网箱饲养箱内外的水质改变.doc

精品论文，值得推荐网箱饲养箱内外的水质改变网箱养殖是一种高投入、高产出、高风险、高效益的生产方式，适合集约化的大规模养殖。自上世纪70年代起，我国开始发展网箱养殖，80-90年代期间，海水网箱养殖迅速发展，并成为海水鱼类养殖的主要方式1。然而，由于缺乏生态环境保护意识、片面的强调养殖规模和养殖强度的扩大，在养殖过程中未食的饵料、养殖对象的排泄物以及其他一些因素对养殖水体的影响越来越突出，许多水体出现了局部或者全局性的水质恶化现象，轻则引起水体老化，养殖效益下降，严重时会造成水体富营养化，养殖对象的死亡，甚至是水生态系统的破坏。因此，对网箱养殖箱体内外水质变化的研究越来越引起关注。1影响箱体内外水质变化因子的分析网箱养殖向水环境中输出的废物主要是未食的饵料、养殖对象的粪便和排泄物以及化学药品等。这些废物对养殖水体具有双重的作用：当废物排放量在一定的水平时，对环境是有利的，因为它提高了水体的生物生产力，促进整个水域生产力的增加；但是，当网箱养殖对水体的污染超过水体的自净能力时，就会造成水体的严重恶化。1.1未食饵料网箱养殖的主要营养来源是饵料，人工投喂的饵料大部分被养殖对象消化利用、转化为组织，但仍有一部分由于饵料投喂太多投饵方式不当或者利用率低等原因，成为残饵和排泄物散落到水中，增加了养殖水体营养盐以及有机物等，从而对水体造成污染。以饵料和鱼粪形式人为输入海水网箱养殖系统中的N只有27%-28%通过鱼的收获而回收，有23%沉积于沉积物中2。用人工配合饲料每生产1kg鱼，约有800g有机物、70g氮和14g磷通过各种形式进入水体，导致水域富营养化3。1.2养殖对象排泄物鱼类摄食的饵料一部分被吸收利用转化为组织，还有一部分以排泄物的形式排出体外，进入水环境中。余瑞兰研究认为4，残饵和排泄物沉积于池底，对水质和底质均产生明显的影响，叶勇等分析了浙江象山港网箱养鱼区的水质变化规律5，结果表明：网箱内NO3-N、NH4-N、NH3-N全年平均值都明显高于网箱外；IN含量在全年均严重超标，而且网箱内的值一般高于网箱外，尤其是由养殖鱼类排泄导致的NH4-N和NH3-N更是如此。可见，养殖对象的粪便和排泄物也是影响箱体内外水质变化的一个重要因子。1.3化学药品在水产养殖中已广泛使用的各种化学消毒剂、抗生素、激素、疫苗等化学药品用于防治病害、清除敌害生物、消毒和抑制污染性生物等6抗生素主要通过混入饲料或直接用于水体中，如对养殖对象药浴，会有相当部分直接散失到环境中7；抗生素掺入饲料，其散失率约70%，约有70%-80%添加的OTC溶入环境中8。Wu8统计，从20世纪80年代末到90年代初，就有50-80吨的抗生素进入水体。养殖中的治疗药物和消毒剂等，已经成为影响养殖水体环境的重要因子。轻则造成水质恶化，发生浮头事件；重则直接造成养殖对象的中毒死亡现象，使渔业生产遭受经济损失。2不投饵网箱养殖箱体内外水质的变化不投饵网箱养殖向水环境中输入的废物主要是养殖对象的排泄物和粪便，氮、磷亦随之进入水体。尽管天然水域有自净作用，但不能降低水域中的氮、磷浓度，适当发展不投饵网箱养殖白鲢，可去除水中的氮、磷，从而在一定程度上净化水体4。因此，不投饵网箱养殖一般不会对水体造成不良影响，箱体内外的水质无明显变化。3投饵网箱养殖投饵网箱养殖中，主要有未食的饵料、养殖对象的粪便和排泄物以及化学药品等输入水体。在微流水低密度的投饵网箱养殖中，即使对水体造成微弱的不良影响，但由于天然水域的自净作用，箱体内外水质无明显变化；随着养殖规模和养殖强度的增加，到了一定限度必然会影响箱体内外水质的悬浮物和营养盐(总磷、总氮等)、网箱区的溶解氧、箱底的沉积量以及沉积物的氮磷含量等。3.1悬浮物投饵网箱养殖中未食的饵料、鱼类的粪便以及排泄物形成了悬浮物。据Soble统计，每生产1t鱼将产生1.36t的颗粒物9。悬浮颗粒物一般都沉积距网箱约100m处，并且使受影响的水质和沉积物呈现区域性10。悬浮物的存在，一方面导致水体透明度的下降，另一方面可能会阻塞养殖对象的呼吸系统。3.2DO投饵网箱养殖会降低箱体内的溶解氧含量。据报道11，由于网箱内鱼类的呼吸耗氧和网箱养殖所排出废物中有机物的分解耗氧，使网箱内的DO比箱外有所降低；对不同水质的测定结果表明，DO随水深的增加而减少。甘居利12等研究网箱养殖海域溶解氧的分布及其与其他环境因子间的关系时，也得到同样的结论：网箱区DO的平均含量低于对照区。3.3TP饲料和养殖对象的排泄物是投饵网箱养殖水体中P的主要来源，高密度的投饵网箱养殖造成水体中P浓度的净增加。据研究13，每生产出1t鱼，每年水体中的P负荷就增加约19.6-22.4Kg，随养殖对象的不同而不同。陈德春14研究投饵式网箱养鱼对水质的影响时，结果表明，网箱区的TP含量高于对照组。3.4有效氮（NO3-N、NH4-N、NH3-N）投饵网箱养殖的饲料利用率比较低、残留量高，导致水体中含有大量的氮。另外，养殖鱼类也会分泌大量的氮，有关资料表明15，每生产1t鱼可向水体分泌40Kg溶解态氮。目前，几乎所有的研究结果都表明1416，网箱区的总氮一般高于对照区。这可能是养殖对象摄食后的粪便和排泄物中IN堆积的结果。3.5其他理化因子投饵网箱养殖的残饵和养殖对象的粪便以及排泄物增加了水体环境中的悬浮物质的量，从而降低了水体的透明度。刘顺科17对水磨滩水库网箱养殖的水质进行了研究，结果发现水色由蓝色变为黑褐色，水体的透明度急剧下降。网箱区的盐度和水温与对照区无明显差别14，BOD、COD一般高于对照区，而pH略低于对照区。邹清等18研究认为，网箱内的鱼类摄食水体中的浮游生物和有机碎屑，减少了水体中的悬浮颗粒物质和有机物的含量，布景可以改善水体透明度，而且可以降低BOD和COD。3.6箱体下的沉积物在投饵网箱养殖过程中，未食饲料以及养殖对象的排泄物和粪便进入水体，沉积在水底成为沉积物，给养殖对象生存的水环境造成沉重负担。研究发现8，大部分的悬浮颗粒都沉积到离网箱1Km的范围内。尤其是饵料中含有的大量有机物，可导致有机物的细菌分解，从而使底层水处于厌氧状态，导致养殖水体恶化，给养殖业带来严重损失19。据Wu8研究，网箱下部沉积物中的耗氧率比对照区高2-5倍。粤东柘林湾网箱养殖区表层沉积物的硫化物含量也比对照区高6.7倍20。通过比较网箱下面柱状沉积物与对照区沉积物释放P的研究表明21，网箱区底泥释放P的速度比对照区高一个数量级，而且所释放的大部分P都可以为生物利用。同时，沉积物中还积累约18%-23%的总输入的C22，在沉积物表层3cm内含有有机碳21%-30%，随着深度的增加而略有不同。此外，经微生物的分解、活动，沉积物中微量元素如Fe、Mn等将进一步释放到水中，这些微量金属元素的增加是导致养殖区形成赤潮或者水华的重要原因23。投饵网箱养殖向水体输入大量的沉积物质，导致养殖水体的底部上升，使水环境的水交换量减少，水质进一步恶化；同时，沉积物的释放-沉积过程必然影响水体环境，使水体中的营养盐、理化因子以及浮游生物发生周期性变化。4防治对策随着养殖规模和养殖强度的增加，网箱养殖已经造成大范围的水体超负荷营养养殖状态，加上网箱设置密度高，阻碍了养殖水体的交换，从而影响了养殖水体的自净能力，导致养殖区中心地带出现水流不畅，局部严重缺氧，残饵以及鱼类排泄物不能迅速随水输送出去，污染水体，使网箱内养殖对象大量窒息死亡，在造成巨大经济损失的同时，还对整个养殖水体的生态环境构成严重的威胁24。4.1合理设置网箱确定养殖容量设置网箱养殖时应综合考虑各种因素，如底质、水位、水流、浮游藻类丰富程度等。底质不同，对沉积物的吸附和释放能力也不同，在释放污染物方面砂质底质最快，粉砂质底质次之，粘土底质最慢，因此，在设置网箱时，应选砂质底质，并且有一定流速的地方25。设置网箱区域的水位变化不宜剧烈，水体太浅，网箱可能会接触底泥，不利于网箱内残饵和排泄物排出箱外；水体太深，容易形成温跃层，上下水层混合时会造成水质破坏。据研究14，投饵网箱养殖所占湖库水面面积以3%为极限，超过此限，鱼类排泄物中的N成为富营养化的控制因素，同时水生态系统也会发生变化。养殖容量要根据水域的面积和流动性来确定。同时对养殖水质进行监测，调整网箱设置和养殖规模，避免造成水质污染。4.2降低饵料系数正确使用渔药人工配合饲料的研制和开发已经成为当今水产养殖的一个重要问题。改善饵料质量可以降低因此而产生的废物；降低饵料系数可以减轻水体污染程度。在药物方面，研制和开发高效、低毒、无污染、无残留的生物药物，促进鱼病的防治；在用药方面，必须严格控制用药量，掌握鱼病防治药物的性能和使用方法25。4.3优化养殖结构发展生态修复目前，国内外有许多关于生物操纵、鱼藻混养、虾藻混养、贝藻混养的报道。生物操纵也叫营养级串联效应，该理论认为：向水体中放养食鱼性鱼类，通过摄食降低以浮游动物为食小型鱼类的生物量，小型鱼类生物量的降低引起浮游动物生物量的上升，再通过浮游动物的摄食降低水体中浮游藻类、细菌、有机物的量，从而在一定程度上净化水体。这一理论已应用于实际生产，用来控制水体富营养花，改善水质。Naylor26认为，在海湾渔场的网箱养殖生态系统中，应养殖低营养级鱼类；也有人提出为了降低底层的污染，可以发展海底增养殖27。生态系统的修复已经成为当今国际研究的热点，利用水生植物吸收营养盐并释放氧气的特点，将水生植物养在网箱中改善养殖环境；根据生态毒理学和营养动力学的基本原理6，利用生物对恶化的养殖环境进行修复。然而，目前关于生态系统修复的研究大多是进行一种水生植物或者只养殖一个季节，不能进行全年不间断的对网箱养殖水域的修复研究。参考文献1权娅茹.我国海水网箱养鱼存在的问题及展望J海南大学学报自然科学版，2004，（2）：180-183.2杨逸萍等.精养虾池主要水化学因子变化规律和氮的收支J.海洋科学，1999，（1）：15-173黄德祥、张继凯等.论水域的渔业污染与自净J重庆水产，2003，（4）：29-32.4余瑞兰等.优质鱼类养殖池塘过厚淤泥对水质影响及对策的研究J现代渔业信息，1999，14（11）：18-21.5叶勇、魏丹毅等.象山港网箱养鱼区海水营养盐变化研究J.海洋环境科学.2004，21（1）：40-41.6徐永健等.海水网箱养殖对环境的影响J.应用生态学报.2004，15（3）：532-536.7HerwigRP,GrayJP.WestonDP.1997.Antibecterialresistantbacteriainsurficialsedimentsnearsalmonnet-cagefarmsinPugetSound,Washington.Aquaculture,149:263-283.8WuRS.1995.Theenvironmentalimpactofmarinefishfarmingasustainablefuture.MarPollBall,31:159-166.9SobleJF.1988.Waterquality.In:LairdL,NeedhamT,eds.SalmonandTroutFarming.Chicester:EllisHorwoodLtd.69-86.10WuRS,LamKS,MackayDW,elal.1994.Impactofmarinefishfarmingonwaterqualityandbottomsediment:Acasestudyofthesub-tropicalenvironment.MarEnvironRes.38:115-145.11Cornel.G.E&F.G.Whoriskey.Theeffectsofrainbowtroutcagecultureonthewaterquality,zooplankton,benthosandsedimentsofLacduPassage,QuebectJ.Aquaculture,1993,109:101-127.12甘居利等.柘林湾网箱养殖海域溶解氧分布及其影响因素J.海洋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