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背景:近年来,随着生活水平的提高,人们对食品的营养要求越来越高,水产品因富含优质蛋白质,市场需求逐年上升。然而随着生态环境不断恶化,耕地减少,传统水产养殖模式难以为继。循环水养殖系统具有高效、节水、节能、减排等优点,成为21世纪最具前景的养殖模式之一。但该系统也存在风险性,因其封闭循环的特性,水体中易积累重金属等有害物质。生物体对重金属的富集放大作用可通过食物链传递给消费者,造成食品安全隐患。重金属防控方法主要有生物法和理化法,如利用活性污泥净化水体、大型沉水性植物吸附水体重金属以及利用活性炭等吸附高浓度重金属废水等。尽管目前文献对污染物防控和高浓度重金属废水治理报道较多,但是对循环水养殖中低浓度重金属污染物的评估与防控报道十分有限。本文以典型工厂化循环水养殖模式为研究对象,对我国北方地区代表性养殖企业主要养殖鱼类品种中8种重金属污染状况进行评估,并以欧洲鲈鱼为代表,对其连续跟踪研究,分析循环水养殖过程中鱼体重金属的富集规律和分布特征。在此基础上,进行了粉煤灰和臭氧氧化两种方法对养殖水体重金属污染防控条件的优化研究。结果:本研究采用ICP法和AFS法检测循环水养殖系统中5种鱼类肌肉中重金属含量并进行重金属危害物质量安全风险评估,结果表明除了Cr元素在5种鱼体肌肉中的污染等级介于未污染与轻度污染之间,其余各元素Pi值均小于0.1,均为未污染。欧洲鲈鱼、牙鲆、珍珠龙胆、半滑舌鳎和罗非鱼MPI值分别为0.044、0.046、0.080、0.013和0.087,根据鱼类重金属残留污染等级划分,本实验中所测鱼类均属于未污染。随后采用ICP法和AFS法针对欧洲鲈鱼不同生长阶段各组织中重金属元素含量进行检测,探究重金属元素在欧洲鲈鱼体内分布规律。结果显示,从生长阶段来看,随养殖过程推进,各重金属在欧洲鲈鱼体内分布特征不同,肌肉中As含量随时间增加而增加,最大值为1.93 mg·kg-1,Cu和Hg则相反,最大值为0.354 mg·kg-1和0.020 8 mg·kg-1;肝脏中As、Cd和Cu含量均随时间增加,最大值分别为1.47mg·kg-1、1.09 mg·kg-1和143 mg·kg-1,鳃中,As含量随时间增加而增加,最大值为0.321 mg·kg-1,Cr、Cu、Zn和Hg含量呈先降后升的趋势,最大值分别为0.356mg·kg-1、45.8 mg·kg-1、19.2 mg·kg-1和0.013 7 mg·kg-1。从组织分布特征来看,As含量为肌肉>肝脏>鳃,Cd、Cu和Zn含量均为肝脏>鳃>肌肉,Hg含量为肌肉>鳃>肝脏,Cr含量为鳃>肝脏>肌肉。可食部分,即肌肉中各重金属含量均符合食品安全国家标准(GB 2762-2012),参考鱼体重金属残留污染程度分级该系统中欧洲鲈鱼均属于未污染。最后,采用改性粉煤灰吸附法和臭氧氧化法进行了重金属危害物防控方法开发。由改性前后粉煤灰(MFA)进行表征分析,扫描电镜、X射线衍射图谱以及比表面积和孔径结果可知,MFA表面呈粗糙的多网层结构,并由未改性前的石英和莫来石等成分转变成一种无名沸石(Na5.44Br0.26[AlSi4]6·4H2O),同时比表面积和孔径都有所增大,大大提升其对重金属的吸附能力。利用正交实验优化吸附Cu2+、Cd2+、Cr6+、Mn2+重金属影响因素条件,得出最佳吸附条件为:常温条件下,反应液初始浓度为0.2 mg·L-1,MFA投加量为6 g·L-1,吸附时间为180 min。利用正交实验优化臭氧处理重金属影响因素条件,火焰原子吸收仪测定臭氧处理后水体Fe 2+、Mn2+含量,根据正交实验结果确定水体去除Fe 2+、Mn2+工艺的条件参数为:MFA投加量为0 g,重金属溶液初始pH为7,O3氧化时间为15 min,O3氧化浓度为15 mg·L-1。结论:本研究对循环水养殖系统重金属污染物进行风险评估,为循环水养殖系统重金属危害物风险评估提供了数据资源,并采用两种方法对低浓度重金属水体进行防控方法的开发,采用改性粉煤灰法和臭氧氧化法探索了低浓度重金属去除效果,并取得初步成效。本论文所产生的这些数据将有助于后续循环水系统风险评估,有助于进一步探索低浓度条件下重金属危害物防治方法的开发。