大周庫灣網箱養魚對水質的影響

胡超能， 鄧春光， 黃 程

(1.重慶市九龍坡區環境監測站，重慶 401329；2.重慶市環境科學研究院，重慶 401147)

?

大周庫灣網箱養魚對水質的影響

胡超能1， 鄧春光2， 黃 程2

(1.重慶市九龍坡區環境監測站，重慶 401329；2.重慶市環境科學研究院，重慶 401147)

摘要[目的]研究大周庫灣網箱養魚對水質的影響。[方法]以三峽庫區大周庫灣網箱養殖現場調查數據為基礎，采用水質相對影響度分析了網箱養殖對周圍水質的影響。[結果]網箱養殖對庫灣積累區水體中DO、pH、NH3-N、TN、TP和Chla的影響最大。越靠近江心，水體水質呈逐漸好轉趨勢。[結論]該研究可為庫區支流環境管理提供技術支持。

關鍵詞大周庫灣；網箱養魚；水質；相對影響度

近年來，為滿足人們日益增長的食物需求，特別是為滿足日益增長的水產食品的需要，水產養殖業在全球范圍內有所增加。三峽水庫蓄水成庫后，回水區形成許多庫灣，這些區域水體與陸地池塘水體相比溶氧充足，排污能力強，極適宜單品種或多品種魚類密養。此外，網箱養魚具有投資少、 產量高、 見效快、利潤大等特點，因此受到養殖戶青睞[1]。但是，庫灣網箱養殖區域水流緩慢，養殖過程中排放的殘餌和排泄物等不易轉移和擴散，往往導致養殖場周邊水體各種理化因子的改變和底泥環境的惡化[2-3]。Tacon等[4]提出網箱養魚對水質的影響主要是飼料的成分和飼料轉化率，還包括糞便廢物的產生、有機和無機肥料、石灰功能材料、除藻劑和除草劑、殺菌劑、抗生素，以及滲透調節劑、滅魚劑、益生菌等。Folke等[5]發現鮭魚網箱養殖污染面積是養殖面積的50余倍。AhmetDemirak等[6]分析愛琴海東南海岸線Güllük海灣網箱養殖基地，發現網箱養殖不同季節對對照區的影響不同，但都有影響。在國內，網箱養魚對水質的影響研究也很多。李學輝[7]和李崇明等[8]曾對三峽水庫網箱養殖的利弊進行了分析。石廣福等[9]對庫區萬州段投餌網箱對水體底泥水化因子的影響進行了研究。黃程等[10]分析了庫區長江一級支流大寧河網箱養殖對水體污染面積的影響。蔣增杰等[11]研究了唐家灣網箱養殖對水環境的影響。程素珍等[12]揭示了山東周村水庫網箱養魚的污染主要來源于飼料、肥料和魚類病防治藥劑。筆者通過對三峽庫區大周庫灣投餌網箱養魚的周圍水質進行監測，采用相對影響度從整體層面系統研究了網箱養魚對周圍水體的污染現狀，分析了各營養元素與葉綠素a含量之間的關系，旨在為庫區支流環境管理提供技術支撐。

1材料與方法

1.1研究區概況研究區為三峽庫區萬州段大周鎮某回水庫灣，該養殖點位于108°30′7″E，30°53′38″N。三峽水庫蓄水后，在 145、156和 175m3個工程調度水位下，受干流回水頂托的影響，流速很小，處于準靜止狀態，常年適于網箱養魚。經現場調查統計，該養殖點養殖網箱呈近似平行四邊形分布于庫灣兩側，共設計網箱249個，實際養魚網箱231個，主要魚類品種以鯉魚、草魚、武昌魚為主，網箱總面積為6 225m2，年漁獲量403.6t。若按每噸活魚將產生有機污染物2 500kg，產生氮、磷量分別為60kg和10kg的標準[13]，該養殖點每年將產生有機污染物1 009t，產生氮磷量分別為24.216和4.036t。

1.2研究方法

1.2.1取樣方法和采樣時間。樣品取樣區分4個部分：①庫灣積累區，共設置1個斷面2個監測點；②網箱養殖區，共設置9個監測點；③影響區，共設置3個區間范圍，7個斷面，35個監測點，監測區間按順水方向不等的間距平均布設監測點，各區間范圍段分別為距最外層網箱5～20m區間范圍、20～55m區間范圍和55～110m區間范圍。④長江對照斷面，共設置上、下游2個斷面5個監測點。監測水域河道形狀、監測斷面和監測點布設如圖1所示。現場采樣斷面和采樣點與圖1中設計方案一致，用有機玻璃采樣器在每個采樣點的 0.5m水深處采集水樣。

1.2.2樣品分析方法。監測分析項目包括溶解氧(DO)、pH、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)和葉綠素a含量(Chla)。采集樣品的保存方法按照《水和廢水監測分析方法 》(第4版)[14]的要求進行。DO和pH在現場進行測定，其他指標在實驗室進行測定。各指標監測分析方法見表1。

1.2.3數據分析方法。水質的相對影響度(Relativemodification，RM)主要描述監測研究點水質相對于上游水質被影響的程度，從而評價網箱養殖行為對周圍水體水質綜合影響程度大小。相對影響度的計算公式為：RM=(Mc-Mr)/Co。式中，RM表示相對影響度；Mc表示各研究點各監測指標濃度值(mg/L)；Mr表示網箱養殖區水體與長江水體交匯處對照斷面各監測指標濃度值(mg/L)；Co表示長江上游背景斷面各監測指標濃度值(mg/L)。

圖1　監測點分布示意Fig.1　Distribution of monitoring site

表1　各指標監測分析方法

對某一個監測指標而言，在95%置信區間內若該指標的平均RM值遠大于或遠小于0，則說明該區域內水體該項指標被網箱養魚行為嚴重影響。相對影響度能很好地評價由多種不同因素引起的復雜參數，并能直觀分析該參數的變化規律。

2結果與分析

2.1溶解氧和pH由表2可知，此次監測結果表明網箱內DO平均濃度為6.12mg/L，低于其他監測點；網箱內pH平均值為7.78，高于庫灣積累區(7.51)，且低于其他監測點。從圖2可以看出，溶解氧的平均RM值在網箱內出現最大負值，約為庫灣積累區平均RM值的1.5倍，約為影響區各監測部位的3倍，同時庫灣積累區平均RM值是影響區的2倍。這說明魚類生長與呼吸耗費了養殖區域水體中大量的氧氣。在庫灣積累區內，由于擴散作用，大量飼料散落物和魚類糞便排泄物擴散于此，加上該區域水流流速趨近于0，又無干凈水源稀釋，因此大量耗氧有機物在此堆積，耗氧有機物分解消耗水體溶解氧，使該區域內溶解氧含量明顯低于影響區。Yokoyama[15]認為要使魚類正常生長，溶解氧含量應大于5.7mg/L,該網箱內溶解氧濃度已接近此臨界值。pH在庫灣積累區最低，各監測點RM值從庫灣積累區到外層影響區呈遞減趨勢。

表2　各研究點平均RM值及其95%置信區間

圖2　各研究點pH和DO的平均相對影響度Fig.2　Average relative influence degree of pH and DO in each research site

2.2葉綠素a從圖3可以看出，葉綠素a的相對影響度在庫灣積累區表現為最大正值，由網箱到長江方向依次減小，庫灣積累區RM值約為最外層研究點(55～110m范圍內)的10倍，網箱內RM值約為最外層研究點(55～110m范圍內)的2.5倍。庫灣積累區和網箱內葉綠素a含量遠大于最外層研究點(55～110m范圍內)水體中。這說明從網箱養殖區到對照區方向葉綠素a含量呈遞減趨勢，水體水質逐漸好轉。大量剩余餌料及魚類糞便中含有大量N和P等營養元素，在養殖區及其附近積累，水流幾乎靜止，導致藻類瘋長，葉綠素a含量明顯高于影響區和對照區。據統計，網箱內大口鰱、草魚等植食魚類約占養魚總量的12%。該類魚在生長過程中喜吞噬水體中藻類，因此網箱內平均RM值約為庫灣積累區的1/4。

圖3　各研究點葉綠素a的平均相對影響度Fig.3　Average relative influence degree of Chla in each research site

2.3氨氮、總氮、總磷的變化及其與葉綠素a的關系Tiziana等[16]提出網箱養魚對水體的污染主要是以釋放大量可溶性N、P元素為特點。蔡清海等[17]對福建省羅源灣網箱養殖區海洋生態環境的研究表明，2004 年大面積開展網箱養殖后羅源灣的海水中無機氮濃度為0.292mg/L，是1991年的1.87倍。蔣增杰等[11]在對唐家灣網箱養殖的研究表明網箱養殖使局部水體中磷增加。從圖4可以看出，各研究點氨氮、總氮和總磷的平均RM值變化波動較大，RM值在庫灣積累區最大，由里向外逐漸趨近于0，說明氨氮、總氮、總磷在庫灣積累區污染最嚴重，向江心靠近，由于有上游干凈水源稀釋，污染程度呈減輕趨勢。在整個監測區域內，氨氮、總氮和總磷的RM值呈上下波動趨勢。這說明除了與江水浸灌稀釋和河床地形影起的水流方向紊亂等復雜因素有關外，氨氮、總氮、總磷濃度的變化還與葉綠素a含量的變化有相關性。

從圖4可以看出，葉綠素a的RM值的變化規律與氨氮、總氮、總磷的變化規律有一致性，特別是與氨氮、總氮的變化規律一致。這說明藻類數量(葉綠素a)隨著氨氮、總氮、總磷濃度的降低而減少，隨著氨氮、總氮、總磷濃度的共同增大而增多，N和P元素在藻類生長方面起著決定作用，葉綠素a含量受低濃度元素的制約。同時，某些區域RM值出現負值，說明藻類的繁殖因為吸收了水體中N、P元素，使水體中氨氮、總氮、總磷濃度低于對照區。

圖4　氨氮、總氮、總磷和葉綠素a的變化趨勢Fig.4　The change tendency of NH3-N,TN,TP and Chla

3結論

筆者對三峽庫區大周庫灣投餌網箱養魚的周圍水質進行監測，采用相對影響度研究了網箱養魚對周圍水體的污染現狀，并分析了各營養元素與葉綠素a含量之間的關系，得出以下結論：

(1)庫灣積累區的各水質指標劣于網箱內研究點，劣于影響區各研究點，劣于長江對照斷面，屬于污染最明顯區域，若采用綜合營養狀態指數法[18]進行評價，該區域為中度富營養狀態。

(2)水體中NH3-N、TN、TP濃度都有明顯改變，不管是在網箱養殖區還是影響區。

(3)因為庫灣網箱養殖業的存在，周圍水質明顯下降。從整個監測區域各指標來看，水體水質向江心呈逐漸變好狀態。

(4)藻類數量(葉綠素a)隨著氨氮、總氮和總磷濃度的降低而減少，隨著氨氮、總氮和總磷濃度的共同增大而增多，

N和P元素在藻類生長方面起著決定作用，葉綠素a含量受低濃度元素的制約。

(5)外來營養鹽不是影響NH3-N、TN、TP濃度的決定因素，輸入營養鹽才是主因。

(6)相對影響度可用于評價因網箱引起的TN和TP濃度的變化。同時，該方法還可以分析由不同污染元素引起的復雜參數的變化規律。

參考文獻

[1] 徐勝強,邢國新.網箱養魚對東武仕水庫水質的影響[J].河北漁業，2009(9)：33-34.

[2]MERCERONM,KEMPFM,BENTLEYD,etal.Enivronmentalimpactofasalmonidfarmonawellflushedmarinesite：Ⅰ.Currentandwaterquality[J].JApplIchthyol,2002,18(1)：40-50.

[3]KEMPFM,MERCERONM,CADOURG,etal.Enivronmentalimpactofasalmonidfarmonawellflushedmarinesite：Ⅱ.Biosedimentology[J].JApplIchthyol,2002,18(1)：51-56.

[4]TACONAGJ,PHILLIPSMJ,BARGUC.Aquaculturefeedsandtheenvironment：TheAsianexperience[J].Waterscienceandtechnology,1995,31(10)：41-59.

[5]FOLKEC.Marinebiodiversityandecosystemservicesasthefoundationforsocialandeconomicdevelopmentincoastalareas[M]//Biodiversityandsustainableuseofcoastalwaters.Stockhlm：TjarnoMarineBiologicalLaboratorySeries,SwedishScientificCommitteeonBiologicalDiversity;MuseumofNaturalHistory,1995：18-19.

[6]DEMIRAKA,BALCIA,TüFEKCIM.EnvironmentalimpactofthemarineaquacultureinGüllükBay,Turkey[J].Environmentalmonitoringandassessment,2006,123(1)：1-12.

[7] 李學輝.三峽庫區網箱養殖弊大于利[J].環境經濟,2005(6)：58-59.

[8] 李崇明,黃真理,常劍波,等.三峽水庫網箱養殖利弊分析[J].中國三峽建設,2005(4)：49-52.

[9] 石廣福,鄭永華,蔡深文,等.三峽庫區萬州段投餌網箱養魚對底泥水化因子的影響[J].淡水漁業,2009,39(3)：36-39.

[10] 黃程,鄧春光,吳光應,等.大寧河菜子壩匯流口網箱養魚對周圍水質的影響[J].安徽農業科學,2009,37(14)：6590-6591,6642.

[11] 蔣增杰,崔毅,陳碧鵑.唐家灣網箱養殖對水環境的影響[J].農業環境科學學報,2007,26(3)：1190-1194.

[12] 程素珍,許尚杰,刁匯文.水庫網箱養魚對水質的影響及防治對策[J].水利與建筑工程學報,2010,8(1)：30-31.

[13]ACKEFORSH,ENELLM.ThereleaseofnutrientsandorganicmatterfromaquaculturesystemsinNordiccountries[J].JApplIchthyol,1994,10：225-241.

[14] 國家環境保護總局水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法[S].4版.北京：中國環境科學出版社,2002.

[15]YOKOYAMAH.EnvironmentalqualitycriteriaforfishfarmsinJapan[J].Aquaculture,2003,226：45-56.

[16]TIZIANALR,SIMONEM,EUGENIAF,etal.ImpactonthewatercolumnbiogeochemistryofaMediterraneanmusselandfishfarm[J].Waterresearch,2002,36：713-721.

[17] 蔡清海，杜琦，錢小明，等.福建羅源灣網箱養殖區海洋生態環境質量評估[J].海洋科學進展,2007,25(1)：108-109.

[18] 重慶市環境科學研究院.三峽庫區次級河流回水段富營養化發生條件與預防措施研究[Z].重慶：重慶市環境科學研究院,2006.

作者簡介胡超能(1984- )，男，重慶人，工程師，碩士，從事環境科學方面的研究。

收稿日期2016-03-15

中圖分類號S 949

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-180-03

EffectsofCageCultureinDazhouReservoirBayonWaterQuality

HUChao-neng1,DENGChun-guang2,HUANGCheng2

(1.JiulongpoDistrictEnvironmentalMonitoringStationofChongqingCity,Chongqing401329; 2.ChongqingEnvironmentalScienceResearchInstitute,Chongqing401147)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of cage culture in Dazhou Reservoir Bay on water quality.[Method] Based on investigation data of cage culture in Dazhou Reservoir Bay,using relative influence degree,effects of cage culture on water quality were analyzed.[Result] Cage culture had most significant influence on DO,pH,NH3-N,TN,TP and Chla in water of accumulation area.Closer to the middle of the river,water quality in the overall trend showed a gradual improvement.[Conclusion] The study can provide technical support for environment management of tributary in reservoir area.

Key wordsDazhou Reservoir Bay; Cage culture; Water quality; Relative influence degree