河北省海水养殖凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）养殖尾水监测对比研究

李瑶 张碧函 殷蕊 宫春光

摘 要：以河北省黄骅地区海水工厂化和池塘养殖凡纳滨对虾尾水为研究对象， 检测这两种养殖模式下不同养殖阶段所排放的养殖尾水中化学需氧量（COD）、无机氮（DIN）及活性磷酸盐（DIP）等指标的变化， 利用单因子污染指数（Pi）和内梅罗综合指数（P）对养殖尾水状况进行了评价。结果表明， 尾水的主要污染因子为DIN与DIP；主要污染物浓度均值工厂化养殖模式高于池塘养殖模式， 且工厂化养殖尾水主要污染物均超过《河北省海水养殖尾水污染物排放标准》一级排放限值；养殖尾水主要污染物浓度均随养殖时间的延长而增加；两种模式下养殖尾水的内梅罗综合指数P值均处于严重污染状等级。

关键词：河北省；凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）；工厂化养殖；池塘养殖；单因子污染指数；内梅罗综合评价污染指数

我国是世界上海水养殖规模最大的国家之一[1]， 2022年我国海水养殖产量为2 275万t，较2015年增长了21.33%；其中河北省2022年的海水工厂化养殖产量为58万t，较2015年增长了14.52%[2-3]。集约化、高密度的养殖方式在高产的同时也带来了一系列环境问题，造成水体富营养化[4-6]。凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）对水环境因子变化具有很强的适应性，是集约化养殖的优良品种[7]，同时也是河北省的重要海水养殖品种。为更准确地了解河北省海水养殖凡纳滨对虾养殖尾水的状况，对在河北省具有代表性的黄骅地区海水工厂化和池塘养殖凡纳滨对虾的养殖尾水进行了持续跟踪监测，监测结果和评价有助于为更科学、准确地制定养殖尾水处理方案提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 监测区域、点位布设、监测频次

自2021年6月开始，在河北省黄骅市沿海地区，选取该区域同一孵化池孵化的凡纳滨对虾苗种分别在工厂化和池塘养殖模式布点监测。在岐口选择了3个工厂化养殖池，在东高头选择了3个池塘养殖池，共布设6个取样点，1#—3#为工厂化养殖池排水取样点，4#—6#为池塘养殖模式排水取样点。池塘养殖每月1次取样监测，从6月份持续到9月份，工厂化养殖每月1次取样监测，从9月份持续到12月份，连续监测三年。

1.2 检测方法

水温、盐度、pH值、溶解氧等指标在现场采用水质分析仪测定，同时采集水样在实验室依据《海洋监测规范： 海水分析》（GB 17378.4—2007）[8]相关规定测定 COD、DIN及DIP等指标。见表1。

1.3 评价标准与方法

1.3.1 评价标准 参考河北省海域环境质量功能区划的要求，调查区域的养殖尾水应符合一级排放要求。因此，养殖尾水采用《海水养殖水排放要求》（SC/T 9103-2007）[9]与《河北省海水养殖尾水污染物排放标准》（DB 13/5879-2023）[10]进行评价。见表2。

2.3.2 评价方法

2.3.2.1 单因子污染指数[11]

水质单因子污染指数按式①计算：

Pi=CiC0①

式中：Pi为单因子指数；Ci为各评价因子的实际检测值；C0为各评价因子的评价标准限值（一级标准）。

2.3.2.2 内梅罗综合污染评价法[12]

水质内梅罗综合污染指数按式②计算：

P=Pmax+Pavg2②

式中：P为内梅罗综合指数；Pmax为各指标单因子污染指数Pi的最大值；Pavg为各评价因子的平均值。

具体等级划分标准见表3。

2 结果与分析

2.1 养殖尾水污染因子监测分析

2.1.1 凡纳滨对虾海水工厂化养殖模式

根據2021—2023年的监测数据（图1）分析得出：养殖尾水COD范围为7.56～10.56 mg/L，氨氮范围为0.456～0.769 mg/L，DIN范围为0.893～1.421 mg/L，DIP范围为0.069～0.141 mg/L，TN范围为2.629～3.896 mg/L，TP范围为0.229～0.356 mg/L。通过对进、排水的监测对比分析：COD总体呈上升趋势，最大值出现在2021年12月份，为10.56 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高184.43%；氨氮总体呈下降趋势，最大值出现在2021年12月份，为0.769 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高365.23%；DIN总体呈上升趋势，最大值出现在2023年12月份，为1.421 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高386.24%；DIP总体呈下降趋势，最大值出现在2022年12月份，为0.141 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高46.43%；TN总体呈上升趋势，最大值出现在2021年12月，为3.896 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高841.96%；TP总体呈上升趋势，最大值出现在2022年12月，为0.356 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水含量高241.53%。

尾水中COD仅在2021年12月份超出《河北省海水养殖尾水污染物排放标准》一级标准，超标率为8.33%； TN和TP在各监测时段均符合《河北省海水养殖尾水污染物排放标准》一级排放标准； DIN在各监测时段均超出《海水养殖水排放要求》一级排放标准，部分监测时段超出二级标准，超标率为73.33%， DIP在各监测时段均超出《海水养殖水排放要求》一级排放标准，部分监测时段超出二级标准，超标率为60%。

2.1.2 凡纳滨对虾海水池塘养殖模式

根据2021—2023年的监测数据（图2）分析得出：养殖尾水COD范围为：3.6～9.68 mg/L，氨氮范围为：0.026～0.152 mg/L，DIN范围为：0.46～0.735 mg/L，DIP范围为：0.01～0.216 mg/L，TN范围为：1.341～3.513 mg/L，TP范围为：0.10～0.334 mg/L。通过2021—2023年对凡纳滨对虾池塘养殖的进、排水的监测对比分析：尾水COD总体呈上升趋势，最大值出现在2021年8月份，为9.68 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高122.75%；氨氮2021—2023年总体呈上升趋势，最大值出现在2021年8月份，为0.152 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高116.64%；DIN 2021—2023年总体呈上升趋势，最大值出现在2021年9月份，为0.735 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高231.21%；DIP 2021—2023年总体呈上升趋势，最大值出现在2023年7月份，为0.216 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高592.30%；TN 2021—2023年总体呈上升趋势，最大值出现在2023年9月，为3.513 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高606.78%；TP 2021—2023年总体呈上升趋势，最大值出现在2023年8月，为0.334 mg/L，三年监测数据均值显示尾水较进水高176.18%。

尾水水质中COD、TN与TP各监测时段均符合《河北省海水养殖尾水污染物排放标准》一级标准； DIN部分监测时段超出《海水养殖水排放要求》一级标准，超标率为：66.67%，均在二级标准范围内； DIP部分监测时段超出《海水养殖水排放要求》一级标准，超标率为86.67%，部分超出二级标准，超标率为66.67%。

2.2 养殖尾水污染状况评价

河北省凡纳滨对虾海水工厂化与池塘养殖尾水单因子质量评价和内梅罗综合评价结果见表4。其中，从单因子质量评价角度看，COD、DIN和DIP的单因子指数最高值均出现在工厂化养殖模式中。COD均小于1，符合《海水養殖水排放要求》一级标准。DIN与DIP均超出了《海水养殖水排放要求》一级标准，其中，工厂化养殖模式DIN的Pi值最高为2.344，平均值为2.306，池塘养殖DIN的Pi值最高为1.189，平均值为1.164；工厂化养殖模式DIP的Pi值最高达2.450，平均值为2.297，池塘养殖模式DIP的Pi值最高为2.485，平均值为2.003。从监测数据来看，尾水的主要污染因子为DIN与DIP，DIP较DIN污染更为严重。

从内梅罗污染指数P值来看，工厂化与池塘养殖均处于严重污染状况，而凡纳滨对虾工厂化养殖模式P值均值是池塘养殖的1.31倍，污染程度更为严重。

3 结论

凡纳滨对虾海水工厂化与池塘养殖尾水的检测结果显示， DIP是污染最高的因子，按照《海水养殖水排放要求》一级标准，工厂化养殖模式DIN超标率为100%，池塘养殖模式超标率为66.67%。以内梅罗综合污染指数评价，工厂化与池塘养殖尾水P值均大于1.5，尾水水质处于严重污染程度，工厂化养殖尾水污染程度较高，约为池塘养殖模式的1.31倍。本研究结果与刘太胜等[13]在广东茂名市沿海区域进行的工厂化和土塘凡纳滨对虾养殖尾水研究相一致。工厂化养殖尾水污染程度更高的原因，主要由于凡纳滨对虾海水工厂化养殖采用的是高密度、大量投喂的养殖模式， 依靠人工增氧、大量换水来维持水质，从而导致尾水中携带大量残饵、粪便以及氮磷污染物；而池塘养殖中有单细胞藻类通过光合作用吸收部分氮磷。根据本文的监测结果，建议在凡纳滨对虾海水养殖尾水处理中，重点加强对DIP和DIN的处理；同时，工厂化养殖模式养殖尾水的处理更具有必要性和紧迫性。

参考文献：

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[13] 刘太胜，杨波，何宁，等.茂名市海水养殖尾水污染综合评价研究[J].生态科学，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）