天津市海水養(yǎng)殖廢水排放的分布及水質(zhì)評估

孫猛　魏代艷　趙吉?！￡愋∶鳌⒓雁?/p>

摘要：為了解天津市海水養(yǎng)殖污染負(fù)荷，對天津市主要海水養(yǎng)殖方式的排放廢水進(jìn)行了監(jiān)測，以SC-T 9103—2007《海水養(yǎng)殖水排放要求》一級標(biāo)準(zhǔn)、GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、DB 12/356—2018《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)對廢水水質(zhì)進(jìn)行了評價，根據(jù)養(yǎng)殖面積及分布、養(yǎng)殖廢水排放去向，對污染物排放情況進(jìn)行了初步評估，對比分析了不同養(yǎng)殖方式污染物排放差異。結(jié)果顯示，池塘海水養(yǎng)殖主要污染因子是化學(xué)需氧量（CODMn）、活性磷酸鹽和總磷含量，工廠化海水養(yǎng)殖主要污染因子是無機(jī)氮、活性磷酸鹽和總氮含量;相比工廠化海水養(yǎng)殖，池塘海水養(yǎng)殖無機(jī)氮和活性磷酸鹽含量達(dá)標(biāo)率較高，懸浮物、CODMn、總磷含量達(dá)標(biāo)率較低，流水式較循環(huán)水式工廠化海水養(yǎng)殖總氮和總磷含量達(dá)標(biāo)率高;池塘海水養(yǎng)殖排放量小于工廠化海水養(yǎng)殖，海水養(yǎng)殖對付莊排干的影響最大，監(jiān)測的污染物排放總量的92.3%進(jìn)入付莊排干;與流水式工廠化海水養(yǎng)殖相比，可減少污染物排放。針對減少海水養(yǎng)殖污染提出了應(yīng)對策略和建議。

關(guān)鍵詞：池塘;工廠化;海水養(yǎng)殖;污染物;評估

中圖分類號： X703? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）19-0263-05

收稿日期：2019-12-30

基金項目：天津市科技計劃（編號：18ZXSZSF00130）。

作者簡介：孫 猛（1984—），男，河南商丘人，博士，高級工程師，主要從事污染源監(jiān)測和評價相關(guān)研究。E-mail：sunm1127@163.com。

通信作者：劉佳泓，碩士，高級工程師，主要從事污染源監(jiān)測和評價相關(guān)研究。E-mail：liujiahong1215@163.com。

天津市東臨渤海，南起河北省岐口，北至河北省澗河口，海岸線長153 km，海域面積3 000 km2[1]，地?zé)豳Y源豐富，海水中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)鹽含量均較高，有廣闊的鹽田和豐富的鹵水資源，具有發(fā)展海水養(yǎng)殖的良好自然條件。近年來，隨著海水養(yǎng)殖業(yè)的高強(qiáng)度開發(fā)和養(yǎng)殖方式向集約化轉(zhuǎn)變[2]，海水養(yǎng)殖污染已經(jīng)成為當(dāng)前人們關(guān)注的主要海洋環(huán)境問題之一[3-6]。大多數(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種為異養(yǎng)型品種，養(yǎng)殖過程中需要投喂餌料，殘留的餌料以及水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中水產(chǎn)品的代謝產(chǎn)物，是養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷污染的主要來源之一[7]。渤海灣近年來水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化[8]，養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量廢水，大多未經(jīng)凈化直接排放，進(jìn)一步加劇赤潮的發(fā)生[9-10]。當(dāng)前關(guān)于天津市海水養(yǎng)殖污染負(fù)荷相關(guān)研究也有報道，但對于不同養(yǎng)殖方式污染情況及對入海河流影響的研究較少，基于此，本研究對不同養(yǎng)殖方式的海水養(yǎng)殖廢水水質(zhì)展開了監(jiān)測和分析，并針對減少海水養(yǎng)殖污染提出了相應(yīng)的措施。

1 研究方法

1.1 監(jiān)測對象

根據(jù)天津市海水養(yǎng)殖現(xiàn)狀，海水養(yǎng)殖方式主要有池塘和工廠化養(yǎng)殖，工廠化養(yǎng)殖又分為循環(huán)水式養(yǎng)殖和流水式養(yǎng)殖，選取了天津市大港馬棚口、漢沽楊家泊鎮(zhèn)、寨上街海水池塘為監(jiān)測對象;共設(shè)置37個排口站點，于2019年9—10月清塘排水期間進(jìn)行監(jiān)測;海水工廠化養(yǎng)殖共設(shè)置17個排口站點，其中循環(huán)水式9個，流水式8個，于2019年9—10月監(jiān)測。

1.2 監(jiān)測指標(biāo)及分析方法

針對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的特點，以懸浮物、化學(xué)需氧量（CODMn）、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷含量為監(jiān)測指標(biāo)。其中，懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽分析參照GB 17378.4—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分：海水分析》[11]，總氮分析參照HY/T 147.1—2013《海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程 第1部分：海水》[12]，總磷分析參照GB-T 12763.4—2007《海洋調(diào)查規(guī)范 第4部分：海水化學(xué)要素調(diào)查》[13]。

1.3 評估方法

化學(xué)分析法是現(xiàn)場測定法的一種簡化方法，主要利用進(jìn)、出養(yǎng)殖系統(tǒng)的污染物濃度差，結(jié)合排水量估算水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物的排放情況[14]。此次評估僅考慮海水養(yǎng)殖尾水排放的水質(zhì)情況，計算公式如下：

P=Q×C_out×10^-6。

式中，P為污染物排放負(fù)荷量;Q為排放的水量;Cout為排放水中的污染物濃度。

1.4 評價標(biāo)準(zhǔn)

水質(zhì)懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽污染因子評價參照SC-T 9103—2007《海水養(yǎng)殖水排放要求》[15]中的一級標(biāo)準(zhǔn)，總氮污染因子評價執(zhí)行GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[16]中的Ⅴ類水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，總磷污染因子評價執(zhí)行DB12/ 356—2018《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[17]中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水養(yǎng)殖區(qū)域分布

天津市海水養(yǎng)殖分布在濱海新區(qū)，根據(jù)《濱海新區(qū)養(yǎng)殖水域灘涂規(guī)劃》及相關(guān)管理部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)，池塘海水養(yǎng)殖面積為3 028 hm2，主要分布在天津市漢沽楊家泊鎮(zhèn)、寨上街，其次是塘沽和大港。養(yǎng)殖廢水主要通過天津市付莊排干、青靜黃排水渠和北排水河入海，其中，通過付莊排干的養(yǎng)殖面積有2 430 hm2，通過青靜黃排水渠的養(yǎng)殖面積有442 hm2，通過北排水河的養(yǎng)殖面積有132 hm2。池塘海水養(yǎng)殖品種比較單一，為中國對蝦和凡納濱對蝦。

近年來由于地下水的限采，工廠化海水養(yǎng)殖及育苗生產(chǎn)企業(yè)由95家減縮至36家，養(yǎng)殖面積總計78.8 hm2，其中6家有循環(huán)水設(shè)施，養(yǎng)殖面積11.7 hm2，3家尾水零排放，養(yǎng)殖面積11.3 hm2?，F(xiàn)存工廠化海水養(yǎng)殖廢水全部通過付莊排干入海，養(yǎng)殖品種主要有半滑舌鰨、大菱鲆等。

2.2 海水養(yǎng)殖廢水排放去向及排水量

據(jù)調(diào)研，池塘海水養(yǎng)殖區(qū)域平均水深約1.0 m，年排水1次，全部排干;工廠化海水養(yǎng)殖池水深平均約0.5 m，其中循環(huán)水式日換水量約占總水量20%，流水式日換水量約占總水量100%。經(jīng)測算，天津市海水養(yǎng)殖年排水量共約13 643.4萬m3，其中池塘海水養(yǎng)殖年排水量約3 028萬m3（表1），工廠化海水養(yǎng)殖年排水量約10 615.4萬m3（表2）。海水養(yǎng)殖尾水主要通過付莊排干、青靜黃排水渠和北排水河等地表河流入海，其中入付莊排干的水量占比80.3%。

2.3 海水養(yǎng)殖廢水水質(zhì)情況

由表3、圖1可見，池塘海水養(yǎng)殖懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮、總磷達(dá)標(biāo)率依次為94.6%、18.5%、48.4%、27.0%、46.2%、38.7%。超標(biāo)污染因子主要是CODMn、活性磷酸鹽和總磷，分別超標(biāo)0.04～1.30倍、0.06～15.94倍、0.08～2.80倍。

流水式工廠化海水養(yǎng)殖懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷達(dá)標(biāo)率依次為100%、85.7%、12.5%、0%、57.1%、100%;循環(huán)水式工廠化海水養(yǎng)殖懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷達(dá)標(biāo)率依次為100%、100%、0%、0%、12.5%、50.0%，超標(biāo)污染因子均主要是無機(jī)氮、活性磷酸鹽和總氮，流水式工廠化海水養(yǎng)殖無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮含量分別超標(biāo)0.73～9.32倍、1.06～4.22倍、0.07～0.61倍，循環(huán)水式工廠化海水養(yǎng)殖分別超標(biāo)1.03～9.34倍、4.10～7.82倍、0.09～3.23倍。相比循環(huán)水式工廠化養(yǎng)殖，流水式工廠養(yǎng)殖懸浮物、CODMn平均濃度較高，無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮、總磷平均濃度較低。

由圖2可見，相對工廠化海水養(yǎng)殖，池塘海水養(yǎng)殖廢水懸浮物含量、CODMn、總磷含量平均濃度較高，無機(jī)氮平均濃度較低，活性磷酸鹽和總氮平均濃度與海水養(yǎng)殖相差不大。由圖1可見，池塘海水養(yǎng)殖無機(jī)氮、活性磷酸鹽和總氮達(dá)標(biāo)率較高，但也不超過50%，水質(zhì)較差。

3 討論

3.1 海水養(yǎng)殖對地表河流的影響

天津市海水養(yǎng)殖廢水主要通過付莊排干、青靜黃排水渠、北排水河等地表河流入海，根據(jù)養(yǎng)殖廢水排放量和廢水平均濃度，計算出海水養(yǎng)殖污染物排放情況（表4）。懸浮物、CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷年排放量依次是1 701.1、1 155.4、185.0、28.2、301.5、46.8 t。按各項污染物總量計，排入付莊排干、青靜黃排水渠、北排水河的污染物量分別占各項污染物總量的92.3%、5.7%、1.7%。工廠化海水養(yǎng)殖各項污染物排放量比池塘養(yǎng)殖高，流水式工廠化養(yǎng)殖排放量比循環(huán)水式工廠化養(yǎng)殖高（圖3）。

3.2 不同海水養(yǎng)殖方式達(dá)標(biāo)減排對比情況

由表5可見，海水養(yǎng)殖要達(dá)標(biāo)排放，池塘和工廠化海水養(yǎng)殖污染物每年共需減排：懸浮物含量14.5 t，CODMn 228.9 t，無機(jī)氮含量126.6 t，活性磷酸鹽含量21.6 t，總氮含量90.9 t，總磷含量9.8 t，減排比例依次為0.9%、19.8%、67.7%、76.9%、30.1%、20.8%。

池塘養(yǎng)殖各項污染物均需要大幅削減，循環(huán)水式工廠化養(yǎng)殖需要大幅削減無機(jī)氮、活性磷酸鹽、總磷、總氮含量，流水式工廠化養(yǎng)殖需要大幅削減CODMn、無機(jī)氮、活性磷酸鹽和總氮（圖4）。

3.3 不同工廠化養(yǎng)殖模式對污染物排放的影響

流水式工廠化養(yǎng)殖由于換水比例大，換水頻率高，雖然氮、磷濃度低但廢水排放量大，相對循環(huán)水式工廠化養(yǎng)殖的污染物排放量較高。如果將流水式工廠化養(yǎng)殖全部改造成循環(huán)水式工廠化養(yǎng)殖，按照現(xiàn)在2種方式的活動水平測算，將大大減少各項污染物的排放，年減排量為：懸浮物862.0 t，CODMn 577.5 t，無機(jī)氮91.1 t，活性磷酸鹽11.2 t，總氮102.9 t，總磷16.3 t，減排比例依次為92.0%、83.8%、59.8%、61.5%、55.2%和63.9%（表6）。

3.4 海水養(yǎng)殖污染防治對策

合理規(guī)劃養(yǎng)殖水域。由環(huán)境容量確定水域適宜的生產(chǎn)規(guī)模是解決增養(yǎng)殖與環(huán)境間矛盾的有效途徑。大面積集約化養(yǎng)殖， 導(dǎo)致大量外源營養(yǎng)物質(zhì)輸入，殘餌糞便產(chǎn)生水污染物，嚴(yán)重影響水環(huán)境[18]。必須對水產(chǎn)養(yǎng)殖水面進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，確定養(yǎng)殖水體對營養(yǎng)元素的負(fù)載能力，由此確定水體的養(yǎng)殖容量，有效降低對水環(huán)境的影響[19]。

選擇高質(zhì)量餌料。餌料中含有大量營養(yǎng)元素，氮含量高達(dá)6.56%，磷含量高達(dá)1.0%[20]，殘余餌料不僅會沉降池底導(dǎo)致底泥營養(yǎng)富集，殘餌底質(zhì)堆積，促使了微生物活動的加強(qiáng)，也加速了營養(yǎng)鹽的再生。另外部分營養(yǎng)鹽還會溶解在水中，嚴(yán)重污染水環(huán)境。降低餌料系數(shù)，減少殘餌剩余，是從養(yǎng)殖過程前段有效控制水污染的重要措施[21]。

加強(qiáng)海水養(yǎng)殖廢水的處理和養(yǎng)殖水循環(huán)利用技術(shù)[22]。一方面天津市海水養(yǎng)殖廢水超過90%未經(jīng)處理直接排放。工廠化養(yǎng)殖多為連續(xù)排水，但尾水處理比例低，據(jù)調(diào)研僅為6.3%;受季節(jié)影響，池塘養(yǎng)殖每年在9、10月份集中清坑排水，均未經(jīng)凈化處理直排入海河流，短時間內(nèi)大量廢水排入，對部分入海河流產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而影響入海口周邊海水水質(zhì)。必須因地制宜，選擇合適的養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)加強(qiáng)養(yǎng)殖廢水的處理。另一方面循環(huán)水普及率低，廢水排放量大。目前采用的循環(huán)水設(shè)施處理技術(shù)均未考慮對氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除，循環(huán)時間越長，濃度越高，排放水平越高，對水環(huán)境影響也越嚴(yán)重[23]。因此，在循環(huán)水設(shè)施的設(shè)計上要加以考慮對水環(huán)境的保護(hù)。

加強(qiáng)監(jiān)督管理。目前天津市還未出臺海水養(yǎng)殖相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部出臺的為推薦性地方標(biāo)準(zhǔn)，在控制項目和限值方面有一定程度的不適用。相關(guān)管理部門應(yīng)加強(qiáng)對海水養(yǎng)殖廢水排放的監(jiān)督管理，以制度形式來實現(xiàn)對水體污染的有效防治[24]。

4 結(jié)論

研究表明，天津市池塘海水養(yǎng)殖污染物的超標(biāo)污染因子是CODMn、活性磷酸鹽和總磷，工廠化海水養(yǎng)殖污染物的超標(biāo)污染因子是無機(jī)氮、活性磷酸鹽和總氮。工廠化海水養(yǎng)殖污染物排放量大于池塘海水養(yǎng)殖，循環(huán)水式較流水式工廠化養(yǎng)殖可大大減少污染物排放;海水養(yǎng)殖對付莊排干的影響最大;要實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，海水養(yǎng)殖需大幅削減污染物排放，應(yīng)大力發(fā)展循環(huán)水養(yǎng)殖模式，同時科學(xué)投餌并設(shè)置合理的養(yǎng)殖密度。

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