环杭州湾围垦养殖区凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)池塘水质特征及污染物排放研究

沿海滩涂是我国最重要的自然资源之一，也是海岸湿地的重要组成部分。滩涂具有面积大、分布集中、农牧渔业综合开发潜力大等特点，滩涂围垦一直是我国实现耕地总量动态平衡的主要途径[1]。其中浙江省环杭州湾地区是主要的滩涂围垦养殖区,但由于滩涂地区其土地含盐量大，矿化度高，生态环境脆弱，常规农牧业难以利用，严重制约着围垦养殖业的发展[2]。凡纳滨对虾具有生长快、抗病力强、肉质鲜美、对饲料要求不高等特点[3]，近年来凡纳滨对虾淡化养殖技术不断突破[4],在环杭州湾地区蓄淡养殖规模不断扩大，取得了良好的经济效益。但由于生产方式粗放，易造成养殖水环境恶化，从而影响养殖品种的生长和病害频发[5-6]。另外，现有养殖仍以产量为目标，不太注重养殖环境的改善，有机负荷过高，水体富营养化程度加剧[7]。因此，加强养殖水环境监测，科学评价水质特征和污染状况，是发展水产养殖污染物去除和水域环境修复的基础。本研究根据2016年7-10月对环杭州湾地区4个实验点凡纳滨对虾养殖池塘水体进行检测分析，拟探明主要污染物的排放情况，并通过对水质和污染状况进行评价，以期为围垦养殖区污染治理和养殖水环境修复提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验点的分布

本研究选择环杭州湾围垦养殖区凡纳滨对虾养殖池塘为研究区域，分别在平湖市、萧山区、绍兴滨海新区和慈溪市设置实验点(图1，表1)，每个实验点设置3个平行。

假设物体可能的位置在区域内为均匀分布，那么流场内每个点都有可能会对其产生影响，根据Leeway模型，以流场中Xij位置为例，假设物体处于该位置，那么物体可能的速度计算为

蚀花肉红石髓珠5粒。蚀花肉红石髓珠又称“光玉髓”，常常被古代人制作成小颗的串珠，作为随身佩戴的饰物。此类蚀花工艺最早出现于西亚和南亚一带。

图1 各实验点的位置分布 Fig.1 The distribution of the sample sites

表1 各实验点基本情况 Tab.1 The basic situation of the sample sites

采样点经纬度池塘面积/m2放苗量/万尾投饵量/t平湖E121 097’N30 709’10000903 90萧山E120 647’N30 330’10000903 78绍兴E120 773’N30 136’10000904 06慈溪E121 110’N30 288’6667602 65

1.2 水质检测项目及分析方法

对一个对虾养殖周期(2016年7-10月)内池塘水进行逐月采样，采集水下0.5 m处水样测定各项指标。pH使用水质分析仪(美国哈希HQ40d)现场测定，使用哈希水质试剂测定，TP采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)，TN采用过硫酸盐氧化法采用水杨酸法(GB7481-87)，亚硝酸氮采用盐酸萘乙二胺分光光度法(GB 13580.7-92)，COD采用高锰酸钾法测定(GB7481-87)，挥发酚的测定采用蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法(GB/T 7490-1987)，铬的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467-87)，铜、锌、铅、镉的测定采用原子吸收分光光度法(GB 7475-87)，总汞的测定采用冷原子吸收分光光度法(GB 7468-87)。

1.3 污染状态评价方法

1.3.1 水质污染指数评价法

根据环杭州湾围垦养殖区池塘水质检测结果，选取对水质影响较大的5个主要因子作为评价标准，采用单项污染因子指数法对和COD等主要污染因子进行评价，并计算水质综合污染指数，水质综合污染指数参考陈晓宏[8]的评价方法，其计算公式如下：

P=1/n∑Pi

从比赛过程中获得的测试结果发现，测试球队在输掉的第二局中反映出来的参数数值非常差，而其余获胜局的测试结果数值明显较高，这也证实了排球运动中的弹跳高度与比赛结果之间强相关性的事实。测试球队运动员平均高度跳的最高的是在第一局，在第二局中有明显下降，然后仅保持在同一水平上，在第三、第四局中的表现也是明显低于第一局。

式中：P为水质污染指数；Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物的实测浓度；Si为污染物的评价标准；n为总的污染个数。

污染负荷分担率参考肖建军等[9]的评价方法，计算公式如下：

Ki=(Pi/∑Pi)×100%

根据中华人民共和国环境保护部2004年的湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定的湖泊(水库)富营养化状况评价方法：采用修正的卡尔森指数方法进行评价[10]，计算公式如下：

式中：Ki 为污染负荷分担率；Pi为污染物i的污染指数。

所选养殖模式为零排放养殖，整个养殖过程中不排水，实验结束时各实验点池塘水全部排空，因此最后的污染物排放量即为整个养殖过程中综合排放量。对环杭州湾地区4个实验点养殖池塘排水进行检测，评估出该区域单位养殖水体污染物评价排放量，TN为3.95 kg/667 m2、TP为1.34 kg/667 m2、为为0.068 kg/667 m2、COD为57.33 kg/667 m2。其中，萧山具有最高的COD和排放量(85.3和0.98 kg/667 m2)，绍兴地区TN、TP和排放量最高，慈溪单位养殖水体和最低。

1.3.2 综合营养状态指数评价法

依据原发性闭角型青光眼疾病患病率大约为10.4%，也即是大约存在1.4亿该疾病高危人群，至2020年国内可能发展到1 000万原发性闭角型青光眼病例，2 800万疑似原发房角关闭病例[1]。原发性闭角型青光眼筛查以及预防的关键为构建符合基础群众的筛查标准，形成覆盖群众、面广、持续运转有效且政府负担的初级眼保健服务系统。

7-8月绍兴实验点含量相对较低，9月份迅速升高，达到最大值(0.411 mg/L)，远高于凡纳滨对虾生长安全限度(0.2 mg/L)，而萧山、绍兴和慈溪实验点含量一直保持在较低水平(图5)。

TLI(∑)=∑Wj×TLI(j)

综上所述，浙江环杭州湾围垦养殖区池塘水大多属于地表水环境质量标准Ⅴ类水，主要超标因子为TN、TP和COD。

还有一句精彩绝伦的台词。郭蹁子轰赶在许灵均窗下“听壁脚”的孩子，说：“走，走，走，有什么好看的？没见过你爸和你妈结婚？”竟然说得那么顺理成章。

式中:rij为第j种参数与Chl-a的相关系数。

2 结果与分析

2.1 围垦养殖区水环境现状调查结果

依照渔业水质标准(GB11607-89)对四个实验点初始水质特征进行了调查，色、臭、味，漂浮物质和悬浮物质等指标符合渔业水质标准。不同实验点的pH的测定范围是7.85～8.83，其中，平湖和绍兴两个实验点略高于渔业水质标准。慈溪实验点总大肠杆菌群含量超过了渔业水质标准，其他地区总大肠杆菌群含量均符合渔业水质标准。萧山、平湖和绍兴实验点的总汞含量均超过了渔业水质标准。而总铬、铅、铜、锌等重金属指标均符合渔业水质标准。平湖和绍兴实验点总氮含量[(1.43±0.31)、(1.81±0.55)mg/L]显著高于萧山和慈溪实验点[(0.75±0.22)、(0.82±0.13)mg/L]，而平湖、萧山和绍兴实验点总磷含量[(0.72±0.19)、(0.16±0.15)、(0.60±0.22)mg/L]均显著高于慈溪实验点(0.40±0.10)mg/L。

表2 初始水环境现状调查结果 Tab.2 The initial survey results of water environment

检测项目采样地点平湖萧山绍兴慈溪渔业水质标准限值色臭味无异色、异臭、异味无异色、异臭、异味无异色、异臭、异味无异色、异臭、异味无异色、异臭、异味漂浮物质无明显油膜或浮沫无明显油膜或浮沫无明显油膜或浮沫无明显油膜或浮沫无明显油膜或浮沫pH8 73±0 52∗7 85±0 418 83±0 71∗8 47±0 826 5-8 5溶解氧/(mg/L)7 85±1 016 66±0 858 01±1 147 28±0 94>5挥发酚/(mg/L)0 0014±0 00050 0015±0 00040 0016±0 00070 0019±0 00070 005总氮/(mg/L)1 43±0 310 75±0 221 81±0 550 82±0 13/总磷/(mg/L)0 72±0 190 61±0 150 60±0 220 40±0 10/总铬/(mg/L)<0 004<0 004<0 004<0 0040 1铅/(mg/L)<0 005<0 005<0 005<0 0100 1铜/(mg/L)<0 005<0 005<0 005<0 0050 01镉/(mg/L)<0 005<0 005<0 005<0 0050 005锌/(mg/L)<0 005<0 005<0 005<0 0050 1总汞/(mg/L)0 00056±0 00008∗0 00123±0 00027∗0 00056±0 00010∗0 00034±0 000140 0005总大肠杆菌群2200±5851800±3611100±25116000±6520∗5000

注：*代表超过渔业水质标准限值。

2.2 环杭州湾围垦养殖区污染物及排放研究

2.2.1 TN变化情况

2016年7-10月TN含量结果如图2所示， TN含量均处于地表水环境质量标准GB3838-2002中Ⅳ～Ⅴ类水平，TN含量随时间均呈现逐渐上升的趋势，10月平湖实验点达到最大值(4.1 mg/L)，其他地区在9月份TN含量达到最高峰。

2.2.2 TP变化情况

在整个养殖周期中，池塘水中TP含量全部处于地表水环境质量标准Ⅴ类水平(图3)。且随时间逐渐升高，TP最高值出现在9月绍兴实验点(2.81 mg/L)，TP最低值出现在10月的萧山和平湖实验点(0.51 mg/L和0.52 mg/L)。

图2 凡纳滨对虾池塘水中TN含量变化 Fig.2 The content of total nitrogen in differentL.vannamei ponds

图3 凡纳滨对虾池塘水中TP含量变化 Fig.3 The content of total phosphorus in different L.vannamei ponds

变化情况

四个实验点含量在7月和8月份处在较低水平(0.09～0.27 mg/L)，在9月份的浓度迅速升高达到地表水环境质量标准Ⅱ～Ⅳ类(0.41～1.14 mg/L)，10月份含量出现回落(0.06～0.98 mg/L)，属于地表水环境质量标准Ⅰ～Ⅲ类(图4)。

图4 凡纳滨对虾池塘水中含量变化 Fig.4 The content of ammonia nitrogen in different L.vannamei ponds

变化情况

部分雷达系统要求有源相控阵天线的接收副瓣电平较低，此时天线阵面的加权锥削深度随之提高，由图3可知，T/R组件在大衰减状态下噪声系数恶化非常严重，同样以8单元毫米波段一维有源相控阵为例，表1给出在不同副瓣电平设计下系统的等效噪声系数。

图5 凡纳滨对虾池塘水中含量变化 Fig.5 The content of nitrites in different L.vannamei ponds

2.2.5 COD变化情况

COD在池塘水中的变动范围较大(9.3～85.3 mg/L)，平均浓度为40.05 mg/L。除8月萧山实验点COD含量较低外(9.3 mg/L)，其他实验点均处于地表水环境质量标准Ⅳ～Ⅴ类水平，10月萧山实验点COD含量高达85.3 mg/L。

图6 凡纳滨对虾池塘水中COD含量变化 Fig.6 The content of chemical oxygen demand in different L.vannamei ponds

式中：TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的权重；TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数，以Chl-a为基准参数,则第j种参数的归一化的Wj计算式为：

2.2.6 污染物排放量研究

典型工作日，私家车总出行量约1600万次，成都每天的交通出行碳排放大约为17500吨，比传统方法（测试工况下）估算的结果（11000吨）高出59%。中心城区非工作日（2/26/2016周五）道路交通出行排放计算结果如下：

Pi=Ci/Si (i=1，2，…，n)

表3 污染物排放量 Tab.3 The emission load of pollutant in different sample sites

检测指标平湖萧山绍兴慈溪平均TN/(kg/667m2)4 1±0 463 2±0 255 3±0 903 2±0 494 0±0 36TP/(kg/667m2)0 52±0 040 51±0 052 62±0 421 70±0 151 33±0 28NH+4-N/(kg/667m2)0 12±0 0260 98±0 1360 55±0 0670 06±0 0120 43±0 117NO-2-N/(kg/667m2)0 058±0 0010 002±0 0010 208±0 0460 002±0 0010 067±0 0278COD/(kg/667m2)64 3±13 8285 3±18 0039 3±9 6040 4±9 0757 3±6 02

2.3 环杭州湾地区围垦养殖区污染评价与分析

根据《地表水环境质量标准》GB3838-2002并结合凡纳滨对虾养殖情况确定水质标准如下，TN为1.0 mg/L,TP为为为0.2mg/L,COD为20mg/L。评价结果见表4。单项污染因子指数法评价结果显示TN、TP和COD全部处于严重污染水平；平湖处于轻污染水平，其他地区处于重污染或严重污染水平；绍兴地区处于重污染水平，其他地区处于清洁或者尚清洁水平(表4)。

表4 水质污染指数评价法评价结果 Tab.4 Evaluation results of the contamination index method

项目平湖污染指数水质评价萧山污染指数水质评价绍兴污染指数水质评价慈溪污染指数水质评价TN3 24严重污染1 27重污染4 27严重污染2 51严重污染TP5 57严重污染9 51严重污染10 05严重污染7 60严重污染NH+4-N0 69轻污染1 72重污染1 40重污染2 51严重污染NO-2-N0 21尚清洁0 32尚清洁1 59重污染0 06清洁COD2 19严重污染1 63重污染1 93重污染2 10严重污染综合污染指数P2 38严重污染2 89严重污染3 85严重污染2 96严重污染

污染负荷分担率和首要污染物情况如表5所示，TP污染负荷分担率最高和污染负荷分担率相对较低，TP在四个实验点均成为首要污染物。

根据综合营养状态指数评价法对环杭州湾围垦养殖区池塘水质整个养殖周期内逐月营养水平进行评估，结果显示平湖8月TLI(∑)为58.49，属于轻度富营养化；7月平湖、萧山和慈溪TLI(∑)在60～70之间，属于中度富营养化，其他实验点TLI(∑)均高于70，属于重度富营养化(表6)。

3 讨论

由于水体污染日益严重，近年来关于池塘养殖污染问题受到众多学者的不断关注[11-14]。陈东兴等[11]研究了鱼虾蟹池塘排水水质及污染强度，Cai et al.[12]研究了中华绒螯蟹养殖池塘水质、氮收支和污染物负荷情况。本研究通过对环杭州湾围垦养殖区初始水质调查相关研究发现，除总汞外，环杭州湾围垦养殖区重金属含量均低于检测下限，基本达到了渔业水质标准的要求(GB11607-89)。污染物调查结果表明主要污染物质为TN、TP和COD，属于地表水环境质量标准Ⅴ类水，不利于水产养殖的健康发展，应采取相应的原位修复，对养殖用水进行相关处理，以确保养殖业的可持续发展。另外，环杭州湾围垦养殖区池塘排水中污染物浓度较高，应使用多重尾水处理技术，降低水体中污染物水平，方可进行排放。

表5 污染负荷分担率及首要污染物 Tab.5 The ratio of pollution load and primary pollutant

项目平湖萧山绍兴慈溪TN27 238 7922 1916 98TP46 8165 8152 2351 42NH+4-N5 8011 907 2816 98NO-2-N1 762 218 260 41COD18 4011 2810 0314 21首要污染物TPTPTPTP

表6 综合营养状态指数评价结果 Tab.6 Evaluation results of the comprehensive trophic status index method

月份平湖萧山绍兴慈溪7月69 6568 9071 0469 528月58 4975 2176 4780 509月72 7480 2086 5782 0810月79 3278 3283 7779 37平均70 0575 6679 4677 87

随着时间的推移，环杭州湾围垦养殖区水体富营养化状态呈现逐渐加深的趋势，整体而言，综合营养指数法显示凡纳滨对虾池塘呈现重度富营养化状态。水质污染评价指数法结果亦显示凡纳滨对虾池塘水质均处于严重污染状态。这说明环杭州湾围垦养殖区水质污染较为严重，这种情况可能是由于养殖凡纳滨对虾密度过高，投饵量过大，导致水体负荷增大，超出水体自身自净能力有关。

工业区还与华东理工大学、中检集团、安全生产科学研究院等第三方机构建立了多形式、多层面的环保技术服务体系，进一步完善园区安全环保管理机制。以第三方购买服务的形式帮助企业加强专业队伍建设，引导企业时刻坚守“安全是企业生命线”这一主体意识。

总之，环杭州湾围垦养殖区池塘污染现状较为严重，养殖中后期大多处于重度污染状态，主要污染物为TN、TP和COD，其中TP尤为严重。针对污染现状，应根据水体营养盐类的变化特点,开展适宜的水体原位修复工作，通过物理方法(过滤、沉淀)和生物方法(种植水生蔬菜、泼洒有益菌、合理混养)等方法,合理控制水体中TN、TP含量，达到大幅降低污染物产生量、改善凡纳滨对虾养殖环境的目的。

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