摘要
在我国淡水池塘养殖模式是凡纳滨对虾生产的主要方式，但此过程伴随产生的大量尾水对环境构成了潜在风险。由于尾水排放的总量大，仅依靠单一的物理、化学或生物处理方法往往难以满足排放标准，因此，构建一种综合的尾水处理系统成为了目前常用的尾水治理方法。 本研究于2022年7月至10月，以及2023年10月对上海金山申漕的尾水处理系统进行监测，同时于2023年10月，对金山腾跃、奉贤锭顺以及崇明裕安的尾水处理系统进行监测，比较不同处理系统以及系统内各单元的处理效能。为今后进一步优化尾水处理系统中的水生植物配置，选取金山申漕尾水处理系统内大面积种植的8种水生植物（菖蒲、鸢尾、美人蕉、再力花、梭鱼草、水葱、千屈菜、狐尾藻、菹草及睡莲），以及2种常用的净水植物（水葱、千屈菜），在2023年7月至10月进行10种水生植物对模拟养殖尾水的净化效果研究，测定植物不同部位的干重及氮含量变化，监测水中TN、TP、TAN和COD含量变化，利用高通量测序技术分析植物根际土壤的微生物群落组成，探讨植物生长率、优势菌门与污染物去除效率的相关性。本研究结果可为养殖尾水处理系统的优化、净水效率的提升和水生植物的种植品种选择提供理论依据。研究结果如下: （1）在2022年7月至10月间持续监测金山申漕尾水处理系统的运行情况。运行期间，系统对TP和TSS的去除效果表现为较高的水平，去除率分别为62.9%~94.46%和63.2%~96.2%。对TN和COD，7月至9月去除效果较好，去除率分别为64.3%~77.51%和21.1%~51.1%，在10月去除率下降，最低为-8.7%和-17.2%，金山申漕系统在运行后期已不具备对TN和COD的去除效能。 （2）在2023年10月对4个养殖场的尾水处理系统进行同期监测。在4个养殖基地的初始尾水中，金山申漕、金山腾跃、奉贤锭顺和崇明裕安的初始尾水均不符合排放标准，经4个系统净化处理后，金山申漕、奉贤锭顺系统出水指标TN、TP、COD和TSS全部达标，金山腾跃出水中TN和COD含量超标，超标率为100%，崇明裕安出水TN含量超标，超标率为100%。 （3）在4个尾水处理系统中，金山申漕系统对TN、TP和TSS净化效果显著优于其他系统，平均去除率分别为38.1%±3.8%、82.7%±3.7%和88.2%±1.8%。该系统面积占比最小（9.4%），净化单元功能最丰富（一级沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池、曝气池、植物表流湿地和生态净化池）。 （4）分析尾水处理系统内常见的10种水生植物的生长状况，大部分挺水植物在7月和8月快速生长（RGR＞0.05mg·g?1·d?1），其中水葱的相对生长率最快（0.085±0.003mg·g?1·d?1）。9月和10月植物生长缓慢或停滞，其中水葱的生长率相对其他植物较大。植物生物量的积累主要部位是根，根同时是氮吸收主要部位，实验结束时单株水葱的根部生物量最大（300.0±27.3g/ind）。 （5）分析10种水生植物在不同时期对模拟养殖尾水的净化效果得出，10种植物在7月和8月对水中TN去除效率均在90%以上，9月和10月TN净化能力大幅下降，只有美人蕉、再力花和水葱的TN去除率较高，为34.4%、32.4%和30.4%。水生植物作用对水中TAN的去除效果没有明显影响。各植物对水中TP的去除率7月较低，8月~10月水葱对TP的去除率最高，维持在90%以上。植物对COD去除率7月~10月逐渐下降，10月部分植物出现腐解现象，导致水中COD含量上升，只有水葱对COD有较高去除率（78.2%）。根据相关性分析，除菹草外，其他9种水生植物的生长率与水中TN和COD去除正相关。 （6）10种植物根际土壤共有优势菌门为变形菌门（27.8%~35.1%）、绿弯菌门（12.3%~18.4%）、脱硫杆菌门（11.1%~13.2%）和拟杆菌门（6.2%~10.2%）。变形菌门、拟杆菌门和脱硫杆菌门是植物根系微生物中与TN、TAN和COD去除正相关的关键菌门，绿弯菌门是与TP去除正相关的关键菌门。
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