環杭州灣圍墾養殖區凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)池塘水質特征及污染物排放研究

倪 蒙，原居林，儲忝江，劉 梅，孫翠萍，顧志敏

(浙江省淡水水產研究所 農業部淡水漁業健康養殖重點實驗室，浙江 湖州 313001)

沿海灘涂是我國最重要的自然資源之一，也是海岸濕地的重要組成部分。灘涂具有面積大、分布集中、農牧漁業綜合開發潛力大等特點，灘涂圍墾一直是我國實現耕地總量動態平衡的主要途徑[1]。其中浙江省環杭州灣地區是主要的灘涂圍墾養殖區,但由于灘涂地區其土地含鹽量大，礦化度高，生態環境脆弱，常規農牧業難以利用，嚴重制約著圍墾養殖業的發展[2]。凡納濱對蝦具有生長快、抗病力強、肉質鮮美、對飼料要求不高等特點[3]，近年來凡納濱對蝦淡化養殖技術不斷突破[4],在環杭州灣地區蓄淡養殖規模不斷擴大，取得了良好的經濟效益。但由于生產方式粗放，易造成養殖水環境惡化，從而影響養殖品種的生長和病害頻發[5-6]。另外，現有養殖仍以產量為目標，不太注重養殖環境的改善，有機負荷過高，水體富營養化程度加劇[7]。因此，加強養殖水環境監測，科學評價水質特征和污染狀況，是發展水產養殖污染物去除和水域環境修復的基礎。本研究根據2016年7-10月對環杭州灣地區4個實驗點凡納濱對蝦養殖池塘水體進行檢測分析，擬探明主要污染物的排放情況，并通過對水質和污染狀況進行評價，以期為圍墾養殖區污染治理和養殖水環境修復提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗點的分布

本研究選擇環杭州灣圍墾養殖區凡納濱對蝦養殖池塘為研究區域，分別在平湖市、蕭山區、紹興濱海新區和慈溪市設置實驗點(圖1，表1)，每個實驗點設置3個平行。

圖1 各實驗點的位置分布Fig.1 The distribution of the sample sites

表1 各實驗點基本情況Tab.1 The basic situation of the sample sites

1.2 水質檢測項目及分析方法

1.3 污染狀態評價方法

1.3.1 水質污染指數評價法

P=1/n∑Pi

Pi=Ci/Si(i=1，2，…，n)

式中：P為水質污染指數；Pi為污染物i的污染指數；Ci為污染物的實測濃度；Si為污染物的評價標準；n為總的污染個數。

污染負荷分擔率參考肖建軍等[9]的評價方法，計算公式如下：

Ki=(Pi/∑Pi)×100%

式中：Ki為污染負荷分擔率；Pi為污染物i的污染指數。

1.3.2 綜合營養狀態指數評價法

根據中華人民共和國環境保護部2004年的湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定的湖泊(水庫)富營養化狀況評價方法：采用修正的卡爾森指數方法進行評價[10]，計算公式如下：

TLI(∑)=∑Wj×TLI(j)

式中：TLI(∑)為綜合營養狀態指數；Wj為第j種參數的營養狀態指數的權重；TLI(j)代表第j種參數的營養狀態指數，以Chl-a為基準參數,則第j種參數的歸一化的Wj計算式為：

式中:rij為第j種參數與Chl-a的相關系數。

2 結果與分析

2.1 圍墾養殖區水環境現狀調查結果

依照漁業水質標準(GB11607-89)對四個實驗點初始水質特征進行了調查，色、臭、味，漂浮物質和懸浮物質等指標符合漁業水質標準。不同實驗點的pH的測定范圍是7.85～8.83，其中，平湖和紹興兩個實驗點略高于漁業水質標準。慈溪實驗點總大腸桿菌群含量超過了漁業水質標準，其他地區總大腸桿菌群含量均符合漁業水質標準。蕭山、平湖和紹興實驗點的總汞含量均超過了漁業水質標準。而總鉻、鉛、銅、鋅等重金屬指標均符合漁業水質標準。平湖和紹興實驗點總氮含量[(1.43±0.31)、(1.81±0.55)mg/L]顯著高于蕭山和慈溪實驗點[(0.75±0.22)、(0.82±0.13)mg/L]，而平湖、蕭山和紹興實驗點總磷含量[(0.72±0.19)、(0.16±0.15)、(0.60±0.22)mg/L]均顯著高于慈溪實驗點(0.40±0.10)mg/L。

表2 初始水環境現狀調查結果Tab.2 The initial survey results of water environment

注：*代表超過漁業水質標準限值。

2.2 環杭州灣圍墾養殖區污染物及排放研究

2.2.1 TN變化情況

2016年7-10月TN含量結果如圖2所示， TN含量均處于地表水環境質量標準GB3838-2002中Ⅳ～Ⅴ類水平，TN含量隨時間均呈現逐漸上升的趨勢，10月平湖實驗點達到最大值(4.1 mg/L)，其他地區在9月份TN含量達到最高峰。

2.2.2 TP變化情況

在整個養殖周期中，池塘水中TP含量全部處于地表水環境質量標準Ⅴ類水平(圖3)。且隨時間逐漸升高，TP最高值出現在9月紹興實驗點(2.81 mg/L)，TP最低值出現在10月的蕭山和平湖實驗點(0.51 mg/L和0.52 mg/L)。

圖2 凡納濱對蝦池塘水中TN含量變化Fig.2 The content of total nitrogen in differentL.vannamei ponds

圖3 凡納濱對蝦池塘水中TP含量變化Fig.3 The content of total phosphorus in different L.vannamei ponds

圖4 凡納濱對蝦池塘水中含量變化Fig.4 The content of ammonia nitrogen in different L.vannamei ponds

圖5 凡納濱對蝦池塘水中含量變化Fig.5 The content of nitrites in different L.vannamei ponds

2.2.5 COD變化情況

COD在池塘水中的變動范圍較大(9.3～85.3 mg/L)，平均濃度為40.05 mg/L。除8月蕭山實驗點COD含量較低外(9.3 mg/L)，其他實驗點均處于地表水環境質量標準Ⅳ～Ⅴ類水平，10月蕭山實驗點COD含量高達85.3 mg/L。

圖6 凡納濱對蝦池塘水中COD含量變化Fig.6 The content of chemical oxygen demand in different L.vannamei ponds

綜上所述，浙江環杭州灣圍墾養殖區池塘水大多屬于地表水環境質量標準Ⅴ類水，主要超標因子為TN、TP和COD。

2.2.6 污染物排放量研究

表3 污染物排放量Tab.3 The emission load of pollutant in different sample sites

2.3 環杭州灣地區圍墾養殖區污染評價與分析

根據綜合營養狀態指數評價法對環杭州灣圍墾養殖區池塘水質整個養殖周期內逐月營養水平進行評估，結果顯示平湖8月TLI(∑)為58.49，屬于輕度富營養化；7月平湖、蕭山和慈溪TLI(∑)在60～70之間，屬于中度富營養化，其他實驗點TLI(∑)均高于70，屬于重度富營養化(表6)。

3 討論

由于水體污染日益嚴重，近年來關于池塘養殖污染問題受到眾多學者的不斷關注[11-14]。陳東興等[11]研究了魚蝦蟹池塘排水水質及污染強度，Cai et al.[12]研究了中華絨螯蟹養殖池塘水質、氮收支和污染物負荷情況。本研究通過對環杭州灣圍墾養殖區初始水質調查相關研究發現，除總汞外，環杭州灣圍墾養殖區重金屬含量均低于檢測下限，基本達到了漁業水質標準的要求(GB11607-89)。污染物調查結果表明主要污染物質為TN、TP和COD，屬于地表水環境質量標準Ⅴ類水，不利于水產養殖的健康發展，應采取相應的原位修復，對養殖用水進行相關處理，以確保養殖業的可持續發展。另外，環杭州灣圍墾養殖區池塘排水中污染物濃度較高，應使用多重尾水處理技術，降低水體中污染物水平，方可進行排放。

表5 污染負荷分擔率及首要污染物Tab.5 The ratio of pollution load and primary pollutant

表6 綜合營養狀態指數評價結果Tab.6 Evaluation results of the comprehensive trophic status index method

隨著時間的推移，環杭州灣圍墾養殖區水體富營養化狀態呈現逐漸加深的趨勢，整體而言，綜合營養指數法顯示凡納濱對蝦池塘呈現重度富營養化狀態。水質污染評價指數法結果亦顯示凡納濱對蝦池塘水質均處于嚴重污染狀態。這說明環杭州灣圍墾養殖區水質污染較為嚴重，這種情況可能是由于養殖凡納濱對蝦密度過高，投餌量過大，導致水體負荷增大，超出水體自身自凈能力有關。

總之，環杭州灣圍墾養殖區池塘污染現狀較為嚴重，養殖中后期大多處于重度污染狀態，主要污染物為TN、TP和COD，其中TP尤為嚴重。針對污染現狀，應根據水體營養鹽類的變化特點,開展適宜的水體原位修復工作，通過物理方法(過濾、沉淀)和生物方法(種植水生蔬菜、潑灑有益菌、合理混養)等方法,合理控制水體中TN、TP含量，達到大幅降低污染物產生量、改善凡納濱對蝦養殖環境的目的。

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