海水养殖环境质量及其生态修复技术分析

2023-01-03张君

农村科学实验 2022年6期

张君

（辽宁省凌海市自然资源中心，辽宁凌海 121200）

海水养殖始终是世界养殖业不可或缺的重要组成部分，其在一定程度可以缓解海洋过度捕捞的压力，同时也可最大限度地缓解民众对食物的需求压力。生态修复则是指在参考生态学原理的基础上利用一定的生物、生态以及工程技术来人为的修复或改变生态系统。当前生态修复技术可以分为四大种类，分别为物理修复、生物修复、化学修复以及综合修复。

1.当前海水养殖环境质量现状

1.1 外部污染对海水养殖环境的影响愈演愈烈

当前，城镇的地表径流是污染海水养殖的主要污染源头之一，村镇中的农田因遭受雨水的侵蚀而产生大量的高氮水质进而渗透进海水养殖的环境之中，造成海水养殖富养化。并且由于种植户对农田进行无节制的农药喷洒，残余农药也会因雨水的冲刷流落地表，形成地表径流进而对海水养殖造成污染。此外，城市径流也会对海洋养殖污染造成影响，例如病原体、重金属物质、油脂以及耗氧废物等有害物质就是通过城市的地表径流进入海水养殖环境中，造成海水养殖环境污染。以广东省为例，据不完全统计，2000 年的广东省农田污染面积中高氮年含量约为6.8万吨，伴随着农业的发展与种植技术的进步，污染土地中的高氮含量也会随着增加，进而导致海水养殖环境的富养化问题愈发严重，截止至2004 年底，广东省沿海城市的工业废水量达到了12.17 亿吨，工业废水年平均排放率高达86.1%，COD 以及石油类污染负荷排放达到了12.64 万吨以及357 万吨，由此不难看出城市与乡村的地表径流给当地沿海养殖业带来如此严重的影响。

1.2 海水养殖过程中对海水环境造成污染

在海水养殖过程中，因为对养殖品种的饵料投放量没有明确的规定，且进行投放的饵料也不能再次被养殖户进行有效地利用，进而在海水养殖中造成残渣余留。据专业养殖人士表明，全国范围内管理模式最优的养虾厂，在对饵料的处理上也会在海水养殖中残留30%的饵料无法进行处理，通过利用饵料以及鱼苗的方式来对海水网箱中的养育系统进行饵料的处理，也仅有27%-28%的鱼会完成的使用饵料而被养殖户回收。据国外专业养殖户表明，若是一个年产量为60t 的鲑鱼养殖场，每年鲑鱼养殖场所排放的有机废物约为2000-6000t，人类每年排放的有机废物总量，而这些被排放的有机废物会分散在海水网箱附近约为500 ㎡的海域内甚至于更远的海域。

有关专家曾表明，当海水养殖的网箱周围出现非常明显的水体富养化时，这些海水中就会出现大量的浮游生物，一旦周围的海水的水文条件以及当地的气象条件出现满足时，该海域则会极有可能爆发赤潮。进而导致该片海域内部的海洋生物受到极大的影响，也会极大地危害海水养殖中的鱼类。每一个海水网箱中都可以养殖一吨的鱼，而一吨鱼所产生的氮、磷负荷量约为161kg 以及32kg，据调查显示海水养殖中虾池塘养殖每年对海水的氮以及磷排放量达到了每公斤1.39t 以及每公斤0.65t。

1.3 环境恶化导致养殖业中病害频繁

沉积在海水养殖区底部的饵料以及营养物质，在进行降解的过程中会消耗周围海水中的大量氧气，进而导致海水养殖区海水底部的环境缺氧，进而改变海水养殖区底部的菌群整体结构，使原有的有益菌群向厌氧菌群进行转化、而海水养殖区底部的营养物在厌氧菌群环境中进行降解，则会产生大量的硫化氢以及硫化氨等有毒气体，而这些硫化物质则会对海水养殖区中的鱼虾等生物造成极大的危害。同时在养殖户对海水养殖区进行消毒以及使用抗生素时，虽然有效地消灭了大量的海水养殖区中病害，但也导致海水养殖区中的大量浮游生物以及有益菌群被波及。在海水养殖区中的微生物以及单细胞藻类可以有效地抑制水中细菌的繁殖，同时有益菌群则可以提升养殖区中虾的耐病能力。所以，养殖户在海水养殖区域内部进行消毒以及使用抗生素时，若不加以节制或不进行合理的选择，就会导致海水养殖内部的生态环境失衡，一味追求养殖区内的鱼虾的防病变能力，而对养殖区不加节制地使用药物，会使养殖区内的菌群发生基因突变，使一些菌群出现抗药性，进而对养殖区内部甚至更大范围内的水体以及生态环境造成不可预计的影响。近几年来，我国的海水养殖病害暴发频繁，最为明显为1993 年海水养殖中对虾的病害，以及1998 年海水养殖中贝类的病害。而近几年病害的爆发对我国一些名优水产的影响最为严重，截至2004 年底，我国海水养殖业因病害爆发而造成的直接经济损失高达150亿人民币。

2.海水养殖环境生态修复技术的具体举措

2.1 物理修复

物理修复是指通过多样化的材料或是多元化的机械对海水养殖区内部的环境进行物理作用，进而满足修复海水养殖区域环境的具体要求。物理修复也是最为传统的生态系统修复方式。物理修复技术的使用最早可以追溯到我国古代时期，当时的水产养殖户就会利用底泥疏浚来对养殖池塘的生态环境进行物理修复。当前比较常用的物理修复技术还包括换水、筛网曝气、洒沸石粉等物理修复技术。在生态污染较为严重海水养殖区底部安置覆盖物，将海水养殖水域底部的污染底泥与上层水体有效地分割，以此来预防底泥污染物向上层水体进行转移。例如，在我国乳山水域，因持续不间断地养殖菲律宾蛤仔而导致乳山湾的老化，可以通过对乳山沿海滩涂的压沙、翻耕以及翻耕筑坝等形式来对老化的乳山湾生态系统进行物理修复。其结果表明压沙、翻耕以及筑坝这三种物理修复技术皆有成效，并且压沙的成效在三者中最为显著，通过对沿海滩涂进行3cm 深度的压沙，有助于优化滩涂的底部结构，更有利于蛤仔的潜藏，并且最大限度地降低了硫化物质以及有机物质的作用。此外国内的一些专业水产养殖专业多用沸石粉来对海水养殖水域中所蕴含的铵根正离子进行有效的吸附。随着经济的发展与科技的进步，当前一些先进的物理修复技术也正在海水养殖中被广泛地运用，例如通过利用一部分的纳米材料技术在光源催化下会产生强氧的特点，来对海水养殖中有害物质讲解会耗损大量氧气的问题进行有效地解决，亦可用于水污染处理。

目前，我国的上海以及苏州等地正在充分地利用纳米材料加之净水菌群一起投入海水养殖污染区中，事实证明已经取得了巨大的成功，在投放一个月后，海水养殖水域内部的臭味明显消失，铵根负离子急速下降。并且这种物理修复的方式并不需要换水，也不需要增氧，更没有二次的水污染以及其他的有害副作用。此物理修复技术的唯一缺陷就是在于其需要较高的投资成本已经海水养殖的运作费用，且维持时效较短。

2.2 化学修复

化学修复是指通过化学药剂与海水养殖水域中的污染物进行化学反应，例如还原、氧化、聚合等化学反应，使海水养殖中的污染物从养殖水域中被安全地降解或是分离出去，并直接转化成无毒无害的化学成分。被海水养殖业广泛应用的化学修复技术为水质改良剂以及水质消毒剂。这是由于过氧化氢对周围环境的氧化能力极强，可以有效地对海水养殖水域底部的生态环境进行还原，减低水域底部的氨氮含量，减少化学降解耗氧量，而且过氧化氢还可以快速地增加海水养殖中虾池的含氧量。过氧化氢是一种无毒无害污染的强力增氧剂。此外在海水养殖中使用化学修复技术中的二氧化氯也能够取得优异的修复效果，这是由于二氧化氯其本身就一直具备着优异的水质净化功能，可以提高海水养殖水域中的溶氧并在此基础上有效地降低海水养殖水域中的化学耗氧量以及氨氮含量，行之有效的降低海水养殖水域中的水体富养化。此外二氧化氯也能更好地防治海水养殖过程中所出现的传染性病害。但是近些年在海水养殖产品市场上逐渐流行起了杀藻剂，该种杀藻剂虽然可以有效地消灭海水养殖中的藻类暴发，但是这种杀藻剂极为容易对海水养殖水域造成二次污染，进而导致原本就不乐观的海水养殖生态系统情况再次恶化最终导致海水养殖中的水产品质量的明显下降。

2.3 生物修复

生物修改是指通过多样化的生物所具备的特质，来对海水养殖中的污染物进行有效的吸收、降解以及转化，以此来确保海水养殖中的污染水质可以得到行之有效的治理与改善。生物修复技术是当前最有发展光景的先进水质修复技术，也是20 世纪以来科学发展与社会进步的共同产物。生物修复技术与传统的水质修复技术相比，生物修复技术无论是在使用成本或是回报周期上都具有巨大的优势，并且生物修复技术不会对海水养殖水域造成二次水质污染，也不会对海水养殖中的其他功能造成不良的影响。

2.3.1 微生物修复

微生物修复是生物修复技术中开发最早以及应用最多的修复技术，微生物修复技术的主要修复原理为在海水养殖水域内部，有氧或无氧的情况下，微生物会将水域中的有机物或是有害污染物进行降解，并在降解的过程中释放出大量的氮磷等营养物质。因为微生物的生命周期相对较短，繁殖能力强，所以对海水养殖水域中的有机物质或是有害物质降解效率要比其他的水中生物要快得多。同时微生物可以利用其自身的分泌物质或是自身的新生代谢物质来影响海水养殖水域中的大量藻类，因为微生物本身就具有杀藻以及抑制藻类生长的功效。

2.3.2 植物修复

植物修复是指通过植物对水域中所蕴含的营养盐的吸收以及氧气的释放来对水域中的藻类进行有效的克制，这种克制也被叫做克生效应，其实质是指植物向海水养殖水域中释放大量的可生化合物，而这些可生化合物不仅可以抑制水域中藻类的生长，还可以有效的音质水华的发生。在通过植物对水域中的营养盐进行吸收的过程中，值得养殖户注意的是要切实保证营养盐被充分的移走，避免剩余营养盐引发水体富养化。当前，我国各个省份已经开始在湖泊、海水池塘以及海湾中种植沉水维管束植物吗；例如在海湾以及海水池塘中种植海带、红毛菜等，以此来确保当地海水养殖区域的水质品质。在我国南方沿海所生长的红树林具备极强的吸氮性能，能够有效地减少海水养殖中因过度养殖鱼虾而造成的水体富养化，在一定程度上起到了生物修复的作用。此外我国的养殖专业在海水养殖虾中加入大藻类孔石莼，经事实证明，石莼等大型藻类可以在海水养殖虾中有效地吸收水质中的氮以及磷等物质所产生的有机物质，并且通过光源催化以及释放氧气来对海水养殖水域进行生物修复，不但可以有效地改善海水养殖区域的水质，还可以有效地提高海水养殖产品的产量与品质。

2.3.3 动物修复

动物修复是指通过动物来对海水养殖水域中的有机物质以及污染物进行捕食，以此来满足生物修复技术对海水养殖区域生态系统修复的具体要求。据业内专业人士透露，海水养殖中的蟹类养殖，其所在的养殖水域水体富养化作为严重，基于此则可在该水域投放大量的滤食性贝壳生物以及棘皮生物，来对蟹类养殖水域中的营养物质进行摄食，进而降低水体富养化。此外在海水养殖水域中投放一些蚤类也可以有效地抑制该水域的水体富养化，因为水蚤一般以藻类以及水中有机腐烂残渣为主要进食来源，因此蚤类可以有效地抑制藻类。而投放在海水养殖水域中的蚤类也可以被作为饵料供养殖水域中的鱼虾进行摄食，或是在海水养殖水域中投放蚌类，用来对海水养殖水域底泥中所潜藏的营养盐进行消耗。

2.4 综合修复技术

综合修复技术是指综合当前所有的生态系统修复技术的可用之处，在对海水养殖环境修复的过程中，同时使用两种以上的生态环境修复技术。综合修复技术与其他生态环境修复技术相比，综合修复技术与其他技术相比，使用的效率与成效都要高得多，是当前最具潜力的海水养殖环境生态系统修复技术。

人工湿地生态系统是充分地利用湿地水域中的水生植物以及微生物来实现对生态系统中有害物质的吸附、沉淀以及离子交换。人工湿地其实质就是人为创造出的介于植物与微生物之间的生态系统，但是其对生态环境的修复能力要强于自然湿地。

海水养殖水域中最为常见的污染物质为有机废物以及营养盐，为有效地应对该问题，有关专家研究出了一种综合性的修复模式，这种修复模式包含沉积、过滤以及吸附等多种修复手段。第一步利用水域中的自然沉降先行降低水中颗粒物的密度，之后利用动物修复技术中的贝类投放来对水中剩余颗粒物进行二次过滤，最后使用植物修复技术中的藻类对剩余颗粒物以及营养盐进行最后的吸附。最后经试验数据表明，整套修复技术可以减少水体中88%的颗粒物、72%的氮含量以及86%的磷含量，对海水养殖区域的生态环境修复效果十分显著。