牛天新,周毅飛,吳根良,俞祥群 (杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院,浙江杭州 310024)
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杭州水產(chǎn)養(yǎng)殖污染的現(xiàn)狀和對策
牛天新,周毅飛,吳根良,俞祥群(杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院,浙江杭州 310024)
摘要首先分析了養(yǎng)殖水體對環(huán)境的污染及危害,以及杭州水產(chǎn)養(yǎng)殖的污染現(xiàn)狀,并對杭州市各地區(qū)污染物排放情況進行了系統(tǒng)的調(diào)查,最后探討了相關的水產(chǎn)養(yǎng)殖污染防治對策。結(jié)果表明,杭州市各地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖每年向水體排放氨氮11 720.18 kg,COD 561 163.95 kg,銅 209 791.61 g,鋅614 253.78 g,總氮76 644.88 kg,總磷15 960.16 kg,水產(chǎn)養(yǎng)殖污染對河道水環(huán)境造成了直接的威脅。
關鍵詞水產(chǎn)養(yǎng)殖;污染;現(xiàn)狀;對策
The Present Situation and Countermeasures of Hangzhou Aquaculture Pollution
NIU Tian-xin, ZHOU Yi-fei, WU Gen-liang et al(Hangzhou Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou, Zhejiang 310024)
AbstractThe pollution and the harm of the water pollution to the environment, and the current situation of the pollution in Hangzhou were analyzed. Pollutant discharge of Hangzhou City were systematically investigated, and then countermeasures for the prevention and control of the pollution were discussed. The results showed that discharge of ammonia nitrogen was 11 720.18 kg per year in aquaculture of Hangzhou City, and 561 163.95 kg of COD emissions, copper emissions 209 791.61 g, 614 253.78 g of zinc emissions, total nitrogen emissions 76 644.88 kg, total phosphorus emissions 15 960.16 kg. The pollution of aquaculture had caused a direct threat to the water environment.
Key wordsAquaculture; Pollution; Present situation; Countermeasures
隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,大量未經(jīng)處理的廢水進入江湖,并且養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和漁船及魚類加工企業(yè)所造成的水產(chǎn)養(yǎng)殖自身的污染問題,使水資源遭到破壞,打破了自然界的生態(tài)平衡狀態(tài),嚴重影響了魚類的生長、發(fā)育、棲息與繁殖,水產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題日益嚴重[1]。養(yǎng)殖水體的水質(zhì)直接關系到水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益。
1養(yǎng)殖水體對環(huán)境的污染及危害
傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式通常為超容量高負荷養(yǎng)殖,并且在生產(chǎn)過程中存在一些不合理投放飼料與漁藥使用行為,大大超過環(huán)境的容量和自凈能力,導致營養(yǎng)不均衡。養(yǎng)殖排出的水基本都是直接排出,很少經(jīng)過安全處理再排放,許多地方養(yǎng)殖的進排水部分是同一水域的不同之處,使公共水域被污染,藻類大量繁殖產(chǎn)生毒素,導致水體生物種群多樣性改變和水華,最終造成“水體-土壤-養(yǎng)殖生物-大氣”的連鎖污染[2],形成惡性循環(huán)。
1.1水體富營養(yǎng)化氮磷是營養(yǎng)調(diào)控中影響?zhàn)B殖水體的一個重要因子,也是衡量養(yǎng)殖水環(huán)境自身污染的一個重要指標。集約化淡水養(yǎng)殖采用網(wǎng)圍精養(yǎng)等高密度的放養(yǎng),并且大量投喂外源性飼料,大量殘餌和水生動物排泄物對水環(huán)境影響較大。由于投喂飼料單一,營養(yǎng)元素成分不全,餌料系數(shù)高,餌料溶失水中較多,并且隨意加大投飼量后使飼料過剩,這些多余的飼料腐爛,使水中的溶解氧降低,氨氮上升,增加水體中的有機物污染量。據(jù)報道,投放的飼料中約有10%~20%直接進入水體;被攝食的飼料中,75%~80%的氮以糞便和代謝物形式排入水體,60%~75%的磷排入水體[3]。富營養(yǎng)化對水生生物產(chǎn)生危害,引起藻類種群變化,使水體毒性增強,并造成水體溶解氧的劇烈波動。
1.2氨氮污染氨氮是養(yǎng)殖水體中的主要污染物,主要來源于餌料、水產(chǎn)動物的排泄物、肥料和動物遺骸,也是對環(huán)境產(chǎn)生危害的主要化合物,氨氮的產(chǎn)生量取決于餌料中的蛋白質(zhì)含量和餌料量。在高溫季節(jié)有機腐敗物積蓄較多的養(yǎng)殖水中,氨氮等有害物質(zhì)的含量與作用程度會相應增加。養(yǎng)殖水域中離子氨允許的最高濃度為5 mg/L氮,分子氨濃度允許的最高值僅為0.1 mg/L氮。亞硝酸鹽濃度達0.1 mg/L,就會造成養(yǎng)殖生物中毒[4]。集約型養(yǎng)殖方式改變了底質(zhì)的運輸和沉積方式及溶氧狀態(tài),可導致底質(zhì)化學特性和底棲動物群落結(jié)構的改變,釋放出NH3,這是造成養(yǎng)殖病害頻繁發(fā)生的重要原因之一。
1.3藥物污染養(yǎng)殖過程中濫用藥物不僅對生物體造成危害,并且使細菌、病毒等產(chǎn)生耐藥性而大量繁殖,疫病蔓延,難以治愈。并且有些藥物雖然對治病起作用,但會造成水體嚴重污染,破壞水環(huán)境及水生物體內(nèi)微生態(tài)平衡,失去正常的生理屏障及生物拮抗作用,易于病原菌繁殖,水產(chǎn)品質(zhì)量達不到健康養(yǎng)殖標準[3];同時水生動、植物耐藥性增強,增加了疫病防治的難度,甚至在體內(nèi)積累,直接威脅到消費者的身體健康。甚至部分養(yǎng)殖戶使用高毒、高殘留的藥物,含有大量化學藥物的養(yǎng)殖廢水未經(jīng)處理直接排放,藥物隨食物鏈傳遞,必將對人類產(chǎn)生潛在的影響。
1.4病原微生物污染部分養(yǎng)殖塘多年未清塘,底泥中C、N、P等的含量增高,各種有害物質(zhì)會分解發(fā)酵,產(chǎn)生NH3和H2S等物質(zhì),惡化水生生物的生存環(huán)境,導致魚類容易生病。并且由于大量投喂鮮餌,放養(yǎng)密度大,養(yǎng)殖容量超載,病原微生物大量繁殖,一旦魚體損傷便迅速侵襲傷口,造成短期內(nèi)呈暴發(fā)性感染,與治病過程帶來的藥物污染一起破壞水體,嚴重影響了養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量安全。由此可見,水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已成為污染源頭和受污染物影響的重要功能區(qū)之一。
2杭州水產(chǎn)養(yǎng)殖的污染現(xiàn)狀
杭州水域類型眾多,水產(chǎn)養(yǎng)殖面積不斷增加,全市水域面積12.33萬hm2。杭州養(yǎng)殖業(yè)資源豐富,養(yǎng)殖品種較多,有魚類、蝦類、蟹類、貝類、蛙類、龜鱉類等50余個品種,其中形成規(guī)模養(yǎng)殖的有青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、鳊、鱖、烏鱧和羅非魚、加州鱸魚、青蝦、羅氏沼蝦、南美白對蝦、河蟹、龜、中華鱉等。對杭州各區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖符合以下條件的污染情況進行調(diào)研:池塘養(yǎng)殖面積≥3 333.33 m2,工廠化養(yǎng)殖水體體積≥1 500.00 m3,網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積≥100.00 m2,圍欄養(yǎng)殖面積≥1 333.33 m2,淺海筏式養(yǎng)殖面積≥6 666.67 m2,灘涂增養(yǎng)殖面積≥66 666.67 m2。不同的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)向周圍環(huán)境中排放污染物的種類和數(shù)量不盡相同,其排放污染物的差異主要與養(yǎng)殖系統(tǒng)類型和養(yǎng)殖生物種類有關。由表1可知,蕭山區(qū)的養(yǎng)殖面積最大,其次是余杭區(qū),而淳安養(yǎng)殖面積最少,與此相對應,蕭山的氮磷污染排放量也是最大的。調(diào)查結(jié)果表明,杭州各區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖每年向水體排放氨氮11 720.18 kg,COD 561 163.95 kg,銅209 791.61 g,鋅 614 253.78 g,總氮76 644.88 kg,總磷15 960.16 kg,受納水體為錢塘江、浦陽江、京杭運河、苕溪、富春江、分水江、千島湖、新安江、蘭江??梢姡贾菟a(chǎn)養(yǎng)殖以淡水為主,大部分是網(wǎng)箱養(yǎng)殖、圍欄養(yǎng)殖,其中各區(qū)的網(wǎng)箱養(yǎng)殖占很大部分。網(wǎng)箱養(yǎng)殖由于其特殊的生態(tài)環(huán)境,其水污染也有其自身特點,網(wǎng)箱養(yǎng)殖的密度大,飼料的投入量也大,因此造成的養(yǎng)殖水體的污染也大,主要表現(xiàn)在污染源廣,持續(xù)性強,危害嚴重,控制困難。
表1 杭州各區(qū)污染物排放情況
杭州蕭山圍塘養(yǎng)殖區(qū)以池塘方式養(yǎng)殖的中華鱉和凡納濱對蝦,年投喂飼料290 t,年消毒藥品用量為100 t,蕭山圍塘養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)較差,水源水主要超標因子為揮發(fā)酚、活性磷酸鹽、化學需氧量、總大腸菌群、pH,前3項秋、冬兩季超標率均為100%;葉綠素A含量秋冬兩季都較高,養(yǎng)殖水域藻類爆發(fā),水體呈綠色,處于嚴重富營養(yǎng)狀態(tài),主要病害為紅體病。杭州千島湖主要以水庫大水面養(yǎng)殖鰱、鳙、大眼華鳊、黃尾密錮、蒙古紅鲌等,其中網(wǎng)箱養(yǎng)殖以投喂配合飼料為主,少部分投喂冰鮮魚,病害種類主要以小瓜蟲、冰鮮魚為主,病害種類主要以小瓜蟲、三代蟲和細菌性爛鰓為主,發(fā)病區(qū)域主要在投飼類魚類養(yǎng)殖區(qū),發(fā)病面積約20 hm2,直接經(jīng)濟損失約1 000萬元。主要超標指標為總磷、總大腸菌群。在臨平周邊水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染較為突出的是運河鎮(zhèn)黑魚專養(yǎng)和南苑,臨平、東湖街道甲魚養(yǎng)殖,甲魚廢水大量外排,余杭區(qū)主要河流斷面水質(zhì)總體情況仍不容樂觀。根據(jù)環(huán)境公報杭州的受納水體中,錢塘江水質(zhì)污染嚴重,滿足功能要求的斷面占64.4%,浦陽江為主要污染河段之一,主要污染指標為氨氮、總磷和五日生化需氧量,其下游糞大腸菌群、石油類污染仍然存在。西湖湖區(qū)總體屬輕度富營養(yǎng)。苕溪主要污染河段為東苕溪的青山水庫,主要污染指標為總磷。運河及平原河網(wǎng)水質(zhì)為Ⅲ~劣Ⅴ類,主要為Ⅴ~劣Ⅴ類,90%以上的斷面不能滿足功能要求。運河杭州段整體水質(zhì)下游污染嚴重。由此可見,杭州水環(huán)境治理任務依然很艱巨,水產(chǎn)養(yǎng)殖污染是對河道水環(huán)境的直接威脅之一。為使我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展走健康可持續(xù)之路,必須有效地控制水產(chǎn)養(yǎng)殖污染。
3杭州水產(chǎn)養(yǎng)殖污染防治對策
3.1加強法制法規(guī)的建設,建立水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境管理系統(tǒng)
3.1.1建立和健全水產(chǎn)養(yǎng)殖法規(guī)和許可證制度。 要借鑒先進國家的管理經(jīng)驗,結(jié)合實際清況,制訂和完善相關法規(guī),并加強執(zhí)法力度。要對養(yǎng)殖區(qū)域進行規(guī)劃和環(huán)境影響評估,確定環(huán)境容納量。加強水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的排放管理,制定漁業(yè)用水排放標準,對超標者嚴厲處罰,并制定相應的水產(chǎn)養(yǎng)殖藥物使用標準、排放標準。引入許可證制度,對養(yǎng)殖場規(guī)模和養(yǎng)殖許可證發(fā)放數(shù)量加以限制。
3.1.2建立和加強水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境管理系統(tǒng)。在我國建立一套水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境管理系統(tǒng),則需要有環(huán)境影響評價、環(huán)境法、水產(chǎn)養(yǎng)殖技術等相關機構的介入。各地水產(chǎn)行政主管部門應與當?shù)氐沫h(huán)境保護機構共同協(xié)作,積極預防,要禁止含有有毒成分和過量有機物的污水流入到養(yǎng)殖水體中。要重點保護好飲用水源,科學規(guī)劃,合理布局,選擇遠離工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染源的地方進行養(yǎng)殖,并盡可能讓新建場和示范場配有凈水活化設備,搞好城市河湖水系的綜合治理。
3.1.3加強水產(chǎn)養(yǎng)殖從業(yè)人員的環(huán)境意識和綜合素質(zhì)。相同條件采取不同的技術和管理方式,往往產(chǎn)生不同的環(huán)境效果和生產(chǎn)效益。我國從事水產(chǎn)養(yǎng)殖的人員總體受教育程度較低,大部分養(yǎng)殖戶不對癥下藥,不能仔細分析病因,濫用價格低廉、殘留嚴重的各種抗生素、化工原料等。較多考慮是否能治愈疾病,提高產(chǎn)量,卻不考慮負面影響。應加強對養(yǎng)殖水域的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和技術力量的培訓,不斷提高技術和管理水平,水產(chǎn)院校可與地方政府開辦相關的培訓班。
3.2 合理使用餌料、漁藥,采用科學健康的養(yǎng)殖方式
3.2.1確定合理養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖方式。 要對養(yǎng)殖水域和淺海灘涂進行科學規(guī)劃,將養(yǎng)殖規(guī)模控制在環(huán)境負荷力范圍內(nèi)。熟練觀測水質(zhì)理化因子狀態(tài)與變化趨勢,對養(yǎng)殖水體污染狀況、水體自凈能力、各種有毒有害物質(zhì)安全濃度和最大允許濃度、生活和工業(yè)廢水排放標準等作全面研究與評價,主動調(diào)節(jié)水質(zhì),優(yōu)化餌料結(jié)構,進行營養(yǎng)調(diào)控,使養(yǎng)殖生物處于最優(yōu)的生存與生長環(huán)境。要采用最佳的放養(yǎng)模式,追求最佳的產(chǎn)量,而非最大產(chǎn)量。在生態(tài)養(yǎng)殖的前提下,求得最佳生長率、飼料轉(zhuǎn)化率、繁殖率和成活率的養(yǎng)殖模式。
3.2.2提高飼料質(zhì)量和投餌水平。 人工配合餌料是水產(chǎn)養(yǎng)殖最大的有機污染源,使用健康飼料,對于提高產(chǎn)品產(chǎn)量、減少病害、防止環(huán)境污染有重要作用。我國漁用飼料市場混亂,存在飼料生產(chǎn)中使用不當原料和盲目添加抗生素、促生長劑等情況。嚴格規(guī)范飼料市場,大力開發(fā)和推廣應用綠色環(huán)保型飼料,改善餌料營養(yǎng)組成和投喂方式,提高餌料的利用率。加強對水產(chǎn)動物基礎營養(yǎng)學的研究,充分了解水產(chǎn)動物對不同營養(yǎng)成分的需要水平及利用情況,根據(jù)不同品種、不同發(fā)育階段、不同生理狀態(tài)下的營養(yǎng)需求配制和供給餌料。
3.2.3合理使用漁用藥物。 實行 “防重于治”的方針,大力提倡和應用生態(tài)防病、診病技術,科學用藥。魚藥選擇要本著高效、低毒、無(低)殘留的原則,用法和用量應符合國家水產(chǎn)行業(yè)的標準,推廣使用綠色環(huán)保型漁藥,即利用天然藥、自然藥和有益生物種群,應大力提倡和推廣中草藥劑防治魚病[5]。預防病害應首先從水質(zhì)、餌料、放養(yǎng)密度等方面進行調(diào)控,少用化學藥物。從根本上提高水產(chǎn)動物初體對病原微生物的抗感染能力,改善水環(huán)境,才能使水產(chǎn)動物少發(fā)病或不發(fā)病,從而減少水污染[6]。
3.3開展生物修復方面的研究,修復污染水體。生物修復是利用生物如微生物、植物等多種動植物并通過工程措施為生物生長與繁殖提供必要條件,以加速污染物的降解和去除,維持水域生態(tài)平衡的一項綜合治理水環(huán)境污染的技術。與物理、化學處理技術相比,生物法投資小,對環(huán)境影響小,可有效降低污染物質(zhì)濃度。
3.3.1微生物制劑修復。微生物制劑是用于微生態(tài)調(diào)控和凈化環(huán)境的一種常用生物制劑。一方面是拌餌投喂,能夠改善魚蝦腸道微生物菌群、提高魚蝦消化率、增強水生生物免疫力。目前應用較多的菌類有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等微生態(tài)制劑。另一方面是改善水質(zhì)的微生物調(diào)控劑,主要有光合細菌、芽孢菌、硝化細菌等微生態(tài)制劑。微生物制劑具有改良水質(zhì)、增加養(yǎng)殖水體中溶解氧的作用[3];微生物制劑中的細菌、真菌與微藻進行生物降解,能夠清除有機廢物,降低養(yǎng)殖水體的氨氮、亞硝酸氮、硫化氫含量,改善動物體內(nèi)水環(huán)境的生態(tài)平衡,抑制致病菌生長,提高動物抗病與免疫能力,促進養(yǎng)殖對象生長等功能[7]。微生物制劑有待進一步發(fā)展。
3.3.2水生動物修復。水生動物修復已得到初步應用[8],水生動物修復應用較多的 “生物操縱”理論是國外研究用于富營養(yǎng)化湖泊治理的技術,增加兇猛性魚類的放養(yǎng),強調(diào)的是整個生態(tài)系統(tǒng)的管理,從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來控制富營養(yǎng)化[9-10]??衫脼V食性食藻魚如鰱魚、鳙魚、鯉魚和草魚等,在高密度放養(yǎng)河蟹水域,可投放足夠的濾食性魚類來控制水肥[11-12]。另外,利用大型植食性浮游動物型如枝角類可降低藻類數(shù)量,提高水體透明度[13]。在發(fā)展濾食性魚類養(yǎng)殖改善環(huán)境的問題上,國內(nèi)外學術界觀點上存在著分歧,甚至完全相反。
3.3.3植物修復。隨著研究的不斷深入,生物修復已由微生物修復拓展到植物修復。水生植物凈化是利用太陽能固定無機鹽,是一種永不衰竭的循環(huán)資源,既有經(jīng)濟效益又有環(huán)境生態(tài)效益。相間栽培飄浮、浮葉及深水植物,構成人工復合生態(tài)系統(tǒng),適用于大面積、低濃度污染的養(yǎng)殖水體[14]。將一些植物如鳳眼蓮、紫萍、浮萍、蘆葦、菱角、茭白、滿江紅、竹葉菜等應用于氧化塘和人工濕地中,可以有效吸收富營養(yǎng)化湖泊中的N、P等營養(yǎng)。接種利用有益藻類吸收水體內(nèi)過剩的氨氮、CO2等物質(zhì),既能抑制有害藻類生長,又能產(chǎn)生水體生物賴以生存的氧氣。
3.3.4強化模擬天然環(huán)境,推行生態(tài)養(yǎng)殖。 采用自然生態(tài)學方法為不同種類的水生動植物開發(fā)生存環(huán)境,強調(diào)原生資源和可再生資源的循環(huán)使用來平衡其投入與產(chǎn)出,建立可持續(xù)的生態(tài)生產(chǎn)基礎,可投入有機飼料,禁止使用合成餌料、殺蟲劑、藥物和基因生物。對于大面積養(yǎng)殖蝦蟹的水體,可移植一定的水生植物,如苦草、菹草、伊樂藻等耐寒型深水植物,與菱、鳳眼蓮等喜溫植物組成常綠型水生植被,形成生長期和凈化功能的季節(jié)性交替互補,一方面為其提供優(yōu)質(zhì)植物性餌料;另一方面模擬天然棲息環(huán)境,促進其蛻殼生長。同時,通過光合作用增加水體溶氧,在高溫季節(jié)可以有效地降低局部水溫,并通過水生植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)化達到調(diào)節(jié)水質(zhì)的目的[15]。藻、貝綜合養(yǎng)殖可以構成環(huán)境互補的良性系統(tǒng),國內(nèi)大型藻類和貝類的綜合養(yǎng)殖是生產(chǎn)上應用較多的模式??捎么笮退参锱c一定數(shù)量的魚、貝、蚌、螺等水生動物形成多層次、立體交叉的水體凈化系統(tǒng),采用多種養(yǎng)殖模式,如池塘魚魚混養(yǎng)、鱉蝦混養(yǎng)、魚鱉混養(yǎng)、魚蝦鱉混養(yǎng)等多種養(yǎng)殖模式,合理使用餌料,根據(jù)不同的養(yǎng)殖對象在水體的活動空間及食性的不同,合理安排不同水層養(yǎng)殖生物的種群結(jié)構,進行立體養(yǎng)殖,即可改善生態(tài)環(huán)境又能提高經(jīng)濟效益。另外,漁菜漁果等綜合型生態(tài)系統(tǒng)通過種植植物和有益微生物吸收污染[16]。將多種水處理技術有機結(jié)合,有效降低各種環(huán)境脅迫因子的含量,以達到高密度、高產(chǎn)值、低排放甚至零排放的目標,是養(yǎng)殖水體修復的一個方向。研究表明,采用植物、動物和微生物修復多種方式,結(jié)合水生物的立體循環(huán)養(yǎng)殖模式,并輔助以工程設施,是相當有效的修復養(yǎng)殖水體的方式。
4結(jié)語
杭州水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)應按照優(yōu)化結(jié)構、高質(zhì)高效、保持可持續(xù)發(fā)展的思路,采取新的對策??傊Wo生態(tài)資源、修復生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展已成為緊迫任務,只能把握以上技術措施,才可能保證水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展。
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收稿日期2015-10-28
作者簡介牛天新(1976- ),女,山東平邑人,高級工程師,碩士,從事環(huán)境生物與水處理技術研究。
基金項目浙江省公益社會發(fā)展科技項目(2012C23048)。
中圖分類號S 94
文獻標識碼A
文章編號0517-6611(2015)33-336-04