李由明,邱清波,王 平，郭爭艷

(1. 瓊州學(xué)院 熱帶生物與農(nóng)學(xué)院, 海南 三亞 572022； 2. 海南昌江南疆生物技術(shù)有限公司, 海南 昌江 572700； 3. 海南中正水產(chǎn)科技有限公司, 海南 東方 572600)

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對蝦養(yǎng)殖廢水對潮間帶生態(tài)系統(tǒng)中有機物含量的影響

李由明1,邱清波1,王 平2,3，郭爭艷1

(1. 瓊州學(xué)院 熱帶生物與農(nóng)學(xué)院, 海南 三亞 572022； 2. 海南昌江南疆生物技術(shù)有限公司, 海南 昌江 572700； 3. 海南中正水產(chǎn)科技有限公司, 海南 東方 572600)

對蝦養(yǎng)殖廢水的排放對周邊海域潮間帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定負(fù)面影響.本文在2014年6月到12月期間,對黃流鎮(zhèn)對蝦場附近海域潮間帶水體和沉積有機物含量進行分析.結(jié)果發(fā)現(xiàn):在對蝦養(yǎng)殖早期和中期,排污口附近水體中的懸浮物含量(SS)、化學(xué)需氧量(COD)高于其他采樣點,但是差異不顯著(P>0.05),但是排污口附近水體中的生化需氧量(BOD5)和沉積有機物含量顯著高于其他采樣點(P<0.05).在對蝦養(yǎng)殖后期,排污口附近水體中的懸浮物含量和沉積有機物含量顯著高于其他采樣點(P<0.05).有機物含量均呈自排污口向兩側(cè)降低趨勢.研究結(jié)果表明,對蝦養(yǎng)殖早期和中期，養(yǎng)殖廢水對水體中BOD5和沉積有機物含量有較大影響;在養(yǎng)殖后期,則對懸浮物含量和沉積有機物含量有較大影響.

對蝦養(yǎng)殖;養(yǎng)殖廢水;潮間帶生態(tài)系統(tǒng);有機物

0引言

目前,在世界范圍內(nèi),近海海域生態(tài)系統(tǒng)日益受到人們各種活動的影響,包括水產(chǎn)養(yǎng)殖[1-4]、生活污水和農(nóng)業(yè)廢水排放[5]、濱海旅游開發(fā)[6]等,這些日趨增多的人類活動在一定程度上導(dǎo)致了部分近海海域水體的富營養(yǎng)化及增大了部分海域赤潮發(fā)生的頻率,影響了濱海旅游業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[7-8].目前對蝦的養(yǎng)殖過程中,多采用集約化養(yǎng)殖模式.在該養(yǎng)殖模式下,由于配合飼料的大量投喂,使得養(yǎng)殖水體中存在大量的主要來源于配合飼料的殘餌有機物.這些養(yǎng)殖水體中的有機物往往沒有經(jīng)過進一步的處理而直接排放到周邊海域水體中,給周邊海域水體的生態(tài)系統(tǒng)帶來較大的負(fù)荷.李純厚等[9]研究發(fā)現(xiàn),在2001年,廣東省全省對蝦養(yǎng)殖向環(huán)境中排放的氮磷分布達到4508.5t和994.2t,給養(yǎng)殖場周圍環(huán)境帶來較大的氮磷負(fù)荷.李卓佳等[10]研究發(fā)現(xiàn)以廣東2003年30萬t對蝦產(chǎn)量計算,廣東一年中排入到養(yǎng)殖環(huán)境中的氮磷分別為1.629萬t和0.343萬t.這些研究結(jié)果均表明對蝦養(yǎng)殖活動,對周圍環(huán)境具有較大的氮磷負(fù)荷影響.

海南作為國際旅游島,濱海旅游業(yè)逐漸成為其支柱性產(chǎn)業(yè)之一,但是作為海南另一大產(chǎn)業(yè)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè),因其產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中具有有機污染的特點,給濱海旅游業(yè)的發(fā)展帶來一定的潛在負(fù)面影響.但是目前海南對蝦養(yǎng)殖廢水排放對周邊海域水體環(huán)境影響的研究較少.為將來系統(tǒng)評估對蝦養(yǎng)殖廢水排放的環(huán)境影響積累數(shù)據(jù),本文分析了對蝦養(yǎng)殖廢水排放對周邊海域水體及沉積物中有機物的影響.

1 材料方法

1.1 實驗材料

2014年6月到12月期間,以海南黃流對蝦養(yǎng)殖場為研究對象.以對蝦養(yǎng)殖廢水排放口為參照點(采樣點0),在其兩側(cè)間隔500m分別設(shè)置采樣點1、采樣點2；采樣點3和采樣點4.利用有機玻璃采水器(JC-800)采集各采樣點處潮間帶水體水面下約50cm水深的水樣1L,同時相應(yīng)的采集潮間帶沉積物樣本.采集的所有樣本置于低溫泡沫箱中,立刻帶回實驗室進行測定和分析.

1.2 實驗方法

采集的水樣經(jīng)過預(yù)處理后,分別采用濾膜法[11]、酸性高錳酸鉀法[11]和生物稀釋法[11]測定其懸浮物含量、COD和BOD5.同時對沉積物樣本進行陰干預(yù)處理,并采用油浴法測定其有機物含量[12].

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗數(shù)據(jù)利用SPSS19.0軟件進行處理,結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式進行表示.數(shù)據(jù)分析分別采用方差分析比較每次采樣不同采樣點處懸浮物含量、COD、BOD5和沉積物中有機物的含量.其中:P<0.05和P<0.01分別表示差異顯著和差異極顯著.

2 實驗結(jié)果

2.1 水體中懸浮物含量

對蝦養(yǎng)殖場周邊海域排污口處水體中的懸浮物含量在6月份顯著高于其他采樣點(P< 0.05),在其他月份,排污口處水體中懸浮物含量也高于其他采樣點(P< 0.05).水體中懸浮物含量整體呈現(xiàn)從排污口附近向兩側(cè)逐漸降低趨勢.9月份和11月份各個采樣點水體中懸浮物含量相對6月份和12月份較低.(圖1)

圖1 不同采樣點水樣中懸浮物含量比較

注：1). 每一月份不同采樣點懸浮物含量中不同字母表示顯著性差異(P<0.05);相同字母表示無顯著性差異(P>0.05).2). 受臺風(fēng)影響，部分月份數(shù)據(jù)缺失,下圖同.

2.2 水體中COD含量

各個采樣點水體中的COD含量從9月份到12月份整體呈略降低趨勢.其中,在11月份和12月排污口處COD含量高于其他采樣點,但是差異不顯著(P>0.05),且整體呈從排污口向兩側(cè)降低趨勢.(圖2)

圖2 不同采樣點水樣中化學(xué)需氧量比較

2.3 水體中BOD5含量

各個采樣點水體中BOD5含量從9月份到12月份整體呈升高趨勢.在11月份和12月份,排污口處水體中BOD5含量顯著高于其他采樣點(P<0.05),且從排污口向兩側(cè),水體中BOD5含量呈逐漸降低趨勢.(圖3)

圖3 不同月份不同采樣點水樣中生化需氧量比較

注：每一月份不同采樣點懸浮物含量中不同字母表示顯著性差異(P<0.05);相同字母表示無顯著性差異(P>0.05).

2.4 沉積物中有機物含量

各個采樣點沉積物中的有機物含量在12月份略低于其他月份.在6月份、9月份和12月份,排污口附近沉積物中的有機物含量高于其他采樣點,且顯著高于距離排污口最遠(yuǎn)處采樣點(P<0.05).在12月份,各個采樣點間沉積物中的有機物含量仍為排污口處最高(P>0.05),且呈自排污口附近向兩側(cè)逐漸降低趨勢.(圖4)

圖4 不同采樣點沉積物中有機物含量比較

注：每一月份不同采樣點懸浮物含量中不同字母表示顯著性差異(P<0.05);相同字母表示無顯著性差異(P>0.05).

3 討論與分析

3.1 對蝦養(yǎng)殖廢水對養(yǎng)殖場周邊海域水體環(huán)境的影響

近些年,水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放導(dǎo)致周邊水域水體富營養(yǎng)化,水華或者赤潮發(fā)生頻率日趨增大.水產(chǎn)養(yǎng)殖活動對周圍水體環(huán)境產(chǎn)生的有機污染已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展函待解決的重要問題.且已引起水產(chǎn)養(yǎng)殖工作者和環(huán)境保護工作者的強烈關(guān)注.李純厚等[9]通過對廣東省對蝦養(yǎng)殖池塘向環(huán)境中氮磷排泄研究發(fā)現(xiàn),與陸源廢水中氮磷排放量比較,對蝦池塘養(yǎng)殖廢水中氮磷排泄量分別約為陸源排放量的0.15%和0.41%.李由明等[13]研究發(fā)現(xiàn)對蝦養(yǎng)殖廢水對周圍海域水體中氨氮和硝酸鹽影響較大,且養(yǎng)殖廢水排放的海域狀況不同,養(yǎng)殖廢水產(chǎn)生的環(huán)境影響程度也不同[14].本研究發(fā)現(xiàn)在養(yǎng)殖不同時期,養(yǎng)殖活動對周圍海域水體環(huán)境產(chǎn)生較大的影響,在排污口附近水體中的有機物含量均顯著的高于其他海域水體.這表明了周圍海域水體對養(yǎng)殖廢水中有機物具有較大的稀釋作用,尤其是距離排污口1000m左右的海域,水體中和潮間帶沉積物中有機物含量顯著降低,且水體中BOD5含量和懸浮物含量亦顯著的低于排污口附近水體.但是,即使在排污口附近,水體中BOD5含量亦低于1mg/L,符合Ⅰ類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[15].主要原因可能是養(yǎng)殖廢水排放的海域為一開闊性水體,養(yǎng)殖廢水中的有機物排放到海域水體后,被很快的稀釋及部分降解.

對蝦養(yǎng)殖過程中,在養(yǎng)殖早期,對蝦主要以水體中的浮游生物為食物[16],隨著養(yǎng)殖過程的進行,投喂配合飼料的量逐漸增大,養(yǎng)殖水體中的有機碎屑也日益增多(主要以殘餌為主),養(yǎng)殖廢水中有機物主要成份為殘餌以及動植物死亡機體分解物.賈曉平等[17]研究發(fā)現(xiàn)凡納濱對蝦從蝦苗(約0.02g)發(fā)育到成蝦(約20g),每個養(yǎng)殖個體累積氮、累積磷排出量分別為218.3mg和190.8mg.目前的高位池養(yǎng)殖模式,在養(yǎng)殖期間每天進行換水,整個養(yǎng)殖期間排放大量的養(yǎng)殖廢水,直接或間接的向環(huán)境中排放大量的有機物.本研究表明在養(yǎng)殖的后期(6月份),養(yǎng)殖廢水排污口附近水體中的懸浮物含量等指標(biāo)均較高,而在其他養(yǎng)殖時期,排污口附近海域水體中懸浮物含量則相對較低(圖1),說明對蝦養(yǎng)殖周期的不同時期.養(yǎng)殖廢水中所含有機物的量不同,從而對周圍水體環(huán)境影響的程度亦不同,這和對蝦養(yǎng)殖過程中餌料投喂管理相一致.這說明對蝦養(yǎng)殖早期,養(yǎng)殖廢水排放對周圍水體環(huán)境影響較小,后期對周圍水體影響則較大.同時,在相同養(yǎng)殖周期,養(yǎng)殖廢水的排放對周圍海域水體中的BOD5含量影響較大,對水體中COD和懸浮物含量影響相對較小(圖2和圖3).這說明養(yǎng)殖廢水在向周圍水域環(huán)境排放過程中,對水體中不同水質(zhì)因子的影響程度亦有差異.這和養(yǎng)殖廢水中有機源的性質(zhì)有一定關(guān)系.養(yǎng)殖廢水中的有機源主要是配合飼料的殘餌,這些有機物均為生物相對易降解物質(zhì).同時,養(yǎng)殖廢水中的有機物,排放到周圍海域水體中,有些通過微生物的作用而分解,沒有被及時分解的則沉降到沉積物中,形成有機沉積物,其在一定程度上為底棲生物提供了有機源;或者隨海流分散到其他海區(qū).從本研究結(jié)果看,養(yǎng)殖廢水對沉積物中有機物含量有顯著影響(圖4)反映了較多的有機物沒有被降解而沉降到水底,形成生物沉積物.說明養(yǎng)殖廢水排放周圍海域水體中的有機物大部分沉積到排污口附近海域潮間帶的底部,形成潮間帶沉積物的主要成份.

3.2 對蝦養(yǎng)殖廢水排放管理和防控策略

目前對蝦養(yǎng)殖廢水較多沒有經(jīng)過前期處理或者經(jīng)過簡單的處理后直接排放到周圍水體環(huán)境中,給周圍水體環(huán)境帶來較大的負(fù)荷.降低對蝦養(yǎng)殖過程中的有機污染,增長對蝦養(yǎng)殖場使用壽命和延長養(yǎng)殖場周圍水域環(huán)境的使用年限,成為對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究問題.結(jié)合目前對蝦養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖廢水排放現(xiàn)狀,提出以下養(yǎng)殖廢水排放管理的防控策略.

3.2.1 優(yōu)化配合飼料配方,提高飼料利用率

對蝦在攝食后,對食物的消化時間相對魚類較短,對食物中蛋白的利用率將直接影響對蝦食物的利用.優(yōu)化對蝦飼料配方將提高對蝦對飼料的利用.黃國強等[18]研究發(fā)現(xiàn)混合飼料中能量蛋白比、脂肪含量和脂肪蛋白比的調(diào)整,將提高中國對蝦對飼料的轉(zhuǎn)化效率.

3.2.2 優(yōu)化對蝦餌料投喂方案,減少水體中殘餌量

對蝦在生長的早期,以水體中浮游生物為主要餌料.所以在蝦苗投放前及投放一段時間內(nèi),大力培育水體的浮游生物,提高水體的生物量,為幼蝦提供充足的生物餌料,減少養(yǎng)殖早期配合飼料的投喂,從而降低養(yǎng)殖水體中的殘餌量.

3.2.3 養(yǎng)殖廢水的生物處理再利用

養(yǎng)殖廢水中含有大量的有機物質(zhì),在將其排放到周圍環(huán)境前,可將養(yǎng)殖廢水集中排放到生物餌料培育池.利用養(yǎng)殖廢水的有機物,為培養(yǎng)的浮游動物提供餌料,達到養(yǎng)殖廢水的再利用.這樣,一方面降低了培養(yǎng)浮游生物的生產(chǎn)成本,另一方面,降低了養(yǎng)殖廢水排放對周圍環(huán)境的有機負(fù)荷.

[1]Hart G . Assessing the South-East Asian tropical lobster supply and major market demands. ACIAR Final Report (FR- 2009-06). Australia Centre for International Agricultural Research, Canberra, Australia, 2009.

[2]JeffsAG.Statusandchallengesofadvancinglobsteraquacultureglobally[J].JMarBiolAssocIndia,2010,52:320-326.

[3]HartsteinS.N.DandJeffsA.Thefateofnitrogenouswastefromthesea-cageaquacultureofspinylobstersusingnumericalmodeling[J].EnvironScePllutRes,2015,22:9356-9369.

[4]DempsterTandSanchea-JerezP.AquacultureandcoastalspacemanagementinEurope:andecologicalperspective[J].Aquacultureintheecosystem, 2008,87-116.

[5]ParimataV,KrishnaniK.KandGuptaB.P,etal.Removalofammoniaandnitritefromcoastalwasterusinglow-costagriculturalwaste[J].BulletinofEnvironmentalContaminationandToxicology, 2007,78(3-4):288-293.

[6]OrhonD,GokcekusHandSevalSozen.Environmentalbasisofsustainabletourismalongsensitivecoastalareas-principlesandapplications[J].Survivalandsustainability(environmentalearthscience), 2011,235-241.

[7]許妍,梁斌,于春艷,等. 我國海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與風(fēng)險管理能力研究[J].海洋開發(fā)與管理,2015,(5):87-90.

[8]陳舜,佟蒙蒙,江天久,等.赤潮災(zāi)害對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)損失的分級評估[J].水產(chǎn)學(xué)報,2009,33(4):610-616.

[9]李純厚,黃洪輝,林欽,等.海水對蝦池塘養(yǎng)殖污染物環(huán)境負(fù)荷量的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,23(3):545-550.

[10]李卓佳,陳永青,楊鶯鶯,等.廣東對蝦養(yǎng)殖環(huán)境污染及防控對策[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,(6):68-71.

[11]魏復(fù)盛.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.101.

[12]張力,李艷紅,宋申年等.測定土壤有機質(zhì)分析方法中油浴加熱技術(shù)的改進[J].吉林花紅學(xué)院學(xué)報, 2002,19:16-18.

[13]李由明,王平,李義軍等.對蝦養(yǎng)殖廢水對周邊海域水體中營養(yǎng)鹽含量的影響[J].水產(chǎn)養(yǎng)殖,2014,35(7): 1-4.

[14]李由明,劉明,王平等.熱帶凡納濱對蝦養(yǎng)殖排泄廢水水質(zhì)分析研究[J].水產(chǎn)養(yǎng)殖, 2013 34(7):42-45.

[15]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB3097-1997.海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[16]李由明,王平.黃翔鵠,等.利用碳穩(wěn)定同位素技術(shù)對凡納濱對蝦食性變化的分析[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2013，40(20): 125-128.

[17]賈曉平,李卓佳,汪世貴,等.微生物工程技術(shù)在規(guī)?；B(yǎng)蝦中的應(yīng)用[R].廣州:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所,2003:119-141.

[18]黃國強,董雙林,王芳.不同餌料搭配比對中國對蝦生長和餌料轉(zhuǎn)化效率的影響[J].南方水產(chǎn),2005,1(5):26-32.

InfluenceofAquacultureWastewaterontheContentsofOrganicMatterinCoastalEcosystem

LI You-ming1, QIU Qing-bo1,WANG Ping2,3, GUO Zheng-yan1

(1. College of Tropical Biology and Agronomy, Qiongzhou University, Sanya Hainan 572022, China 2. Nanjiang Biotechnology Co., LTD, Changjiang Hainan 572700, China 3. Hainan Zhongzheng Aquatic Science and Technology Co., LTD, Dongfang Hainan， 572600, China)

Aquaculture wastewater dumped from aquaculture ponds has negative effect on coastal ecosystem. Concentrations of organic matter both in water and in sediment of costal ecosystem near some shrimp ponds were measured respectively in Huangliu town from June to December 2014. In easier- and medium-period of shrimp aquaculture, it is found that the concentrations of suspended solid (SS) and chemical oxygen demand (COD) were higher in sampling site near dumping site of aquaculture wastewater than those of other sampling sites, but not significantly (P>0.05), but the concentrations of biochemical oxygen demand (BOD5) and organic matter in sediment were significantly higher than those of other sampling sites (P<0.05). However, concentrations of SS and organic matter in sediment in dumping site were significantly higher than those of other sampling sites in later-period of shrimp aquaculture (P<0.05). Concentrations of organic matter both in coastal water and sediment decreased gradually from dumpling site of aquaculture wastewater to other sampling sites of two sides in whole period of shrimp aquaculture. These results indicate that aquaculture wasterwater has great influence on the concentrations of BOD5and organic matter in sediment in easier- and medium-period of shrimp aquaculture, and on the concentrations of SS and organic matter in sediment in later-period of shrimp aquaculture as well.

shrimp aquaculture; aquaculture wastewater; coastal ecosystem; organic matter

2015-09-27

海南省自然科學(xué)基金(20154189);海南省應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與示范推廣專項(ZDXM2014015); 海南省科技興海專項(XH201406); 海南省教育廳項目(HNKY2014-63); 三亞市院地科技合作項目(2014YD21,2013YD27,2015YD17,2015YD34)

李由明(1978-),男,山東鄄城人,瓊州學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院副教授,碩士,研究方向為水域生態(tài)學(xué).

邱清波(1971-),男,海南昌江人,瓊州學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院副教授,研究方向為生態(tài)學(xué).

S913

A

1008-6722(2015) 05-0071-06

10.13307/j.issn.1008-6722．2015．05．16