太湖流域江蘇地區(qū)代表性水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)測(cè)算研究

高月香，張毅敏，王偉民，張永春

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,南京 210042）

太湖流域江蘇地區(qū)代表性水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)測(cè)算研究

高月香，張毅敏*，王偉民，張永春

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,南京 210042）

為合理評(píng)價(jià)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響,選取太湖流域典型地區(qū)12個(gè)養(yǎng)殖池塘和養(yǎng)殖圍網(wǎng),包括淡水池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹、草魚(yú)和翹嘴紅鲌,網(wǎng)圍養(yǎng)殖中華絨螯蟹、鰱鳙等5種養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖品種,采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及物料平衡相結(jié)合的方法對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖中總氮、總磷、銅和鋅等污染物的排污系數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)定量研究。結(jié)果表明,物料平衡法計(jì)算下的排污系數(shù)因養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖模式的不同存在較大差異,即使同一養(yǎng)殖模式下的同一主要養(yǎng)殖品種,因配養(yǎng)情況的不同得出的排污系數(shù)也相差很大。圍網(wǎng)養(yǎng)殖中華絨螯蟹,套養(yǎng)其他魚(yú)類(lèi)的比例在30%～60%時(shí),總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為16.80、2.80、0.002 0、0.026 1 kg·t-1；如不套養(yǎng)或少量套養(yǎng)(套養(yǎng)比例＜10%）,總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為90.03、41.39、0.036 5、0.219 8 kg·t-1；網(wǎng)圍養(yǎng)殖鰱鳙的排污系數(shù)為負(fù)值。對(duì)池塘養(yǎng)殖模式,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和物料衡算兩種方法同時(shí)進(jìn)行測(cè)算,物料衡算法計(jì)算下的排污系數(shù)遠(yuǎn)大于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法。研究結(jié)果結(jié)合漁業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可核算區(qū)域水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中,要充分利用魚(yú)、螺、草、藻的物質(zhì)循環(huán)關(guān)系,建立一種良好的生態(tài)養(yǎng)殖模式,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)雙贏的目的。

太湖流域；水產(chǎn)養(yǎng)殖；排污系數(shù)；測(cè)算

“十一五”國(guó)家水專(zhuān)項(xiàng)課題對(duì)太湖流域污染負(fù)荷來(lái)源的分析表明,總氮和總磷污染負(fù)荷中農(nóng)村面源污染所占的比重約為58%和40%,而以往的研究主要集中在農(nóng)田種植的農(nóng)藥化肥、畜禽糞便、農(nóng)村生活污水和生活垃圾等幾個(gè)方面［1-6］,作為面源污染中一個(gè)重要部分的水產(chǎn)養(yǎng)殖污染,相應(yīng)的研究較少。近年來(lái),太湖流域是我國(guó)重點(diǎn)淡水漁業(yè)基地,養(yǎng)殖過(guò)程中大量的外源輸入,使得殘餌和排泄物中的N、P等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量排入水體,水產(chǎn)養(yǎng)殖的污染問(wèn)題日益凸顯［7-9］。水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)測(cè)算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性將直接影響水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷的結(jié)果和結(jié)論,從而影響?zhàn)B殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策的制訂,對(duì)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和水域環(huán)境保護(hù)將產(chǎn)生重大影響。

一個(gè)流域內(nèi)并存著不同的養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖品種,利用現(xiàn)有的研究成果［10-20］,即針對(duì)某一養(yǎng)殖水體、養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖品種、利用某一種單一的測(cè)算方法得出來(lái)的排污系數(shù)不能精確得出一個(gè)流域內(nèi)各種養(yǎng)殖生物向水體排放污染物量。

本文針對(duì)目前太湖流域水產(chǎn)養(yǎng)殖的特點(diǎn),綜合考慮養(yǎng)殖水體類(lèi)別、養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖品種、投餌量、投草量、收獲量等多項(xiàng)因素,選取太湖流域典型地區(qū)12個(gè)具有代表性的養(yǎng)殖池塘和養(yǎng)殖圍網(wǎng),包括淡水池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹、草魚(yú)和翹嘴紅鲌,網(wǎng)圍養(yǎng)殖中華絨螯蟹和鰱鳙,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和物料衡算法相結(jié)合的方法,研究太湖代表性水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù),合理評(píng)價(jià)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水環(huán)境的影響,為核算太湖流域水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的污染貢獻(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象

(1）養(yǎng)殖模式和品種的確定

在養(yǎng)殖模式方面,池塘養(yǎng)殖和湖泊內(nèi)的網(wǎng)圍養(yǎng)殖是太湖流域主要的養(yǎng)殖模式,養(yǎng)殖面積占總的內(nèi)陸?zhàn)B殖面積的85%以上。在養(yǎng)殖品種方面,淡水的傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種“青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、鳊”7種魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)的中華絨螯蟹是養(yǎng)殖的主要品種,占淡水魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量的85%以上。因此確定淡水池塘養(yǎng)殖、淡水網(wǎng)圍養(yǎng)殖為本次研究的重要養(yǎng)殖模式,草、鰱和鳙等3種魚(yú)類(lèi)、中華絨螯蟹以及太湖地區(qū)特有的翹嘴紅鲌為重要養(yǎng)殖品種。

(2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

本次研究在太湖流域選擇了12個(gè)養(yǎng)殖池塘和網(wǎng)圍,包括淡水池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹、草魚(yú)和翹嘴紅鲌,網(wǎng)圍養(yǎng)殖中華絨螯蟹和鰱鳙等5種養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖品種。根據(jù)地方水產(chǎn)部門(mén)的推薦,選擇了養(yǎng)殖規(guī)模中等、放養(yǎng)模式、餌料投入情況等都能代表當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的養(yǎng)殖場(chǎng)(戶）,確保了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的典型性和代表性。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的基本情況見(jiàn)表1。

1.2 研究方法

1.2.1 產(chǎn)排污計(jì)算方法

(1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法

養(yǎng)殖池塘相對(duì)于網(wǎng)圍養(yǎng)殖,是一個(gè)相對(duì)封閉的人工生態(tài)系統(tǒng),通過(guò)進(jìn)口的定期補(bǔ)水和出口的定期排水與外界發(fā)生水流交換,污染物向外部水環(huán)境的排放量取決于整個(gè)養(yǎng)殖周期系統(tǒng)的污染物通量,其計(jì)算公式為.

式中：Mi為某種污染物的環(huán)境排放量,kg·t-1；Q排j為養(yǎng)殖過(guò)程中的第j次排水所排放的廢水量,m3；C排j,i為第j次排放到水體中某種污染物的濃度,mg·L-1；Q補(bǔ)j為養(yǎng)殖過(guò)程中第j次補(bǔ)水的水量,m3；C補(bǔ)j,i為第j次補(bǔ)水水體中某種污染物的濃度,mg·L-1；ΔW為養(yǎng)殖生物凈產(chǎn)量或質(zhì)量增量,t。

(2）物料平衡法

對(duì)于開(kāi)放式養(yǎng)殖模式(如網(wǎng)圍養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等）,養(yǎng)殖水體時(shí)刻與外界發(fā)生著水流交換,無(wú)法準(zhǔn)確獲得換水量及進(jìn)、排水中污染物濃度差值,故采用物料平衡分析法進(jìn)行測(cè)算。物料平衡分析法認(rèn)為食物是養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)直接產(chǎn)生廢物的唯一來(lái)源,因而通過(guò)投喂食物中物質(zhì)含量減去養(yǎng)殖生物增長(zhǎng)量中利用的物質(zhì)含量,就是進(jìn)入環(huán)境中的各類(lèi)污染物數(shù)量。其計(jì)算公式為.

表1 水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)點(diǎn)位基本情況Table 1 Basic information of monitoring sites

式中：K總i為某種污染物總的排放系數(shù),kg·t-1；W飼j為養(yǎng)殖過(guò)程中某種餌料的投放量,kg；C飼j,i為某種餌料中某種成分的含量,mg·kg-1；W苗j為養(yǎng)殖過(guò)程中某種苗種的投放量,kg；C苗j,i為某種苗種中某種成分的含量,mg·kg-1；W成j為養(yǎng)殖過(guò)程中某種成魚(yú)(蟹）的捕撈量,kg；C成j,i為某種成魚(yú)(蟹）中某種成分的含量, mg·kg-1；ΔW為養(yǎng)殖生物凈產(chǎn)量或質(zhì)量增量,t；K溶i為某種污染物溶解態(tài)的排放系數(shù),kg·t-1；Xi為某種污染物的溶解態(tài)系數(shù)。

對(duì)于池塘養(yǎng)殖,同時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法和物料平衡法來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析和比較。

1.2.2 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水環(huán)境的負(fù)面影響主要包括餌料損失和養(yǎng)殖對(duì)象排泄造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化(主要是有機(jī)的氮和磷）,以及添加重金屬等微量元素的飼料和漁藥的殘留造成的重金屬污染,目前以銅、鋅的污染為主［21-26］。因此,在本研究中選取總氮、總磷、銅、鋅等4個(gè)因素作為監(jiān)測(cè)分析的指標(biāo)。

1.2.3 監(jiān)測(cè)方法

對(duì)于池塘養(yǎng)殖的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為補(bǔ)水水源和養(yǎng)殖排水。在每次補(bǔ)水和排水時(shí)記錄相應(yīng)的補(bǔ)/排水時(shí)間和水量,并在補(bǔ)水口根據(jù)水源深度分層采樣,在排水口根據(jù)排水時(shí)間(排水初期、中期和末期）進(jìn)行分段采水,水樣進(jìn)行混合后監(jiān)測(cè)水體中的總氮、總磷、銅、鋅等指標(biāo)。研究周期為2014年12月—2016年1月,即為苗種投放前(前年冬季）至成魚(yú)(蟹）捕撈后(來(lái)年冬季）的整個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)。

對(duì)于物料平衡法,監(jiān)測(cè)對(duì)象主要為養(yǎng)殖對(duì)象和投入品。調(diào)查不同養(yǎng)殖對(duì)象的投放量和收獲量,并在苗種投放時(shí)和成魚(yú)(蟹）捕撈時(shí),采集相應(yīng)的苗種和成魚(yú)(蟹）；在餌料投喂期,調(diào)查所用餌料的種類(lèi)和投喂量,并采集投喂的各種餌料。對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象和投入品進(jìn)行蛋白質(zhì)(氮）、總磷及銅、鋅等的監(jiān)測(cè)。收集了兩個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)(2013年12月—2016年1月）的生物投放量、捕獲量以及飼料投放量等數(shù)據(jù),在2014年12月—2016年1月的整個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)采集生物、飼料樣本進(jìn)行物質(zhì)含量測(cè)定。

1.2.4 測(cè)試方法

水體中和生物體中的總磷采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定,總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法測(cè)定；餌料中的總磷采用有機(jī)肥料(全磷測(cè)定方法）測(cè)定,總氮采用有機(jī)肥料(全氮測(cè)定方法）測(cè)定；銅和鋅均采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果分析

根據(jù)排污系數(shù)計(jì)算公式,一年內(nèi)12個(gè)調(diào)查養(yǎng)殖點(diǎn)位5個(gè)不同養(yǎng)殖模式總氮、總磷、銅和鋅的排污系數(shù)的平均監(jiān)測(cè)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

2.1.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法得到的產(chǎn)排污系數(shù)

(1）池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹

淡水池塘養(yǎng)殖河蟹,投喂加工配制的顆粒飼料、玉米籽、螺螄和小魚(yú)?？偟⒖偭?、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為2.49、0.701、0.006 3、0.057 0 kg·t-1。

另一方面，海外投資保險(xiǎn)制度存在內(nèi)容狹窄的問(wèn)題。實(shí)踐中，我國(guó)出口信用保險(xiǎn)公司主要承保的風(fēng)險(xiǎn)包括征收險(xiǎn)、外匯險(xiǎn)、戰(zhàn)爭(zhēng)及政治動(dòng)亂險(xiǎn)、政府違約險(xiǎn)，這顯然無(wú)法滿足“一帶一路”的保險(xiǎn)需求。很多沿線國(guó)家政治關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，宗教信仰、民族關(guān)系、恐怖主義問(wèn)題盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，領(lǐng)導(dǎo)人更迭頻繁，很多新型政治風(fēng)險(xiǎn)層出不窮。更嚴(yán)重的是，近年來(lái)很多政治風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)始披著環(huán)境保護(hù)等其他風(fēng)險(xiǎn)的外衣出現(xiàn)，即以莫須有的環(huán)境保護(hù)為理由叫停我國(guó)企業(yè)參與的投資項(xiàng)目，給我國(guó)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，我國(guó)的海外投資保險(xiǎn)制度還應(yīng)當(dāng)涵蓋以下非商業(yè)性險(xiǎn)別：政策變動(dòng)險(xiǎn)、國(guó)有化險(xiǎn)、騷亂險(xiǎn)、外交險(xiǎn)、恐怖主義險(xiǎn)、營(yíng)業(yè)中斷險(xiǎn)、與政治風(fēng)險(xiǎn)有直接因果關(guān)系的環(huán)境保護(hù)險(xiǎn)等。

(2）池塘養(yǎng)殖翹嘴紅鲌

表2不同養(yǎng)殖模式和不同計(jì)算方法下的排污系數(shù)均值和標(biāo)準(zhǔn)差(kg·t-1） Table 2 Result of pollutant discharge coefficient of aquaculture in Taihu Lake basin(kg·t-1）計(jì)算方法養(yǎng)殖模式養(yǎng)殖品種總氮總磷銅鋅現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法池塘中華絨螯蟹2.49±0.010.701±0.0690.006 3±0.008 80.057 0±0.074 9翹嘴紅鲌3.60±0.111.114±0.4720.009 3±0.001 2-0.037 2±0.109 3草魚(yú)5.12±1.651.346±0.287-0.004 6±0.002 5-0.068 0±0.048 2物料平衡法池塘中華絨螯蟹26.09±2.724.110±0.7320.001 9±0.000 40.050 6±0.002 5翹嘴紅鲌34.18±1.136.400±0.1980.003 1±0.000 20.069 2±0.001 6草魚(yú)52.02±5.648.260±0.7330.006 2±0.000 70.081 6±0.017 7圍網(wǎng)中華絨螯蟹(滆湖）16.80±3.102.800±0.0990.002 0±0.000 20.026 1±0.010 8中華絨螯蟹(東太湖）90.03±13.9441.395±5.7630.036 5±0.010 00.219 8±0.057 1鰱鳙-13.51±1.27-2.870±0.410-0.000 8±0.000 1-0.005 8±0.000 7

淡水池塘養(yǎng)殖鲌魚(yú),投喂大量的飼料,養(yǎng)殖水體封閉,基本不與外界水環(huán)境相通,根據(jù)水質(zhì)和水量情況定期補(bǔ)水和換水,在清塘捕獲時(shí)會(huì)排水?？偟⒖偭?、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為3.60、1.114、0.009 3、-0.037 2 kg·t-1。

(3）池塘養(yǎng)殖草魚(yú)

淡水池塘養(yǎng)殖草魚(yú),投喂大量的飼料,養(yǎng)殖水體封閉,基本不與外界水環(huán)境相通,根據(jù)水質(zhì)和水量情況定期補(bǔ)水和換水,在清塘捕獲時(shí)會(huì)排水。總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為5.12、1.346、-0.004 6、-0.068 0 kg·t-1。

2.1.2 物料平衡法得到的產(chǎn)排污系數(shù)

(1）池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹

淡水池塘養(yǎng)殖河蟹,總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為26.09、4.11、0.001 9、0.050 6 kg·t-1。

(2）池塘養(yǎng)殖翹嘴紅鲌

(3）池塘養(yǎng)殖草魚(yú)

淡水池塘養(yǎng)殖草魚(yú),總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為52.02、8.26、0.006 2、0.081 6 kg·t-1。

(4）網(wǎng)圍養(yǎng)殖河蟹

同是太湖流域,同是湖泊網(wǎng)圍養(yǎng)殖,養(yǎng)殖的主要品種也都為中華絨螯蟹,但是因?yàn)榕漯B(yǎng)的情況不同,得出的產(chǎn)排污系數(shù)相差很大。太湖流域淡水網(wǎng)圍養(yǎng)殖河蟹,同時(shí)套養(yǎng)花白鰱,套養(yǎng)的比例在30%～60%之間,那么總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為16.80、2.80、0.002 0、0.026 1 kg·t-1。套養(yǎng)花白鰱的比例越高,產(chǎn)排污系數(shù)越小。太湖流域淡水網(wǎng)圍養(yǎng)殖河蟹,不套養(yǎng)其他品種,或少量套養(yǎng)(套養(yǎng)的比例＜10%）,那么總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為90.03、 41.395、0.036 5、0.219 8。同樣套養(yǎng)的比例越高,產(chǎn)排污系數(shù)越小。

(5）網(wǎng)圍養(yǎng)殖鰱鳙

滆湖南部水域,水體污染輕,水質(zhì)相對(duì)較好,水面開(kāi)闊,水質(zhì)肥沃,浮游生物餌料資源和有機(jī)碎屑豐富,非常適合不投餌情況下鰱鳙魚(yú)的生長(zhǎng)。常州滆湖網(wǎng)圍養(yǎng)殖鰱鳙的2#和3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)就是充分利用這種有利的自然條件,在基本不投餌的情況下養(yǎng)殖鰱鳙,讓水中的N、P通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化,最終以魚(yú)產(chǎn)量的形式得到固定,并移出水體(捕撈）,從而使得這兩個(gè)點(diǎn)的排污系數(shù)為負(fù)值。其中總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為-13.51、-2.87、-0.000 8、-0.005 8 kg·t-1。所選的兩家鰱鳙魚(yú)的圍網(wǎng)養(yǎng)殖場(chǎng),僅考慮養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益和魚(yú)苗獲取途徑,所以鰱鳙魚(yú)的放養(yǎng)比例基本是1∶1。但從對(duì)水質(zhì)和水生態(tài)改善效果來(lái)看,每個(gè)湖泊都有最適控漁量,采取適時(shí)、適度放養(yǎng)濾食性魚(yú)類(lèi)至關(guān)重要,而關(guān)于放養(yǎng)比例、放養(yǎng)量還有待進(jìn)一步研究［27］。有研究表明.鰱魚(yú)與鳙魚(yú)的比例較小時(shí)除氮效果較好,而較大時(shí)適宜除磷［28］。所以政府利用鰱鳙魚(yú)開(kāi)展增殖放流以及水產(chǎn)養(yǎng)殖戶開(kāi)展水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中,可根據(jù)水質(zhì)條件和對(duì)水質(zhì)改善的要求,選擇合適的鰱鳙魚(yú)投放比例。

2.2 討論

2.2.1 不同測(cè)算方法下的池塘養(yǎng)殖排污系數(shù)比較

對(duì)池塘養(yǎng)殖模式,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和物料平衡法兩種方法同時(shí)進(jìn)行測(cè)算,從所得結(jié)果(圖1）可以看出,除了個(gè)別點(diǎn)位的銅、鋅排污系數(shù)外,物料平衡法遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法。

物料平衡法遵循投入魚(yú)塘餌料中的各物質(zhì)量為生物體內(nèi)各物質(zhì)含量與生物體未吸收的各物質(zhì)量之和的物質(zhì)平衡理論,從理論上講,用這種方法計(jì)算的污染負(fù)荷量是比較符合實(shí)際情況的。但是這種方法忽略了水體的自凈能力、底泥的吸附分解作用以及水體中其他生物的吸收利用等情況,所得的值偏大；而化學(xué)分析法因只采集補(bǔ)水和排水水樣,測(cè)算的污染物濃度實(shí)際上只包含了水體中的可溶態(tài)和懸浮態(tài)兩者濃度之和,對(duì)魚(yú)塘底泥中的污染物含量卻沒(méi)有考慮在內(nèi),并且該方法還受到采樣時(shí)間、采樣方法和監(jiān)測(cè)分析等的影響,波動(dòng)性較大,計(jì)算的負(fù)荷量偏小的可能性大,也造成了部分養(yǎng)殖點(diǎn)的銅、鋅排污系數(shù)出現(xiàn)了負(fù)值,且誤差較大,這與其他研究學(xué)者得出的結(jié)論相似［10］。

如從環(huán)境安全角度考慮,核算可能造成的最大污染負(fù)荷更具有實(shí)際意義,因此認(rèn)為物料平衡法的估算結(jié)果是可信的。對(duì)化學(xué)分析法,在不考慮底泥氮磷污染負(fù)荷對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的影響時(shí),可以考慮采用化學(xué)分析法,但底泥釋放的二次污染對(duì)水環(huán)境的影響不容忽視,建議采用化學(xué)分析法時(shí),同時(shí)測(cè)出底泥中的污染物濃度,計(jì)算出底泥中污染物的排污系數(shù),兩者相加即為總的排污系數(shù)。

2.2.2 物料平衡法測(cè)算圍網(wǎng)養(yǎng)殖模式不同養(yǎng)殖品種的排污系數(shù)比較

圖1 不同測(cè)算方法下的池塘養(yǎng)殖排污系數(shù)比較Figure 1 The comparison of discharge coefficient for pond culture by different estimation method

對(duì)于圍網(wǎng)養(yǎng)殖模式,采用物料平衡法進(jìn)行測(cè)算,4個(gè)圍網(wǎng)養(yǎng)殖點(diǎn)位兩種不同養(yǎng)殖模式總氮、總磷、銅和鋅的排污系數(shù)的平均監(jiān)測(cè)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可以看出,同一養(yǎng)殖模式,不同養(yǎng)殖品種下總氮、總磷、銅和鋅的排污系數(shù)差距也較大。這是因?yàn)轲B(yǎng)殖水域水體環(huán)境和養(yǎng)殖生物的生理特性不同,造成投餌種類(lèi)和投餌數(shù)量的不同,其未被攝食的殘餌、排泄物和分泌物的種類(lèi)和總量差別也很大。

鰱鳙魚(yú)主要以浮游生物為食,若在浮游生物餌料資源和有機(jī)碎屑豐富的水域,自然水體的餌料資源能夠滿足魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)的需求,在養(yǎng)殖過(guò)程中不需要額外投加餌料,這種情況的養(yǎng)殖模式讓水中的氮、磷通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化,最終以魚(yú)產(chǎn)量的形式得到固定,并移出水體(捕撈）,對(duì)水質(zhì)起到了促進(jìn)作用,排污系數(shù)為負(fù)值。中華絨螯蟹以水生植物、底棲動(dòng)物、有機(jī)碎屑及動(dòng)物尸體為食,在自然餌料不充分的時(shí)候投喂玉米籽、螺螄、小魚(yú),并種植水草,如果在投喂過(guò)程中采用一些人工手段,如將玉米煮熟、把小魚(yú)切碎等可提高餌料的利用率。

2.2.3 物料平衡法測(cè)算圍網(wǎng)養(yǎng)殖模式同一養(yǎng)殖品種的排污系數(shù)比較

圖2 物料平衡法測(cè)算圍網(wǎng)養(yǎng)殖模式的排污系數(shù)比較Figure 2 The comparison of discharge coefficient for the model of purse seine by material balance method

同是太湖流域,同是湖泊網(wǎng)圍養(yǎng)殖,養(yǎng)殖的主要品種也都為中華絨螯蟹,但是因?yàn)榕漯B(yǎng)的情況不同,得出的產(chǎn)排污系數(shù)相差很大。太湖流域淡水網(wǎng)圍養(yǎng)殖中華絨螯蟹,同時(shí)套養(yǎng)鰱鳙魚(yú),套養(yǎng)的比例在30%～60%之間(中華絨螯蟹-常州滆湖）,那么總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為16.80、2.80、0.002 0、0.026 1 kg·t-1；如不套養(yǎng)其他品種,或少量套養(yǎng)(套養(yǎng)的比例＜10%,中華絨螯蟹-蘇州東太湖）,那么總氮、總磷、銅、鋅的排污系數(shù)均值分別為90.03、41.39、0.036 5、0.219 8 kg·t-1,遠(yuǎn)高于鰱鳙魚(yú)套養(yǎng)比例高的情況。

產(chǎn)排污系數(shù)的差異不僅與套養(yǎng)品種的比例有關(guān),而且與套養(yǎng)品種的不同有著密切的關(guān)系。在養(yǎng)殖中華絨螯蟹的同時(shí),套養(yǎng)花白鰱,主要是利用了花白鰱屬于中上層濾食性魚(yú)類(lèi),以浮游生物和其他魚(yú)類(lèi)的糞便為食的生活習(xí)性,在不影響主養(yǎng)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng),獲得更高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),起到改善水質(zhì)的作用。如套養(yǎng)其他的生物,則可能需要投入更多的餌料而造成排污系數(shù)更大。

3 結(jié)論

(1）通過(guò)一年時(shí)間的調(diào)查研究,得出太湖流域12個(gè)調(diào)查養(yǎng)殖點(diǎn)位5個(gè)不同養(yǎng)殖模式總氮、總磷、銅和鋅的排污系數(shù),即生產(chǎn)單位水產(chǎn)品的水產(chǎn)養(yǎng)殖污染輸出通量。

(2）本次研究側(cè)重于太湖流域水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)測(cè)算方法研究,若要確定整個(gè)太湖流域水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù),尚需設(shè)置更多樣本,從而獲得不同養(yǎng)殖模式不同養(yǎng)殖品種的排污系數(shù),并根據(jù)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)不同養(yǎng)殖模式不同養(yǎng)殖品種的養(yǎng)殖產(chǎn)量,即可核算太湖流域水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的污染負(fù)荷。

(3）水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是一種人類(lèi)干預(yù)下的特殊種群優(yōu)勢(shì)所造成的“生物污染”,對(duì)養(yǎng)殖水體造成的污染已得到越來(lái)越多的關(guān)注。本研究得到網(wǎng)圍養(yǎng)殖鰱鳙的排污系數(shù)為負(fù)值的結(jié)論,說(shuō)明并非所有的水產(chǎn)養(yǎng)殖都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,有時(shí)反而可以降低水中的污染物濃度,這就為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了一種新的出路。

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Study on calculation of representative aquaculture pollution discharging coefficients in the Taihu Lake basin within Jiangsu Province

GAO Yue-xiang,ZHANG Yi-min*,WANG Wei-min,ZHANG Yong-chun
(Nanjing Institute of Environmental Science,Ministry of Environmental Protection,Nanjing 210042,China）

In order to reasonably evaluate the influence of aquaculture on the environment,six aquaculture ponds and six purse seines in typical areas of Taihu Lake were selected,with four aquaculture species and two aquaculture patterns(Eriocheir sinensis,grass carp,and Erythroculter ilishaeformis in aquaculture ponds;Eriocheir sinensis,silver carp,and bighead carp in purse seines）.The aquaculture pollution discharging coefficients for total nitrogen(TN）,total phosphorus(TP）,copper(Cu）,and zinc(Zn）were quantitatively analyzed by the method of field monitoring and mass balance.The results showed that there were great differences in pollution discharge coefficients among the various species and patterns using the mass balance method.Owing to different complementary fishes,the pollution discharge coefficients also varied widely for the same species under the same aquaculture patterns.In seine breeding Eriocheir sinensis,the range of the other fish intercropping proportion was 30%to 60%,and the averages of pollution discharging coefficients of TN,TP,Cu,and Zn were 16.80, 2.80,0.002 0,and 0.026 1 kg·t-1,respectively.Under the circumstance of no or little fish intercropping(the proportion of fish intercropping was less than 10%）,the averages of pollution discharging coefficients of TN,TP,Cu,and Zn were 90.03,41.39,0.036 5,and 0.219 8 kg·t-1,respectively.The pollution discharging coefficients for the silver carp and bighead carp in seine breeding had negative values.Furthermore,the pollution discharging coefficients using mass balance measurement were much higher than those using field monitoring inaquaculture ponds.The results could be used to calculate the regional aquaculture pollution load in combination with fishery statistics.Overall,it is necessary to take full advantage of the material circulation relationships between fish,snail,grass,and algae to establish a good ecological breeding mode for the process of aquaculture,which could lead to a win-win for economic and environmental protection purposes.

Taihu Lake basin;aquaculture;discharge coefficient of pollutant;estimation

X171.5

A

1672-2043(2017）07-1330-07

10.11654/jaes.2017-0129

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2017-02-03

高月香(1981—）,女,江蘇太倉(cāng)人,副研究員,主要從事水污染防治方面的研究。E-mail:gyx@nies.org

*通信作者：張毅敏E-mail:zym@nies.org

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07101-007）

Project supported：The National Science and Technology Major Project for Water Pollution Control and Treatment of China(2012ZX07101-007）