第二章_养殖水域污染与控制

第二章养殖水域生态环境与控制,第一节养殖水域存在问题第二节增养殖水域的水环境特征第三节养殖水体的主要物理化学特性第四节养殖水体的污染与防治第五节养殖用水和废水的处理方法,第一节养殖水域存在问题,一、养殖水域的外环境恶化二、养殖水域的内环境失衡,一、养殖水域的外环境恶化,1、水体污染日趋严重。人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化。全国有水质监测的1200多条河流中，有850条受到污染。全国有半以上的城市缺水，严重缺水的已超过100个。1997年以来，我国海域多次发生以前从未有过的“赤潮”。其规模之大、毒性之强前所未能有，致使大量海洋生物死亡。其最直接的原因是：沿海城市每年将100亿吨污水直接排放到海中。,据环境监测：全国每天约有1亿吨污水未经处理直接排入水体。全国七大水系中有一半以上的水质受到污染；35个重点湖泊中有17个被严重污染；全国1/3的水体不适于鱼类生存；1/4的水体不适于灌溉；90%以上城市的水域污染严重;50%以上城镇的水源不符合饮用水标准；南方城市总缺水量的6070%是由于水源污染造成的。,太湖、巢湖流域的水质均已富营养化。太湖治污投入百亿，16年未能解决问题。苏州拟投739亿元治理太湖水。滇池（60万亩），每年入湖污水量达1.85亿吨之巨。10多年来，各部门对滇池的综合治理已达56亿多元，但水质没有好转。云南阳宗海砷污染，2个月内水质由二类降为劣五类，全面三禁（禁渔、禁饮、禁游），至少十年才能完成换水周期。,2、大量的围湖造田造成湖泊沼泽化水位变浅，蓄水量大大减少；水草丛生、水流不畅。湖北省素有千湖之省：50年代有大中型湖泊1065个、1240万亩；围湖造田后，仅剩300多个，面积303万亩，减少了3/4。著名的洪湖原有水面120万亩，围湖造田60万亩，湖泊迅速沼泽化，鱼产量下降77%。,3、水域的过度开发，原有的水草资源破坏，“草型湖泊”转为“藻型湖泊”。阳澄湖原来水草的覆盖率达80%以上，水质清淅。而现在阳澄湖围拦养蟹，全湖布满网围，水草稀少，水质混浊，这对阳澄湖清水大闸蟹的生长和品质带来极大的影响。,5、水产养殖的二次污染十分严重,（1）淡水养殖据测算，养1吨鱼淡水鱼，产生的粪便相当于20头肥猪的粪便量。污染最严重的是网箱养鱼。北京密云水库发展网箱养鲤鱼，亩产2万公斤以上。经济效益可观。但是库水水质转肥，其氨态增加了7.3倍，有效磷增加了10.3倍。结果不得不禁止网箱养鱼，并采取了种种治理措施，其治理费用远超过网箱养鱼的利润。,（2）海水养殖,沿海养虾业，生产1吨虾需投饲料35吨。相当于蛋白质1-1.3吨，但仅回收0.1-0.13吨。大量的氮流入水中污染池水，造成环境污染。例如：河北黄骅沿海大力发展对虾养殖业。1公里海岸线就有6000亩对虾养殖池，每年要投2000吨养虾饲料。平均每米海岸线负荷2吨。据测算，1公斤饲料污染35吨海水，那么1米海岸线就要负荷7万吨海水。,人类过度开发养殖业已大大超过了海水的自净能力，不仅对虾病严重泛滥成灾，直接经济损失就达20个亿，至今还尚未恢复；且致使海水富营养化。富营养化带来的危害是赤潮，致使大量水产动物死亡。污染最严重的是渤海。,二、养殖水域的内环境失衡,我国目前主要的精养技术是采用静水，大量投喂天然饵料、大量施用有机粪肥，依靠换水。,弊病,将养殖池孤立的看作一个“苗种培育池”,其生态系统的结构十分简单。大量投饵来强化苗种大量施药来防治病害大量换水来改善水质,1、水中有机物多、水质肥、大量能量退出池塘物质循环，沉积在塘泥中，造成池底黑臭，氧债高。2、投饵施肥量大，饵肥料质量不稳定。3、病害多往往用药物来抑制疾病，而且往往采用人用的药物（抗生素）。不仅影响水产品的品质与安全，而且容易产生药物性病变和耐药性。,4、用水量大。每立方水体养1公斤左右的鱼，换水消耗量大，难从根本上改善水质,还造成水资源浪费。5、养殖废水不处理，直接排放，造成二次污染。6、环境变化大。水温、溶氧变化大，影响鱼体正常生长发育。7、劳动强度大，劳动条件差。8、产品不同程度地受到污染（带菌）。,从理论上分析，传统的养殖工艺问题的核心是：只重视养殖的动物（鱼、虾、蟹、鳖），不重视微生物和水生植物，造成水域内环境生态失衡。,第二节增养殖水域的水环境特征,一、江河1、更新快、自净能力强2、溶氧高3、易受污染,二、湖泊,（一）类型构造湖冰川湖火山口湖堰塞湖,（二）水体特征,1、水流迟缓、换水周期长2、矿化度较河流高3、水较浅、面积变化大,三、水库,（一）水库类型1、按规模大小分2、按形态山谷河流型丘陵湖泊型平原湖泊型山塘型,（二）水环境特征,1、换水周期较湖泊短，水质优于湖泊。2、存在明显消落区（随水库水位升降而呈水陆交替变动的区域）和消落带（因水位升降而在水库堤岸上形成的明显带）3、上游河流可以构成部分鱼类产卵场4、中下游水深、透明度大、溶氧丰富,四、海水,1、含盐量丰富2、物理化学性状较淡水水域稳定3、近岸海区易受江河等陆域水源影响4、化学成分和生物量随地理纬度、离岸远近而异,五、河口水,1、水运动复杂，混合作用大，水体更新快。2、水化学成分变化受潮汐影响大3、营养丰富,黄河入海口,六、地下水,1、含盐量差别大，受土壤性质影响大。2、溶氧缺乏，游离二氧化碳浓度较高。3、微量元素丰富。,第三节养殖水体的主要物理化学特性,一、透明度测定方法影响因素,二、补偿点与补偿深度,定义：意义：,三、溶解氧,（一）来源溶解光合作用补水（二）消耗生物呼吸逸散,（三）作用与影响鱼生理、代谢状态微生物群落结构水质状况,35海水中氧气溶解度随温度变化,典型鱼池夏季溶氧的昼夜变化,夏季鱼池溶氧垂直分布的日变化,四、氮化合物,（一）存在形式氮气（N2）氨态氮（NH3）铵态氮（NH4+）亚硝态氮（NO2-）硝态氮（NO3-）有机氮,（二）来源与氮循环,养殖水体中氮循环,（三）毒性及影响因素,1、氨态氮（NH3）（1）毒性：破坏鳃组织粘膜层、降低输氧能力；干扰渗透压调节和氨排泄，甚至血氨中毒；（2）影响因素：温度升高，毒性增强；pH升高，毒性增强（3）控制标准：0.02mg/L,2、亚硝态氮（NO2-）（1）毒性：将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，使其丧失输氧功能。（2）控制标准：0.05mg/L,（四）氮与富营养化,五、磷,1、存在形式溶解态无机磷：HPO42-、H2PO4-颗粒磷有机磷总磷和有效磷,六、硫化氢,1、来源与产生条件（1）来源SO42-有机物H2S,（2）产生条件溶氧缺乏有机物丰富硫酸盐还原菌硫酸盐含量高,2、消除方法增加溶氧、施氧化铁剂,第四节养殖水体的污染与防治,水体污染效应示意图,汞的迁移循环,一、天然水体污染特点,1、河流污染特点（1）河流的径污比决定污染程度。（2）线性污染（3）污染断面不均匀,2、湖泊（水库）污染特点,（1）污染来源广、途径多、污染物种类复杂（2）稀释和搬运污染物质的能力弱（3）对污染物质的生物降解、累积和转化能力强,3、我国地表水质污染特点,（1）北方重于南方，西部重于东部，城市于农村（2）呈季节变化,地表磷污染源,4、海洋污染的特点,（1）污染源广（2）持续性强（3）扩散范围广（4）防治难危害大,二、污染物的来源和分类,（一）按污染物的降解特点分类1、非降解性污染物难降解、易富集2、降解性污染物易降解、易导致富营养化,（二）按污染物的成分分类,1、重金属污染物2、非金属无机有毒污染物3、有毒有机物4、耗氧有机物5、病原微生物6、酸、碱污染物7、油污染物8、热污染9、悬浮固体物质10、放射性污染物,三、水体的自净作用、富营养化和赤潮,（）水体的自净作用,（二）湖泊、水库的富营养化,特征透明度降低高等水生植物减少,藻类生物量增加浮游生物种类发生明显变化，难消化利用种类占优势,危害水质恶化、功能减弱甚至丧失不利于鱼类等水生动物生存、影响生物多样性影响环境,（三）赤潮,赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色，实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同，水体会呈现不同的颜色，有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。,我国各海域赤潮发生情况,1、赤潮的发生原因,（1）海水富营养化陆源含氮磷的污染物过度集中排放海洋溢油海水养殖等生产活动的污染（2）水文气象和海水理化因子的变化2030是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子赤潮生物大量繁殖的原因之一，盐度在2637的范围内均有发生赤潮的可能。,赤潮发生的主要环境条件,赤潮的判断依据,2、赤潮的危害（1）破坏海洋生态平衡（2）破坏海洋渔业和水产资源（3）危害人类健康,3、赤潮的预防（1）控制污水入海量，防止海水富营养化实行排放总量控制建立污水处理装置克服污水集中排放（2）加强海洋环境的监测，开展赤潮的预报服务（3）科学合理地开发利用海洋,六、水体污染的生物测试,生物测试（bioassay）相当于水生生物毒性试验（aquatictoxicitytest），是利用生物的反应测定化学物质对水生生物的毒性，确定毒物的毒性程度及其对水生生物的允许浓度。（一）生物测试若干概念半数有效浓度（medianeffectiveconcentration，EC50）在急性毒性试验中有50%生物个体活动等受到抑制的毒物浓度。根据试验时间用24、48或96hEC50表示。半数致死浓度（medianlethalconcentration，LC50）在急性毒性试验中有50%的实验生物致死的毒物浓度。用48或96hLC50表示。,安全浓度（safeconcentration，SC）长时间接触无不良影响的毒物浓度。应用系数（applicationfactor，AF）慢性试验的毒性阔值浓度除以急性试验的阈值浓度。即：AF=（NOECLOEC）/LC50或MATC/LC50值（96或48h），常用数值范围表示。,（二）鱼类急性中毒试验,l1、定义l在高浓度或较高浓度的被测试药物环境中，引起实验鱼类群体在一定时间内产生一定有害作用的试验。l适用标准：SC/T1087.1-2006渔药毒性试验方法l第1部分：外用渔药急性毒性试验,2、实验动物：剑尾鱼，也可以选取斑马鱼或其它水生动物，但实验条件需进行适当调整。3、程序驯养2周停饲24h毒性实验数据统计、处理,（三）鱼类生长抑制试验,鱼类14天的毒性试验可用于测定受试物对鱼类的亚慢性致死效应。试验至少进行2周，如有必要可延至34周。试验期间，测定使鱼类致死和产生其它可观察效应的受试物剂量，以及无影响浓度。主要测定低挥发性、高环境稳定性且可溶于水的物质。应尽可能维持试验条件恒定，最好用恒流试验法，如果适用，也可使用换液试验。质量控制指标：试验结束时，对照组的死亡率不超过10%；试验液的溶解氧饱和度60%（换液试验中受试物不会明显损失的情况下可对试验液进行充气补氧）；试验期间试验液中受试物含量不低于规定浓度的80%。,（四）慢性中毒试验,天然水体中由于污染而引起的急性中毒事件并不多见，绝大多数污染水体的有毒物质的浓度尚达不到引起急性中毒死亡的程度，但是长时间处于低浓度环境仍会对鱼类生长、繁殖以及其它生理功能产生不利影响。从长远的角度看，潜在的危害还是长期的低浓度中毒。慢性中毒试验是指在实验室条件下进行的低浓度、长时间的中毒试验。试验中观察毒物浓度与生物反应之间的关系，从中找出对鱼无影响的浓度（安全浓度）。观察的指标可用组织病变、呼吸、行为、食物转化率、生长、繁殖、骨骼畸形、各种酶的活力抗病力等，吕的不同、毒物种类不同，可选用