不同模式对虾养殖的自身污染及其环境效应周小壮

生态科学2004年2月第23卷第l期(总第53期)ECOLGOICSCENICFEeb,2004,23(l):68~72不同模式对虾养殖的自身污染及其环境效应周小壮’,林小涛”,林继辉“,于赫男’,廖志洪’`1,暨南大学水生生物研究所,广州510632:2.湛江海洋大学水产学院,湛江524025)【摘要】对虾养殖污染主要来源于过量的饵料,对虾排泄物、粪便和生物遗骸溶出或分解产生的N、P营养盐和有机质,以及在养殖过程中所投放的化学或抗生素类药物残留。本文根据有关调查和研究的资料,阐述对虾养殖自身污染的机制,着重分析「!前我国南方较为普遍的高位池和低位池对虾养殖模式的特点与自身污染的关系及其环境效应,井提出针对这两种养殖模式的污染防治对策关键词:对虾养殖;自身污染:’仁态环境:高位池;低位池中图分类号:X55文献标识码:A分l卜po,,严`鲍0芭丹hr沙R入lao戒a()’.Ll囚JI一hlll一,Yxiao一aotl.LINJi一huiZ,YuHe一nanl(Coljege,Zha.nliangOeeanUniversity,兰h阮erntPatternsanditsimIn吐iutteofHydrobiology,Janjiang,524025,China)eultuerindiffeerntPatterns文章编号:1008一8873(2004)01一068一05paetontheenviornment/ZHouxiao一zhuangl,LrNinaUnivesriyt,Guangzhou,510632,China:2.FisheriesAbstraetwTosoucresofthePollutionofshrimPcultureweermostlyexamined:onesoucre15inorganieandorganienutrients,whiehineludeduneatenfeed,feeajmaetrials,andextractedmateiralfromshirmPs,theohtersource15ehemiealdurgand邵ltibioties.InthismanuseriPt,sel-fPollutionofhsrimPeuluteranditsimPactonenvironmentweerPorvided.wToeasesofsel-fPollution,uPjandPondandlowlandPond,whiehweerPrevalentinsouthChinaatPersent,weerdiseussed.Moerover,somemeasurestoteratthePollutionofhtesetwoPattenrsofshrimPeulttler认ereadderssed.Keywodrs:ShrimPeultuer:Sel-fPollution,Eeologiealenviornment:UPlandPond;LowlandPond虾类人工养殖的成功曾经给人类带来了很大的希望—为解决不断增长的蛋白质需求和过度捕捞给野生虾类资源及其它水生动物所带来的压力等问题开辟了新的途径。因此,在过去的20多年时间里,世界各国的虾类养殖业迅猛发展。根据FAO及nIfoifhs的渔业与养殖产量统计,1984年一2000年期间,全球虾类养殖的产量由17.2x1O4t大幅增至85.0x104t,增产率达395%,占虾类总产量(捕捞+养殖)的比重亦从9%增至30%川。我国2001年的对虾养殖总产量达到了3.04x104t,其中广东、广西、海南三省区的总产量为Zz.56xlo4tlZ]。但是,随着对虾养殖规模的不断扩大和集约化程度的提高,养殖废水排放引起的水体富营养化问题日益突出。在沿海对虾养殖发达的地区,养殖污染己成为近岸海水污染的一个重要来源。而养殖环境的恶化往往成为虾病的诱因,1993年我国的对虾养殖业曾因爆发白斑病而损失惨重;1994及1996年厄瓜多尔与美国德州的对虾养殖因桃拉病毒的流行而元气大伤;1999一2000年厄瓜多尔和墨西哥亦遭白斑病毒的肆虐而致养殖产量大减;我国台湾省的对虾养殖业自1988年遭遇病害以来至今未能恢复I’1。此外,在沿海挖建虾池对红树林、防风林、滩涂和农田造成的破坏,以及抽取地下淡水与海水混合进行低盐度养殖所造成的淡水资源浪费,在内陆地区进行低盐度虾类养殖可能造成的上地盐碱化等生态问题也都引起了人们的关注。本文根据有关调查和研究资料,阐述对虾养殖自身污染的机制,着重分析目前我国南方较为普遍的高位池和低位池对虾养殖模式的特点与自身污染的关系及其环境效应,提出针对这两种养殖模式的污染防治对策,以期为有关部门实行有效的管理提供参考。1对虾养殖主要污染物的来源和数量目前我国半精养或精养模式的虾池是一个半人工控制的生态系3[]。人工放养使被养殖的对虾种群成为该系统的绝对优势种群,人工投饵成为其主要能量来源41[。与其他人工投饲养殖生态系一样,过量的饵料,动物粪便、排泄物和生物遗骸成为虾池生态系主要的污染物来源。这些物质在海水中溶出或经微生物分解、矿化所产生的有机质和N、P营养盐是影响养基金项目:J一东省自然科学基金资助项目(000719);农业部渔业生态环境重点开放实验室开放基金资助项目〔2003一8)作者简介:周小壮(197,一).男,硕士研究生,上要研究方向为水,1少力物生理生态学*通讯联系人2003一11一25收稿,2004一02一20接受1期周小壮,等:不同模式对虾养殖的自身污染及其环境效应通过废水的排放进一步影响附近海区的环境。此外,在对虾养殖过程中为了防病、治病而使用的化学或抗生素类药物也会对养殖水体和附近海区的环境造成负面影响。l.IN、P营养盐及有机质污染N、P营养盐是海水养殖生态系统中物质循环的重要组成,海水中N、P营养盐的多寡,能促进或限制海水养殖生态系统中的能量转化5[,“l。同时,作为海水养殖自身污染的主要营养物质,N、P营养盐的浓度反映了海水污染和富营养化的程度。虾池水体中的N、P营养盐有一部分来源于养殖前“肥水”所投放的无机或有机肥料,适量的N、P营养盐有助于养殖水体中单胞藻类和一些浮游动物的生长,为虾苗提供适宜的遮光场所和适口的生物饵料。但是,不合理的施肥会引起N、P营养盐在养殖水体或虾池底部的积累,增加养殖水环境的营养水平,成为水质恶化的根源。养殖过程中,虾池的N、P营养盐主要来源于人工投饵,对虾的排泄物、粪便和生物遗骸。目前对虾养殖主要投喂人工配合饵料或鲜活饵料等高蛋白物质。即使是在管理得最好的养虾场,也仍会有多达30%的饵料没有被虾类摄食l7]。这些残饵和对虾的粪便被海水溶解或经过微生物的分解和矿化作用产生可溶性营养物质进入养殖水体,一部分被浮游植物利用,一部分通过换水排出虾池外,还有一部分会沉积于底泥中。而富集于底泥中的这些污染物,在一定条件下又会重新释放出来,回归水体,成为水体污染重要的内源之一8[,”]。据报道,人工投饵输入虾池的N占总输入N的90%左右,其中仅有19%转化为虾体内的N,其余大部分(62%~68%)积累于虾池底部淤泥中,此外,还有8%一12%以悬浮颗粒N、溶解有机N、溶解无机N等形式存在于池水中【’”]。2001年广东省对虾养殖产量约为.98xl了t,对虾养殖产生的仅与投饲相关的环境N、P负荷就分别达454.63t和111.29t,即每收获It对虾所生成的环境N、P负荷就分别达46.4kg和11.4kg,其中的N负荷主要来源于对虾的排泄,占7.02%,其次为粪便和残饵,分别占1.76%和1.22%,而磷负荷则主要来自对虾粪便,占63.0%,其次为残饵占24.5%,排泄物占12.5%I川。一般认为有机质中含总有机碳(TOC)为40%一55%l’2},而ToC主要以颗粒有机碳(Poe)和溶解有机碳(DOC)两种形式存在。海水中的POC可分为有生命的POC(亦称活的有机体,如浮游植物、浮游动物、细菌等)和非生命的POC(亦称有机碎屑)。在绝大部分水体中,非生命的POC的现存量都超过有生命的POC。据估计,在海洋总有机物中,溶解部分占89%,非生命的颗粒部分占9%,而有生命的颗粒部分只占2%l[3]。由于虾池浮游植物生物量大,又有人工饵料投入,因此DOC和POC的浓度都明显高于自然海区[’4】。通常情况下饵料中的TOC和其它营养仅有14/以成品虾的形式得到回收l7]。虽然虾池中的残饵、对虾排泄物和生物遗骸等有机物废物可以通过微生物作用而分解,但由于其输入速度大于分解速度,所以随着养殖时间的延一长,有机质会在虾池中不断地积累,其中有一部分进入沉积层,一部分停留在养殖水体中,还有一部分通过换水排出虾池。沉积于池底的残饵等有机质,分解时会消耗大量的溶解氧,使池底环境由氧化态变成还原态,致使环境条件恶化,病毒病菌迅速繁殖传播,成为虾病的诱因l’5】。在对虾养殖过程中或养殖结束后,富含N、P营养盐的养殖废水和沉积物通过排放、清污进入邻近海区,加重近海水域的营养负荷。在一些地区,养虾场所排出的污染物已超过了附近海滨水体的纳污能力[,]。suv叩epun[’“]对泰国Inner湾养虾场的养殖面积和该海湾的平均N浓度的研究发现,二者间呈正相关关系,说明nIner湾的硝酸盐可能来自于对虾养殖场的N排放。对渤海规模化对虾养殖场附近浅滩的水质监测表明,同一浅滩测定站点的活性P、三态N含量分别是养虾前的.78和.24倍,活性P含量比近海高出近900倍日’]。虾池有机质污染物的直接排放会导致附近海区的营养化水平和还原性化合物(如氨、硫化氢、甲烷等)增加,而大型底栖动物生物量、丰度和种类数量减少,甚至影响到它们的生存I’5,’“一20]。1.2化学和抗生素类药物污染为了清除敌害生物、防病治病和改良水质,在对虾养殖过程中往往会使用大量的化学和抗生素类药物。目前我国对水产动物用药的代谢动力学的研究很少,关于这些药物对水体环境的影响也尚未完全查明,因而严重地影响了这些药物的安全和有效使用2[’l。在使用消毒剂、杀虫剂或抗生素来杀灭养殖水体中病虫病菌的同时,也会使水体中浮游生物和有益细菌的生长受到抑制,甚至致死,造成微生态失衡;而长期重复使用某类药物,会使部分病原生物产生抗药性,或造成生态环境的退化。如在菲律宾引起幼虾发光病的细菌己经对红霉素等抗生素类药物产生抵抗力22[l。人们也己经发现抗生素的存在会减弱养殖水体降解有机碳的能力123]。在使用这些药物时,会有相当一部分直接散失在水体环境中,如掺入饲料的抗生素在生态科学23卷表!高位池与低位池养殖水体中的营养盐浓度(mg·L一’)1油ble1NUtrient切。etntofwaetrinUD恤ndpondandLOWla低位池Lowlandond(,项11项「1ltem总氮totalnitrogenN03一NNH4一NN02一N高位池UplandpolldItem高位池Upland,ond0.41低位池Lowlandpond.097.0770060240190.13014总无机氮TOtalInogranlc一nltrogen总有机氮Total0很anic一inotrgen总磷oTatlpho印horPO4一P0.560.460.050.58!550.12注Note:*农l数据引自文献2共,谢立明等,2003。*仆eda扭or助rerwasexee职俪mriteartuerlZ,l,xieLiMing,eralZoo3.水中的散失率约为70%23[]。珠江只角洲养殖者曾经大量使用CuSO;治理虾病,造成该地区水体中存在着相当严重的cu污染24[}。对于一些低浓度或性质稳定的残留药物,可在一些水生生物体内累积并通过食物链放大,对整个水生态系统乃至人体健康造成危害12’1。2不同模式对虾养殖自身污染及对生态环境的影响目前,对虾养殖模式多种多样。一般根据进出水方式可分为利用潮位差纳排水的围埂养殖模式、利用人工沟渠引排水的池塘养殖模式、利用动力提水的高位池养殖模式、添加淡水的半封闭式养殖模式、不进行水体交换的全