廣西海水池塘養(yǎng)殖外排水狀況分析

郭　辰，黃瑞斌， 楊泉光， 王大鵬，張海強(qiáng)

(1. 廣西防城金花茶國家級自然保護(hù)區(qū)管理處，廣西 防城港　538000; 2.廣西水產(chǎn)科學(xué)研究院，南寧　530021;3. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，南寧　530028)

廣西海水池塘養(yǎng)殖外排水狀況分析

郭辰1，黃瑞斌1， 楊泉光1， 王大鵬2，張海強(qiáng)3

(1. 廣西防城金花茶國家級自然保護(hù)區(qū)管理處，廣西 防城港538000; 2.廣西水產(chǎn)科學(xué)研究院，南寧530021;3. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，南寧530028)

通過對廣西沿海3種養(yǎng)殖模式72個養(yǎng)殖池塘站位的外排水進(jìn)行監(jiān)測和分析，查明了13項主要污染物指標(biāo)的達(dá)標(biāo)率、超標(biāo)倍數(shù)及分布特征。結(jié)果表明，僅有2個站位全部指標(biāo)達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)要求，污染物指標(biāo)達(dá)標(biāo)率依次為Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>總余氯>無機(jī)氮>總磷> BOD5>活性磷酸鹽>CODMn；活性磷酸鹽、TP、無機(jī)氮、氨氮和TN超標(biāo)倍數(shù)較高；氮、磷類污染物濃度具有較強(qiáng)的相關(guān)性；外排水污染物濃度受養(yǎng)殖方法影響明顯，其中對蝦養(yǎng)殖模式變化最大。

海水池塘養(yǎng)殖；外排水；達(dá)標(biāo)率

池塘養(yǎng)殖模式是廣西海水養(yǎng)殖主要的模式，養(yǎng)殖品種包括對蝦、青蟹、海水魚等。飼料、肥料、漁藥在養(yǎng)殖過程中大量投入池塘，又以殘餌、代謝物的形式，排放到外界環(huán)境。資料表明，在魚類養(yǎng)殖中，僅占飼料投喂量25%～35%的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)被用于增加魚體重，65%～75%的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)人水環(huán)境；而蝦養(yǎng)殖的餌料利用率更低，大約77%～94%的N和P進(jìn)入水環(huán)境[1，2]。2014年，廣西發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)，海水池塘養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術(shù)要求(DB45/T 1062-2014)[3]，該標(biāo)準(zhǔn)對海水池塘外排水中的懸浮物(SS)、pH、化學(xué)需氧量(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、銅(Cu)、鋅(Zn)、無機(jī)氮、氨氮、活性磷酸鹽、硫化物、總余氯、總氮(TN)和總磷(TP)13項指標(biāo)排放限值做出了規(guī)定，取代了原有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 9103-2007[4]。本文對72個海水養(yǎng)殖池塘的外排水污染物含量進(jìn)行監(jiān)測，分析各項指標(biāo)超標(biāo)情況及相關(guān)性，為地方標(biāo)準(zhǔn)推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1　材料與方法

1.1樣品采集與監(jiān)測方法

于2014年度對廣西沿海72個養(yǎng)殖池塘進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測范圍基本覆蓋了沿海主要池塘養(yǎng)殖區(qū)，其中對蝦養(yǎng)殖池塘47個，青蟹養(yǎng)殖池塘9個，海水魚養(yǎng)殖池塘16個。采樣方法為：在排水口處按排水前期、排水中期、排水后期采樣并計算平均值。采集、貯存和運(yùn)輸按GB 17378.3-2007要求[5]。樣品測定按GB 17378.4-2007[6]，其中總余氯測定按GB 11898-89[7]。無機(jī)氮為氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮監(jiān)測結(jié)果之和。

1.2數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)分析主要使用Excel軟件和多元統(tǒng)計分析軟件Primer，在使用Primer軟件進(jìn)行等級聚類(CLUSTUR)和非度量多維標(biāo)度(MDS)分析之前，對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計算公式為

式中, vij為標(biāo)準(zhǔn)化值，xij為第j個指標(biāo)第i個值，Max(xij)為該指標(biāo)最大值，Min(xij)為該指標(biāo)最小值。

監(jiān)測指標(biāo)的超標(biāo)倍數(shù)計算方法為，超標(biāo)倍數(shù)=監(jiān)測值/標(biāo)準(zhǔn)上限值。其中，pH計算方法為：

當(dāng)pH>標(biāo)準(zhǔn)上限值時，超標(biāo)倍數(shù)=監(jiān)測值/標(biāo)準(zhǔn)上限值；

當(dāng)pH<標(biāo)準(zhǔn)下限值時，超標(biāo)倍數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)下限值/監(jiān)測值。

2　結(jié)果與分析

2.1主要排放指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果及超標(biāo)情況

海水池塘養(yǎng)殖主要排入?yún)^(qū)域為水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，屬于重點(diǎn)保護(hù)水域，應(yīng)執(zhí)行一級排放標(biāo)準(zhǔn)。72個監(jiān)測點(diǎn)中，按地方標(biāo)準(zhǔn)要求，13項指標(biāo)排放限值全部達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)排放要求的僅2個監(jiān)測點(diǎn)，達(dá)標(biāo)率僅2.8%，即使按二級標(biāo)準(zhǔn)要求，全部13項指標(biāo)均達(dá)到排放要求的也只有14個監(jiān)測點(diǎn)，達(dá)標(biāo)率19.4%。各監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測值范圍，一級標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率和最高超標(biāo)倍數(shù)如表1所示，達(dá)標(biāo)率較高的指標(biāo)有Cu、Zn和硫化物，分別達(dá)到100%、98.6%和88.9%，達(dá)標(biāo)率較低的指標(biāo)有CODMn、活性磷酸鹽和BOD5，分別為38.9%、44.4%和45.8%，其他各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)率在50%～70%之間。各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)率依次為Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>總余氯>無機(jī)氮>總磷> BOD5>活性磷酸鹽>CODMn。活性磷酸鹽、TP、無機(jī)氮、氨氮和TN監(jiān)測值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍較多，最高超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到288.0、77.0、46.9、21.1和18.1，從各站位監(jiān)測情況看，此類極高值并非個別現(xiàn)象。各項指標(biāo)超標(biāo)倍數(shù)依次為活性磷酸鹽>TP>無機(jī)氮>氨氮>TN>總余氯>CODMn> BOD5> SS>硫化物>Zn=pH>Cu。

表1　各監(jiān)測指標(biāo)變化范圍及達(dá)標(biāo)情況

2.2監(jiān)測值聚類分析結(jié)果

應(yīng)用等級聚類技術(shù)對各排放指標(biāo)檢測值和超標(biāo)倍數(shù)相似性進(jìn)行分析，相似性定義使用Bray-Curtis法，使用組平均連接方法形成枝狀圖，如圖1所示。結(jié)果表明，在80%相似水平上，可將監(jiān)測指標(biāo)分為2類，一類為氮、磷類指標(biāo)，包括TP、TN、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，另一類為非氮、磷類指標(biāo)，包括SS、pH、CODMn、BOD5、Cu、Zn、硫化物和總余氯。在90%相似水平上，pH和SS可聚為一類，氨氮和無機(jī)氮可聚為一類，表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性。

圖1　外排水監(jiān)測值聚類分析結(jié)果Fig.1　Cluster of drainage monitoring value

2.3不同養(yǎng)殖模式外排水污染物差異

對3種養(yǎng)殖模式外排水監(jiān)測值進(jìn)行非度量多維標(biāo)度分析(MDS)，按照樣本間的非相似性等級順序?qū)颖九欧旁诙S標(biāo)序圖中，結(jié)果如圖2所示，壓力系數(shù)(stress)反應(yīng)了相似性等級與標(biāo)序圖中相應(yīng)的距離等級的不一致程度，監(jiān)測值壓力系數(shù)為0.15，一致程度較高。從圖中可見，除1個站位外，青蟹池塘養(yǎng)殖模式的外排水監(jiān)測值相似性較高，與整體水平不相似性高的站位均為對蝦養(yǎng)殖模式。

圖2　外排水監(jiān)測值非度量多維標(biāo)度分析Fig.2　Non-metric Multi-Dimensional scaling of drainage monitoring value

表2列出了3種養(yǎng)殖模式各指標(biāo)超標(biāo)站位數(shù)占總超標(biāo)站位數(shù)的比例，24個懸浮物超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式超標(biāo)站位16個，青蟹養(yǎng)殖模式8個；24個pH超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式22個，魚類養(yǎng)殖模式2個；44個CODMn超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式36個，魚類養(yǎng)殖模式8個；33個BOD5超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式28個，魚類養(yǎng)殖模式5個；Zn超標(biāo)站位1個，為對蝦養(yǎng)殖模式；氨氮超標(biāo)站位22個，均為對蝦養(yǎng)殖模式；35個無機(jī)氮超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式31個，魚類養(yǎng)殖模式4個；40個活性磷酸鹽超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式34個，魚類養(yǎng)殖模式6個；31個總余氯超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式25個，魚類養(yǎng)殖模式6個；8個硫化物超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式3個，魚類養(yǎng)殖模式5個；24個TN超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式16個，青蟹養(yǎng)殖模式1個，魚類養(yǎng)殖模式7個；36個TP超標(biāo)站位中，對蝦養(yǎng)殖模式24個，青蟹養(yǎng)殖模式8個，魚類養(yǎng)殖模式4個。青蟹養(yǎng)殖模式懸浮物和TP超標(biāo)比例高于站位比例；魚類養(yǎng)殖模式硫化物和TN超標(biāo)比例高于站位比例，總余氯、CODMn和BOD5超標(biāo)比例接近站位比例；對蝦養(yǎng)殖模式除硫化物低于站位比例，懸浮物、TN、TP接近站位比例外，其他指標(biāo)超標(biāo)比例均高于站位比例。

表2　三種養(yǎng)殖類型的各類指標(biāo)超標(biāo)站位比例

3　討　論

3.1廣西海水池塘養(yǎng)殖產(chǎn)污機(jī)理

廣西沿海對蝦池塘養(yǎng)殖品種主要是南美白對蝦(Penaeusvannamei)，蟹類主要品種是鋸緣青蟹(Scyllaserrata)，海水魚類品種較為繁雜，以高鹽羅非魚(Oreochromismossambicus)、烏塘鱧(Bostrichthyssinensis)、鱸魚(Lateolabraxjaponicus)和鯛科魚類為主，近年來石斑魚類(Grouper)也發(fā)展較快。在13項監(jiān)測指標(biāo)中，Cu和Zn屬于持久性污染物，主要來自纖毛蟲防治使用的含Cu、Zn藥劑，僅在大規(guī)模病害流行時使用量較大，水質(zhì)監(jiān)測時并非纖毛蟲病流行期，因此達(dá)標(biāo)率較高。pH屬于酸和堿類污染物，其產(chǎn)生主要有兩種類型，一是在清塘?xí)r過量使用生石灰、漂白粉等清除環(huán)境中的疾病生物和敵害生物，導(dǎo)致水體pH值偏高。二是在養(yǎng)殖過程中，因有機(jī)物分解會造成pH值逐漸下降。由于pH的變化與養(yǎng)殖生物生長狀態(tài)密切相關(guān)，養(yǎng)殖者在養(yǎng)殖過程中會使用各種方法對pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其維持在生長適宜范圍內(nèi)，因此，其達(dá)標(biāo)率雖只有66.7%，但超標(biāo)倍數(shù)很低，超標(biāo)站位的pH通常僅是略高于標(biāo)準(zhǔn)上限或略低于標(biāo)準(zhǔn)下限。其他10項指標(biāo)均屬于非持久性污染物，又可分為兩類，一類是由于養(yǎng)殖過程中投餌及生物的排泄物引起的，如無機(jī)氮、活性磷酸鹽、硫化物、總氮、總磷、懸浮物等，CODMn和BOD5監(jiān)測值高低與上述指標(biāo)密切相關(guān)，另一類是總余氯，由于使用含氯消毒劑清塘或消毒時產(chǎn)生。其中，硫化物在養(yǎng)殖池塘不斷充氧的條件下，含量較低，而總余氯的含量，則取決于消毒距排水的間隔長短。養(yǎng)殖生物對氮、磷、有機(jī)物的耐受能力較高，隨養(yǎng)殖時間的延長，氮、磷、有機(jī)物類污染物濃度不斷升高，特別是由于生產(chǎn)操作缺乏嚴(yán)格規(guī)范導(dǎo)致過量投餌或不合理施肥時，累積量更為明顯，這些累積的物質(zhì)70%左右沉積在底泥中[8]，當(dāng)排水速度較快，或排水時攪動水體，沉積的顆粒物隨水排出，便會表現(xiàn)出超高的氮、磷含量[9]。

3.2不同養(yǎng)殖模式外排水污染物特點(diǎn)

南美白對蝦是廣西海水池塘養(yǎng)殖最普遍的品種， 由于各位點(diǎn)的養(yǎng)殖設(shè)施、養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)和養(yǎng)殖技術(shù)不同，苗種投放密度差異也較大，從3萬尾/畝到10萬尾/畝不等。南美白對蝦對環(huán)境的耐受性極強(qiáng)，其市場價格又受單位規(guī)格影響較大，在保證成活率的情況下，養(yǎng)殖時間越長，養(yǎng)殖效益越明顯，養(yǎng)殖者往往通過持續(xù)充氧和潑灑微生物制劑等手段，在水體氮、磷含量極高時，仍能將水體中的氨氮、硫化物等毒性物質(zhì)控制在對蝦耐受范圍內(nèi)[10]，直至收獲時排出，因此，氮、磷濃度的超高值基本均出現(xiàn)在對蝦養(yǎng)殖塘。青蟹池塘養(yǎng)殖模式的特點(diǎn)是投放密度較低，為防止青蟹自殘，養(yǎng)殖密度通?？刂圃?00只/畝以下，因此外排水污染物濃度相對較低，但由于投放活餌，且青蟹喜食腐敗物質(zhì)，因此懸浮物濃度較高。海水魚池塘養(yǎng)殖模式養(yǎng)殖品種較多，養(yǎng)殖密度也不一致，但通常集約化程度低于對蝦，且魚類養(yǎng)殖病毒類病原危害低于對蝦，日常換水較多，因此未出現(xiàn)氮、磷的超高值，值得注意的是，部分魚類養(yǎng)殖投放活餌，餌料系數(shù)較低，靠定期換水甚至半流水維持水質(zhì)，其外排水污染物單位濃度不高，累積排放污染可能較高，這在外排水監(jiān)測工作中應(yīng)該注意。

3.3推廣清潔生產(chǎn)模式的必要性

近年來，隨著飼料賒銷的控制，池塘養(yǎng)殖投入成本明顯升高，廣西的海水池塘養(yǎng)殖原本以小規(guī)模養(yǎng)殖戶為主，由于成本增高，多數(shù)將池塘出租給浙江、江蘇等地的外來養(yǎng)殖戶，靠塘租穩(wěn)定獲利，目前這種租賃模式養(yǎng)殖面積已達(dá)到池塘養(yǎng)殖總面積的60%以上。由于養(yǎng)殖池塘所有權(quán)歸原業(yè)主所有，因此，養(yǎng)殖戶的資金投入主要用于能直接提升養(yǎng)殖成功率和養(yǎng)殖產(chǎn)量的短期投入，如池塘鋪設(shè)地膜，增加增氧機(jī)，使用各種水質(zhì)處理和底改劑等，而對其他方面基本沒有投入，例如，排水溝渠不僅具有沉積作用，還可作為池塘養(yǎng)殖的末端治理場所，如李卓佳等，文國樑等在溝渠種植江蘺和養(yǎng)殖羅非魚[11,12]，劉豐雷等在溝渠養(yǎng)殖三角帆蚌[13]，均取得了良好效果。然而，據(jù)筆者調(diào)查，公用排水渠每年約淤積5～6cm，租塘的養(yǎng)殖戶不會投入資金進(jìn)行清淤，導(dǎo)致排水渠淤積嚴(yán)重，基本喪失了末端治理作用。至于排水處理設(shè)施，除極少數(shù)健康養(yǎng)殖示范場有一定面積污水處理塘外，其他養(yǎng)殖場均為排污管直接排海或經(jīng)排水渠直接排海。而且，末端治理不僅增加養(yǎng)殖成本，其處理效果也是有限度的，如本文中調(diào)查的一些站位，活性磷酸鹽達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值的288倍，無機(jī)氮達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值的46倍，即使采用人工濕地、藻類塘等方法進(jìn)行處理[14,15]，也難以做到達(dá)標(biāo)排放，因此，推廣清潔養(yǎng)殖模式，從源頭上控制污染物產(chǎn)生量，輔以末端治理，才是控制養(yǎng)殖池塘面源污染的有效方法。

4　結(jié)　論

4.1監(jiān)測的13項污染物指標(biāo)達(dá)標(biāo)率依次為Cu>Zn>硫化物>氨氮>TN=SS=pH>總余氯>無機(jī)氮>總磷> BOD5>活性磷酸鹽>CODMn，72個監(jiān)測站位中僅有2個站位達(dá)到海水池塘養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術(shù)要求(DB45/T 1062-2014)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2各項監(jiān)測指標(biāo)中，活性磷酸鹽、TP、無機(jī)氮、氨氮和TN超標(biāo)倍數(shù)較高，單純依賴末端治理有所不足，通過清潔生產(chǎn)模式從源頭控制污染物產(chǎn)生是控制面源污染的有效辦法。

4.3聚類分析結(jié)果表明，氮、磷類污染物監(jiān)測值相關(guān)性較強(qiáng)，與非氮、磷類污染物在80%相似水平下屬于不同類，在監(jiān)測能力不足時可選擇有代表性的氮、磷類指標(biāo)監(jiān)測。

4.4非度量多維標(biāo)度分析結(jié)果表明，不同養(yǎng)殖模式污染物特征不同，外排水污染物濃度主要由養(yǎng)殖方法決定，其中對蝦養(yǎng)殖模式污染物變動最大，在監(jiān)測工作中必須注意樣本的選擇。

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[3]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,SC/T 9103-2007 海水養(yǎng)殖水排放要求[S].

[4]廣西質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, DB45/T 1062-2014海水池塘養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術(shù)要求[S].

[5]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, GB 17378.3-2007海洋監(jiān)測規(guī)范 第3部分:樣品采集、貯存與運(yùn)輸[S].

[6]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, GB 17378.4-2007 海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分:海水分析[S].

[7]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, GB 11898-89水質(zhì)游離氯和總氯的測定 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

沿海池塘養(yǎng)殖面源污染控制與治理技術(shù)體系研究與示范(HYKJXM-2012-05)；灘涂養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用示范(廣西生態(tài)引導(dǎo)基金專項桂環(huán)函〔2011〕1132號)。

郭辰(1981-)男，福建南安人，2007年畢業(yè)于廣西大學(xué)林產(chǎn)化學(xué)加工工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)工作。

王大鵬，oucwdp@163.com。

X835

A

1001-3644(2015)06-0057-05