專利名稱：：利用養(yǎng)殖泥蚶吸附海水鎘超標(biāo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種利用海洋生物修復(fù)被鎘污染海水的一種方法，具體是利用養(yǎng)殖泥蚶(7^///arcagra"a^)吸附海水鎘超標(biāo)的一種方法，使海水達(dá)到國(guó)家對(duì)海水養(yǎng)殖二類(lèi)海水的標(biāo)準(zhǔn)，屬海洋環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵、電力、水泥、電解鋁等重工業(yè)投資規(guī)模的增大，產(chǎn)品產(chǎn)量也不斷增加，隨之而來(lái)的工業(yè)用水也不斷增加，所產(chǎn)生的工業(yè)廢水通過(guò)排污管道不斷排入江河，最終匯入海洋，重金屬對(duì)海洋環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重。特別對(duì)近海海水養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重危害，養(yǎng)殖產(chǎn)品重金屬超標(biāo)屢有發(fā)生，并殃及近海的底層魚(yú)類(lèi)。我國(guó)對(duì)海水養(yǎng)殖的水質(zhì)要求為二類(lèi)以上的水質(zhì)，其中對(duì)重金屬鎘的限量要求為小于、等于5ug/L才能達(dá)到二類(lèi)水質(zhì)的要求。目前治理海水中重金屬的方法主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法、生物吸附法等。沉淀法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，但淀渣會(huì)造成二次污染；吸附法受海水鹽度影響，吸附劑選擇性不高，離子交換法凈化程度高，無(wú)二次污染，可回收使用，但實(shí)際使用成本太高，膜分離法采用電滲析法、反滲透法、納濾法等，凈化程度高，但運(yùn)行成本太大。生物吸附法是環(huán)境領(lǐng)域近年發(fā)展起來(lái)的一種處理重金屬的新技術(shù)，通過(guò)自然界中各種生物體或其死亡體來(lái)吸附重金屬。其具有吸附容量大，選擇性強(qiáng)，效率高，消耗少的特點(diǎn)。尋找一種活體生物對(duì)海水中超標(biāo)的重金屬鎘進(jìn)行吸附，充分利用生物本身吸附作用，是本發(fā)明的目的。
發(fā)明內(nèi)容為解決海水被鎘污染的問(wèn)題，本發(fā)明首先是要篩選一種海洋生物，要求它對(duì)鎘有較高的生物富集因子，選擇了泥蚶、縊蟶、泥螺三個(gè)品種，這三種海洋生物均是目前我國(guó)在灘涂上進(jìn)行人工養(yǎng)殖的品種，分別對(duì)上述三種生物進(jìn)行鎘的耐受性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為泥蚶為最耐受，縊蟶次之，泥螺第三；對(duì)鎘的生物富集因子(BFC)分別為109、56、55，因而本發(fā)明選擇泥蚶來(lái)吸附被鎘超標(biāo)所污染的海水。泥蚶(7^///wcagrawoM)是海水灘涂養(yǎng)殖的一個(gè)品種，以棲息的灘涂泥層剛埋沒(méi)全身為限，在灘涂表面形成二個(gè)相連接的出入水孔，以進(jìn)行海水交換，利用漲潮，攝取懸浮于海水中有機(jī)碎屑、浮游硅藻等小型浮游生物，生長(zhǎng)緩慢，一般要養(yǎng)殖3-4年方能達(dá)到商品規(guī)格，由于它的生物富集因子(BFC)較高，因而在與海水交換中，利用其自身的生物吸附功能，修復(fù)海水中鎘污染。泥蚶在不同生長(zhǎng)周期中，對(duì)鎘的吸附性或耐受性也不同，本發(fā)明所設(shè)定的被鎘污染的海水含鎘限量為5.1Ug/L-50ug/L，屬三、四類(lèi)及劣四類(lèi)海水水質(zhì)、不能養(yǎng)殖海洋生物，否則要造成鎘污染；對(duì)下限5.1ug/L是鑒于《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997中，對(duì)二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)鎘含量規(guī)定為小于、等于5yg/L，對(duì)上限50ug/L，已是劣四類(lèi)海水，大于50yg/L含鎘海水會(huì)造成泥蚶活性降低，甚至死亡，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，成年泥蚶(商品蚶，下同)，每只體重在4.6-7.7g，殼寬在2.13cm-2.78cm，殼長(zhǎng)1.61cm-2.04cn的3-4齡泥蚶的吸附鎘功能最好，未成年蚶或幼蚶對(duì)鎘的耐受性差，因而本發(fā)明吸附被鎘污染海水是利用成年泥蚶，蚶齡在3-4年己具商品規(guī)格的蚶，其規(guī)格大小上面己作了闡明。本發(fā)明要解決另一問(wèn)題是養(yǎng)殖的密度，要使被鎘污染的海水含鎘4量5.lPg/L-50ug/L的海水被吸附至小于、等于5ug/L，達(dá)到《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997對(duì)二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，養(yǎng)殖密度是必須要解決的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)顯示，養(yǎng)殖密度每平方米應(yīng)不少于160顆(按照平均水深0.2米計(jì)算)，才能達(dá)到本發(fā)明的目的。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，成蚶不僅有吸附海水中鎘超標(biāo)的功能，當(dāng)它自身體內(nèi)因鎘吸附超過(guò)國(guó)家規(guī)定的食用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(《無(wú)公害食品扇貝》NY5062-2008和《無(wú)公害食品牡蠣》NY5154-2008要求鎘《4.0mg/kg，《無(wú)公害食品海水蟹》NY5162-2008要求鎘《3.0mg/kg)，只要將它放入含鎘為0.12ng/L—類(lèi)水質(zhì)海水中養(yǎng)殖10天后，它會(huì)利用自身的生理機(jī)能釋放體內(nèi)的鎘，達(dá)到上述國(guó)家規(guī)定的安全食用標(biāo)準(zhǔn)，而海水的含鎘仍能符合一類(lèi)海水水質(zhì)要求(小于1.0lig/L)。綜上所述，本
發(fā)明內(nèi)容歸納為泥蚶對(duì)鎘的生物富集因子(BFC)為109，選擇泥蚶作為吸附被鎘(海水中含鎘在5.1ug/L-50ug/L)污染的海洋生物，這種泥蚶應(yīng)為重量在4.6g-7.7g，殼寬在2.13cm-2.78cm，殼長(zhǎng)1.61cm-2.04cm，蚶齡3-4年的成年泥蚶;它的養(yǎng)殖密度每平方米應(yīng)不少于160顆(按照平均水深0.2米計(jì)算)；才能有效吸附鎘，使海水含鎘達(dá)到小于、等于5ug/L，符合國(guó)家海水二類(lèi)養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)所養(yǎng)殖的泥蚶仍為作商品出售；即使鎘含量超標(biāo)不符合食用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，只需要在含鎘為0.12ug/L—類(lèi)海水水質(zhì)中養(yǎng)殖10天后，它通過(guò)本身的生理機(jī)能釋放體內(nèi)的鎘，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的安全食用標(biāo)準(zhǔn)。利用生物吸附被鎘污染的海水，具有方便、低耗的效果，具有很好的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和生態(tài)效益。具體實(shí)施例實(shí)施例1:一、條件實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，試驗(yàn)海水含鎘為5.1ug/L和10ug/L，每12小時(shí)換水一次，(更換相同鎘濃度的海水)24小時(shí)充氧，室溫控制在22X:-26。C，每天換水時(shí)將行為異?；蛩劳龅哪囹罁瞥?，上午換水時(shí)，將泥蚶放入含有小球藻的溶液中(此溶液的鎘濃度也是試驗(yàn)海水的鎘濃度)喂食0.5小時(shí)。試驗(yàn)容器盛有100L海水，放入80只泥蚶。二、方法在0天、1天、3天、5天、10天、15天、20天、30天每次隨機(jī)取5顆泥蚶，檢測(cè)體內(nèi)鎘殘留量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表l:表1泥蚶體內(nèi)鎘殘留量隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)(mg/kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>三、結(jié)論:同一暴露濃度，泥蚶體內(nèi)鎘殘留量隨著水中暴露時(shí)間的增加而增加(在最初5天里，生物體內(nèi)殘留量變化沒(méi)有明顯的規(guī)律)。試驗(yàn)30天后的泥蚶體內(nèi)鎘殘留限量仍符合我國(guó)食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2:一、實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，海水中含鎘濃度為25tig/L和50yg/L,其余條件相同，方法也相同。表2泥蚶體內(nèi)鎘殘留量隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)((mg/kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>三、結(jié)論同一暴露濃度，泥蚶體內(nèi)鎘殘留量總體上隨著水中暴露時(shí)間的增加而增加，試驗(yàn)30天后的泥蚶體內(nèi)鎘殘留限量不符合我國(guó)食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)(3.0mg/kg)。但海水水質(zhì)符合國(guó)家對(duì)養(yǎng)殖用水二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。含鎘量超標(biāo)準(zhǔn)的泥蚶可通過(guò)天然海水中暫養(yǎng)，使其釋放鎘，以達(dá)到可食用標(biāo)準(zhǔn)，其釋放試驗(yàn)如下將在25ug/L和50ug/L海水中養(yǎng)過(guò)30d的泥蚶各20只放在100L鎘濃度0.12IXg/L—類(lèi)海水水質(zhì)中進(jìn)行釋放試驗(yàn)(試驗(yàn)過(guò)程不換水，24小時(shí)保持充氧，控制室溫在(22-26)。C。每天9:OO左右及時(shí)將行為異?；蛘咚劳龅哪囹罁瞥?，將正常貝類(lèi)放入含小球藻的溶液中喂食0.5小時(shí))，10天后泥蚶鎘含量符合我國(guó)食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，海水水質(zhì)仍符合一類(lèi)海水要求(小于1.0ug/L)。表3富集了高濃度鎘的泥蚶在清潔海水中鎘的釋放過(guò)程<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例3對(duì)比試驗(yàn):在溫州樂(lè)清某養(yǎng)殖場(chǎng)，一個(gè)海水沉淀池和泥蚶養(yǎng)殖塘同時(shí)換水，剛換水時(shí)，海水中鎘濃度為8.7ug/L。5天后，海水沉淀池中海水的鎘濃度為8.1ug/L，泥蚶養(yǎng)殖塘中海水中的鎘濃度為1.3ug/L，所有泥蚶均符合我國(guó)衛(wèi)生食品安全標(biāo)準(zhǔn)，佐證了養(yǎng)殖泥蚶有吸附海水中鎘的作用。上述實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器為美國(guó)VarianAA240DUO原子吸收光譜儀(帶火焰系統(tǒng)和石墨爐系統(tǒng))，德國(guó)MilestoneEthosT微波消解儀(帶趕酸裝置)。泥蚶肌肉中鎘含量檢測(cè)參照GB17378.6-2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第6部分生物體分析》"8.1無(wú)火焰原子吸收分光光度法"進(jìn)行；貝殼中鎘含量檢測(cè)參照GB17378.5-2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第5部分沉積物分析》"8.1無(wú)火焰原子吸收分光光度法"進(jìn)行。上述實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)均說(shuō)明養(yǎng)殖泥蚶有吸附海水鎘超標(biāo)的作用。當(dāng)某海區(qū)的鎘含量較高超標(biāo)時(shí)，可通過(guò)在灘涂養(yǎng)殖泥蚶，達(dá)到吸附鎘的作用，使海水符合養(yǎng)殖所需的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)泥蚶收獲時(shí)，對(duì)泥蚶體內(nèi)鎘殘留量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)鎘含量符合安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，泥蚶直接上市銷(xiāo)售，當(dāng)泥蚶體內(nèi)鎘含量不符合安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，泥蚶在一類(lèi)水質(zhì)海水中暫養(yǎng)一段時(shí)間后再上市銷(xiāo)售。因此，本發(fā)明應(yīng)用生物本身的生理特點(diǎn)，既達(dá)到了去除鎘對(duì)海水污染，同時(shí)又作為商品可銷(xiāo)售，其對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)價(jià)值是十分積極的。8權(quán)利要求1、一種利用養(yǎng)殖泥蚶吸附海水鎘超標(biāo)的方法，其特征在于所述的海水含鎘超標(biāo)范圍在5.1μg/L-50μg/L之間；所述的泥蚶為體重在4.6-7.7g，殼寬在2.13cm-2.78cm，殼長(zhǎng)1.61cm-2.04cn，蚶齡為3-4年的成蚶。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用養(yǎng)殖泥蚶吸附海水含鎘超標(biāo)的方法，其特征在于養(yǎng)殖密度每平方米應(yīng)不少于160顆成蚶(按照平均水深0.2米計(jì)算)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用養(yǎng)殖泥蚶吸附海水含鎘超標(biāo)的方法，其特征在于養(yǎng)殖成蚶30天后，海水含鎘小于、等于5yg/L，達(dá)到國(guó)家二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用養(yǎng)殖泥蚶吸附海水含鎘超標(biāo)的方法，其特征在于所述的泥蚶被鎘富集污染(含鎘超過(guò)3mg/kg)時(shí)，應(yīng)將被污染泥蚶放在含鎘0.12ug/L—類(lèi)海水水質(zhì)中，24小時(shí)充氧，室溫在22'C-26T:，每天上午在小球藻溶液中喂食0.5小時(shí)，撈出死亡或行為異常泥蚶的條件下，暫養(yǎng)10天后，泥蚶會(huì)通過(guò)自身的生理機(jī)能釋放體內(nèi)的鎘，達(dá)到安全食用標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也不污染海水水質(zhì)。全文摘要本發(fā)明涉及一種利用養(yǎng)殖泥蚶(Ttgillarcagranosa)吸附海水鎘超標(biāo)的方法，屬海洋環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，當(dāng)海水中鎘含量超標(biāo)在5.1μg/L-50μg/L范圍時(shí)，海水水質(zhì)為三、四類(lèi)及劣四類(lèi)，不適宜養(yǎng)殖生產(chǎn)，本發(fā)明實(shí)驗(yàn)證明，在被鎘污染海水養(yǎng)殖泥蚶，該泥蚶蚶齡在3-4年，體重在4.6-7.7g，殼寬在2.13cm-2.78cm，殼長(zhǎng)1.61cm-2.04cn的成蚶，養(yǎng)殖密度每平方米應(yīng)不少于160顆(按照平均水深0.2米計(jì)算)，可有效吸附海水中超標(biāo)的鎘，使海水修復(fù)為二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即海水中含鎘小于、等于5μg/L，同時(shí)泥蚶也具有釋放鎘的作用，可作商品上市。用生物法吸附鎘，具有方便，低耗的效果，具有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。文檔編號(hào)A01K61/00GK101497479SQ20091009611公開(kāi)日2009年8月5日申請(qǐng)日期2009年2月8日優(yōu)先權(quán)日2009年2月8日發(fā)明者琴劉,李鐵軍,水柏年,苗振清,郭遠(yuǎn)明,志鐘,婕顧申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院;浙江省海洋水產(chǎn)研究所