洲鱸魚為代表，對(duì)其連續(xù)跟蹤研究，分析循環(huán)水養(yǎng)殖過(guò)程中魚體重金屬的富集規(guī)律和分布特征。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了粉

3、煤灰和臭氧氧化兩種方法對(duì)養(yǎng)殖水體重金屬污染防控條件的優(yōu)化研究。
　　結(jié)果：本研究采用ICP法和AFS法檢測(cè)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中5種魚類肌肉中重金屬含量并進(jìn)行重金屬危害物質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果表明除了Cr元素在5種魚體肌肉中的污染等級(jí)介于未污染與輕度污染之間，其余各元素Pi值均小于0.1，均為未污染。歐洲鱸魚、牙鲆、珍珠龍膽、半滑舌鰨和羅非魚MPI值分別為0.044、0.046、0.080、0.013和0.087，根據(jù)魚類重金屬殘留污染

4、等級(jí)劃分，本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)魚類均屬于未污染。
　　隨后采用ICP法和AFS法針對(duì)歐洲鱸魚不同生長(zhǎng)階段各組織中重金屬元素含量進(jìn)行檢測(cè)，探究重金屬元素在歐洲鱸魚體內(nèi)分布規(guī)律。結(jié)果顯示，從生長(zhǎng)階段來(lái)看，隨養(yǎng)殖過(guò)程推進(jìn)，各重金屬在歐洲鱸魚體內(nèi)分布特征不同，肌肉中As含量隨時(shí)間增加而增加，最大值為1.93 mg·kg-1，Cu和Hg則相反，最大值為0.354 mg·kg-1和0.0208 mg·kg-1；肝臟中As、Cd和Cu含量均隨時(shí)間增加，

5、最大值分別為1.47 mg·kg-1、1.09 mg·kg-1和143 mg·kg-1，鰓中，As含量隨時(shí)間增加而增加，最大值為0.321 mg·kg-1， Cr、Cu、Zn和Hg含量呈先降后升的趨勢(shì)，最大值分別為0.356mg·kg-1、45.8 mg·kg-1、19.2 mg·kg-1和0.0137 mg·kg-1。從組織分布特征來(lái)看， As含量為肌肉>肝臟>鰓，Cd、Cu和Zn含量均為肝臟>鰓>肌肉，Hg含量為肌肉>鰓>肝臟，Cr

6、含量為鰓>肝臟>肌肉?？墒巢糠郑醇∪庵懈髦亟饘俸烤鲜称钒踩珖?guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2762-2012），參考魚體重金屬殘留污染程度分級(jí)該系統(tǒng)中歐洲鱸魚均屬于未污染。
　　最后，采用改性粉煤灰吸附法和臭氧氧化法進(jìn)行了重金屬危害物防控方法開發(fā)。由改性前后粉煤灰（MFA）進(jìn)行表征分析，掃描電鏡、X射線衍射圖譜以及比表面積和孔徑結(jié)果可知，MFA表面呈粗糙的多網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，并由未改性前的石英和莫來(lái)石等成分轉(zhuǎn)變成一種無(wú)名沸石（Na5.44Br0.2

7、6[AlSi4]6·4H2O），同時(shí)比表面積和孔徑都有所增大，大大提升其對(duì)重金屬的吸附能力。利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化吸附Cu2+、Cd2+、Cr6+、Mn2+重金屬影響因素條件，得出最佳吸附條件為：常溫條件下，反應(yīng)液初始濃度為0.2 mg·L-1，MFA投加量為6 g·L-1，吸附時(shí)間為180 min。利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化臭氧處理重金屬影響因素條件，火焰原子吸收儀測(cè)定臭氧處理后水體Fe2+、Mn2+含量，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定水體去除Fe2+、Mn2

8、+工藝的條件參數(shù)為：MFA投加量為0 g，重金屬溶液初始pH為7，O3氧化時(shí)間為15 min，O3氧化濃度為15 mg·L-1。
　　結(jié)論：本研究對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)重金屬污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)重金屬危害物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了數(shù)據(jù)資源，并采用兩種方法對(duì)低濃度重金屬水體進(jìn)行防控方法的開發(fā)，采用改性粉煤灰法和臭氧氧化法探索了低濃度重金屬去除效果，并取得初步成效。本論文所產(chǎn)生的這些數(shù)據(jù)將有助于后續(xù)循環(huán)水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，有助于進(jìn)一步探索