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水产养殖污染现状及治理措施

文章来源:【德轩环保科技】 发布日期:2020-11-03 15:05:20

  联合国粮农组织曾统计,1970-2011年全世界水产养殖总产量占渔业总产量的比重从 由3.8% 上升到 41.2% ,由此可见,水产品产量的增加源自于养殖行业的大力进步,而基于中国处于快速发展中的国情,中国养殖业的进步对渔业产生的效益贡献更是巨大[1]。水产养殖业对水质环境有更高的要求,水环境状况的优劣是养殖成败和水产品的质量是否安全的关键所在。然而随着水产养殖的规模化,养殖过程中会出现大量的污染物,破坏生态系统环境和其养殖水域状况,不利于水产养殖业的健康可持续性发展。因而,养殖水体质量的优劣是养殖产业链进步与否的关键。
我国是养殖业比较强大的国家,2012年我国产出的水产品总量高达5907万 t,占世界所产出的总产量比重为38%,连续 24 年居于全球之最。 这些水产品绝大多数来自池塘、网箱、滩涂的养殖。相关研究曾报道,截至到2012年,我国的水产养殖总产量为4288万t,占我国及全球的水产品总产量比重分别为73%和70%[2],而用于水产养殖的水域总面积仅为808万hm2。目前,中国的水产品产出量大于捕捞量,是世界上水产品产出较高的国家之一,并且其水产品产出量仍在持续地快速增长之中。但是,我国社会的发展和经济水平的提高给水域环境质量带来了巨大的威胁,这正在逐渐地制约着我国水产养殖业的健康持续进步。鉴于养殖水产品对我们国家经济的重要影响和养殖过程中与水体环境相互制约的密切联系,对养殖时所引起的水体破坏进行严控和处理已受到社会各行业各领域的广泛重视。
1 水产养殖污染现状
1.1 水产养殖对自身的污染
水产养殖业作为我国重要的发展产业,对我们国家的经济水平提高做出了巨大的贡献,是中国经济进步提高的主要增长点。 它不仅为人们提供了丰富的优质蛋白质来源,而且在解决农民的就业、提高渔民收入、改善农农村经济结构等问题方面都起到了非常积极的作用。由于物质条件越来越优越,人们的要求也越来越高,养殖从业者开始极大追求高产量高收益,他们更倾向于集约化、规模化、名优化及高密度养殖,逐渐采取多投入和超负荷投入的水产养殖方式。这种投入高和产出高的养殖模式使得养殖空间不足,而水产生物密度过大,使得水体严重超负荷,这样会产生大量的残余饲料、肥料、代谢产物等废物,导致养殖水体被污染不能自行降解并净化水质,从而使水质营养化程度提高,出现富营养化现象,不利于水质自身的净化和恢复,导致污染加剧[3,4]。养殖自身污染即由于自身因素引起的,包括: 高密度、残剩的饵料、肥料等导致的养殖水体环境污染以及附近的水体中含有的污染物高于正常值, 从而引起水体生态环境受到不同程度的影响所形成的养殖水域环境。水产养殖自身污染大部分来自养殖时投入的物品,例如:苗种、养殖用药、饵料、肥料以及水质底质改良剂等,除此之外还有由它们所产生的固体废物及液态废物:残余饵料、固体颗粒溶出物、动物排泄物和植物腐烂物等。另外,底质污染的蓄积也是养殖自身受影响的主要因素。
1.2 水产养殖环境的外源性污染
水产养殖需要优良的水质,而养殖用水来源于自然界,即湖泊、河流和海洋等,因此水质所受的污染物也主要来自自然界,即外源性污染。当前,经济的快速腾飞,工业、农业、生活污水的排放,使天然的水体受到一定程度的污染,水体质量受到影响并恶化,严重冲击养殖水质。国家生态环境部《2012中国环境状况公报》[5]数据显示,目前中国农村水质受污染程度比较大,表层水和地下饮用水源均遭受了比较严重的破坏,给生态带来巨大的压力。而对于水质的破坏,表现为氨氮、亚硝酸盐氮、无机磷和耗氧有机物等,它们是起主要作用的外界污染成分。这些外界污染物质主要含有蛋白质、碳水化合物、氮、磷和油脂等,它们进入水环境后, 经过微生物的生化降解同时消耗大量的溶解氧,产生氨氮、硫化氢等有害物质,从而使水体缺氧、造成水体富营养化,致使其中的生物产生病害甚至死亡,对养殖者的经济收入造成严重的影响。 除此之外,农业面源中和工业废水中的重金属、农药、除草剂等也是主要的外源性污染。它们会对环境有长期的持久性的破坏,严重污染养殖水质环境,不但可以使养殖生物中毒甚至发生死亡,并且蓄积残留于水产生物中,从而影响水产生物的质量安全,最终可以通过食物链的作用导致人类的身体受到威胁。
1.2.1 氨氮污染
氨氮污染除了来源于农业、工业和生活排出的污染物等造成的养殖水体污染外,人工养殖过程中投喂的饲料和鱼类的排泄等, 这些本身也对养殖水体造成相应的污染。当前,我国养殖行业的水质环境遭受到严重的污染,表现较为突出的污染物來源为氨氮污染。据《2008年的环境质量公报》资料报道[6],2008年,中国所有的入海排污口中,所排出的污染成分大概超标的占88.3%,超标最突出的成分的即为氨氮,众多入海排污口中, 用于渔业资源利用和养护的约有40.7%, 其中超标的占95.2%; 据统计,排入海洋的污染物氨氮总量为 17万t,其中约有 67.2%的污染物氨氮被排入到养护区和渔业资源利用区;对污水排放口进行数据监测后发现,约有73%的排污口水质条件已逐渐下降,已经达不到海洋功能区所规定的条件,约有67%的海域排污口水质条件降为Ⅳ类和Ⅳ类以下,27%左右的海域排污口水质条件为Ⅲ类,约30%的海域排污口沉积物污染超标,达不到海洋功能区对其质量的要求,15%左右海域的排污口所含沉积物超标,降为Ⅲ类和Ⅲ类以下,环境监测数据报告显示,水质及底质环境较差和极差的邻近海域排污口近40%,约有77亿 t废渣、废水被倾倒到养护和渔业资源利用区,其中含有大量氨氮、亚硝酸盐、磷酸盐等,这些营养盐使水体过度肥化,降低了水体质量。《国家环保部2007年的水环境质量公报》有相关数据资料报道[7],2007年我国地球表面上的水资源受污染程度严重,七大水系都受到了污染,其中氨氮污染对其影响较大,是重要破坏指标;亚硝酸盐、氨氮、硝酸盐和磷酸盐是影响全国海域水质环境的重要污染物;目前自然界中,中国天然的可提供养殖的水域环境总监测面积为1609万hm2,其中无机氮(亚硝酸盐、氨氮、硝酸盐)、磷酸盐、石油、化学需氧量、汞和铜超标面积占总监测面积分别为74.3%、 67.2%、40.1%、17.3%、3.3%和3.1% 。   1.2.2 水产养殖重金属污染
重金属对养殖水质底质的影响有两种,一种是外来重金属对水质底质的影响,在养殖时它们的排入能对水产品造成污染,或是原有的养殖水域或池塘在投入种苗前已经被重金属污染,因此在后期养殖进行时底质会释放之前存在的重金属、并通过水介质进行交换所引起水产生物污染; 另一种是养殖者为了提高经济效益在养殖时投放饵料、使用鱼药等。投放的饵料鱼药中含有重金属,从而造成的污染。养殖水域及池塘中重金属来源通常是由于工业及农业生产过程中电镀、矿石开采、金属冶炼、农药化肥使用等产生的重金属,这些重金属在雨水冲刷、大气沉降作用下随废水一并排放流入养殖水体而对其造成影响。 有相关研究曾报道,如王宁等[8]调查了吉林省松花湖及其上游进入湖中的重金属污染情况,他们调查发现 Hg严重影响了湖中水质状况,生活于湖中的两栖动物林蛙体内富集甲基 Hg,比未受到污染的水体中的林蛙身体内的浓度高2—29倍。 经调查研究表明:重金属Hg的出现是由位于上游的个别个体小采矿点肆意排放矿物废渣,矿物废渣随着雨水冲刷流入湖中所引起的。Mendiguchía等[9]调查了西班牙Cádiz海域中由于大面积养殖所造成的水质底质中重金属含量增多的现象: 他们发现海水水产养殖引起了水质底质中Zn、Cu和Pb浓度分别增加了140%、362%、97%;Sutherland等[10]研究了哥伦比亚Broughton Archipelago海域养殖区底质中的重金属和非养殖区底质中重金属的污染差距他们监测了养殖区和非养殖区域中Zn、Cu的含量,养殖区比非养殖区域高。 最后他们得出结论: 这主要是由于Zn和Cu作为鱼饵中的微量元素的投放造成了养殖区底质中Zn、Cu浓度的增加;潘振声等[11]调查了自然界中扬子鳄(Alligator sinensis)与其在被人工饲养时卵中所呈现的重金屬的含量情况。 研究结果表明:被人工饲养的扬子鳄卵中所含的重金属浓度比生存于自然界中的浓度要大,原因是前者在被人工饲养时所提供的水质与饲料中含有的重金属浓度较后者生存于自然界中的大。
2 水污染的治理措施
2.1 运用生态学原理系统开发
生态系统最主要功能之一是生物地球化学旋回,即生物所需要的化学元素在生物体与外界环境之间的转运过程。生态系统的物质循环被分成两种:一种是生态系统内部的物质流动,另一种是生态系统外部的物质流动,即生态系统间的流动。 根据生态系统内部与外部中都具有一般性特征的物质流动,我们可以选择集约化养殖模式,将集约化养殖模式置于生态系统中, 让所有被投入系统的物质尽其最大可能在生态系统内部沿着食物链方向流动,因而流出生态系统的 就会是有利于环境质量的产品甚至可以成为对人们具有非常大经济价值的产品。在养殖行业中,尤其是集约化、高密度的水产养殖系统能产生一系列严重的污染问题,这就要求我们要从合理性的生态系统群落结构出发,应对集约化、高密度的养殖模式, 即最大化的运用现有的资源环境,兼顾限量排放废渣、废水、废气,以提高系统生产力水平为方向,来开发具有先进水平的养殖生态工艺设计和养殖系统的生态工程。
2.2 水产养殖环境工程技术处理废水
2.2.1 固体废物去除技术
固体废物去除技术就是去除悬浮于液体表面的固体颗粒物,主要就是将固体和液体进行分离。按照去除机制,可把这些分离方式划为三种:过滤分离、重力分离和浮选分离。过滤分离主要是选用内部呈有相应填充物的过滤装置对液体中的固体废物进行过滤去除,固体废物从悬浮于液体表面进入到滤器填充物上的方式会影响这种分离效果,因而根据不同的进入方式会选用不同的过滤装置,如网状过滤装置、多孔填充物过滤装置、粒状填充物过滤装置等;重力分离原理主要利用重力使其沉淀,即利用固体废物与液体密度之间的不同,固体物质受到重力影响而沉降。目前主要用到的相关沉淀装置有沉淀槽、水力旋流装置、管状沉淀装置等; 浮选分离就是固体颗粒物附着于上升的气泡上同时与水分离,如泡沫分离器。采用这种方法来进行分离的如能够溶解的固体和小颗粒固体。
2.2.2 溶解性废物去除技术
可溶性固体废物的去除可利用细菌扩增系统、构筑湿地、生物滤池等方法。 养殖中后期池塘中会产生氨态氮和各种有机物等可溶性废物。 处理这种类型废水的过程中,最优先应去除的是氨态氮。 比较常见的去除氨态氮的方法为硝化作用过滤法和植物过滤法。相关资料显示,许多种藻类物质被用来降解富营养化的养殖水环境。除此,具有硝化作用的过滤装置作为常用的去除装置也被应用于水产养殖过程中,它可分为淹没式过滤装置、鼓式生物过滤装置、生物转盘装置、滴滤器装置、珠状过滤装置和流化床装置等, 这种过滤装置主要是由于填充物上附着具有氨化作用的细菌,可更好地用于降解去除水中含有的可溶性的有机物质。
2.2.3 生态修复法
运用人工构建的微生态系统可处理养殖水环境里含有的重金属,这就是治理重金属污染的方法,即生态修复法。可以通过养殖水环境中的生物对重金属的吸收与富集,也可以运用相关介质进行化学沉淀作用及物理吸附、化学吸附等,因此它与单独的物理吸附、化学吸附和生物吸附法不同。 最常用的修复方式可利用生态塘、人工湿地等进行修复,它们的优势在于所需成本较低、治理效果明显,缺点是对重金属的处理具有吸附容量上限的控制并且它们还会对重金属的类别进行选择。相关文献研究了关于利用生态修复法去除养殖水域中的重金属情况,如吴长淋[12]等从研究人工湿地处理重金属的机制和影响要素出发探讨去除重金属的方法。 Sheoran等[13]等还对此方法去除重金属的机制原理做了全面论述,得出此方法去除重金属能够得以实现是通过生物作用、物理作用及化学作用。
 

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