嘉兴市规模化甲鱼两段式养殖场常规水质的调查

罗金飞，蒋路平*，朱建龙，朱杰胄

(1.嘉兴市水产技术推广总站，浙江嘉兴 3 14050;2.嘉兴中清环保科技有限公司，浙江嘉兴 3 14006;3.嘉兴市海洋与渔业环境监测站，浙江嘉兴 3 14050)

养鳖业对提高农业整体效益、增加农民收入发挥了重要作用，但同时也带来了诸多亟待解决的环境问题 (地下水源的污染，加速江河、湖泊的富营养化，生态环境的严重破坏)，制约了农业生产的可持续发展［1］。为了追求高效益，甲鱼养殖饲养量大，饲养密度都在25～30只·m-2。在这种高密度养殖模式下，养鳖废水的主要污染物为含有N、P元素的残饵、粪便及排泄物所含的营养物质及其他悬浮颗粒物［2］。污染物浓度与饲料质量、饵料配方，饵料生产技术和投喂方式有关，甲鱼排泄物和残饵沉积于水中，在适宜的温度下被迅速分解，使饲养水池环境恶化［3-6］。目前改善鳖类养殖水环境的方法为频繁换水法，根据农业污染普查数据分析，中华鳖养殖平均年换水频率3.58次、平均换水比例为64.92%，平均每667 m2排水量536 t，是养殖废水浓度最高的生产方式之一［7］。

为进一步加快推进生态循环渔业发展，有效改善甲鱼养殖面源污染对生态环境的影响，实现甲鱼产业可持续稳定发展，并结合当前开展的“五水共治”工作情况，调查分析了两段式甲鱼养殖场温室和外塘养殖水污染的现状，以期为该市甲鱼养殖业水的污染防控和治理提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

HCA-100 COD消解仪 (江苏姜堰市华晨仪器)，50 mL酸式滴定管，250 mL锥形瓶 (上海蜀牛)，10 mL，20 mL和25 mL移液管 (博美)，塑料漏斗，250 mL塑料烧杯，50 mL比色管 (博美)，Cray100紫外可见分光光度计 (美国安捷伦)，立式高压蒸汽灭菌锅 (上海申安)，25 mL比色管 (博美)，2100AN台式浊度仪 (美国哈希)，FE20K台式酸度计 (瑞士梅特勒)。

重铬酸钾 (potassium dichromate，GR)，邻菲罗啉 (phenanthroline，AR)，硫酸亚铁 (ferrous sulfate，AR)，硫 酸 亚 铁 铵 (ammonium ferrous sulfate，AR)，硫酸 (sulfuric acid，AR)，硫酸银(silver sulfate，AR)，硫 酸 汞 (mercury sulfate，AR)， 硫 酸 锌 (zinc sulfate，AR)， 碘 化 钾(potassium iodide，AR)，二 氯 化 汞 (mercuric chloride，AR)，氢氧化钾 (potassium hydroxide，AR)，酒石酸钾钠 (seignette salt，AR)，氯化铵(ammonium chloride，GR)，过硫酸钾 (potassium persulfate，AR)，抗 坏 血 酸 (hydrochloric acid，AR)，钼酸铵 (ammonium molybdate，AR)，酒石酸锑氧钾 (Potassium antimony tartrate oxygen，AR)，磷酸二氢钾 (monopotassium phosphate，GR)，氢氧化钠 (sodium hydroxide，AR)，盐酸 (hydrochloric acid，AR)，硝酸钾 (nitrate of potash，AR)。

1.2 采样点设置及样品采集

该养殖场区域共养殖温室甲鱼32塘，共计1 333.3 m2;外塘共养殖甲鱼31个塘，共计79 337.3 m2。该养殖场养殖有日本鳖 (T．japonicus)和中华鳖 (P．sinensis)2个品种。本次实验温室抽样20个塘，日本鳖养殖区和中华鳖养殖区各10个;外塘抽样20个塘，日本鳖养殖区和中华鳖养殖区各10个，本次抽查数占总数的63.5%，具有代表性。

水样取自日本鳖温室养殖池、中华鳖温室养殖池和外塘养殖池。试验期间，温室和外塘采样的区域不排水，每天水位液位控制恒定的位置。试验区域，每天投料时间、投料比设置相同。每月同一时间点集中采样一次。样品采集方式从池塘底层到表层收集水样，每个水样约500 mL。水样放入冰箱冷藏，3 d内完成各项水质分析。采样点具体位置见图1。

图1 甲鱼水样取样点的位置

1.3 实验方法

常规水质分析参照《水和废水监测分析方法》第4版［8］。溶解性水质指标通过把水样以转速3 000 r·min-1，离心8 min后取上清液测试获得。COD(重铬酸钾法)和氨氮 (NH+4-N，纳氏试剂光度法)，总磷 (TP，钼酸铵分光光度法)，总氮(TN，碱性过硫酸钾消减紫外分光光度法)，pH值(玻璃电极法)，浊度 (散射法)。

2 结果与分析

2.1 温室养殖水和外塘养殖水常规水质的特征比较

6月采样的外塘，外塘甲鱼养殖废水颜色为土黄色，温室甲鱼废水中日本鳖废水颜色为红褐色，中华鳖废水的颜色为略红色，其平均浊度分别为205.50，709.68 和 245.22 mg·L-1。

温室和外塘甲鱼常规水质特征如表1所示，总体来说，除pH值外，温室养殖区其他常规水质指标浓度明显高于外塘，其中，COD浓度约为外塘的11倍。从 2—6月温室养殖区的 TCOD(总COD)，SCOD(可溶性 COD)，TN，TP，浊度分别为527.58，150.84，20.69，16.12和400.03 mg·L-1;温室养殖区域中，日本鳖塘水质的TCOD，TN和浊度分别1 116.00，23.11和709.68 mg·L-1，高于中华鳖塘，其中，日本鳖塘水TCOD约是中华鳖塘的5倍。温室pH值呈中性，外塘略显碱性，外塘浊度较高。日本鳖、中华鳖温室养殖水质中COD和浊度的浓度超过农田灌溉水质标准 (GB 3838—2002)中规定COD和浊度浓度要求，外塘养殖水仅COD达标;按照污水综合排放一级AB标准 (GB 8978—1996)，温室养殖区除氨氮达标外，其他指标都超标，外塘养殖水仅浊度超标;按照地表水环境质量标准中五类水水体(GB 3838—2002)，温室养殖区仅氨氮达标，外塘养殖水COD和TN超标;按照浙江省水产养殖废水排放要求一、二级排放标准 (DB 33/453—2006)，温室和外塘养殖水都超标。温室比外塘浓度高的主要原因有2个，一是温室中养殖密度比外塘高，同时外塘露天受雨水稀释等影响;二是温室内的水温一般恒温控制在30～32℃，该温度是甲鱼最佳生长温度［9］，外塘温度一般受气候影响很大，因此温室甲鱼活动大，排泄能力大。温室日本鳖水质浓度高可能原因主要是日本鳖生长快，粪便及排泄物量大。张海琪等［10］对日本鳖品系也进行类似的描述，日本鳖比中华鳖生长能力强25%以上。

郝飞麟等［1］和 Lao等［11］报道工厂化温室甲鱼废水调查结果表明，NH+4-N为100 mg·L-1，远高于本次调查结果的1.77 mg·L-1;而COD浓度约为300 mg·L-1，低于本次调查结果的527.58 mg·L-1;P浓度两者接近。因此在嘉兴地区设计甲鱼废水处理方案时应充分考虑当地的甲鱼废水水质实际情况。针对低NH+4-N、高TN、高COD的特点重点开发以短程硝化、反硝化和厌氧有机氮氧化等技术特点的工艺，提高系统的脱氮和分解有机物能力。同时针对高P浓度，需结合利用沉淀+经济植物浮床技术高效脱磷来处理工厂化甲鱼养殖废水也有大量报道［1-3］。从溶解性浓度占比来看，温室和外塘的SCOD分别占TCOD的28.6%和46.9%，悬浮物对沼液水质影响比较大。为了控制后续生物处理成本建议在对废水进行处理时强化一级处理，尽量去除悬浮物带来的污染负荷减轻后续生物处理负荷。从碳氮比来看，温室和外塘的COD/TN分别为25.5和12，与文献报道TN完全去除时所需碳氮比应为8～10［9］相比较后，本实验甲鱼废水的碳氮比相对高很多，因此可推测要使甲鱼尾水经过处理达到《地表水环境质量标准》中五类水排放标准或浙江省《水产养殖废水排放要求》一级排放标准规定的排放限值，难度不大。

表1 温室和外塘甲鱼常规水质的特征 mg·L-1

2.2 养殖水常规水质随养殖时间变化特征

图2—4看出，随着养殖时间延长，TCOD和SCOD总体上上升。特别是温室日本鳖养殖水TCOD浓度最高达3 847.9 mg·L-1，但SCOD浓度仅为171.78 mg·L-1，由此看出COD大多数存在于悬浮物，约占95.53%。温室中华鳖区和外塘水中悬浮物COD分别占34.6%和60.88%。张士良等［12］对温室甲鱼废水污染的调查结果显示COD浓度为200～3 500 mg·L-1，与本次结果没有很大差异。温室日本鳖水、温室中华鳖水和外塘水中悬浮物COD浓度各约占86.78%，34.65%和53.06%。因此温室、外塘废水通过沉淀方法可分别除去COD 30%和50%以上。

图2 温室中华鳖COD随养殖时间的变化

图3 温室日本鳖COD随养殖时间的变化

图4 外塘水质COD随养殖时间的变化

从图5看出，日本鳖、中华鳖温室养殖区和外塘养殖水氨氮浓度总体上升，但后期中华鳖和外塘水有所下降;日本鳖养殖区TN浓度后期大幅增加，中华鳖略微上升，外塘TN浓度变化不大;日本鳖养殖区TP浓度后期有所增加，外塘和中华鳖养殖水变化不大;日本鳖、中华鳖温室养殖区和外塘养殖水浊度浓度总体上升，从4月开始，日本鳖上升幅度最大。总体来看，日本鳖养殖区水质总体浓度到后期是最高，氨氮、TN、TP浓度中华鳖温室区水质高于外塘水质，但外塘浊度浓度高于中华鳖温室水质。

图5 -N，TN，TP和浊度浓度随养殖时间的变化

2.3 温室甲鱼排污系数

2月日本鳖平均规格118 g·只-1，中华鳖平均规格175 g·只-1。6月测得温室日本鳖平均规格400 g·只-1，平均密度29只·m-2，温室中华鳖平均规格420 g·只-1，平均密度32只·m-2，与2月相比，日本鳖生长速度高于中华鳖约15%，6月规格和密度两者接近。从表2看出，温室日本鳖比中华鳖排污量大，日本鳖COD平均排污系数超过浙江鳖淡水养殖排污系数［13］，可能主要原因是日本鳖活动能力大，生长快，繁殖、体内代谢、排泄能力较强。张海琪等［11］对日本鳖品系也进行类似的描述，日本鳖比中华鳖生长能力强25%以上 (本实验日本鳖生长速度高于中华鳖约15%)，繁殖能力强15%。

表2 温室养殖区的排污系数

3 小结

从连续数月的甲鱼养殖水跟踪监测分析，外塘养殖的甲鱼水中含有的污染物明显低于温室养殖的甲鱼水中的污染物;而温室养殖中中华鳖养殖水的污染物则略低于日本鳖养殖水的污染物。

从数月的监测数据可以得知，无论是外塘还是温室，甲鱼养殖水中的污染物浓度和水体浊度都随着时间的推移而不断增高，但水体的pH值则变化不大。

由于外塘及内塘甲鱼养殖水中SCOD的数值明显低于养殖水TCOD的数值，据此分析可得知养殖水中大部分的污染物存在于悬浮或沉淀的固体中。

从数据结果来预计，温室甲鱼后期排放废水水量虽然较少，但其COD、总氮、总磷含量均较高，若单独处理需要多种处理工艺相结合才能达标排放，且处理费用相对较高;而后期外塘排放的废水水量巨大，但浓度相对温室低，可通过相对简单的工艺就可以达标排放，且费用相对较低。

［1］ 郝飞麟，沈明卫.甲鱼养殖废水作为温室番茄栽培灌溉用水的效果研究［J］.农业环境科学学报，2007，26(l):160-163.

［2］ 郭立新，劳善根，高炜淇，等.高羊茅对甲鱼养殖废水净化效果的研究［J］.水利渔业，2004，24(5):62-63.

［3］ 劳善根，丁伟林，崔绍荣，等.多年生黑麦草对甲鱼养殖废水净化功能的工程应用研究［J］.上海交通大学学报:农业科学版，2005，23(l):41-45.

［4］ Haglund K，Pedersen M.Outdoor pond cultivation of the subtropical marine red alga Gracilaria tenuistip itata in brackfish water in Sweden.Growth，nutrient uptake，co-cultivation with rainbow trout and epiphytc control［J］.Journal of Applied Phycology，1993，5:271-284.

［5］ Troell M，Halling C，Nilsson A，et al.Integrated marine cultivation of Gracilaria Tenuistip(Gracilariales，Rhodophyta)and salm on cage for reduced environmental impact and increased economic output［J］.Aquaculture，1997，156:45-61.

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［8］ 国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法 ［M］.4版.北京:中国环境科学出版社，2002.

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［10］ 张海琪，何中央，严寅央.中华鳖日本品系养殖现状与发展思路 ［J］.浙江农业科学，2012(5):742-744.

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［12］ 张士良，刘鹰.水培番茄对甲鱼养殖废水的净化和滤清［J］.农业环境保护，2002，21(2):171-172.

［13］ 中国水产科学研究院.第一次全国污染源普查水产养殖业污染源产排污系数手册 ［M］.2010:60-61［2012-04-05］.http://wenku.baidu.com/view/46674eef998fcc22bcd1 0d4f.html.