广西海水池塘养殖外排水状况分析

郭　辰，黄瑞斌， 杨泉光， 王大鹏，张海强

(1. 广西防城金花茶国家级自然保护区管理处，广西 防城港　538000; 2.广西水产科学研究院，南宁　530021;3. 广西壮族自治区环境监测中心站，南宁　530028)

广西海水池塘养殖外排水状况分析

郭辰1，黄瑞斌1， 杨泉光1， 王大鹏2，张海强3

(1. 广西防城金花茶国家级自然保护区管理处，广西 防城港538000; 2.广西水产科学研究院，南宁530021;3. 广西壮族自治区环境监测中心站，南宁530028)

通过对广西沿海3种养殖模式72个养殖池塘站位的外排水进行监测和分析，查明了13项主要污染物指标的达标率、超标倍数及分布特征。结果表明，仅有2个站位全部指标达到地方标准要求，污染物指标达标率依次为Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>总余氯>无机氮>总磷> BOD5>活性磷酸盐>CODMn；活性磷酸盐、TP、无机氮、氨氮和TN超标倍数较高；氮、磷类污染物浓度具有较强的相关性；外排水污染物浓度受养殖方法影响明显，其中对虾养殖模式变化最大。

海水池塘养殖；外排水；达标率

池塘养殖模式是广西海水养殖主要的模式，养殖品种包括对虾、青蟹、海水鱼等。饲料、肥料、渔药在养殖过程中大量投入池塘，又以残饵、代谢物的形式，排放到外界环境。资料表明，在鱼类养殖中，仅占饲料投喂量25%～35%的N、P等营养物质被用于增加鱼体重，65%～75%的营养物质进人水环境；而虾养殖的饵料利用率更低，大约77%～94%的N和P进入水环境[1，2]。2014年，广西发布了地方标准，海水池塘养殖清洁生产技术要求(DB45/T 1062-2014)[3]，该标准对海水池塘外排水中的悬浮物(SS)、pH、化学需氧量(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、铜(Cu)、锌(Zn)、无机氮、氨氮、活性磷酸盐、硫化物、总余氯、总氮(TN)和总磷(TP)13项指标排放限值做出了规定，取代了原有的行业标准SC/T 9103-2007[4]。本文对72个海水养殖池塘的外排水污染物含量进行监测，分析各项指标超标情况及相关性，为地方标准推广提供数据支撑。

1　材料与方法

1.1样品采集与监测方法

于2014年度对广西沿海72个养殖池塘进行监测，监测范围基本覆盖了沿海主要池塘养殖区，其中对虾养殖池塘47个，青蟹养殖池塘9个，海水鱼养殖池塘16个。采样方法为：在排水口处按排水前期、排水中期、排水后期采样并计算平均值。采集、贮存和运输按GB 17378.3-2007要求[5]。样品测定按GB 17378.4-2007[6]，其中总余氯测定按GB 11898-89[7]。无机氮为氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮监测结果之和。

1.2数据分析方法

数据分析主要使用Excel软件和多元统计分析软件Primer，在使用Primer软件进行等级聚类(CLUSTUR)和非度量多维标度(MDS)分析之前，对水质监测数据进行标准化处理，计算公式为

式中, vij为标准化值，xij为第j个指标第i个值，Max(xij)为该指标最大值，Min(xij)为该指标最小值。

监测指标的超标倍数计算方法为，超标倍数=监测值/标准上限值。其中，pH计算方法为：

当pH>标准上限值时，超标倍数=监测值/标准上限值；

当pH<标准下限值时，超标倍数=标准下限值/监测值。

2　结果与分析

2.1主要排放指标监测结果及超标情况

海水池塘养殖主要排入区域为水产养殖区，属于重点保护水域，应执行一级排放标准。72个监测点中，按地方标准要求，13项指标排放限值全部达到一级标准排放要求的仅2个监测点，达标率仅2.8%，即使按二级标准要求，全部13项指标均达到排放要求的也只有14个监测点，达标率19.4%。各监测指标的监测值范围，一级标准达标率和最高超标倍数如表1所示，达标率较高的指标有Cu、Zn和硫化物，分别达到100%、98.6%和88.9%，达标率较低的指标有CODMn、活性磷酸盐和BOD5，分别为38.9%、44.4%和45.8%，其他各项指标达标率在50%～70%之间。各项指标达标率依次为Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>总余氯>无机氮>总磷> BOD5>活性磷酸盐>CODMn。活性磷酸盐、TP、无机氮、氨氮和TN监测值超出标准范围较多，最高超标倍数分别达到288.0、77.0、46.9、21.1和18.1，从各站位监测情况看，此类极高值并非个别现象。各项指标超标倍数依次为活性磷酸盐>TP>无机氮>氨氮>TN>总余氯>CODMn> BOD5> SS>硫化物>Zn=pH>Cu。

表1　各监测指标变化范围及达标情况

2.2监测值聚类分析结果

应用等级聚类技术对各排放指标检测值和超标倍数相似性进行分析，相似性定义使用Bray-Curtis法，使用组平均连接方法形成枝状图，如图1所示。结果表明，在80%相似水平上，可将监测指标分为2类，一类为氮、磷类指标，包括TP、TN、无机氮、活性磷酸盐、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，另一类为非氮、磷类指标，包括SS、pH、CODMn、BOD5、Cu、Zn、硫化物和总余氯。在90%相似水平上，pH和SS可聚为一类，氨氮和无机氮可聚为一类，表现出较强的相关性。

图1　外排水监测值聚类分析结果Fig.1　Cluster of drainage monitoring value

2.3不同养殖模式外排水污染物差异

对3种养殖模式外排水监测值进行非度量多维标度分析(MDS)，按照样本间的非相似性等级顺序将样本排放在二维标序图中，结果如图2所示，压力系数(stress)反应了相似性等级与标序图中相应的距离等级的不一致程度，监测值压力系数为0.15，一致程度较高。从图中可见，除1个站位外，青蟹池塘养殖模式的外排水监测值相似性较高，与整体水平不相似性高的站位均为对虾养殖模式。

图2　外排水监测值非度量多维标度分析Fig.2　Non-metric Multi-Dimensional scaling of drainage monitoring value

表2列出了3种养殖模式各指标超标站位数占总超标站位数的比例，24个悬浮物超标站位中，对虾养殖模式超标站位16个，青蟹养殖模式8个；24个pH超标站位中，对虾养殖模式22个，鱼类养殖模式2个；44个CODMn超标站位中，对虾养殖模式36个，鱼类养殖模式8个；33个BOD5超标站位中，对虾养殖模式28个，鱼类养殖模式5个；Zn超标站位1个，为对虾养殖模式；氨氮超标站位22个，均为对虾养殖模式；35个无机氮超标站位中，对虾养殖模式31个，鱼类养殖模式4个；40个活性磷酸盐超标站位中，对虾养殖模式34个，鱼类养殖模式6个；31个总余氯超标站位中，对虾养殖模式25个，鱼类养殖模式6个；8个硫化物超标站位中，对虾养殖模式3个，鱼类养殖模式5个；24个TN超标站位中，对虾养殖模式16个，青蟹养殖模式1个，鱼类养殖模式7个；36个TP超标站位中，对虾养殖模式24个，青蟹养殖模式8个，鱼类养殖模式4个。青蟹养殖模式悬浮物和TP超标比例高于站位比例；鱼类养殖模式硫化物和TN超标比例高于站位比例，总余氯、CODMn和BOD5超标比例接近站位比例；对虾养殖模式除硫化物低于站位比例，悬浮物、TN、TP接近站位比例外，其他指标超标比例均高于站位比例。

表2　三种养殖类型的各类指标超标站位比例

3　讨　论

3.1广西海水池塘养殖产污机理

广西沿海对虾池塘养殖品种主要是南美白对虾(Penaeusvannamei)，蟹类主要品种是锯缘青蟹(Scyllaserrata)，海水鱼类品种较为繁杂，以高盐罗非鱼(Oreochromismossambicus)、乌塘鳢(Bostrichthyssinensis)、鲈鱼(Lateolabraxjaponicus)和鲷科鱼类为主，近年来石斑鱼类(Grouper)也发展较快。在13项监测指标中，Cu和Zn属于持久性污染物，主要来自纤毛虫防治使用的含Cu、Zn药剂，仅在大规模病害流行时使用量较大，水质监测时并非纤毛虫病流行期，因此达标率较高。pH属于酸和碱类污染物，其产生主要有两种类型，一是在清塘时过量使用生石灰、漂白粉等清除环境中的疾病生物和敌害生物，导致水体pH值偏高。二是在养殖过程中，因有机物分解会造成pH值逐渐下降。由于pH的变化与养殖生物生长状态密切相关，养殖者在养殖过程中会使用各种方法对pH进行调节，使其维持在生长适宜范围内，因此，其达标率虽只有66.7%，但超标倍数很低，超标站位的pH通常仅是略高于标准上限或略低于标准下限。其他10项指标均属于非持久性污染物，又可分为两类，一类是由于养殖过程中投饵及生物的排泄物引起的，如无机氮、活性磷酸盐、硫化物、总氮、总磷、悬浮物等，CODMn和BOD5监测值高低与上述指标密切相关，另一类是总余氯，由于使用含氯消毒剂清塘或消毒时产生。其中，硫化物在养殖池塘不断充氧的条件下，含量较低，而总余氯的含量，则取决于消毒距排水的间隔长短。养殖生物对氮、磷、有机物的耐受能力较高，随养殖时间的延长，氮、磷、有机物类污染物浓度不断升高，特别是由于生产操作缺乏严格规范导致过量投饵或不合理施肥时，累积量更为明显，这些累积的物质70%左右沉积在底泥中[8]，当排水速度较快，或排水时搅动水体，沉积的颗粒物随水排出，便会表现出超高的氮、磷含量[9]。

3.2不同养殖模式外排水污染物特点

南美白对虾是广西海水池塘养殖最普遍的品种， 由于各位点的养殖设施、养殖区水质和养殖技术不同，苗种投放密度差异也较大，从3万尾/亩到10万尾/亩不等。南美白对虾对环境的耐受性极强，其市场价格又受单位规格影响较大，在保证成活率的情况下，养殖时间越长，养殖效益越明显，养殖者往往通过持续充氧和泼洒微生物制剂等手段，在水体氮、磷含量极高时，仍能将水体中的氨氮、硫化物等毒性物质控制在对虾耐受范围内[10]，直至收获时排出，因此，氮、磷浓度的超高值基本均出现在对虾养殖塘。青蟹池塘养殖模式的特点是投放密度较低，为防止青蟹自残，养殖密度通常控制在600只/亩以下，因此外排水污染物浓度相对较低，但由于投放活饵，且青蟹喜食腐败物质，因此悬浮物浓度较高。海水鱼池塘养殖模式养殖品种较多，养殖密度也不一致，但通常集约化程度低于对虾，且鱼类养殖病毒类病原危害低于对虾，日常换水较多，因此未出现氮、磷的超高值，值得注意的是，部分鱼类养殖投放活饵，饵料系数较低，靠定期换水甚至半流水维持水质，其外排水污染物单位浓度不高，累积排放污染可能较高，这在外排水监测工作中应该注意。

3.3推广清洁生产模式的必要性

近年来，随着饲料赊销的控制，池塘养殖投入成本明显升高，广西的海水池塘养殖原本以小规模养殖户为主，由于成本增高，多数将池塘出租给浙江、江苏等地的外来养殖户，靠塘租稳定获利，目前这种租赁模式养殖面积已达到池塘养殖总面积的60%以上。由于养殖池塘所有权归原业主所有，因此，养殖户的资金投入主要用于能直接提升养殖成功率和养殖产量的短期投入，如池塘铺设地膜，增加增氧机，使用各种水质处理和底改剂等，而对其他方面基本没有投入，例如，排水沟渠不仅具有沉积作用，还可作为池塘养殖的末端治理场所，如李卓佳等，文国樑等在沟渠种植江蓠和养殖罗非鱼[11,12]，刘丰雷等在沟渠养殖三角帆蚌[13]，均取得了良好效果。然而，据笔者调查，公用排水渠每年约淤积5～6cm，租塘的养殖户不会投入资金进行清淤，导致排水渠淤积严重，基本丧失了末端治理作用。至于排水处理设施，除极少数健康养殖示范场有一定面积污水处理塘外，其他养殖场均为排污管直接排海或经排水渠直接排海。而且，末端治理不仅增加养殖成本，其处理效果也是有限度的，如本文中调查的一些站位，活性磷酸盐达到标准限值的288倍，无机氮达到标准限值的46倍，即使采用人工湿地、藻类塘等方法进行处理[14,15]，也难以做到达标排放，因此，推广清洁养殖模式，从源头上控制污染物产生量，辅以末端治理，才是控制养殖池塘面源污染的有效方法。

4　结　论

4.1监测的13项污染物指标达标率依次为Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>总余氯>无机氮>总磷> BOD5>活性磷酸盐>CODMn，72个监测站位中仅有2个站位达到海水池塘养殖清洁生产技术要求(DB45/T 1062-2014)标准要求。

4.2各项监测指标中，活性磷酸盐、TP、无机氮、氨氮和TN超标倍数较高，单纯依赖末端治理有所不足，通过清洁生产模式从源头控制污染物产生是控制面源污染的有效办法。

4.3聚类分析结果表明，氮、磷类污染物监测值相关性较强，与非氮、磷类污染物在80%相似水平下属于不同类，在监测能力不足时可选择有代表性的氮、磷类指标监测。

4.4非度量多维标度分析结果表明，不同养殖模式污染物特征不同，外排水污染物浓度主要由养殖方法决定，其中对虾养殖模式污染物变动最大，在监测工作中必须注意样本的选择。

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[3]中华人民共和国农业部,SC/T 9103-2007 海水养殖水排放要求[S].

[4]广西质量技术监督局, DB45/T 1062-2014海水池塘养殖清洁生产技术要求[S].

[5]国家质量技术监督局, GB 17378.3-2007海洋监测规范 第3部分:样品采集、贮存与运输[S].

[6]国家质量技术监督局, GB 17378.4-2007 海洋监测规范 第4部分:海水分析[S].

[7]国家质量技术监督局, GB 11898-89水质游离氯和总氯的测定 N,N-二乙基-1,4苯二胺分光光度法[S].

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Analysis of Coastal Aquaculture Ponds Drainage Condition in Guangxi

GUO Chen1，HAUNG Rui-bin1, YANG Quan-guang1, WANG Da-peng2,ZHANG Hai-qiang3

(1.DistrictAdministrationofFangchengCamelliaNationalNatureReserve,Fangchenggang,Guangxi538000,China; 2.GuangxiAcademyofFisherySciences,Nanning530021,China; 3.GuangxiEnvironmentalMonitoringCenter，Nanning530028,China)

Through monitoring and analysis on the wastewater from coastal 72 pond breeding stations of three cultivation patterns in Guangxi, this article had identified the target rates, exceed multiples and distribution characteristics of 13 major pollutants indicators. The results showed: only two stations had reached local standard requirements of all indicators and the target rates followed by Cu>Zn>sulfide>NH3-N>TN=SS=pH>total chlorine>TIN>TP>BOD5>PO4-P>CODMn; exceed multiples of PO4-P, TP, TIN, NH3-N and TN were higher; concentrations of nitrogen and phosphorus pollutants had a strong correlation; drainage pollutant concentration were affected apparently by breeding method, with the largest changes on shrimp breeding.

Seawater ponds; drainage; compliance rate

2015-06-09

沿海池塘养殖面源污染控制与治理技术体系研究与示范(HYKJXM-2012-05)；滩涂养殖清洁生产技术应用示范(广西生态引导基金专项桂环函〔2011〕1132号)。

郭辰(1981-)男，福建南安人，2007年毕业于广西大学林产化学加工工程专业，硕士，工程师，主要从事环境保护工作。

王大鹏，oucwdp@163.com。

X835

A

1001-3644(2015)06-0057-05