大周庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的影響

胡超能， 鄧春光， 黃 程

(1.重慶市九龍坡區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 401329；2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147)

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大周庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的影響

胡超能1， 鄧春光2， 黃 程2

(1.重慶市九龍坡區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 401329；2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147)

摘要[目的]研究大周庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的影響。[方法]以三峽庫區(qū)大周庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用水質(zhì)相對影響度分析了網(wǎng)箱養(yǎng)殖對周圍水質(zhì)的影響。[結(jié)果]網(wǎng)箱養(yǎng)殖對庫灣積累區(qū)水體中DO、pH、NH3-N、TN、TP和Chla的影響最大。越靠近江心，水體水質(zhì)呈逐漸好轉(zhuǎn)趨勢。[結(jié)論]該研究可為庫區(qū)支流環(huán)境管理提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞大周庫灣；網(wǎng)箱養(yǎng)魚；水質(zhì)；相對影響度

近年來，為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的食物需求，特別是為滿足日益增長的水產(chǎn)食品的需要，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在全球范圍內(nèi)有所增加。三峽水庫蓄水成庫后，回水區(qū)形成許多庫灣，這些區(qū)域水體與陸地池塘水體相比溶氧充足，排污能力強(qiáng)，極適宜單品種或多品種魚類密養(yǎng)。此外，網(wǎng)箱養(yǎng)魚具有投資少、 產(chǎn)量高、 見效快、利潤大等特點(diǎn)，因此受到養(yǎng)殖戶青睞[1]。但是，庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)域水流緩慢，養(yǎng)殖過程中排放的殘餌和排泄物等不易轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散，往往導(dǎo)致養(yǎng)殖場周邊水體各種理化因子的改變和底泥環(huán)境的惡化[2-3]。Tacon等[4]提出網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的影響主要是飼料的成分和飼料轉(zhuǎn)化率，還包括糞便廢物的產(chǎn)生、有機(jī)和無機(jī)肥料、石灰功能材料、除藻劑和除草劑、殺菌劑、抗生素，以及滲透調(diào)節(jié)劑、滅魚劑、益生菌等。Folke等[5]發(fā)現(xiàn)鮭魚網(wǎng)箱養(yǎng)殖污染面積是養(yǎng)殖面積的50余倍。AhmetDemirak等[6]分析愛琴海東南海岸線Güllük海灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖不同季節(jié)對對照區(qū)的影響不同，但都有影響。在國內(nèi)，網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的影響研究也很多。李學(xué)輝[7]和李崇明等[8]曾對三峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖的利弊進(jìn)行了分析。石廣福等[9]對庫區(qū)萬州段投餌網(wǎng)箱對水體底泥水化因子的影響進(jìn)行了研究。黃程等[10]分析了庫區(qū)長江一級支流大寧河網(wǎng)箱養(yǎng)殖對水體污染面積的影響。蔣增杰等[11]研究了唐家灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖對水環(huán)境的影響。程素珍等[12]揭示了山東周村水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚的污染主要來源于飼料、肥料和魚類病防治藥劑。筆者通過對三峽庫區(qū)大周庫灣投餌網(wǎng)箱養(yǎng)魚的周圍水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，采用相對影響度從整體層面系統(tǒng)研究了網(wǎng)箱養(yǎng)魚對周圍水體的污染現(xiàn)狀，分析了各營養(yǎng)元素與葉綠素a含量之間的關(guān)系，旨在為庫區(qū)支流環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)為三峽庫區(qū)萬州段大周鎮(zhèn)某回水庫灣，該養(yǎng)殖點(diǎn)位于108°30′7″E，30°53′38″N。三峽水庫蓄水后，在 145、156和 175m3個(gè)工程調(diào)度水位下，受干流回水頂托的影響，流速很小，處于準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，常年適于網(wǎng)箱養(yǎng)魚。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該養(yǎng)殖點(diǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱呈近似平行四邊形分布于庫灣兩側(cè)，共設(shè)計(jì)網(wǎng)箱249個(gè)，實(shí)際養(yǎng)魚網(wǎng)箱231個(gè)，主要魚類品種以鯉魚、草魚、武昌魚為主，網(wǎng)箱總面積為6 225m2，年漁獲量403.6t。若按每噸活魚將產(chǎn)生有機(jī)污染物2 500kg，產(chǎn)生氮、磷量分別為60kg和10kg的標(biāo)準(zhǔn)[13]，該養(yǎng)殖點(diǎn)每年將產(chǎn)生有機(jī)污染物1 009t，產(chǎn)生氮磷量分別為24.216和4.036t。

1.2研究方法

1.2.1取樣方法和采樣時(shí)間。樣品取樣區(qū)分4個(gè)部分：①庫灣積累區(qū)，共設(shè)置1個(gè)斷面2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；②網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)，共設(shè)置9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；③影響區(qū)，共設(shè)置3個(gè)區(qū)間范圍，7個(gè)斷面，35個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測區(qū)間按順?biāo)较虿坏鹊拈g距平均布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，各區(qū)間范圍段分別為距最外層網(wǎng)箱5～20m區(qū)間范圍、20～55m區(qū)間范圍和55～110m區(qū)間范圍。④長江對照斷面，共設(shè)置上、下游2個(gè)斷面5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測水域河道形狀、監(jiān)測斷面和監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)如圖1所示?，F(xiàn)場采樣斷面和采樣點(diǎn)與圖1中設(shè)計(jì)方案一致，用有機(jī)玻璃采樣器在每個(gè)采樣點(diǎn)的 0.5m水深處采集水樣。

1.2.2樣品分析方法。監(jiān)測分析項(xiàng)目包括溶解氧(DO)、pH、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)和葉綠素a含量(Chla)。采集樣品的保存方法按照《水和廢水監(jiān)測分析方法 》(第4版)[14]的要求進(jìn)行。DO和pH在現(xiàn)場進(jìn)行測定，其他指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。各指標(biāo)監(jiān)測分析方法見表1。

1.2.3數(shù)據(jù)分析方法。水質(zhì)的相對影響度(Relativemodification，RM)主要描述監(jiān)測研究點(diǎn)水質(zhì)相對于上游水質(zhì)被影響的程度，從而評價(jià)網(wǎng)箱養(yǎng)殖行為對周圍水體水質(zhì)綜合影響程度大小。相對影響度的計(jì)算公式為：RM=(Mc-Mr)/Co。式中，RM表示相對影響度；Mc表示各研究點(diǎn)各監(jiān)測指標(biāo)濃度值(mg/L)；Mr表示網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)水體與長江水體交匯處對照斷面各監(jiān)測指標(biāo)濃度值(mg/L)；Co表示長江上游背景斷面各監(jiān)測指標(biāo)濃度值(mg/L)。

圖1　監(jiān)測點(diǎn)分布示意Fig.1　Distribution of monitoring site

表1　各指標(biāo)監(jiān)測分析方法

對某一個(gè)監(jiān)測指標(biāo)而言，在95%置信區(qū)間內(nèi)若該指標(biāo)的平均RM值遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于0，則說明該區(qū)域內(nèi)水體該項(xiàng)指標(biāo)被網(wǎng)箱養(yǎng)魚行為嚴(yán)重影響。相對影響度能很好地評價(jià)由多種不同因素引起的復(fù)雜參數(shù)，并能直觀分析該參數(shù)的變化規(guī)律。

2結(jié)果與分析

2.1溶解氧和pH由表2可知，此次監(jiān)測結(jié)果表明網(wǎng)箱內(nèi)DO平均濃度為6.12mg/L，低于其他監(jiān)測點(diǎn)；網(wǎng)箱內(nèi)pH平均值為7.78，高于庫灣積累區(qū)(7.51)，且低于其他監(jiān)測點(diǎn)。從圖2可以看出，溶解氧的平均RM值在網(wǎng)箱內(nèi)出現(xiàn)最大負(fù)值，約為庫灣積累區(qū)平均RM值的1.5倍，約為影響區(qū)各監(jiān)測部位的3倍，同時(shí)庫灣積累區(qū)平均RM值是影響區(qū)的2倍。這說明魚類生長與呼吸耗費(fèi)了養(yǎng)殖區(qū)域水體中大量的氧氣。在庫灣積累區(qū)內(nèi)，由于擴(kuò)散作用，大量飼料散落物和魚類糞便排泄物擴(kuò)散于此，加上該區(qū)域水流流速趨近于0，又無干凈水源稀釋，因此大量耗氧有機(jī)物在此堆積，耗氧有機(jī)物分解消耗水體溶解氧，使該區(qū)域內(nèi)溶解氧含量明顯低于影響區(qū)。Yokoyama[15]認(rèn)為要使魚類正常生長，溶解氧含量應(yīng)大于5.7mg/L,該網(wǎng)箱內(nèi)溶解氧濃度已接近此臨界值。pH在庫灣積累區(qū)最低，各監(jiān)測點(diǎn)RM值從庫灣積累區(qū)到外層影響區(qū)呈遞減趨勢。

表2　各研究點(diǎn)平均RM值及其95%置信區(qū)間

圖2　各研究點(diǎn)pH和DO的平均相對影響度Fig.2　Average relative influence degree of pH and DO in each research site

2.2葉綠素a從圖3可以看出，葉綠素a的相對影響度在庫灣積累區(qū)表現(xiàn)為最大正值，由網(wǎng)箱到長江方向依次減小，庫灣積累區(qū)RM值約為最外層研究點(diǎn)(55～110m范圍內(nèi))的10倍，網(wǎng)箱內(nèi)RM值約為最外層研究點(diǎn)(55～110m范圍內(nèi))的2.5倍。庫灣積累區(qū)和網(wǎng)箱內(nèi)葉綠素a含量遠(yuǎn)大于最外層研究點(diǎn)(55～110m范圍內(nèi))水體中。這說明從網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)到對照區(qū)方向葉綠素a含量呈遞減趨勢，水體水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)。大量剩余餌料及魚類糞便中含有大量N和P等營養(yǎng)元素，在養(yǎng)殖區(qū)及其附近積累，水流幾乎靜止，導(dǎo)致藻類瘋長，葉綠素a含量明顯高于影響區(qū)和對照區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)箱內(nèi)大口鰱、草魚等植食魚類約占養(yǎng)魚總量的12%。該類魚在生長過程中喜吞噬水體中藻類，因此網(wǎng)箱內(nèi)平均RM值約為庫灣積累區(qū)的1/4。

圖3　各研究點(diǎn)葉綠素a的平均相對影響度Fig.3　Average relative influence degree of Chla in each research site

2.3氨氮、總氮、總磷的變化及其與葉綠素a的關(guān)系Tiziana等[16]提出網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水體的污染主要是以釋放大量可溶性N、P元素為特點(diǎn)。蔡清海等[17]對福建省羅源灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)海洋生態(tài)環(huán)境的研究表明，2004 年大面積開展網(wǎng)箱養(yǎng)殖后羅源灣的海水中無機(jī)氮濃度為0.292mg/L，是1991年的1.87倍。蔣增杰等[11]在對唐家灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖的研究表明網(wǎng)箱養(yǎng)殖使局部水體中磷增加。從圖4可以看出，各研究點(diǎn)氨氮、總氮和總磷的平均RM值變化波動較大，RM值在庫灣積累區(qū)最大，由里向外逐漸趨近于0，說明氨氮、總氮、總磷在庫灣積累區(qū)污染最嚴(yán)重，向江心靠近，由于有上游干凈水源稀釋，污染程度呈減輕趨勢。在整個(gè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，氨氮、總氮和總磷的RM值呈上下波動趨勢。這說明除了與江水浸灌稀釋和河床地形影起的水流方向紊亂等復(fù)雜因素有關(guān)外，氨氮、總氮、總磷濃度的變化還與葉綠素a含量的變化有相關(guān)性。

從圖4可以看出，葉綠素a的RM值的變化規(guī)律與氨氮、總氮、總磷的變化規(guī)律有一致性，特別是與氨氮、總氮的變化規(guī)律一致。這說明藻類數(shù)量(葉綠素a)隨著氨氮、總氮、總磷濃度的降低而減少，隨著氨氮、總氮、總磷濃度的共同增大而增多，N和P元素在藻類生長方面起著決定作用，葉綠素a含量受低濃度元素的制約。同時(shí)，某些區(qū)域RM值出現(xiàn)負(fù)值，說明藻類的繁殖因?yàn)槲樟怂w中N、P元素，使水體中氨氮、總氮、總磷濃度低于對照區(qū)。

圖4　氨氮、總氮、總磷和葉綠素a的變化趨勢Fig.4　The change tendency of NH3-N,TN,TP and Chla

3結(jié)論

筆者對三峽庫區(qū)大周庫灣投餌網(wǎng)箱養(yǎng)魚的周圍水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，采用相對影響度研究了網(wǎng)箱養(yǎng)魚對周圍水體的污染現(xiàn)狀，并分析了各營養(yǎng)元素與葉綠素a含量之間的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

(1)庫灣積累區(qū)的各水質(zhì)指標(biāo)劣于網(wǎng)箱內(nèi)研究點(diǎn)，劣于影響區(qū)各研究點(diǎn)，劣于長江對照斷面，屬于污染最明顯區(qū)域，若采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[18]進(jìn)行評價(jià)，該區(qū)域?yàn)橹卸雀粻I養(yǎng)狀態(tài)。

(2)水體中NH3-N、TN、TP濃度都有明顯改變，不管是在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)還是影響區(qū)。

(3)因?yàn)閹鞛尘W(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)的存在，周圍水質(zhì)明顯下降。從整個(gè)監(jiān)測區(qū)域各指標(biāo)來看，水體水質(zhì)向江心呈逐漸變好狀態(tài)。

(4)藻類數(shù)量(葉綠素a)隨著氨氮、總氮和總磷濃度的降低而減少，隨著氨氮、總氮和總磷濃度的共同增大而增多，

N和P元素在藻類生長方面起著決定作用，葉綠素a含量受低濃度元素的制約。

(5)外來營養(yǎng)鹽不是影響NH3-N、TN、TP濃度的決定因素，輸入營養(yǎng)鹽才是主因。

(6)相對影響度可用于評價(jià)因網(wǎng)箱引起的TN和TP濃度的變化。同時(shí)，該方法還可以分析由不同污染元素引起的復(fù)雜參數(shù)的變化規(guī)律。

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作者簡介胡超能(1984- )，男，重慶人，工程師，碩士，從事環(huán)境科學(xué)方面的研究。

收稿日期2016-03-15

中圖分類號S 949

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-180-03

EffectsofCageCultureinDazhouReservoirBayonWaterQuality

HUChao-neng1,DENGChun-guang2,HUANGCheng2

(1.JiulongpoDistrictEnvironmentalMonitoringStationofChongqingCity,Chongqing401329; 2.ChongqingEnvironmentalScienceResearchInstitute,Chongqing401147)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of cage culture in Dazhou Reservoir Bay on water quality.[Method] Based on investigation data of cage culture in Dazhou Reservoir Bay,using relative influence degree,effects of cage culture on water quality were analyzed.[Result] Cage culture had most significant influence on DO,pH,NH3-N,TN,TP and Chla in water of accumulation area.Closer to the middle of the river,water quality in the overall trend showed a gradual improvement.[Conclusion] The study can provide technical support for environment management of tributary in reservoir area.

Key wordsDazhou Reservoir Bay; Cage culture; Water quality; Relative influence degree