环杭州湾围垦养殖区凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)池塘水质特征及污染物排放研究

倪 蒙，原居林，储忝江，刘 梅，孙翠萍，顾志敏

(浙江省淡水水产研究所 农业部淡水渔业健康养殖重点实验室，浙江 湖州 313001)

沿海滩涂是我国最重要的自然资源之一，也是海岸湿地的重要组成部分。滩涂具有面积大、分布集中、农牧渔业综合开发潜力大等特点，滩涂围垦一直是我国实现耕地总量动态平衡的主要途径[1]。其中浙江省环杭州湾地区是主要的滩涂围垦养殖区,但由于滩涂地区其土地含盐量大，矿化度高，生态环境脆弱，常规农牧业难以利用，严重制约着围垦养殖业的发展[2]。凡纳滨对虾具有生长快、抗病力强、肉质鲜美、对饲料要求不高等特点[3]，近年来凡纳滨对虾淡化养殖技术不断突破[4],在环杭州湾地区蓄淡养殖规模不断扩大，取得了良好的经济效益。但由于生产方式粗放，易造成养殖水环境恶化，从而影响养殖品种的生长和病害频发[5-6]。另外，现有养殖仍以产量为目标，不太注重养殖环境的改善，有机负荷过高，水体富营养化程度加剧[7]。因此，加强养殖水环境监测，科学评价水质特征和污染状况，是发展水产养殖污染物去除和水域环境修复的基础。本研究根据2016年7-10月对环杭州湾地区4个实验点凡纳滨对虾养殖池塘水体进行检测分析，拟探明主要污染物的排放情况，并通过对水质和污染状况进行评价，以期为围垦养殖区污染治理和养殖水环境修复提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验点的分布

本研究选择环杭州湾围垦养殖区凡纳滨对虾养殖池塘为研究区域，分别在平湖市、萧山区、绍兴滨海新区和慈溪市设置实验点(图1，表1)，每个实验点设置3个平行。

图1 各实验点的位置分布Fig.1 The distribution of the sample sites

表1 各实验点基本情况Tab.1 The basic situation of the sample sites

1.2 水质检测项目及分析方法

1.3 污染状态评价方法

1.3.1 水质污染指数评价法

P=1/n∑Pi

Pi=Ci/Si(i=1，2，…，n)

式中：P为水质污染指数；Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物的实测浓度；Si为污染物的评价标准；n为总的污染个数。

污染负荷分担率参考肖建军等[9]的评价方法，计算公式如下：

Ki=(Pi/∑Pi)×100%

式中：Ki为污染负荷分担率；Pi为污染物i的污染指数。

1.3.2 综合营养状态指数评价法

根据中华人民共和国环境保护部2004年的湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定的湖泊(水库)富营养化状况评价方法：采用修正的卡尔森指数方法进行评价[10]，计算公式如下：

TLI(∑)=∑Wj×TLI(j)

式中：TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的权重；TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数，以Chl-a为基准参数,则第j种参数的归一化的Wj计算式为：

式中:rij为第j种参数与Chl-a的相关系数。

2 结果与分析

2.1 围垦养殖区水环境现状调查结果

依照渔业水质标准(GB11607-89)对四个实验点初始水质特征进行了调查，色、臭、味，漂浮物质和悬浮物质等指标符合渔业水质标准。不同实验点的pH的测定范围是7.85～8.83，其中，平湖和绍兴两个实验点略高于渔业水质标准。慈溪实验点总大肠杆菌群含量超过了渔业水质标准，其他地区总大肠杆菌群含量均符合渔业水质标准。萧山、平湖和绍兴实验点的总汞含量均超过了渔业水质标准。而总铬、铅、铜、锌等重金属指标均符合渔业水质标准。平湖和绍兴实验点总氮含量[(1.43±0.31)、(1.81±0.55)mg/L]显著高于萧山和慈溪实验点[(0.75±0.22)、(0.82±0.13)mg/L]，而平湖、萧山和绍兴实验点总磷含量[(0.72±0.19)、(0.16±0.15)、(0.60±0.22)mg/L]均显著高于慈溪实验点(0.40±0.10)mg/L。

表2 初始水环境现状调查结果Tab.2 The initial survey results of water environment

注：*代表超过渔业水质标准限值。

2.2 环杭州湾围垦养殖区污染物及排放研究

2.2.1 TN变化情况

2016年7-10月TN含量结果如图2所示， TN含量均处于地表水环境质量标准GB3838-2002中Ⅳ～Ⅴ类水平，TN含量随时间均呈现逐渐上升的趋势，10月平湖实验点达到最大值(4.1 mg/L)，其他地区在9月份TN含量达到最高峰。

2.2.2 TP变化情况

在整个养殖周期中，池塘水中TP含量全部处于地表水环境质量标准Ⅴ类水平(图3)。且随时间逐渐升高，TP最高值出现在9月绍兴实验点(2.81 mg/L)，TP最低值出现在10月的萧山和平湖实验点(0.51 mg/L和0.52 mg/L)。

图2 凡纳滨对虾池塘水中TN含量变化Fig.2 The content of total nitrogen in differentL.vannamei ponds

图3 凡纳滨对虾池塘水中TP含量变化Fig.3 The content of total phosphorus in different L.vannamei ponds

图4 凡纳滨对虾池塘水中含量变化Fig.4 The content of ammonia nitrogen in different L.vannamei ponds

图5 凡纳滨对虾池塘水中含量变化Fig.5 The content of nitrites in different L.vannamei ponds

2.2.5 COD变化情况

COD在池塘水中的变动范围较大(9.3～85.3 mg/L)，平均浓度为40.05 mg/L。除8月萧山实验点COD含量较低外(9.3 mg/L)，其他实验点均处于地表水环境质量标准Ⅳ～Ⅴ类水平，10月萧山实验点COD含量高达85.3 mg/L。

图6 凡纳滨对虾池塘水中COD含量变化Fig.6 The content of chemical oxygen demand in different L.vannamei ponds

综上所述，浙江环杭州湾围垦养殖区池塘水大多属于地表水环境质量标准Ⅴ类水，主要超标因子为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 环杭州湾地区围垦养殖区污染评价与分析

根据综合营养状态指数评价法对环杭州湾围垦养殖区池塘水质整个养殖周期内逐月营养水平进行评估，结果显示平湖8月TLI(∑)为58.49，属于轻度富营养化；7月平湖、萧山和慈溪TLI(∑)在60～70之间，属于中度富营养化，其他实验点TLI(∑)均高于70，属于重度富营养化(表6)。

3 讨论

由于水体污染日益严重，近年来关于池塘养殖污染问题受到众多学者的不断关注[11-14]。陈东兴等[11]研究了鱼虾蟹池塘排水水质及污染强度，Cai et al.[12]研究了中华绒螯蟹养殖池塘水质、氮收支和污染物负荷情况。本研究通过对环杭州湾围垦养殖区初始水质调查相关研究发现，除总汞外，环杭州湾围垦养殖区重金属含量均低于检测下限，基本达到了渔业水质标准的要求(GB11607-89)。污染物调查结果表明主要污染物质为TN、TP和COD，属于地表水环境质量标准Ⅴ类水，不利于水产养殖的健康发展，应采取相应的原位修复，对养殖用水进行相关处理，以确保养殖业的可持续发展。另外，环杭州湾围垦养殖区池塘排水中污染物浓度较高，应使用多重尾水处理技术，降低水体中污染物水平，方可进行排放。

表5 污染负荷分担率及首要污染物Tab.5 The ratio of pollution load and primary pollutant

表6 综合营养状态指数评价结果Tab.6 Evaluation results of the comprehensive trophic status index method

随着时间的推移，环杭州湾围垦养殖区水体富营养化状态呈现逐渐加深的趋势，整体而言，综合营养指数法显示凡纳滨对虾池塘呈现重度富营养化状态。水质污染评价指数法结果亦显示凡纳滨对虾池塘水质均处于严重污染状态。这说明环杭州湾围垦养殖区水质污染较为严重，这种情况可能是由于养殖凡纳滨对虾密度过高，投饵量过大，导致水体负荷增大，超出水体自身自净能力有关。

总之，环杭州湾围垦养殖区池塘污染现状较为严重，养殖中后期大多处于重度污染状态，主要污染物为TN、TP和COD，其中TP尤为严重。针对污染现状，应根据水体营养盐类的变化特点,开展适宜的水体原位修复工作，通过物理方法(过滤、沉淀)和生物方法(种植水生蔬菜、泼洒有益菌、合理混养)等方法,合理控制水体中TN、TP含量，达到大幅降低污染物产生量、改善凡纳滨对虾养殖环境的目的。

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