海水养殖底泥的成因、危害及主要处理方法

张 礼

(中盐工程技术研究院有限公司,天津 300450)

1 海水养殖有机废泥的成因

海水养殖输出的废物主要包括未食完的饲料、排泄和排粪以及化学药品等。海水养殖多采用精养或半精养网箱、网围等集约型养殖方式，这种高密度的养殖方式需要投喂大量的饵料，其中,相当一部分不能被鱼类食用，而成为污染因素。集约化水产养殖中生物大量的排泄物也是造成水产养殖自身污染的重要因素。此外，网箱养殖过程中经常应用许多药品，如疫苗、激素、水处理化合物等，对水域环境的污染不可低估。1990年挪威在水产养殖上使用的抗生素比农业上使用的还多[1]。网箱养殖中许多药品使用后直接进入水环境[2]，饲料的化学药品既可通过粪便排入水中，也可通过未食完的饲料散布在水域环境中。化学药品的大量使用对环境及水产品的影响不可忽视。

2 海水养殖废泥的危害

2.1 有机质分解的危害

(1) 有机质缓慢分解的直接危害(缺氧)

养殖环境的有机污染超过分解能力是环境恶化的根源。海水中的有机物被细菌分解而无机化，在有氧状态下，好气性细菌进行好气分解，消耗氧而产生无机营养盐。由于海水中的溶解氧一般只有8 mg/mL左右，如果有大量有机物存在，则很快被消耗，若溶解氧不能及时得到补充，则处于缺氧状态。在缺氧状态下，厌气性细菌取代好气性细菌而进行厌氧分解，厌氧细菌在海域普遍存在的是硫酸盐还原菌，分解产物为硫化氢，硫化氢除对鱼类等直接起毒害作用外，还因易被氧化而消耗溶解氧，从而加剧缺氧状态。

此外,有机物的分解及溶出也为病原菌的滋生繁殖提供条件，造成病害频发，水生动物大量死亡。更难办的是，有机物沉积于海底，经过和上述过程分解生成的物质溶于海水，成为二次有机污染源，大大促进了环境的恶化。特别是在夏季，水温高，细菌活跃，氧的消耗量大，而海水的分层现象又明显，下层水难以和上层水混合，下层水的氧得不到补充，缺氧状态更为严重。

(2) 有机质分解产生的间接危害(富营养化)

网箱养殖的自身污染及有机物分解大量生成的氮、磷等无机盐(海水富营养化)是引发海湾生态灾难——赤潮的罪魁祸首[3]。

富营养化的海水再加上合适的温度和光照等条件，浮游植物便会大量繁殖(尤其是鞭毛藻类) ，相应的以这些浮游植物为生的浮游动物也会大量增加(尤其是桡足类甲壳动物) 。虽然也有有机物的垂直对流发生，但由于海水中的跃温层存在,这种对流量是很小的，因此，水体中有机物大量在海水表层堆积，而无机营养物质则随着时间的推移而逐渐减少(消耗量远大于通常的输送量)，这种趋势一直要到某种营养物质的枯竭才会停止，这种营养物质通常为氮或磷。接着而来的是藻类的大量死亡和水体中有机物大量向底层转移。转移到底层的有机物在腐烂过程中消耗大量的氧，使底层生态环境恶化，从而影响底栖生物的生长。同时生成的维生素类和有机铁则能促进赤潮发生。如果发生赤潮，则导致鱼类食欲不振，鱼病发生，窒息死亡和中毒死亡。

富营养化增加了底栖动植物的食物，也增加了适光层氧气的供应量。但是,水体中藻的大量繁殖也降低了水体的透明度，从而限制了生活在较暗水域的褐藻和红藻的繁殖。通常底栖动物能很快地吃掉上层水体中沉降下来的有机物，而不至于导致多余有机物的细菌分解，从而使底层水体处于厌氧状态。但是如果上层水体过度肥沃，藻类过度繁殖，情况就不同了。除了多余的有机物在分解时消耗氧气以外，底栖动物的大量繁殖也要消耗大量的氧气。在一些垂直对流差及水交换不良海区，氧消耗量就有可能超过供应量，从而使底层水体处于厌氧环境。这时厌氧细菌通过消耗硫酸盐和硝酸盐来进行新陈代谢。其结果是水体中出现如硫化氢和氨之类的有毒气体，最后必定引起底栖生物的大量死亡，这又给厌氧细菌提供了大量的高质量的食物，使其繁殖更迅速，从而形成恶性循环。海域的底层厌氧环境对底栖大型生物的破坏尤为严重，它可以使经过多年才建立起来的底栖生物群落毁于一旦。

2.2 化学制剂污染危害

养殖者为了减少损失，往往采取加大消毒剂、抗生素等药物使用和大量换水等措施，一方面加大了养殖成本，降低了水产品质，另一方面增加了养殖海区的有机污染负荷。

为提高养殖生物的成活率和水产品品质，在海水养殖中使用了许多化学物质，包括人工饵料的添加剂，如通过添加免疫制剂增加鱼类对流行疾病的抵抗能力；加入类胡萝卜素、角黄素和虾青素来改善肉体的颜色。消毒剂、治疗物和兽医药品也被用于水产养殖中，如化学治疗剂、麻醉剂、激素和防污剂等。目前，我国对于这些化学物质的用量还没有出台统一的标准，其用量由防病专家和养殖户自己决定，因此，存在着严重的药物滥用现象。研究表明：养殖生物对药物中的添加制剂只吸收20%～30%，换言之有大约70%～80%添加剂进入了环境。

对海水养殖而言，抗生素是把双刃剑。抗生素虽然能够提高养殖生物对病原体的抵抗力，但同时也导致沉积物中细菌种群的抗药性增加，产生耐药菌体，长期使用会出现药效变弱甚至无效的现象。另外这些生物活性物质的代谢周期较长，水产品中残留的药物会通过食物链进入人体而危害人类健康[4]。

此外，抗生素在抑制或杀死病原微生物的同时，可能会抑制有益微生物的生长，打破水生生物体内外的微生态平衡，视为生态环境恶化因而引起养殖生物的其他疾病。

3 海水养殖过量有机废泥解决方法

海水养殖生态系统是一种单一的人工生态系统，在这个生态系统中，水产品处于生物链的顶端，人为地投入人工饵料，削弱了其他因子，因而使得系统中物质和能量循环不畅通，导致生态失衡，最终造成生态系统退化和环境污染。因此，对水产环境进行灵活的调控，对退化的养殖生态环境进行有效的修复，对污染物进行彻底清除已成为目前水产养殖科学亟待解决的重要问题之一。按照修复的手段，海水养殖环境修复技术主要分为三类，即物理修复、化学修复和生物修复[5]。

3.1 物理修复

物理修复是指利用各种材料或机械[6]对水产养殖环境施加物理作用，从而达到环境修复改善的目的，常用的物理修复技术有换水、曝气、筛网、泼洒沸石粉和麦饭石等来吸附有害有毒物质；在污染底泥上放置覆盖膜，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移的掩蔽法等。例如，在因连续养殖而老化的乳山湾，菲律宾蛤仔养殖滩涂，利用压沙、翻耕和筑坝蓄水3种方式进行修复，结果表明，3种修复方式均显一定的效果，并以压沙3 cm最好。

3.2 化学修复

化学修复是利用化学制剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应，使污染物从养殖环境中分离或降解转化成无毒、无害的化学形态[7]，在水产养殖业中已广泛应用水质改良剂，水质消毒剂。目前，在生产中应用最多的是过氧化氢和二氧化氯。过氧化氢氧化能力强，能够快速更新池底的化学还原电位，减少氨态氮含量，降低化学耗氧量，并且过氧化氢能使池塘溶氧量迅速增加，是一种无毒、无害、无任何污染物的良好去污增氧剂。采用二氧化氯也能收到良好的效果，它具有良好的水质净化效果，能够增加水环境的溶解氧含量并降低化学耗氧量和氨态氮值，减少水体富营养化，还能有效地预防水产养殖中传染性疾病的发生和流行。

3.3 生物修复

生物修复按施加修复作用的位置可分为原位生物修复和将污染物集中起来处理的异位生物修复[8]。用于水域、耕地的环境恢复，后者主要用于工业和生活污水的处理。生物修复技术主要包括微生物修复、植物修复和动物修复。通过生物—生态措施，修复受损的池塘生态系统，加速生态系统的物质循环和能量循环，增加水体溶氧，改善水质和池塘自净能力，提高水产养殖产量和品质，实现水产养殖的可持续发展。

4 结束语

为了确保海水养殖的可持续发展，世界各国以及我国都对海水养殖的方式、养殖技术、养殖种类、养殖容量、海水养殖的生态问题等进行研究。就近海水产养殖的可持续发展而言，尽管包括的方面很多，但它的实质与方向只有一个，即生态化，平衡海洋经济发展与海洋环境保护之间的关系，在注重经济效益的同时，也要关注对养殖环境及整个海洋生态的保护。