对虾养殖废水对潮间带生态系统中有机物含量的影响

李由明,邱清波,王 平，郭争艳

(1. 琼州学院 热带生物与农学院, 海南 三亚 572022； 2. 海南昌江南疆生物技术有限公司, 海南 昌江 572700； 3. 海南中正水产科技有限公司, 海南 东方 572600)



对虾养殖废水对潮间带生态系统中有机物含量的影响

李由明1,邱清波1,王 平2,3，郭争艳1

(1. 琼州学院 热带生物与农学院, 海南 三亚 572022； 2. 海南昌江南疆生物技术有限公司, 海南 昌江 572700； 3. 海南中正水产科技有限公司, 海南 东方 572600)

对虾养殖废水的排放对周边海域潮间带生态系统产生一定负面影响.本文在2014年6月到12月期间,对黄流镇对虾场附近海域潮间带水体和沉积有机物含量进行分析.结果发现:在对虾养殖早期和中期,排污口附近水体中的悬浮物含量(SS)、化学需氧量(COD)高于其他采样点,但是差异不显著(P>0.05),但是排污口附近水体中的生化需氧量(BOD5)和沉积有机物含量显著高于其他采样点(P<0.05).在对虾养殖后期,排污口附近水体中的悬浮物含量和沉积有机物含量显著高于其他采样点(P<0.05).有机物含量均呈自排污口向两侧降低趋势.研究结果表明,对虾养殖早期和中期，养殖废水对水体中BOD5和沉积有机物含量有较大影响;在养殖后期,则对悬浮物含量和沉积有机物含量有较大影响.

对虾养殖;养殖废水;潮间带生态系统;有机物

0引言

目前,在世界范围内,近海海域生态系统日益受到人们各种活动的影响,包括水产养殖[1-4]、生活污水和农业废水排放[5]、滨海旅游开发[6]等,这些日趋增多的人类活动在一定程度上导致了部分近海海域水体的富营养化及增大了部分海域赤潮发生的频率,影响了滨海旅游业和水产养殖业的可持续发展[7-8].目前对虾的养殖过程中,多采用集约化养殖模式.在该养殖模式下,由于配合饲料的大量投喂,使得养殖水体中存在大量的主要来源于配合饲料的残饵有机物.这些养殖水体中的有机物往往没有经过进一步的处理而直接排放到周边海域水体中,给周边海域水体的生态系统带来较大的负荷.李纯厚等[9]研究发现,在2001年,广东省全省对虾养殖向环境中排放的氮磷分布达到4508.5t和994.2t,给养殖场周围环境带来较大的氮磷负荷.李卓佳等[10]研究发现以广东2003年30万t对虾产量计算,广东一年中排入到养殖环境中的氮磷分别为1.629万t和0.343万t.这些研究结果均表明对虾养殖活动,对周围环境具有较大的氮磷负荷影响.

海南作为国际旅游岛,滨海旅游业逐渐成为其支柱性产业之一,但是作为海南另一大产业的水产养殖业,因其产业发展过程中具有有机污染的特点,给滨海旅游业的发展带来一定的潜在负面影响.但是目前海南对虾养殖废水排放对周边海域水体环境影响的研究较少.为将来系统评估对虾养殖废水排放的环境影响积累数据,本文分析了对虾养殖废水排放对周边海域水体及沉积物中有机物的影响.

1 材料方法

1.1 实验材料

2014年6月到12月期间,以海南黄流对虾养殖场为研究对象.以对虾养殖废水排放口为参照点(采样点0),在其两侧间隔500m分别设置采样点1、采样点2；采样点3和采样点4.利用有机玻璃采水器(JC-800)采集各采样点处潮间带水体水面下约50cm水深的水样1L,同时相应的采集潮间带沉积物样本.采集的所有样本置于低温泡沫箱中,立刻带回实验室进行测定和分析.

1.2 实验方法

采集的水样经过预处理后,分别采用滤膜法[11]、酸性高锰酸钾法[11]和生物稀释法[11]测定其悬浮物含量、COD和BOD5.同时对沉积物样本进行阴干预处理,并采用油浴法测定其有机物含量[12].

1.3 数据处理与分析

实验数据利用SPSS19.0软件进行处理,结果均以平均值±标准差形式进行表示.数据分析分别采用方差分析比较每次采样不同采样点处悬浮物含量、COD、BOD5和沉积物中有机物的含量.其中:P<0.05和P<0.01分别表示差异显著和差异极显著.

2 实验结果

2.1 水体中悬浮物含量

对虾养殖场周边海域排污口处水体中的悬浮物含量在6月份显著高于其他采样点(P< 0.05),在其他月份,排污口处水体中悬浮物含量也高于其他采样点(P< 0.05).水体中悬浮物含量整体呈现从排污口附近向两侧逐渐降低趋势.9月份和11月份各个采样点水体中悬浮物含量相对6月份和12月份较低.(图1)

图1 不同采样点水样中悬浮物含量比较

注：1). 每一月份不同采样点悬浮物含量中不同字母表示显著性差异(P<0.05);相同字母表示无显著性差异(P>0.05).2). 受台风影响，部分月份数据缺失,下图同.

2.2 水体中COD含量

各个采样点水体中的COD含量从9月份到12月份整体呈略降低趋势.其中,在11月份和12月排污口处COD含量高于其他采样点,但是差异不显著(P>0.05),且整体呈从排污口向两侧降低趋势.(图2)

图2 不同采样点水样中化学需氧量比较

2.3 水体中BOD5含量

各个采样点水体中BOD5含量从9月份到12月份整体呈升高趋势.在11月份和12月份,排污口处水体中BOD5含量显著高于其他采样点(P<0.05),且从排污口向两侧,水体中BOD5含量呈逐渐降低趋势.(图3)

图3 不同月份不同采样点水样中生化需氧量比较

注：每一月份不同采样点悬浮物含量中不同字母表示显著性差异(P<0.05);相同字母表示无显著性差异(P>0.05).

2.4 沉积物中有机物含量

各个采样点沉积物中的有机物含量在12月份略低于其他月份.在6月份、9月份和12月份,排污口附近沉积物中的有机物含量高于其他采样点,且显著高于距离排污口最远处采样点(P<0.05).在12月份,各个采样点间沉积物中的有机物含量仍为排污口处最高(P>0.05),且呈自排污口附近向两侧逐渐降低趋势.(图4)

图4 不同采样点沉积物中有机物含量比较

注：每一月份不同采样点悬浮物含量中不同字母表示显著性差异(P<0.05);相同字母表示无显著性差异(P>0.05).

3 讨论与分析

3.1 对虾养殖废水对养殖场周边海域水体环境的影响

近些年,水产养殖废水排放导致周边水域水体富营养化,水华或者赤潮发生频率日趋增大.水产养殖活动对周围水体环境产生的有机污染已成为水产养殖业可持续发展函待解决的重要问题.且已引起水产养殖工作者和环境保护工作者的强烈关注.李纯厚等[9]通过对广东省对虾养殖池塘向环境中氮磷排泄研究发现,与陆源废水中氮磷排放量比较,对虾池塘养殖废水中氮磷排泄量分别约为陆源排放量的0.15%和0.41%.李由明等[13]研究发现对虾养殖废水对周围海域水体中氨氮和硝酸盐影响较大,且养殖废水排放的海域状况不同,养殖废水产生的环境影响程度也不同[14].本研究发现在养殖不同时期,养殖活动对周围海域水体环境产生较大的影响,在排污口附近水体中的有机物含量均显著的高于其他海域水体.这表明了周围海域水体对养殖废水中有机物具有较大的稀释作用,尤其是距离排污口1000m左右的海域,水体中和潮间带沉积物中有机物含量显著降低,且水体中BOD5含量和悬浮物含量亦显著的低于排污口附近水体.但是,即使在排污口附近,水体中BOD5含量亦低于1mg/L,符合Ⅰ类海水水质标准[15].主要原因可能是养殖废水排放的海域为一开阔性水体,养殖废水中的有机物排放到海域水体后,被很快的稀释及部分降解.

对虾养殖过程中,在养殖早期,对虾主要以水体中的浮游生物为食物[16],随着养殖过程的进行,投喂配合饲料的量逐渐增大,养殖水体中的有机碎屑也日益增多(主要以残饵为主),养殖废水中有机物主要成份为残饵以及动植物死亡机体分解物.贾晓平等[17]研究发现凡纳滨对虾从虾苗(约0.02g)发育到成虾(约20g),每个养殖个体累积氮、累积磷排出量分别为218.3mg和190.8mg.目前的高位池养殖模式,在养殖期间每天进行换水,整个养殖期间排放大量的养殖废水,直接或间接的向环境中排放大量的有机物.本研究表明在养殖的后期(6月份),养殖废水排污口附近水体中的悬浮物含量等指标均较高,而在其他养殖时期,排污口附近海域水体中悬浮物含量则相对较低(图1),说明对虾养殖周期的不同时期.养殖废水中所含有机物的量不同,从而对周围水体环境影响的程度亦不同,这和对虾养殖过程中饵料投喂管理相一致.这说明对虾养殖早期,养殖废水排放对周围水体环境影响较小,后期对周围水体影响则较大.同时,在相同养殖周期,养殖废水的排放对周围海域水体中的BOD5含量影响较大,对水体中COD和悬浮物含量影响相对较小(图2和图3).这说明养殖废水在向周围水域环境排放过程中,对水体中不同水质因子的影响程度亦有差异.这和养殖废水中有机源的性质有一定关系.养殖废水中的有机源主要是配合饲料的残饵,这些有机物均为生物相对易降解物质.同时,养殖废水中的有机物,排放到周围海域水体中,有些通过微生物的作用而分解,没有被及时分解的则沉降到沉积物中,形成有机沉积物,其在一定程度上为底栖生物提供了有机源;或者随海流分散到其他海区.从本研究结果看,养殖废水对沉积物中有机物含量有显著影响(图4)反映了较多的有机物没有被降解而沉降到水底,形成生物沉积物.说明养殖废水排放周围海域水体中的有机物大部分沉积到排污口附近海域潮间带的底部,形成潮间带沉积物的主要成份.

3.2 对虾养殖废水排放管理和防控策略

目前对虾养殖废水较多没有经过前期处理或者经过简单的处理后直接排放到周围水体环境中,给周围水体环境带来较大的负荷.降低对虾养殖过程中的有机污染,增长对虾养殖场使用寿命和延长养殖场周围水域环境的使用年限,成为对虾养殖产业可持续发展的重要研究问题.结合目前对虾养殖模式和养殖废水排放现状,提出以下养殖废水排放管理的防控策略.

3.2.1 优化配合饲料配方,提高饲料利用率

对虾在摄食后,对食物的消化时间相对鱼类较短,对食物中蛋白的利用率将直接影响对虾食物的利用.优化对虾饲料配方将提高对虾对饲料的利用.黄国强等[18]研究发现混合饲料中能量蛋白比、脂肪含量和脂肪蛋白比的调整,将提高中国对虾对饲料的转化效率.

3.2.2 优化对虾饵料投喂方案,减少水体中残饵量

对虾在生长的早期,以水体中浮游生物为主要饵料.所以在虾苗投放前及投放一段时间内,大力培育水体的浮游生物,提高水体的生物量,为幼虾提供充足的生物饵料,减少养殖早期配合饲料的投喂,从而降低养殖水体中的残饵量.

3.2.3 养殖废水的生物处理再利用

养殖废水中含有大量的有机物质,在将其排放到周围环境前,可将养殖废水集中排放到生物饵料培育池.利用养殖废水的有机物,为培养的浮游动物提供饵料,达到养殖废水的再利用.这样,一方面降低了培养浮游生物的生产成本,另一方面,降低了养殖废水排放对周围环境的有机负荷.

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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

海南省自然科学基金(20154189);海南省应用技术研发与示范推广专项(ZDXM2014015); 海南省科技兴海专项(XH201406); 海南省教育厅项目(HNKY2014-63); 三亚市院地科技合作项目(2014YD21,2013YD27,2015YD17,2015YD34)

李由明(1978-),男,山东鄄城人,琼州学院热带生物与农学院副教授,硕士,研究方向为水域生态学.

邱清波(1971-),男,海南昌江人,琼州学院热带生物与农学院副教授,研究方向为生态学.

S913

A

1008-6722(2015) 05-0071-06

10.13307/j.issn.1008-6722．2015．05．16