河北省海水養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）養(yǎng)殖尾水監(jiān)測(cè)對(duì)比研究

李瑤 張碧函 殷蕊 宮春光

摘 要：以河北省黃驊地區(qū)海水工廠化和池塘養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦尾水為研究對(duì)象， 檢測(cè)這兩種養(yǎng)殖模式下不同養(yǎng)殖階段所排放的養(yǎng)殖尾水中化學(xué)需氧量（COD）、無(wú)機(jī)氮（DIN）及活性磷酸鹽（DIP）等指標(biāo)的變化， 利用單因子污染指數(shù)（Pi）和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)（P）對(duì)養(yǎng)殖尾水狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明， 尾水的主要污染因子為DIN與DIP；主要污染物濃度均值工廠化養(yǎng)殖模式高于池塘養(yǎng)殖模式， 且工廠化養(yǎng)殖尾水主要污染物均超過(guò)《河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放限值；養(yǎng)殖尾水主要污染物濃度均隨養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)而增加；兩種模式下養(yǎng)殖尾水的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)P值均處于嚴(yán)重污染狀等級(jí)。

關(guān)鍵詞：河北省；凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）；工廠化養(yǎng)殖；池塘養(yǎng)殖；單因子污染指數(shù)；內(nèi)梅羅綜合評(píng)價(jià)污染指數(shù)

我國(guó)是世界上海水養(yǎng)殖規(guī)模最大的國(guó)家之一[1]， 2022年我國(guó)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量為2 275萬(wàn)t，較2015年增長(zhǎng)了21.33%；其中河北省2022年的海水工廠化養(yǎng)殖產(chǎn)量為58萬(wàn)t，較2015年增長(zhǎng)了14.52%[2-3]。集約化、高密度的養(yǎng)殖方式在高產(chǎn)的同時(shí)也帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化[4-6]。凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）對(duì)水環(huán)境因子變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，是集約化養(yǎng)殖的優(yōu)良品種[7]，同時(shí)也是河北省的重要海水養(yǎng)殖品種。為更準(zhǔn)確地了解河北省海水養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖尾水的狀況，對(duì)在河北省具有代表性的黃驊地區(qū)海水工廠化和池塘養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦的養(yǎng)殖尾水進(jìn)行了持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果和評(píng)價(jià)有助于為更科學(xué)、準(zhǔn)確地制定養(yǎng)殖尾水處理方案提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)區(qū)域、點(diǎn)位布設(shè)、監(jiān)測(cè)頻次

自2021年6月開(kāi)始，在河北省黃驊市沿海地區(qū)，選取該區(qū)域同一孵化池孵化的凡納濱對(duì)蝦苗種分別在工廠化和池塘養(yǎng)殖模式布點(diǎn)監(jiān)測(cè)。在岐口選擇了3個(gè)工廠化養(yǎng)殖池，在東高頭選擇了3個(gè)池塘養(yǎng)殖池，共布設(shè)6個(gè)取樣點(diǎn)，1#—3#為工廠化養(yǎng)殖池排水取樣點(diǎn)，4#—6#為池塘養(yǎng)殖模式排水取樣點(diǎn)。池塘養(yǎng)殖每月1次取樣監(jiān)測(cè)，從6月份持續(xù)到9月份，工廠化養(yǎng)殖每月1次取樣監(jiān)測(cè)，從9月份持續(xù)到12月份，連續(xù)監(jiān)測(cè)三年。

1.2 檢測(cè)方法

水溫、鹽度、pH值、溶解氧等指標(biāo)在現(xiàn)場(chǎng)采用水質(zhì)分析儀測(cè)定，同時(shí)采集水樣在實(shí)驗(yàn)室依據(jù)《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范： 海水分析》（GB 17378.4—2007）[8]相關(guān)規(guī)定測(cè)定 COD、DIN及DIP等指標(biāo)。見(jiàn)表1。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

1.3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 參考河北省海域環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)劃的要求，調(diào)查區(qū)域的養(yǎng)殖尾水應(yīng)符合一級(jí)排放要求。因此，養(yǎng)殖尾水采用《海水養(yǎng)殖水排放要求》（SC/T 9103-2007）[9]與《河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 13/5879-2023）[10]進(jìn)行評(píng)價(jià)。見(jiàn)表2。

2.3.2 評(píng)價(jià)方法

2.3.2.1 單因子污染指數(shù)[11]

水質(zhì)單因子污染指數(shù)按式①計(jì)算：

Pi=CiC0①

式中：Pi為單因子指數(shù)；Ci為各評(píng)價(jià)因子的實(shí)際檢測(cè)值；C0為各評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值（一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）。

2.3.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染評(píng)價(jià)法[12]

水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)按式②計(jì)算：

P=Pmax+Pavg2②

式中：P為內(nèi)梅羅綜合指數(shù)；Pmax為各指標(biāo)單因子污染指數(shù)Pi的最大值；Pavg為各評(píng)價(jià)因子的平均值。

具體等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)殖尾水污染因子監(jiān)測(cè)分析

2.1.1 凡納濱對(duì)蝦海水工廠化養(yǎng)殖模式

根據(jù)2021—2023年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（圖1）分析得出：養(yǎng)殖尾水COD范圍為7.56～10.56 mg/L，氨氮范圍為0.456～0.769 mg/L，DIN范圍為0.893～1.421 mg/L，DIP范圍為0.069～0.141 mg/L，TN范圍為2.629～3.896 mg/L，TP范圍為0.229～0.356 mg/L。通過(guò)對(duì)進(jìn)、排水的監(jiān)測(cè)對(duì)比分析：COD總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年12月份，為10.56 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高184.43%；氨氮總體呈下降趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年12月份，為0.769 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高365.23%；DIN總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2023年12月份，為1.421 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高386.24%；DIP總體呈下降趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2022年12月份，為0.141 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高46.43%；TN總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年12月，為3.896 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高841.96%；TP總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2022年12月，為0.356 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水含量高241.53%。

尾水中COD僅在2021年12月份超出《河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為8.33%； TN和TP在各監(jiān)測(cè)時(shí)段均符合《河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)； DIN在各監(jiān)測(cè)時(shí)段均超出《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，部分監(jiān)測(cè)時(shí)段超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為73.33%， DIP在各監(jiān)測(cè)時(shí)段均超出《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，部分監(jiān)測(cè)時(shí)段超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為60%。

2.1.2 凡納濱對(duì)蝦海水池塘養(yǎng)殖模式

根據(jù)2021—2023年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（圖2）分析得出：養(yǎng)殖尾水COD范圍為：3.6～9.68 mg/L，氨氮范圍為：0.026～0.152 mg/L，DIN范圍為：0.46～0.735 mg/L，DIP范圍為：0.01～0.216 mg/L，TN范圍為：1.341～3.513 mg/L，TP范圍為：0.10～0.334 mg/L。通過(guò)2021—2023年對(duì)凡納濱對(duì)蝦池塘養(yǎng)殖的進(jìn)、排水的監(jiān)測(cè)對(duì)比分析：尾水COD總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年8月份，為9.68 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高122.75%；氨氮2021—2023年總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年8月份，為0.152 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高116.64%；DIN 2021—2023年總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2021年9月份，為0.735 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高231.21%；DIP 2021—2023年總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2023年7月份，為0.216 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高592.30%；TN 2021—2023年總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2023年9月，為3.513 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高606.78%；TP 2021—2023年總體呈上升趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在2023年8月，為0.334 mg/L，三年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值顯示尾水較進(jìn)水高176.18%。

尾水水質(zhì)中COD、TN與TP各監(jiān)測(cè)時(shí)段均符合《河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)； DIN部分監(jiān)測(cè)時(shí)段超出《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為：66.67%，均在二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)； DIP部分監(jiān)測(cè)時(shí)段超出《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為86.67%，部分超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為66.67%。

2.2 養(yǎng)殖尾水污染狀況評(píng)價(jià)

河北省凡納濱對(duì)蝦海水工廠化與池塘養(yǎng)殖尾水單因子質(zhì)量評(píng)價(jià)和內(nèi)梅羅綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。其中，從單因子質(zhì)量評(píng)價(jià)角度看，COD、DIN和DIP的單因子指數(shù)最高值均出現(xiàn)在工廠化養(yǎng)殖模式中。COD均小于1，符合《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。DIN與DIP均超出了《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中，工廠化養(yǎng)殖模式DIN的Pi值最高為2.344，平均值為2.306，池塘養(yǎng)殖DIN的Pi值最高為1.189，平均值為1.164；工廠化養(yǎng)殖模式DIP的Pi值最高達(dá)2.450，平均值為2.297，池塘養(yǎng)殖模式DIP的Pi值最高為2.485，平均值為2.003。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，尾水的主要污染因子為DIN與DIP，DIP較DIN污染更為嚴(yán)重。

從內(nèi)梅羅污染指數(shù)P值來(lái)看，工廠化與池塘養(yǎng)殖均處于嚴(yán)重污染狀況，而凡納濱對(duì)蝦工廠化養(yǎng)殖模式P值均值是池塘養(yǎng)殖的1.31倍，污染程度更為嚴(yán)重。

3 結(jié)論

凡納濱對(duì)蝦海水工廠化與池塘養(yǎng)殖尾水的檢測(cè)結(jié)果顯示， DIP是污染最高的因子，按照《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，工廠化養(yǎng)殖模式DIN超標(biāo)率為100%，池塘養(yǎng)殖模式超標(biāo)率為66.67%。以?xún)?nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)，工廠化與池塘養(yǎng)殖尾水P值均大于1.5，尾水水質(zhì)處于嚴(yán)重污染程度，工廠化養(yǎng)殖尾水污染程度較高，約為池塘養(yǎng)殖模式的1.31倍。本研究結(jié)果與劉太勝等[13]在廣東茂名市沿海區(qū)域進(jìn)行的工廠化和土塘凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖尾水研究相一致。工廠化養(yǎng)殖尾水污染程度更高的原因，主要由于凡納濱對(duì)蝦海水工廠化養(yǎng)殖采用的是高密度、大量投喂的養(yǎng)殖模式， 依靠人工增氧、大量換水來(lái)維持水質(zhì)，從而導(dǎo)致尾水中攜帶大量殘餌、糞便以及氮磷污染物；而池塘養(yǎng)殖中有單細(xì)胞藻類(lèi)通過(guò)光合作用吸收部分氮磷。根據(jù)本文的監(jiān)測(cè)結(jié)果，建議在凡納濱對(duì)蝦海水養(yǎng)殖尾水處理中，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)DIP和DIN的處理；同時(shí)，工廠化養(yǎng)殖模式養(yǎng)殖尾水的處理更具有必要性和緊迫性。

參考文獻(xiàn)：

[1]

CANTON H. Food and agriculture organization of the United Nations—FAO[M]//The Europa directory of international organizations 2021.Routledge， 2021： 297-305.

[2] 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局，全國(guó)水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì).2023年中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2023：22-29.

[3] 農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局.2016年中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2016：28-35.

[4] 李倩，胡廷尖，王雨辰，等.淡水養(yǎng)殖尾水處理研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].中國(guó)水產(chǎn)，2011（7）：43-45.

[5] 楊明舉，吳丹，王偉，等.水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理研究進(jìn)展[J].農(nóng)技服務(wù)，2020，37（9）：114-116.

[6] 宋立民，張韋，孫曉旺，等.水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖尾水管控策略[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2019，9（10）：59-64.

[7] 翁歆之.生物絮團(tuán)技術(shù)在凡納濱對(duì)蝦集約化養(yǎng)殖中的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)水產(chǎn)，2022 （8）：66-68.

[8] 中華人民共和國(guó)環(huán)境部.海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范：海水分析：GB 17378.4-2007[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007：79-121.

[9] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局.海水養(yǎng)殖水排放要求：SC/T 9103-2007[S].2007：1-3.

[10] 河北省生態(tài)環(huán)境廳.河北省海水養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：DB13/5879-2023[S].2023：1-3.

[11] 姜?dú)g歡.渤海灣近岸海域海水增養(yǎng)殖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2013.

[12] 徐勇，曲克明，趙俊，等.渤海中部海區(qū)水域夏季環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)[J].漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展，2017， 38（2）： 8-15.

[13] 劉太勝，楊波，何寧，等.茂名市海水養(yǎng)殖尾水污染綜合評(píng)價(jià)研究[J].生態(tài)科學(xué)，2021，40（4）：195-201.

Comparative study on monitoring tail water of mariculture of prawn （Litopenaeus vannamei） in Hebei Province

LI Yao1，2， ZHANG Bihan1，2， YIN Rui2， GONG Chunguang1

（1. College of Oceanology， Hebei Agricultural University， Qinhuangdao 066003，China; 2. Hebei Institute of Marine and Fishery Sciences， Qinhuangdao 066200，China）

Abstract：Tail water from industrial mariculture and pond aquaculture of shrimp in Huanghua Area in Hebei province as the investigation object， chemical oxygen demand （COD）， inorganic nitrogen （DIN） and active phosphate （DIP） changes of the tail water from the two breeding mode under different breeding stage of aquaculture were compared and evaluated， using single factor pollution index （Pi） and Nemerow pollution index （P）. The results showed that the main pollutant factors were DIN and DIP， the mean concentration of main pollutants of tail water from industrial mariculture was higher than that of pond breeding mode， and exceeded the discharge limit of Hebei Province. With the increasing of the breeding time， the concentration of main pollutants in tail water increased too. The P value of tail water in both modes was in the serious pollution grade.

Key words：Hebei Province; Litopenaeus vannamei; industrial mariculture; pond culture; single factor pollution index; Nemerow pollution index

（收稿日期：2024-03-19）