水产养殖污染分析

水产养殖污染分析(2009-08-31 11:19:21)转载标签：分类：技术前沿2009 年 8 月刊综合分析表明，水产养殖业所带来的水域污染问题，是影响水产养殖业可持续发展的关键所在。其中，解决污染问题的关键又在于了解其产生的真正原因物CO.EJ无机化合囹1；池堰界厘生态系疑跡闻弄筍I息系诜内外册r劇擢鼾!用呼吸畀用.-I ：啊料文/图中国农业大学食品学院水产科技中心刘峰许乐乐水产养殖业为人类贡献大量优质食物蛋白，已成为解决“粮食紧缺”，保障食品安全的重 要农业产业。作为世界一个迅速增长的产业，水产养殖业还存在不少问题有待解决。其中，水产养殖可持续发展相关话题多年来倍受关注，在 2008 年韩国举办的世界水产养 殖大会上，可持续发展成为核心话题。众所周知，中国是世界水产养殖第一大国，水产养殖 的产量占世界总产量的 70%左右，目前，中国所面临的水产养殖的可持续发展问题也最为 突出。综合分析表明，水产养殖业所带来的水域污染问题，是影响水产养殖业可持续发展的关键所在。一、养殖业污染综合分析从大自然生态系统的角度讲，包括水产养殖业在内的动物养殖行业本身就是一种“污染”， 一种人类干预下的特殊种群优势所造成的“生物污染”。这种特殊的人为干预的生态系统形成 了稳定的或非稳定的养殖生态系统。那么，集约化养殖则是更为明显的“生物污染”例证。养殖生态系统要求在人类的干预下保证局域系统平衡，畜禽及其他陆生动物养殖业的养 殖空间固定，造成的生态环境污染直接呈现在人类生存的生态环境中，出现污染易于及时发 现、治理与控制。然而由于水产养殖尤其是海水养殖的环境介质流动性强，而且水体环境并非人类生存的 直接介质，因此对于非饮用水污染相对难于被直观感知，致使水域的污染不易被发现，如果 不进行科学管理，累积效应可能导致更为严重的后果。以海水养殖用水排放所间接造成的“赤 潮”为例，最能说明以上观点。2009年7月8 日，在青岛举行的生态系统水平的海水养殖国际研讨会上，集中探讨了如 何将水产养殖活动与生态可持续发展协调起来，综合考虑生态系统中的生物、非生物和人类 之间的相互作用，从而实现不同社会目标之间的最佳平衡。污染本身是一个相对和综合的概念，例如养殖海参或贝类的海区，海星的大量存在就是 一种“污染”。理论上说影响局域生态系统平衡可能是一种相对污染，成功可持续发展的水产 养殖业最终是要实现一种平衡，一种相对的生态平衡。养殖业和种植业一样，毕竟是人类发展的趋势。如何保证安全、健康和可持续发展的水 产养殖业，需要分析具体养殖生态系统，从根源上挖掘产生污染的原因，最终实现改善和治 理的目的。二、解读水产养殖生态系统与污染产生水产养殖从养殖环境介质分类，包括淡水养殖和海水养殖，海水养殖中还囊括着半咸水 养殖范畴。无论是淡水养殖还是海水养殖，一般情况下污染是可以科学预见、估算和检测出 来。以下分别以淡水池塘养殖，海水工厂化养殖和海水网箱养殖为例进行分析描述。1、淡水池塘养殖中国淡水养殖历史悠久，可追溯到2500 多年前的养鱼经。以池塘养殖为代表的淡水 养殖生态系统详见图1。传统淡水养殖过程中经典理论认为“养鱼先养水”，实际上就是要实现池塘生态系统的平 衡，以保证水中各种指标在养殖动物生存适宜范围内。如图1 所示，合理的池塘养殖过程中，系统之外输入的饲料、肥料和渔药等，除了转化 成养殖产品或可输出的非养殖产品输出系统之外，还有相当多的物质和能量残留在系统之中 系统各生物链能否成功的利用和转化这些物质与能量主要取决于以下两个方面，一是水体稳 定和自净化能力；二是输入残留的物质和能量是否超出水体负荷。对于池塘生态系统而言，水体自身的稳定和自净化能力相对较弱，追求高产的高密度养 殖，由于残饵和粪便等有机物的大量存在，往往会造成水体缺氧和富营养化，这种后果除了 可能导致养殖动物直接死亡，还可能使呈指数增长的浮游植物短期迅速爆发，形成激烈生态 竞争，而间接导致养殖生物严重缺氧大批死亡。 此外，渔药和添加剂大量使用造成的水体污染和养殖动物中毒，也是经常出现的污染现象， 这往往可人为避免，但水体富营养化和药物等污染问题一旦形成协同效应，将产生更为严重 的水域污染。通过水产动物的生长和饲料系数可大体估算出残饵量，而且鱼类的排粪量可通过研究饲 料的消化率来计算。鱼类的消化率随食物种类不同差别很大。Winberg认为，杂食性鱼类的消化率一般为80%，植食性和腐食性鱼类的消化率一般低 于 80%，肉食性鱼类的消化率通常高于 90%，未被食用的饲料（残饵）连同动物的粪便一起累 积在养殖系统中。Michele等（2001）报道，虾摄食的饲料中85%的N（氮）被虾同化，15%通过粪便排放，但粪 便中只有 5%的 N 以氨态氮形式直接排放，其他的有 8%为可溶性初级胺， 26%为尿素， 61% 为其他可溶性有机氮。以上残留饵料及粪便分可被水中微生物等分解者利用，最终转化成的 无机物被水生植物等通过光合作用固定，而再有过多残余，在没有人为清除的情况下，则累 积形成污染。2、工厂化养殖室内工厂化养殖是沿海地区较为普遍的养殖模式之一，也是海水养殖最主要的养殖模式。工厂化养殖是一种集约化养殖形式（如图 2），除了海水中自然存在的部分微生物以外， 其他生物和非生物个体都通过沉淀和过滤等物理化学手段去除，使养殖系统内形成了以养殖 生物为绝对主导的不稳定生态环境。通过外源输入饲料，必要时输入渔药等，以保证养殖生 物尽量健康的生长，达到商品规格。养殖系统内用水不断更新，含有残饵和粪便等有机物的 海水通常直接排入附近海区中；也有部分养殖废水经过一定的处理水质达标后排放入海；当 然也有很少一部分地区采用养殖用水经处理循环使用的方式。以上三种方式显然对环境的污染效果截然不同。工厂化养殖排出废水中的营养盐主要是 以氮、磷等元素大量存在，使周边水体产生富营养化作用。这种水体一旦伴有适当的生物、 水文和气象条件时，就有产生赤潮的可能。工厂化养殖的水质净化技术是涉及可持续海水养殖的核心技术之一，目前北方沿海大多 数养殖企业并没有引进这类技术，多数仍是经简单的水处理后排放或直接排放进入海区。室 内循环工厂化养殖虽然引入了水质净化技术来处理养殖过程中产生的废物污染，但由于这种 技术必须根据养殖动物的营养需求与代谢、池水污染特点与负载、鱼类对水环境的质量要求 和鱼池生物滤器功能形成的机制等内涵，进行有针对性地设计，需耗费较多的人力和物力， 目前尚未在我国的工厂化养殖领域内普及，我国室内工厂化养殖所带来的污染问题也并未有 效解决，这一点与国外存在较大差距。3、诉海网箱养殖生象统网箱养殖海水、淡水都有，一般是利用湖泊、水库、海湾、近海海区等大水面，通过网 箱限定养殖动物活动范围，而养殖的水环境与网箱外部的大环境相联通。通常网箱养殖一般 选择吞食性和肉食性鱼类的食用鱼，因为这类鱼摄食主动，投入的饵料能够被充分利用，不 会因落入网箱之外过多而降低经济效益。如图3 所示，以近海网箱养殖生态系统简图来说明网箱养殖污染情况，网箱养殖一般不 使用药浴的方法防治鱼病，通常采用注射疫苗和投入药饵的方法。因此，网箱养殖对大环境 的污染一般主要来源于残饵、粪便和养殖动物的尸体等因素。网箱养殖产生的废物（有机物）沉积到海底，导致海底表面沉积物氧化还原电位降低（张 雅芝等，2001）；沉积物增加水中微生物的活动，增加了底质的需氧量，造成沉积物环境缺 氧；厌氧状态下，异氧细菌将有机物分解转化为硫化氢和氨，引起底质中硫化物含量的升高， 对网箱内鱼类造成危害（舒廷飞等，2002）。Paez-Osuna 等研究了养殖海域底泥中的物质平衡，发现在水产养殖过程中，输入水体的 总氮、总磷和颗粒物分别有 24%、84%和 93%沉积在底泥里，而富集在底泥里的这些污染物， 在一定条件下又会重新释放出来，成为水体污染最重要的内源。也就是说，有机质在底泥内的沉积会使得底泥成为营养物质库，即沉积物中营养盐向上 覆水中释放，然后在动力作用下营养盐再悬浮，从而造成内源污染（王鹏，2004）或称之为 “二次污染”，使得水体富营养化的情况进一步加剧。近年来，不少学者开始探讨网箱养殖与赤潮发生之间的关系。研究指出：高密度的网箱 养殖，残饵等废物对附近海域造成的营养盐负荷增加必然提高水体的富营养化程度，为赤潮 发生提供了物质基础，成为赤潮发生的诱因。唐森铭等（2003）利用香港东部水域牛尾海 1998 年 3 月到 1999年1 月每星期一次的浮游生物连续监测数据研究发现，赤潮与环境营养 水平有关，网箱养殖规模是赤潮发生的主要影响因子之一。参考文献（略）