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本文作者:郭春晶1周文斌2作者單位:1.南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院
水體富營(yíng)養(yǎng)化是世界范圍內(nèi)普遍存在的水環(huán)境問題。隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展,養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,養(yǎng)殖方式由半集約化向高度集約化發(fā)展,特別是高密度網(wǎng)箱養(yǎng)殖量增加,為了增加水產(chǎn)品的產(chǎn)量,人們大量向養(yǎng)殖水體投放人工餌料,造成了嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化,水產(chǎn)養(yǎng)殖自身的污染與水域環(huán)境的矛盾也日益突出[1-3]。鄱陽湖是我國淡水漁業(yè)主要基地之一,也是江西水產(chǎn)養(yǎng)殖集中區(qū)域;其處于經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)地區(qū),所受污染程度較低,湖泊水質(zhì)狀況良好,是較清潔的一個(gè)湖泊。另外,鄱陽湖水產(chǎn)養(yǎng)殖中,不僅魚的養(yǎng)殖種類繁多,資源豐富,還是蝦蟹和淡水珍珠的重要產(chǎn)區(qū);進(jìn)賢縣“軍山湖大閘蟹”已成為國內(nèi)外知名度較高的生態(tài)綠色無公害品牌;珍珠產(chǎn)業(yè)主要分布在都昌、新建、萬年等縣,都昌縣周溪鄉(xiāng)被譽(yù)為中國“淡水珍珠之鄉(xiāng)”[4]。然而,在鄱陽湖水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),人們?yōu)榱嗽黾赢a(chǎn)量往往會(huì)忽略了人工水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來的一系列環(huán)境問題。鄱陽湖養(yǎng)殖水體的狀況不僅關(guān)系到鄱陽湖水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展,同時(shí)可能會(huì)對(duì)鄱陽湖的生態(tài)保護(hù)產(chǎn)生不利的影響,故鄱陽湖養(yǎng)殖水體的污染狀況應(yīng)引起我們的高度重視。本文就鄱陽湖三種典型水產(chǎn)養(yǎng)殖(魚類、蚌類和大閘蟹養(yǎng)殖)水環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行研究,對(duì)鄱陽湖養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),同時(shí)分析鄱陽湖區(qū)養(yǎng)殖水域?qū)蛾柡挠绊?,并探討人工養(yǎng)殖水域?qū)χ苓吽蚩赡軒淼挠绊憽?/p>
1實(shí)驗(yàn)與方法
1.1鄱陽湖區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域簡(jiǎn)介
軍山湖(大閘蟹養(yǎng)殖區(qū)域):軍山湖位于江西省進(jìn)賢縣北部,鄱陽湖南岸,面積32萬畝,與鄱陽湖一堤之隔。軍山湖原是鄱陽湖的一個(gè)湖汊,1958年人工修建一條4km的抗洪大堤后與鄱陽湖主湖體隔開,主要養(yǎng)殖河蟹。都昌(蚌類養(yǎng)殖區(qū)域):都昌縣位于鄱陽湖北岸,有內(nèi)湖水面16萬畝,主要發(fā)展珍珠貝養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè),都昌縣周溪鄉(xiāng)被譽(yù)為中國“淡水珍珠之鄉(xiāng)”。余干(魚類養(yǎng)殖區(qū)域):余干縣位于鄱陽湖南岸,以其優(yōu)美風(fēng)光和悠久歷史被世人譽(yù)為“夢(mèng)里水鄉(xiāng)”。這里漁業(yè)資源十分豐富,全縣共有水域資源95萬畝,圩堤外鄱陽湖捕撈面積46萬畝,圩堤內(nèi)陸可利用養(yǎng)殖水域面積35萬畝,是全國內(nèi)陸漁業(yè)重點(diǎn)縣和商品漁基地縣之一。
1.2樣品的采集與測(cè)定
取根據(jù)環(huán)鄱陽湖水產(chǎn)業(yè)情況選具有代表性的水域?yàn)檠芯繉?duì)象,根據(jù)每個(gè)地方不同水域再分別布控3個(gè)點(diǎn)。另外在各水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)附近的鄱陽湖各采一個(gè)點(diǎn),所以總共布點(diǎn)數(shù)為12個(gè)。具體采樣點(diǎn)分布見圖1。分別于2010年7月(豐水期),2010年10月(平水期),2011年1月(枯水期)采集水樣。水樣采集500ml,水樣從水體的中垂線上距水面10~15cm深處進(jìn)行取樣。另外在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水樣的pH、水溫、溶氧等參數(shù)(多參數(shù)水質(zhì)分析儀Multi340)和Chla(葉綠素儀),并對(duì)當(dāng)?shù)卦摲N水產(chǎn)養(yǎng)殖的養(yǎng)殖情況進(jìn)行調(diào)查,并將采樣情況、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)和調(diào)查結(jié)果詳細(xì)記錄下來。樣品及時(shí)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,測(cè)定水樣中的總氮(TN)、硝氮(NO3-N)、氨氮(NH4-N)、高錳酸鉀指數(shù)(CODMn)和總磷(TP),上述參數(shù)皆用國標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定要求標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)度R2要達(dá)到0.999。
1.3水體富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)方法
目前,湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)采用較多的有營(yíng)養(yǎng)物濃度評(píng)價(jià)、生物指標(biāo)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)3種方法,前2種方法偏重從某一方面進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)的結(jié)果往往比較片面,而綜合評(píng)價(jià)則是采用多指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),能夠比較全面地反映出水體的營(yíng)養(yǎng)狀況[6]。綜合評(píng)價(jià)主要有特征法、參數(shù)法和評(píng)分指數(shù)法[7]。應(yīng)用評(píng)分指數(shù)(M)[8]進(jìn)行評(píng)價(jià),具體計(jì)算公式如下:(略)。采用貢獻(xiàn)率的方法確定水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)因子??紤]各種污染因素對(duì)水質(zhì)的影響,根據(jù)其在水質(zhì)中的作用大小分別給予不同的權(quán)重,由權(quán)重的大小確定主要污染指標(biāo)(>8%)[9]。其計(jì)算公式[10]為:(略)。
2結(jié)果與分析
2.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查
采樣期間對(duì)鄱陽湖養(yǎng)殖水域的相關(guān)信息進(jìn)行了調(diào)查(詳見表2),鄱陽湖區(qū)魚類和蟹類的養(yǎng)殖規(guī)模較大,總面積約為30多萬畝,養(yǎng)殖水量也在6億m3以上,蚌類養(yǎng)殖的規(guī)模及養(yǎng)殖水量相對(duì)較少,養(yǎng)殖方式為傳統(tǒng)密集養(yǎng)殖,除大水域魚類養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型成生態(tài)養(yǎng)殖,餌料較少投加外,其余養(yǎng)殖過程都會(huì)投加餌料。這3類養(yǎng)殖水域都不是完全封閉的,養(yǎng)殖過程中都會(huì)和鄱陽湖的水發(fā)生交換作用。
2.2鄱陽湖區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)
監(jiān)測(cè)的指標(biāo)共有12項(xiàng),以Ⅲ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002標(biāo)準(zhǔn))為基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值,代入權(quán)重計(jì)算公式(2)、(3),計(jì)算12個(gè)指標(biāo)的污染貢獻(xiàn)率,以≥8%為界限,篩選出3個(gè)污染因子,分別為CODMn、TN、TP。同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況增加NH4-N、NO3-N為評(píng)價(jià)參數(shù),故最終以CODMn、TN、TP、NH4-N、NO3-N共5個(gè)因子作為評(píng)價(jià)參數(shù)。分析對(duì)比3種養(yǎng)殖水體平水期、豐水期和枯水期的水環(huán)境參數(shù),發(fā)現(xiàn)3個(gè)時(shí)期的水環(huán)境參數(shù)變化幅度不大,故將所采的3次水樣數(shù)據(jù)的平均值求算出來作為年平均值,將數(shù)據(jù)整理成表(表3)如下:珍珠貝養(yǎng)殖區(qū)域a1、a2、a3水環(huán)境參數(shù)TP、TN、CODMn、NH4-N的濃度均高于鄱陽湖水域a0,只有NO3-N的濃度小于鄱陽湖水域a0;魚類養(yǎng)殖區(qū)域b1、b2、b3水環(huán)境參數(shù)TP、TN的濃度低于鄱陽湖水域b0,CODMn的濃度卻高于鄱陽湖水域,而NH4-N、NO3-N濃度相對(duì)于鄱陽湖水域則或高或低,說明魚類養(yǎng)殖水體中NH4-N、NO3-N濃度存在較大的空間變異;蟹類養(yǎng)殖區(qū)域c1、c2、c3水環(huán)境參數(shù)TN、NH4-N的濃度均高于鄱陽湖水域,而CODMn、NO3-N的濃度卻低于鄱陽湖水域濃度,TP的濃度在鄱陽湖水域濃度平均值的上下波動(dòng)。c0水環(huán)境參數(shù)TN、NH4-N的濃度均高于蟹類養(yǎng)殖區(qū)域c1、c2、c3,而低于蟹類養(yǎng)殖區(qū)域c1、c2、c3,的大小分別為c3<c2<c0<c1。以CODMn、TN、TP、NH4-N、NO3-N作為評(píng)價(jià)參數(shù),根據(jù)(1)式算出評(píng)分指數(shù)(表4)根據(jù)表1所示的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[11],判定水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。評(píng)分值越高,表明水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度越高。由表4可知,鄱陽湖區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體已產(chǎn)生了富營(yíng)養(yǎng)化,各不同類型的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化程度各不相同,具體評(píng)價(jià)結(jié)果為:蚌類養(yǎng)殖水體>蟹類養(yǎng)殖水體>魚類養(yǎng)殖水體,且可判斷蚌類養(yǎng)殖水體屬于極富營(yíng)養(yǎng);蟹類養(yǎng)殖水體屬于中富營(yíng)養(yǎng);魚類養(yǎng)殖水體屬于中營(yíng)養(yǎng)。根據(jù)表4亦可知鄱陽湖的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體屬于中富營(yíng)養(yǎng)。為確定CODMn、TN、TP、NH4-N、NO3-N5個(gè)因子對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)污染的主要污染因子,依據(jù)公式(2)、(3)分別計(jì)算上述5個(gè)因子對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)化污染的貢獻(xiàn)率,計(jì)算結(jié)果見表5。由表5知,蚌類養(yǎng)殖水體的TN污染最重,其次便是TP;魚類養(yǎng)殖水體的TP污染最重,其次便是CODMn;蟹類養(yǎng)殖水體主要是TN,其次是CODMn。因此對(duì)鄱陽湖水體的富營(yíng)養(yǎng)化污染進(jìn)行預(yù)防和治理,應(yīng)注重N、P的輸入和輸出。
3分析與討論
3.1養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)周邊水域的影響
養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化通常會(huì)對(duì)周邊水域的水環(huán)境帶來不利的影響,養(yǎng)殖水體域不會(huì)是封閉的水域,養(yǎng)殖水域要頻繁的與周邊水域發(fā)生水交換,所以當(dāng)養(yǎng)殖水域受到了污染勢(shì)必會(huì)對(duì)周邊水域產(chǎn)生影響。由表4可看出,魚類養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)分指數(shù)與鄱陽湖的指數(shù)非常接近,且部分水體較鄱陽湖的更低,故魚類養(yǎng)殖水域?qū)蛾柡母粻I(yíng)養(yǎng)影響較小,蟹類養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)程度較鄱陽湖的程度高,根據(jù)江西省水利廳的調(diào)查數(shù)據(jù),鄱陽湖年均水量為1437億m3,軍山湖蟹類養(yǎng)殖水域約為6.4億m3,約占鄱陽湖總水量的0.45%,到枯水期,受鄱陽湖蓄水量減少的影響所占比重將更大。軍山湖與鄱陽湖雖有抗洪大堤相隔,但仍會(huì)通過水閘進(jìn)行不定期的水交換,故軍山湖的富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)鄱陽湖水環(huán)境惡化存在一定的貢獻(xiàn)。蚌類養(yǎng)殖水體處于極富營(yíng)養(yǎng)水平,且珍珠蚌的養(yǎng)殖需要定期進(jìn)行排注水,都昌的蚌類養(yǎng)殖水的新鮮水源便是鄱陽湖,而排出去的養(yǎng)殖廢水的去處也為鄱陽湖,雖然珍珠蚌的養(yǎng)殖水量并不大,但是養(yǎng)殖廢水的富營(yíng)養(yǎng)的程度非常高,尤其是N、P的含量較高,且每年進(jìn)行的排注水的次數(shù)也較多(大約每年有30次左右),根據(jù)養(yǎng)殖水域與鄱陽湖的濃度差乘以總流量可估算出蚌類養(yǎng)殖廢水每年帶入鄱陽湖的N、P的含量分別約為6.5和0.36t,所以蚌類養(yǎng)殖廢水會(huì)對(duì)鄱陽湖水體的富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生較大影響。上述結(jié)果表明,鄱陽湖區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的富營(yíng)養(yǎng)化程度高于鄱陽湖的富營(yíng)養(yǎng)化水平,鄱陽湖的N、P污染受到了養(yǎng)殖水域的影響。沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因?yàn)楣I(yè)廢水的排放,水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低;而在鄱陽湖這類經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的區(qū)域,其總體水質(zhì)較好,所受的污染較少,水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水占其總污染量的比例較大,尤其對(duì)這類較清潔湖泊水質(zhì)的影響較大,對(duì)其富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率較高。因此,在鄱陽湖這類較清潔湖泊區(qū)域中,養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展應(yīng)盡可能控制其規(guī)模,并走生態(tài)養(yǎng)殖的新模式,以免養(yǎng)殖廢水對(duì)較清潔湖泊產(chǎn)生嚴(yán)重的污染,不僅有利于較清潔湖泊的保護(hù),也有利于當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。
3.2原因分析
蚌類養(yǎng)殖水域?qū)儆跇O富營(yíng)養(yǎng)水平,根據(jù)表5各因子對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率可以發(fā)現(xiàn)蚌類水體的主要污染物為TN和CODMn,這和用于珍珠貝養(yǎng)殖的添加物有很大的關(guān)系,根據(jù)對(duì)珍珠蚌養(yǎng)殖的調(diào)查,為促進(jìn)餌料生物的生長(zhǎng),保證蚌類食物的充足,常人為地向水體中添加過量的鵪鶉糞便,而鵪鶉糞便含有大量的有機(jī)物,在分解利用中將產(chǎn)生大量的NH4-N和NO3-N,對(duì)TN和CODMn的貢獻(xiàn)均很大。蚌類養(yǎng)殖還要求水體有良好的流動(dòng)性,需要經(jīng)常排水注水,使得養(yǎng)殖水體中大量的有機(jī)物和含氮化合物排入鄱陽湖水體中,造成臨近水體富營(yíng)養(yǎng)化。大水域魚類養(yǎng)殖采用的生態(tài)養(yǎng)殖方式,一般魚類的餌料為水域中的天然餌料(浮游動(dòng)植物),通過水流不斷交換水體補(bǔ)給餌料,人工餌料投加量較少,由于投料少,減少了外源污染,且能對(duì)因此魚類養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較低,部分水域魚類養(yǎng)殖仍采用傳統(tǒng)的網(wǎng)箱養(yǎng)殖,養(yǎng)殖過程存在飼料的投加現(xiàn)象,另一些特種魚的養(yǎng)殖(如烏魚)也需要投加低值新鮮小魚蝦作為餌料,這些餌料的過剩對(duì)養(yǎng)殖水域的TN具有一定的貢獻(xiàn),根據(jù)魚種類的不同,所采取的養(yǎng)殖方式也有所不同,這也是魚類水體NH4-N、NO3-N濃度存在較大空間變異的原因。蟹類養(yǎng)殖水域的營(yíng)養(yǎng)程度要比鄱陽湖高,這和傳統(tǒng)的集約養(yǎng)殖方式有關(guān),河蟹代謝及餌料的投加帶來的營(yíng)養(yǎng)過剩問題都會(huì)對(duì)蟹類養(yǎng)殖水環(huán)境帶來影響。
3.3建議
鄱陽湖的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體已經(jīng)產(chǎn)生了富營(yíng)養(yǎng)化,并對(duì)周邊水域的污染具有一定貢獻(xiàn)。蚌類養(yǎng)殖水體屬于極富營(yíng)養(yǎng);蟹類養(yǎng)殖水體屬于中富營(yíng)養(yǎng);魚類養(yǎng)殖水體屬于中營(yíng)養(yǎng)。蚌類養(yǎng)殖水體的TN污染最重,其次便是TP;魚類養(yǎng)殖水體的TP污染最重,其次便是CODMn,且其營(yíng)養(yǎng)程度跟養(yǎng)殖方式有較大的關(guān)系,生態(tài)養(yǎng)殖能在一定程度上改善養(yǎng)殖水域的富營(yíng)養(yǎng)程度,傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式則容易因餌料營(yíng)養(yǎng)過剩,引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化;蟹類養(yǎng)殖水體主要是TN,其次是CODMn。鄱陽湖蚌類養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)鄱陽湖的N、P污染有較大影響,尤其是對(duì)鄱陽湖的N的輸入貢獻(xiàn)較大,會(huì)對(duì)鄱陽湖的富營(yíng)養(yǎng)化的產(chǎn)生一定的貢獻(xiàn)。鑒于鄱陽湖水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的富營(yíng)養(yǎng)化狀況,對(duì)于這類較清潔湖泊,控制水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)湖泊產(chǎn)生污染,維持保護(hù)清水型湖泊健康的措施如下:應(yīng)暫時(shí)限制蚌類的養(yǎng)殖規(guī)模,并對(duì)現(xiàn)有的蚌類養(yǎng)殖水域進(jìn)行統(tǒng)一改造。改變蚌類養(yǎng)殖方式,最好做到投加天然餌料或無人工投加,減少人工投加餌料帶來的影響或?qū)⑵漯B(yǎng)殖廢水納入廢水處理的范圍;魚類和蟹類養(yǎng)殖廠應(yīng)加快生態(tài)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型步伐,在養(yǎng)殖水域種植魚、蟹的可食用藻類作為天然餌料,減少人工餌料的投加。這樣不僅有利于湖泊的水資源保護(hù),也有利于當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。