中國羅非魚養(yǎng)殖業(yè)排污量估算探析

岳冬冬， 李旭君,2， 耿 瑞， 唐義強(qiáng)， 阮 雯， 紀(jì)煒煒

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部遠(yuǎn)洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點實驗室，上海 200090； 2.上海海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上海海洋大學(xué)研究生院，上海 201306； 3.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院，北京 100141； 4. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江哈爾濱 150001)

羅非魚(Oreochromis)原產(chǎn)于非洲，又稱為非洲鯽魚、福壽魚等，因其具有適應(yīng)性強(qiáng)、食物來源廣泛、生長速度快、生長周期短和疾病少等顯著特點，成為聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)向全世界推廣的優(yōu)良養(yǎng)殖魚類[1]，也被認(rèn)為是替代三文魚與其他白肉魚的主要產(chǎn)品[2]。據(jù)FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2014年養(yǎng)殖羅非魚的國家和地區(qū)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到108個，總產(chǎn)量超過477×104t。中國憑借適宜的自然環(huán)境和低成本的勞動力資源，已成為最大的羅非魚生產(chǎn)國[2]，據(jù)《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2014年中國羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量為1 698 483 t，占同年全球羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量約32%，即全球每養(yǎng)殖3尾羅非魚中就有1尾來自中國，2016年中國羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量為1 866 381 t[3]。

中國在向以美國為主要羅非魚出口貿(mào)易市場提供優(yōu)質(zhì)動物源蛋白的情況下，與眾多水產(chǎn)養(yǎng)殖種類一樣，由于養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖方式等限制，羅非魚養(yǎng)殖不僅生產(chǎn)大量水產(chǎn)品，同時對水體等外部環(huán)境也造成了一定污染[4-6]。關(guān)于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體污染物排放量，《第一次全國污染源普查公報》評估結(jié)果顯示，2007年度全國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量：化學(xué)需氧量(COD)55.83×104t、總氮8.21×104t、總磷1.56×104t、銅54.85 t、鋅105.63 t。在羅非魚養(yǎng)殖排污污染問題研究方面，謝文平等[8]利用氣相色譜(GC-ECD)、原子吸收和原子熒光法，對茂名、廣州、惠州、肇慶4個不同養(yǎng)殖區(qū)水體中Cu、Pd、Cd、As、HCHs和DDTs進(jìn)行檢測，其中羅非魚養(yǎng)殖區(qū)水體中BHCs、DDTs含量大小依次為：茂名>廣州>惠州>肇慶；李志波等[9]利用面積法估算了羅非魚精養(yǎng)池塘沉積物中干泥、有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷和有效磷產(chǎn)污系數(shù)值變化范圍分別為：9.904～47.686 kg·m-2、11.068～17.680 kg·m-2、0.084～0.151 kg·m-2、0.025～0.053 kg·m-2和0.070～0.422 kg·m-2，進(jìn)一步認(rèn)為養(yǎng)殖池塘沉積物產(chǎn)污數(shù)量與養(yǎng)殖水生動物種類、養(yǎng)殖模式及所處的環(huán)境條件有很大關(guān)系；邢麗榮和徐翔[10]利用能量守恒法與養(yǎng)分平衡法，對羅非魚不同養(yǎng)殖方式產(chǎn)生的總氮、總磷指標(biāo)進(jìn)行評估，分析認(rèn)為混養(yǎng)模式環(huán)境成本最低，單養(yǎng)模式較高，立體養(yǎng)殖模式的環(huán)境成本最高。從上述已有研究來看，已經(jīng)有部分成果對中國羅非魚養(yǎng)殖水體污染進(jìn)行了不同方面的研究，但尚未有對羅非魚養(yǎng)殖業(yè)排污量的準(zhǔn)確評估，具體表現(xiàn)為：(1)缺少各省羅非魚養(yǎng)殖生產(chǎn)排污量的全面評估結(jié)果?！兜谝淮稳珖廴驹雌詹楣珗蟆穼τ谒a(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的水污染物排放進(jìn)行評估，但未給出具體羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的排污量情況。(2)污染物指標(biāo)不全面。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水體污染物種類較多，已有的研究或者并非針對水質(zhì)污染物產(chǎn)生指標(biāo)[8-9]，或者僅對部分污染指標(biāo)進(jìn)行分析[10]，對于5種主要水體污染物排放量鮮見有評估結(jié)論。

基于上述分析，以2009-2016年全國31個省、區(qū)、市羅非魚養(yǎng)殖生產(chǎn)數(shù)據(jù)為研究對象，借助第一次全國污染源普查相關(guān)研究成果，利用描述性統(tǒng)計、聚類分析法評估了全國羅非魚養(yǎng)殖業(yè)排污量特征，進(jìn)一步分析了羅非魚養(yǎng)殖業(yè)排污量的變化趨勢情況，為建立羅非魚養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展提供數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2009-2016年全國與各省羅非魚產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于歷年《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》；按照《第一次全國污染源普查水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》的規(guī)定，羅非魚成魚養(yǎng)殖排污系數(shù)按養(yǎng)殖水域、模式的不同分為：淡水池塘養(yǎng)殖業(yè)、工廠化養(yǎng)殖業(yè)、網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)和圍欄養(yǎng)殖業(yè)4種，從產(chǎn)量角度而言，其中淡水池塘養(yǎng)殖是最為主要的養(yǎng)殖方式[11]，由于現(xiàn)有統(tǒng)計資料尚未有對羅非魚不同養(yǎng)殖模式產(chǎn)量進(jìn)行區(qū)別統(tǒng)計，因此，本文以池塘養(yǎng)殖業(yè)排污系數(shù)對羅非魚養(yǎng)殖業(yè)排污量進(jìn)行估算[12]，具體數(shù)據(jù)見表1。

1.2 分析方法

利用SPSS 22.0[13]對總氮、總磷、COD、銅和鋅排污量指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析，進(jìn)一步對上述指標(biāo)Z標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體原理為：某個排污量指標(biāo)值與其平均值之差除以該變量的標(biāo)準(zhǔn)差，利用SPSS 22.0軟件對31個省份羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量特征進(jìn)行聚類分析。還利用線性回歸模型判斷不同省份羅非魚養(yǎng)殖排污量變化趨勢。

2 羅非魚養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量

2.1 污染物排放量

《第一次全國污染源普查公報》結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)源中主要水污染物排放量：化學(xué)需氧量1 324.09×104t，總氮270.46×104t，總磷28.47×104t，銅2 452.09 t，鋅4 862.58 t；水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量分別占農(nóng)業(yè)源中主要水污染物排放量的比例為：4.22%、3.04%、5.48%、2.24%和2.17%。根據(jù)本文估算結(jié)果顯示，2016年羅非魚池塘養(yǎng)殖污染物排放量分別為：10 101.86 t、1 337.77 t、142 915.35 t、9.01 t和-34.18 t，說明羅非魚養(yǎng)殖可以通過生物轉(zhuǎn)化作用而降低水體中鋅的含量[14]。2009-2016年污染物排放量如表2所示。

2.2 污染物排放量描述性統(tǒng)計分析

2009-2016年羅非魚養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量指標(biāo)呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，年均增長率為5.35%，這與羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年增長趨勢表現(xiàn)出高度的一致性，同期羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量增長率為5.80%。從不同污染物指標(biāo)排放量的描述性統(tǒng)計分析結(jié)果來看，“最小值”均為2009年相應(yīng)指標(biāo)值，“最大值”均為2016年相應(yīng)指標(biāo)值。描述性統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表1 羅非魚淡水池塘養(yǎng)殖業(yè)排污系數(shù)Tab.1 Tilapia freshwater pond aquaculture sewage coefficient (g·kg-1)

注：*表示對應(yīng)排污系數(shù)為所在中國行政區(qū)劃內(nèi)其他省份排污系數(shù)的平均值

Note: * indicates that the corresponding sewage coefficient is the average value of the sewage coefficient in other provinces within China's administrative divisions

表2 2009-2016年羅非魚養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量Tab.2 Pollutants emissions of Tilapia aquaculture during 2009-2016 (t)

表3 不同污染物指標(biāo)排放量描述性統(tǒng)計分析Tab.3 Descriptive statistical analysis of different pollutants emissions

2.3 產(chǎn)量與污染物排放量關(guān)系分析

根據(jù)采用的羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量測算方法與原理，直觀可以判斷，羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量與污染物排放量之間具有高度的線性相關(guān)性，因此可以借助兩個指標(biāo)之間的彈性系數(shù)大致判斷羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量與排污量之間的數(shù)量動態(tài)變化關(guān)系。2009-2016年羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量與污染物排放量之間的彈性系數(shù)計算結(jié)果顯示，假定羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量每增加1%，則污染物排放量將增加0.077%。

3 不同省份羅非魚養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量

3.1 各省份污染物排放量

對2009-2016年各省份羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量進(jìn)行了估算，并對不同污染物之間數(shù)量求和，代表相應(yīng)年份污染物排放量估算總值。在2009-2016年，與羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量排序相對應(yīng)，廣東、海南、廣西、福建和云南5個省份的污染物排放量位列前5，僅2014年的排污量順序有所調(diào)整，具體為：廣東、廣西、海南、福建和云南。上述5個省份歷年排污量占相應(yīng)年份羅非魚養(yǎng)殖排污總量超過95%。詳細(xì)結(jié)果見表4所示。

3.2 各省份污染物排放量統(tǒng)計分析

對各省份2009-2016年羅非魚養(yǎng)殖不同指標(biāo)累計總排污量進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析，其中青海省沒有開展羅非魚養(yǎng)殖，因此總氮、總磷、COD和銅等指標(biāo)顯示結(jié)果為0，占據(jù)了除“鋅”以外的其他指標(biāo)的最小值；同理，廣東省則占據(jù)了除“鋅”以外的其他指標(biāo)的最大值。結(jié)果如表5所示。

3.3 各省份污染物增長趨勢分析

2009-2016年，除青海和寧夏2個省份外，其他29個省份均有羅非魚的全時間序列生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用不同省份羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量與年份時間的線性回歸模型，分析判斷污染物排放量的變化趨勢，結(jié)果見表6。

污染物排放量較大省份的變化趨勢擬合結(jié)果均極為顯著，利用自變量參數(shù)擬合結(jié)果將各省份羅非魚養(yǎng)殖排污量變化趨勢分為2類：一是保持增長型趨勢的省份，分別是廣東、廣西、海南、云南、福建、貴州、重慶、湖南、河南、天津、四川和浙江等12個省份，其中廣東的彈性最大；二是呈現(xiàn)下降型趨勢的省份，分別是內(nèi)蒙古、西藏、甘肅、上海、吉林、陜西、遼寧、安徽、新疆、山西、黑龍江、北京、江西、江蘇、湖北、河北和山東等17個省份，山東的彈性最低。

3.4 各省份污染物排放量的聚類分析

利用歐氏距離法對2009-2016年全國31個省份羅非魚養(yǎng)殖排污量進(jìn)行系統(tǒng)聚類，在歐氏距離為2時將所有省份劃分為3個類群。其中第一類群僅有1個省份，即廣東??；第二類群包括2個省份，分別是海南和廣西；其余省份為第三類群。上述系統(tǒng)聚類結(jié)果與各省份羅非魚產(chǎn)量規(guī)模相一致具體分類結(jié)果見圖1。

表4 各省份羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量Tab.4 Tilapia aquaculture pollutants emissions in different provinces (t)

表5 各省份不同污染物指標(biāo)排放量描述性統(tǒng)計分析Tab.5 Descriptive statistical analysis of different pollutants emissions in different provinces

表6 各省份排污量變化趨勢模型擬合結(jié)果Tab.6 Fitting results of the pollutants trend model in different provinces

注：***表示1%顯著水平

Note:***indicates 1% at significant level

4 討論

羅非魚作為中國淡水養(yǎng)殖主要品種，屬于明顯的水產(chǎn)品國際市場貿(mào)易產(chǎn)品種類，在當(dāng)前大力倡導(dǎo)“綠色發(fā)展”理念引領(lǐng)下，羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量規(guī)模在不斷擴(kuò)大的同時，其養(yǎng)殖所帶來的污染物排放問題值得關(guān)注。在開展羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量估算中，有2個問題需要進(jìn)一步關(guān)注：一是羅非魚養(yǎng)殖水域、模式分為4種，但相關(guān)漁業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)僅公布了總產(chǎn)量，缺少不同養(yǎng)殖水域、模式的產(chǎn)量分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，制約了羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量的準(zhǔn)確估算；2018年5月25日，根據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)第二次全國污染源普查方案的通知》(國辦發(fā)〔2017〕82號)的要求，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于印發(fā)《全國農(nóng)業(yè)污染源普查方案》的通知(農(nóng)辦科〔2018〕14號)，對開展第二次水產(chǎn)養(yǎng)殖污染普查工作也做出了相應(yīng)部署，希望借助此次普查工作，對全國各省份羅非魚養(yǎng)殖排污量系數(shù)、不同模式的養(yǎng)殖產(chǎn)量建立科學(xué)的評估方法。二是從羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量、排污量的變化趨勢來看，廣東、海南、廣西、云南等4個省份表現(xiàn)出較快的發(fā)展速度，在“中美貿(mào)易戰(zhàn)”和印度尼西亞等國家羅非魚養(yǎng)殖迅速崛起的交叉背景下，漁業(yè)相關(guān)管理部門應(yīng)該從水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展區(qū)域規(guī)劃、產(chǎn)量規(guī)模、國際國內(nèi)市場需求量、品牌建設(shè)[16]、加工產(chǎn)品類別、排污量等角度，全面分析羅非魚養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，從而為羅非魚養(yǎng)殖業(yè)繪制一條可持續(xù)發(fā)展道路。

圖1 各省份羅非魚養(yǎng)殖污染物排放量系統(tǒng)聚類Fig.1 Systematic clustering of pollutants emissions in tilapia aquaculture in different provinces