水产养殖场进排口水质变化研究.docx
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水产养殖场进排口水质变化研究
水产养殖场进排口水质变化研究
郑立东
（浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山316004）
[摘要]根据2004年5月10日对浙江海洋水产研究所西闪养殖场4个养殖塘及进、排水口水体温度、盐度、pH值、溶解氧、营养盐（硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮、非离子氨、磷酸盐）、有机物（化学需氧量COD）等理化指标和大肠杆菌、细菌总数等生物指标测定结果，结合浙江省海洋水产研究积累的关于全省范围内养殖场进、排口水质的数据，分析讨论了水产养殖场进、排水口水质的变化特征及其原因。
结果表明:
养殖过程对水体影响与养殖类型有关。
养殖过程对水体的水温、盐度和pH影响不大；pH下降与饲料系数高有关；溶解氧含量排水口比进水口低，但仍维持在饱和状态，与养殖密度、投饵率和人工增氧有关。
硝酸氮是无机氮的主要存在形式，无机氮和有机物含量有升高趋势，氨氮有下降的趋势，与养殖密度，投饵率和各种无机氮之间的相互转换有关。
活性磷酸盐含量在排水口含量下降，与排水口流水速度慢，磷酸盐沉淀有关。
生物指标细菌总数和大肠杆菌总数在排水口比进水口低现象普遍存在，这与养殖场杀菌消毒等措施有关。
养殖过程对有机物、悬浮物质的影响与进水的悬浮物含量高低有关。
[关键词]水产养殖；进水口；排水口；水质；变化
Studyonthevariationcharacteristicofwaterqualityininfall、outfallofaquacultureponds1
ZhengLi-dong
（MarineScienceandTechnologyCollegeofZhejiangUniversityZhoushan316004）
[Abstract]Basedontheresultsofwaterquality（physicalandchemicalfactors,watertemperature,salinity,pH,thedissolvedoxygenammonia-N,nitrite-N,nitrate-N,phashate-P,chemicaloxygendemandandcreatureindextotalnumberofbacteria,coliformgroup）fromdeterminingthe4poolsandinfall、outfallofthexishanislandaquaculturepond,integratedwiththedataofwaterqualityininfall、outfallofpondfromaquaculturepondsinzhejiangprovince,thevariationcharacteristicofwaterqualityininfall、outfallofpondanditsreasonswereanalysisedanddiscussed.Theresultsshowedthat:
theinfluenceoftheaquacultureprocessonaquaculturewaterdeterminedbytypeofaquaculture;theinfluenceofaquacultureprocessonthewatertemperature,salinityandpHvaluewerenotwide.thedescentofpHvaluewasrelatedtofeedcoefficients;thedissolveoxygenofwaterinoutfallwaslowerthanthewaterininfall,buttheconcentrationstillmaintainedatthesaturationlevel,ismainlyaffectedbydensityofaquaculture,rateoffeedandartificialmeasuresofincreasingoxygen;themajorformofinorganicnitrogenwasnitrate-N;theconcentrationofinorganicnitrogenandtheorganicmattertendedtoincrease,buttheammoniumtodecline,thiswasrelationwithdensityofaquaculture,rateoffeedandvariationofthedifferentinorganicnitrogenform;concentrationofphosphate-Pwaslowinoutfallofpond,relatedwithphosphate-Pprecipitating,asflowingwaterspeedslowlyinoutfall;Thisphenomenonthatthetotalnumberofbacteriaandcoliformgroupofwaterinoutfallwaslowerthanthewaterininfall,thiscausedbymeasuresofsterilizationanddisinfection.theinfluenceoftheaquacultureprocessonthetotalsuspendedmatterandorganicmatterwasrelationwithvalueofthetotalsuspendedmatterininfallofthepond..
[Keywords]aquaculture;infall;outfall;waterquality;variety
1前言
水产养殖是利用各类天然水饲养水生生活经济动植物向社会提供水产品[1]。
从经济角度看，水产养殖是一项使用传统的方式来生产出有营养、高价值的水产品的活动,是一种保障当地的食物供应、维持农村生计、缓解贫困的机制,同时也是增加国民收入和出口创汇及提高就业机会的生产活动[2]。
水是水栖生物赖以生存的环境,水质优劣直接影响着水生生物生存繁衍,而后者的生命活动又影响着水质的状况。
养殖场是一个以养殖生物为主体和生存环境所组成的一个特定的生态系统，在这个特定的生态系统中，各种环境因子对生物的作用，以及生物对各种环境因子的适应能力表现出一种相互作用的、相互协调的关系。
水产养殖水体是一种人工生态系统,如果我们将人工生态系统与自然生态系进行比较,可看出它的养殖对象一般是单种群,即使混养,也不过两三个种群,为追求高产,部分生物因子被人为的强化,而另一部分则被削弱甚至去除,造成了物质循环的部分路线受阻或被切断[3]。
我国水产养殖业历史悠久，历来是水产养殖大国，既有海水养殖又有淡水养殖，不仅开塘养殖也利用海洋、湖泊等开展大面积增养殖。
因受国家海洋捕捞零增长管理政策、专属经济区制度的建立、中日中韩渔业协定生效等因素的影响，我国海洋捕捞产量进一步递增可能性很小,所以，我国未来水产品的供给将很大程度地依赖海水和淡水养殖渔业。
水产养殖的发展，是缓解水产品的供需矛盾主要途径，但水产养殖发展带了的负面影响日益突出，尤其是对生态环境的影响。
许多学者对水产养殖造成的影响进行了研究，有学者针对水产养殖存在的自身污染问题,提出了“养殖污染”的概念,并注意到它对生态环境的影响。
“养殖污染”主要包括养殖过程中有机物的污染,药物的使用污染、底泥的富集污染及一系列的生物性污染等。
有学者提出“养殖二次污染”的概念，它是指由于人类养殖活动和养殖生物自身分泌，排泄和饵料过剩等造成的对生态环境的污染[4]。
海水养殖对近岸生态环境的影响一般包括它对养殖水休自身生态环境的污染和对近海水域生态环境的破坏两个方面。
它对养殖水体的污染主要是营养物的污染、药物的使用污染以及底泥的富集污染,而它对近海生态环境的破坏主要表现为对近岸海洋生物生态系统的破坏和沿岸滩涂、红树林资源的破坏[5]。
水产养殖中产生可引起污染的废物在质和量上的差异依赖于水产养殖系统类型和养殖种类，不同的水产养殖系统向环境中排放废物的种类和数量不尽相同,其排放废物成分的质和量的差异主要与养殖系统的形式和养殖生物的种类有关[6]。
各种养殖生物对其生存环境、水质的直接污染程度取决于养殖系统的强度。
养殖生物的种类和生长阶段、盐度、温度等环境因子也影响废物产生和排放量[6]。
残饵、粪便中所含的氮、磷营养物质以及悬浮颗粒物和有机物会成为水体富营养化的污染源[7]。
本文将根据对浙江海洋水产研究所西闪岛养殖场水质的实测数据，并结合浙江海洋水产研究所积累的全省范围内的淡海水养殖场的进排、口水质实测数据，分析水产养殖生产过程中，养殖场进、排口水质的变化特征和规律，探讨养殖过程对水质影响。
养殖环境中，水温、盐度、pH、溶解氧、营养盐、化学耗氧量等理化因子的变化和大肠杆菌和细菌总数等生物指标对养殖生物生命活动有影响外，还决定了水产养殖品质。
水产养殖过程对水质指标造成一定影响。
养殖环境中，各指标的变化具有重要意义，在该方面研究报道较多，笔者试着对水质指标变化进行概述。
水温养殖水体温度是养殖生物的生长主要限制因子之一，决定生物种类分布的最重要的非生物因子，是常规监测中重要指标之一。
温度还控制着化学反应和生物过程（如代谢和生长）发生的速度。
养殖水体温度对养殖生物生长，摄食量及新陈代谢的强度，繁殖等有直接影响外，水温对养殖生物病害发生也有较大影响。
不同的养殖生物对水温的适应能力不同，对水温的变化幅度的耐受能力也不同，即使是同一种类，但是在不同的养殖周期或是在不同的水体环境条件下，温度对养殖生物的影响也是不同的。
温度还影响着养殖环境中其他因子及其变化。
有研究表明，养殖系统中的水温日变化幅度分别只有0.28℃和0.50℃,但对水环境因子的影响仍极为明显,尤其在含氮物质的降解中起到了重要作用,水温与无机氮之间的显著相关性充分说明了这一点,与其余因子的关系虽不甚密切,但也多具有明显的相关趋势,体现了温度条件对水环境因子的重要影响作用[8].温度对细菌代谢活动的影响是显而易见的.所以对温度变化不能忽视，尤其是温度急剧变化，会导致养殖生物死亡率上升。
盐度盐度是影响养殖生物生理、存活的重要环境因子。
盐度对养殖生物的影响通过渗透压力，如果盐度急剧变化，使得生物对渗透压不适应，死亡率上升。
盐度变化还影响着免疫水平。
有些虾塘在大规模换水或受降雨和水分蒸发的影响,盐度有较大幅度变化,而发生暴发流行性病，可以用盐度变化能够影响对虾的免疫状况,盐度升高和降低都会降低日本对虾的免疫水平来解释。
研究表明，盐度还可以与其他因子一起作用于养殖生物和养殖环境，盐度与温度协同作用对养殖生物及环境有影响。
盐度主要受到降雨，水分蒸发等影响。
在特殊环境下可以急剧变化，如南方台风天气，多雨季节等。
另外，目前水产养殖主要采用流水式，所以水产养殖水体的盐度还受养殖场水交换的影响，其中，受换水量的影响较小，主要受进水的环境水体盐度的影响。
pH值pH值是表示水中酸碱性强弱的指标。
水中pH值关系着水中二氧化碳体系各分量之间的平衡，直接影响大多数元素在水中的存在形式，它对元素在水中的化学行为和迁移过程以及生产力都有一定的关系。
部分地决定着水体中的生物繁殖和水质的化学状况,直接或间接影响着养殖生物的生长。
当pH小于5时，水体呈酸性，酸中毒可能造成一些生物的死亡，pH大于9时，水体呈碱性严重损伤鱼鳃，也可能导致生物死亡。
pH突变对养殖生物的免疫水平有影响。
许多研究表明,水环境中的pH变化不仅直接影响养殖生物的代谢机能,而且还可影响氨氮、硫化氢和重金属离子等环境因子，从而间接影响养殖生物的生长与存活。
在养殖环境中，生物的正常生长、藻类繁殖、残饵和动物粪便的腐败分解、使用生石灰等清塘药物等原因都会影响水体pH。
养殖池塘有机物分解对pH值变化也非常重要贡献。
溶解氧溶解氧是指溶解于水中的分子态氧,不是化合态的氧元素，也不是氧气气泡，以DO表示。
溶解氧是水生生物和水生植物生存不可缺少的条件。
溶氧含量对水质特征和养殖生物的影响，主要表现在：
决定水质氧化还原条件，溶氧含量高则水质呈氧化状态，氧化还原电位较高，变价元素多以高价态存在。
溶氧低则变价元素多以低价态存在，所以在溶氧含量从高变低时，水中的变价元素发生氧化还原反应。
随着这些氧化还原反应的进行，往往伴有其他一系列反应（如沉淀生成或溶解），改变物质的存在形式及迁移能力。
决定好气嫌气的微生物的活动与分布，水中的溶氧多时，生物进行有氧呼吸，有机物分解迅速和彻底，最终的产物的为二氧化碳2，水，氨氮，硫酸根离子，磷酸根离子，对生物无害。
相反，若水中的溶氧不足，生物进行无氧呼吸，嫌气性或兼性嫌气性微生物才能在这种条件下正常活动，分解有机物的速率较慢，能量效率较低，产物多为还原态（如H2S，NH3，CH4等）对鱼类及其饲料生物有毒害作用或不良影响。
另外，在溶氧随着水中的光合作用——呼吸作用，这对矛盾运动而变动的同时，水中其他非保守成分也随之变动，彼此之间还保持一种相对稳定的数量关系。
溶氧变化还会间接影响PH、碱度，引起的一系列次级变化，使Ca，Mg，Fe，Mn等沉淀或溶解。
溶解氧还可以与其他水质因子综合影响水特性的变化，pH和DO协同的周期性变化使水化学性质发生周期性改变,进而可能会影响或调节水体中的酶系统、微生物系统及某些物质的生物活性,会促使一些水体中的物质发生沉降、溶解、絮凝、悬浮等,限制或促进一些水生生物的生存与发展,直接或间接影响水体的环境质量[9]。
养殖水体溶解氧的补充来源主要是藻类光合作用产生的氧气。
养殖水体溶解氧的消耗途径除养殖生物本身的呼吸消耗外，还有池水（藻类、浮游动物、微生物）等呼吸作用和有机质氧化消耗以及底质沉积物消耗等。
此外，施用药物净化水质也会消耗溶氧，高密度的养殖的方式被逐渐普遍采用，施用的药物越来越多，而且成分也越来越复杂，对溶氧的影响不可忽视。
无机氮（硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮）氮的循环是水产养殖生态系统中物质循环的重要环节，养殖水体氮的多少能促进或限制水产养殖生态系统中物质能量的转化。
作为浮游植物生长的限制性营养元素之一，氮对水体生物的生长也是很重要的。
养殖水环境中氮的输入，其贡献比较大的有:
饵料、肥料和进水；对于氮的输出贡献比较大的有:
养殖体收获、排水损失、底泥沉积、去氮作用和氨挥发。
在养殖水体中，由于人为的干扰和介入，使得养殖水环境中氮的形态特征和转化过程与天然水体有很大的区别，发生了很大的改变。
氮的化合物水中存在形态较多，主要有硝酸氮、亚硝酸氮和氨氮三种无机化合氮。
其中，氨氮和亚硝氮对养殖生物有毒性，而且随养殖时间的延长,养殖密度的增大,水体中氨氮和亚硝酸氮是不断上升的,这也是造成养殖病害频繁发生的重要原因之一.
氨氮是有机氮分解的第一无机产物,生物的生命活动对氨氮含量有者直接的影响.主要来自于水体生物的粪便残饵及死亡藻类.高浓度的氨氮对虾有致死作用,是发病的诱因之一.低浓度的氨氮对养殖动物有胁迫作用,可增加对氧的消耗,降低动物自身氨氮的排泄.同时,还会造成血细胞数目下降,对多种酶产生抑制作用,使溶菌、抗菌能力降低,提高了对致病菌的易感性.养殖水体中的氨氮包括非离子氨和离子态氨,其中非离子氨有毒性。
亚硝酸氮是三态氮中不稳定的中间形式，溶氧充足时，在硝化菌的作用下可转化为无毒的硝酸氮，而在缺氧条件下在反硝化菌的作用下，又可能转化为毒性更强的氨氮。
亚硝酸盐可以使血红蛋白变为高铁血红蛋白,失去携带氧气的机能,造成组织缺氧,从而削弱动物抗病原体能力,影响生长,为致病菌入侵创造了条件.
硝酸盐是含氮化合物的最终氧化产物，溶解无机氮在溶氧充足条件下，主要以硝酸氮存在。
活性磷酸盐磷是养殖水环境生态系统中物质循环的重要环节,养殖水体中磷多寡能促进或限制水产养殖生态系统中物质和能量的转化。
另外,磷作为浮游植物生长的限制性营养元素之一,其需要量比氮少,但由于自然界中存在的含磷化合物,溶解性及移动性比含氮化合物低得多,补给数量及速度也比氮少得多,所以磷对水体初级生产力的限制作用往往比氮更强。
有机物（化学需氧量COD和生化需氧量BOD5）水中化学需氧量是水被有机物污染的重要指标，水体中有机物的数量及其转化情况常以水体的需氧量的概念（TOD、COD、BOD）和数值来表示,而在实际测定中常用化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD5）来表示。
水中有机物的浓度COD包括了可生物降解和不可生物降解的有机物两部分。
虽然养殖水体化学需氧量多少与养殖生物没有直接关系，也不是毒性指标，我国渔业水质标准中对化学需氧量没有做出规定。
但水体中化学需氧量过高，表明水体中的有机物污染严重，有机物分解要消耗大量的氧，使水体严重缺氧，而造成养殖生物受害。
养殖场自身的有机物的来源主要是：
光和作用产物，残饵，养殖生物的排泄物等，浮游生物分泌作用产生的有机物，生物残骸分解产生的有机物，有机药物。
鱼类及其他水生生物排出大量有机废物，包括粪便等。
外来的有机物主要是来自人们生活生产以及禽畜产生的废物、废水，常称为有机废水。
养殖过程中产生的大量残饵、粪便及死亡动植物残骸沉积于池底或近海滩涂,使得养殖水域有机污染不断加重,环境质量逐年恶化。
此外,有机物沉积后,形成底质,继续影响水体和动物的生长.
富营养化由于养殖水体交换不足,有机物大量积累,造成水体中有机物及营养元素的含量不断增长,当它们的含量超过一定值,就称为富营养化.这个一定值的评价指标很多,如营养盐指数法等以E=[COD（mg/L）×DIN（mg/L）×DIP（mg/L）×106]/4500,指明COD、TIN、TIP所用的单位当E≥1时,为富营养化;水体富营养化是赤潮的诱发因子,当发生赤潮时,造成水体缺氧,透明度、pH下降及堵塞养殖动物呼吸器官;一些不能被动物捕食的、有害的藻类大量繁殖,其中有一些藻类能分泌毒素,造成动物大量中毒死亡，.即使营养物质的含量没有超过这些阈值,也会引起养殖生态系统发生一系列变化,如:
藻相、菌相都会发生改变.同时,严重的有机污染直接导致水质恶化,促进致病性微生物大量繁殖,使病害大幅度增加[10].
悬浮物质悬浮物质决定了水体的透明度，透明度与水中悬浮物含量之间存在密切的相互关系,两者变化规律相当一致,透明度与悬浮物含量表现为一种曲线关系。
水透明度等光学参数的变化主要受制于悬浮物的组成和含量。
悬浮物质从而可以影响浮游生物的光和作用和初级生产力；另外，悬浮物质本身可以作为微小生物的食物，悬浮物质还是沉积物的主要来源。
生物指标（细菌总数和大肠杆菌）细菌总数：
是指在1mL水样中在营养琼脂培养基中，于37oC经24小时培养后，所生长的细菌菌落的总数。
它是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志。
大肠杆菌总数：
是指那些能在35oC、48小时之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽苞杆菌，以每升水样中所含有的大肠杆菌群的数目表示。
微生物对水产养殖来说，具有两重性影响。
微生物大量繁殖，一方面可以加快物质分解，促进物质循环和浮游植物的生长，也可以为动物提供食物。
特别是生态系中的异养菌对促进有机物的分解再利用，减少有机物的积累方面具有重要意义；另一方面，异养菌和有害微生物比例增大，改变了水体的菌相组成，破坏了动物体表粘膜上的正常微生物群，使致病菌极易突破养殖动物的第一道防线而入侵体内，同时有害微生物可以诱导致病菌内毒素的分泌活动，使其活动增强，使动物机体内原有的生态平衡失调，从而导致机体出现一系列病理性变化而发病，增加养殖动物的发病率，此外还对养殖动物造成污染，产生致瘤、病变等变化，影响动物的鲜度及品质．
影响水体中的微生物生长的环境因素比较多。
一般说来,其中最主要的是微生物的营养、反应温度、pH值、氧的需要以及有毒物质[11]。
养殖水环境中细菌随着有机物增加,细菌数目也成倍增加。
海水中的异养菌数与温度、COD、硝酸氮、氨氮和活性磷酸盐成正相关,且与硝酸氮、氨氮和活性磷酸盐相关系数较大,而与溶解氧和亚硝酸氮负相关关系较弱。
2实验内容
2.1样品采集
2004年5月10日浙江海洋水产研究所西闪岛养殖场，现场采样。
样品取自西闪岛养殖场的2号，3号，7号，8号塘，进水口和排水口。
养殖塘基本情况见表1。
西闪岛基本情况，西闪岛位于东经122°10′,北纬29°55′,处于近岸区和外海区的交界线上,主要受沿岸流控制,亦受台湾暖流余脉的影响。
该海域透明度常年偏高（>0.5m）,温度、盐度、溶解氧和pH值等因子在海域和虾塘中的变化趋势基本一致[12]。
表1：
西闪岛养殖场采样养殖塘基本情况
Tab.1：
characteristicsofsamplingaquaculturepondsinthexishanisland
养殖塘编号
养殖总水面积（亩）
养殖总产量（吨）
养殖种类
养殖周期
养殖用水量
（吨/亩）
饲料系数
饲料蛋白含量
2号
10.5
2.5
黑鲷苗
1年
1000
15%
鲜活饲料
3号
10.5
1.25
梭子蟹
110天
1000
4%
鲜活饲料
7号
24
2.5
梭子蟹
110天
1000
5%
鲜活饲料
8号
53
4
梭子蟹
110天
1000
4%
鲜活饲料
采集各养殖塘和养殖场进、排口的表层水样，各养殖塘和养殖场进、排口各采取一个样品。
采集的水质测定样品的采集、贮存、运输和预处理按GB/T12763.4和GB17378.3的规定执行。
所引用的浙江海洋水产研究所（浙江海洋学院海洋渔业研究所）全省范围内的养殖场进、排口水质变化数据的养殖场基本情况见表2。
表2：
养殖场基本情况
Tab2:
characteristicsofsamplingaquacultureponds
序号
单位名称
采样点
抽样日期
水体
类型
养殖品种
1
舟山市半岛水产养殖有限公司
养殖区/排水口
2003/8/11
海水
大黄鱼、鲈鱼、真鲷、美国红鱼、南美白对虾、梭子蟹
2
舟山市绿源水产养殖有限公司
进水口/排水口
2003/10/9
海水
南美白对虾
3
舟山市普陀区朱家尖养殖公司
进水口/排水口
2003/10/10
海水
三疣梭子蟹
4
普陀双屿港水产养殖开发有限公司
进水口/排水口
2003/10/15
海水
大黄鱼
5
岱山叮嘴门海洋开发有限公司
进水口/排水口
2003/10/15
海水
大黄鱼
11
淳安县水产养殖服务公司
进水口/排水口
2003/10/8
淡水
鳙鱼、鲢鱼、翘嘴红鲌、匙吻鲟
12
建德市罗桐虹鳟鱼养殖公司
进水口/排水口
2003/10/9
淡水
虹鳟鱼
13
建德市梅城镇农业综合服务站
进水口/排水口
2003/10/9
淡水
团头鲂
14
杭州瑶琳生态水产养殖有限公司
进水口/排水口
2003/10/9
淡水
鳖
序号
单位名称
采样点
抽样日期
水体
类型
养殖品种
15
杭州海深特种鱼苗开发有限公司
进水口/排水口
2003/10/10
淡水
黄顙
16
绍兴县绿神特种水产品有限公司
进
升级会员 