网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征——以哑铃湾网箱养殖区为例硕士论文.pdf

。 ji 】i 大学硕士学位论文 v7 6 7 6 1 8 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 以哑铃湾网箱养殖区为例 专业： 硕 l 生： 指导老师： 环境科学 l & 翠萍 温琰茂教授 土胁。了枷熬，秽 朝：黧黼型擎| ) 谚西褥1 张翠萍 网耩养殖水件中磷的含量形志分布和迁移转化特征 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 以哑铃湾网箱养殖区为例 专业：环境科学 硕士生：张翠萍 指导老师：温琰茂教授 摘要 近年来，网箱养殖以其高投入、高产出的经营方式，迎合了人们的利益需求， 伴随着水产养殖业的发展，一系列的相关问题也相继出现。目前世界各地对水产 养殖影响水环境的研究都已经开展，也取得了很多有意义的结论。然而，对于近 海的网箱养殖研究仍然鲜见报道。本论文通过对哑铃湾的水化学调查研究，查明 其水环境特征及其对水环境的影响，分析了该海域养殖水体中磷的形态分布、迁 移转化等特征，为控制养殖水体富营养化提供参考。 研究结果表明，哑铃湾海域总磷的主要存在形式是d t p ，d i p ( p 0 4 p ) 又是d t p 的主要存在形式。网箱养殖区各种形态的磷的平均含量都是养殖区明显大于对照 区，而且除颗粒磷以外，其它形态含量磷的变化趋势为：东升村大于养殖中心， 养殖中心又大于对照点，即随着养殖年限的增加，磷的各种形态含量也相应增加。 网箱养殖水体表、底层各形态磷的平均含量以及变化幅度都高于对照点。除p p 外，养殖水体其他形态磷的垂直分布特征基本是表层大于底层。网箱养殖使得表、 底层磷的季节变化不如对照点显著。网箱养殖中心各形态磷的日较差表现为秋季 最大，冬季最小，并且各形态磷含量的日变幅大，高于对照点。日较差随季节有 规律的变动，垂直方向上的变化也随季节移动。对照点和养殖中心各形态磷的日 张翠萍 嗣箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 变化与潮汐运动关系都比较复杂：同一形态磷的表、底层日变化规律不同；半日 周期变化比较多；网箱养殖区峰值出现的时刻与涨落潮时不相吻合，对照点不同 形态磷的周日变化与潮汐涨落相吻合。网箱养殖水体中各形态磷的调控机制分为 内部调控和外部调控，内外部机制的共同作用使得养殖水体中各形态磷的不同季 节含量变化、垂直分布、相互关系以及相互转化都表现出与对照点不同，通过相 关分析和逐步回归方程的分析，养殖水体中无机磷( p 氓一p ) 的变化主要受养殖生 物的排泄物等的化学过程和生物耗氧有机物质的氧化分解控制，溶解性有机磷 d o p 的变化受多种因素的影响。哑铃湾海域对照点t n r r p 达到3 4 8 ，东升村为2 9 8 ， 养殖中心b 点为4 1 1 。研究结果表明，哑铃湾海域属于磷受限的环境，所以对于 磷的研究显得更加重要。为控制哑铃湾海域水体富营养化的防治具有一定的参考 价值，将为哑铃湾海域网箱养殖的可持续发展提供科学依据和指导。 关键词：磷网箱养殖变化哑铃湾 n 整堡登 旦笪鲞堕查堡! 壁箜鱼苎墅查坌塑塑堡整鳖些竺堡 m o r p h o l o g i c a l ，m o v i n ga n dt r a n s f o r m a t i o nc h a r a c t e ro f p h o s p h o r u si nc a g ec u l t u r ew a t e r - - - - - - - - - - - - - ac a s es t u d yo ny a l i n gb a y m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c c n a m e ：z h a n gc u i p i n g s u p e r v i s o r ：p r o f w e ny a n m a o i nr e c e n ty e a r s ，c a g ec u l t u r ea p p e a l st op e o p l e si n t e r e s t sb yt h em a n a g e m e n tm e t h o do f n i g h - i n p u ta n dh i g h - o u t p u t a n das e r i e so fp r o b l e m as o o nc o l n eu pf o l l o w e dw i t ht h ed e v e l o p m e n t o fa q u a c u l t u r e a tp n s e n t , s t u d yo i li n f l u e n c eo fw a t e re n v i r o n m e n tf r o ma q u a c u l t u r eh a sb e e n l a u n c h e da ha r o u n dt h ew o r l d , a n dm a n ym e a n i n g f u lc o n d u s i o m h a sa l s ob e e nr e a c h e d b u t s t u d y o nt h en e a rw a t e ra q u a c u l t u r ei sr a r e l yr e p o r t e d i tf i n d so u tt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc h a r a c t e ro f t h ec a g ec u l t u r e ，y u l i n gb a y , a n da n a l y z e st h em o r p h o l o g i c a l ，m o v i n ga n dt r a n s f o r m a t i o nc h a r a c t e r o fp h o s p h o r u s ，t op r o v i d ew i t hc r o s s r e f e r e n c e sf o re u t r o p h i c a t i o no fa q u a c u l t u r ew a t e r t h em a j o rf o r mo ft o t a lp h o s p h o r u sw a sd i s s o l v e dp h o s p h o r u s ( d t p ) i nw h i c hi n o r g a n i c p h o s p h o r u sw a st h em a i ns p e c i e si ny u l i n gb a y t h ea v e r a g ec o n t e n to fd i f f e r e n tp h o s p h o r u sf o r m s i nc a g ec u l t u r ei so b v i o u s l yg r e a t e rt h a nt h ec o n t r a s ts p o t , a n db e s i d e sp a r t i c l ep h o s p h o r u s ，t h e v a r i a t i o nt e n d e n c yo ft h eo t h e rp h o s p h o r u sf o r m si s ：t h ed o n g s h a n gv i l l a g ei sg r e a t e rt h a n c u l t i v a t i n gc e n t r e ，c u l t i v a t i n gc e n t r ei sg r e a t e rt h a nc o n t r a s ts p o t ，a n da l o n gw i t ht i m e ，t h ec o n t e n t o fv a r i o u sk i n d so fp h o s p h o r u si n c r e a s e dc o r r e s p o n d i n g l y t h ec o n t e n t so fp h o s p h o r u ai ns u r f a c e w a t e ra n di nb o t t o mw e r eh i g h e rt h a nt h a ti nt h ec o n s t r u c ts p o t s ow a st h ea m p l i t u d ev a r i a t i o n b e s i d e sp p , t h ev e r t i c a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i co fo t h e rp h o s p h o r u sf o r m si nc a g ec u l t u r ei st h a t l 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 t h ec o n t e n t so fp h o s p h o r u si ns u r f a c ew a t e rh i g h e rt h a nt h a ti nt h eb o t t o mw a t e r i tm a k e st h e s e a s o n a lv a r i a t i o n so fp h o s p h o r u si nc a g ec u l t u r eo b v i o u st h a nt h ec o n t r a s ts p o t t h er a n g eo f p h o s p h o r u sv a r i a t i o no fd a ya n dn i g h to fv a r i o u sk i n d so fp h o s p h o r u si nc a g ec u l t u r ew a s c h a r a c t e r i z e db ym a x i m u mi na u t u m n ，a n dm i n i m u mi nw i n t e r a n dv a r i a t i o n a m p l i t u d e so f p h o s p h o r u si nc a g ec u l t u r ew b ml a r g e rt h a nt h a ti nt h ec o n t r a s ts p o t t h ed a i l yv a r i a t i o no f p h o s p h o r u sv a r i e dw i t hs e a s o n s ，s ow a st h ev a r i a t i o nv e r t i c a l l y t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nd a i l y c h a n g i n go fv a r i o u sk i n d so fp h o s p h o r u sa n dt i d ew e c o m p l e xb o t hi nc a g ec u l t u r ea n di n c o n s t r u c ts p o t ，t h ec h a n g i n gt e n d e n c yo fo i i ek i n do fp h o s p h o r u sw a sd i f f e r e n tb o t hi nt h es u r f a c e w a t e ra n dt h eb o t t o mw a t e r a n dh a l fo ft h ed a yp e r i o da p p e a r e df r e q u e n t l y u n l i k et h ec o n t r a s t s p o t ，t h et i m et h a tt h ep e a kv a l u eo f 曲o s p h o r u sa p p e a r sd o n ta c c o r dw i t ht h et i d et i m e t h e p h o s p h o r u sc o n t r o l l i n gm e c h a n i s m so ft h ec a g ec u l t u r ew a t e ri n c l u d e si n t e r i o ra n de x t e r i o r m c c h a n i s m s u n d e rt h ej o i n t l yi n f l u e n c eo ft h em e c h a n i s m s ，t h ec o n t e n t ，v e r t i c a ld i s t r i b u t i o n ， r e l a t i o n s h i p sa n dt r a n s f o r m a t i o no fp h o s p h o r u si nc a g ec u l t u r ew a t e rd i f f e r e df r o mc o n t r a s ts p o t t h ec o r r e l a t i o na n ds t e p w i s er e g r e s s i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tr e s i d u a lf e e d sa n de x c r e t i o nw e r et h e m a i nf a c t o r sc o n t r o l l i n gt h ep 0 4 - pc o n t e n t a n dt h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c i n gd o pw a sc o m p l e x t n f i ti s3 4 8 i nc o n t r a s ts p o t , 2 9 8i nd o n g s h e n gv i l l a g e , 4 1 1i nc a g ec u l t u r e t h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a ty a l i n gb a yw a t e ri sr e s t r i c t e db yp h o s p h o r u s ，s ot h a ti ti se v e nm o r ei m p o r t a n tt o s t u d yo np h o s p h o r u s i tw i l lp r o v i d er e f e r e n c ef o rc o n t r o l l i n ge u t r o p h i c a t i o ni ny u l i n gb a y , w h i c h w i l la l s op r o v i d es c i e n t i f i cc o a c h e sa n dg u i d a n c ef o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc a g ef 盯l i l i i 唱i n y a l l n gb a y k e yw o r d s ：p h o s p h o r u sc a g ec u l t u r em o v i n gy a l i n gb a y i v 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 第1 章绪论 随着人类对水产品需求量的增大，近十几年来，水产养殖正逐渐成为提高全 球水产品供给量的主要方式之- - 1 1 。而近海的网箱养殖这种高密度，高投饵，饵 料利用率低的养殖方式也于2 0 世纪7 0 年代在我国出现，现今已有大规模发展。 近海网箱养殖这种方式给养殖生态系统本身带来了极大的污染，尤其是氮、磷等 营养元素负荷明显加大【2 l 口磷是水体初级生产力的关键限制性营养元素，而沉积 物又是水体营养物质的主要宿体，磷在沉积物水界面发生着剧烈的生物地球化学 作用，对沉积物和水体有着重要的影响f 射。调查清楚磷在网箱养殖沉积物中的形 态、分布及循环机制，以期能达到对生源要素磷在养殖系统中的循环的控制，能 够有效的为养殖生物利用，使养殖生态系统能够良性的循环发展，其意义非常重 大。广东大亚湾网箱养殖区的网箱养殖业已有2 0 年的历史，近年来发展极为迅 速，至2 0 0 1 年全区海水网箱养鱼4 2 8 0 箱，面积共5 3 0 7 1 平方米，哑铃湾是大亚 湾深入内陆的半封闭型海湾，是大亚湾重要的养殖海域之一。 i 1 网箱养殖对水环境影响的研究进展 网箱养殖对水环境的影响主要是养殖废物的排放对养殖区水质和底泥的影 响，然后通过生物、化学的转化和物理的迁移作用，一是污染养殖区的水质，使 原来的养殖不能继续；二是破坏和改变养殖区原来的生态系统，使之变得单一和 脆弱；三是通过水体交换影响养殖区周围的水环境【4 l 。长期以来，人们大都只注 意到水环境对网箱养殖的影响和限制，却忽视了养殖本身对水环境的反作用以及 由此引起的对其自身的影响。和自然种群一样，网箱养殖生物也有个环境容纳量 的问题。当养殖数量超过了环境容纳量，生态平衡就会遭到破坏，导致养殖生物 大量死亡，从而破坏所在生态系统的结构和功能，以至养殖不能继续，且削弱甚 至损害了该生态系统内涵和外延的许多生态、社会经济功能。例如前些年在我国 一些海湾中高密度地发展网箱、网围、网栏养殖，为追求高产，大量投入人工饵 料，虽然取得了一时的高产，但超越养殖湾内自调控能力的大量养殖鱼类的排泄 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 物及残饵累积在湖内，造成一些物质收支失衡，如n 、p 、有机碳等输入大于输 出，氧的消耗大于输入，结果是加速湾内的富营养化，破坏了养殖所依托的水生 生态系统的协调性和稳定性。导致养殖难以为续1 5 1 。近几年来，随着集约化网箱 养殖的大规模的开展，这些问题也就越来越明显地暴露出来。具体表现在； 1 1 1 网箱养殖对水体理化因子的影响 网箱养殖对水质的主要影响是增加水体悬浮物和营养盐，减少网箱区和周围 水体的d o 由于网箱内鱼类的呼吸耗氧核网箱养殖所排出的废物中有机物质的分 解耗氧，使网箱区d o 降低对不同水层的水质测定结果表明 6 1 1 7 1 ，d o 随水深的增加 而减少；t p 则随着水深的增加而增加，这主要是p 的沉积结果。刘顺科等 8 1 对水 磨滩水库网箱养殖的水质进行了测定，发现水色由原来的蓝绿色变为黑褐色，并 扩散到整个水库；透明度急剧下降，最低时仅为5 4 c m ，按补偿深度约为水体透 明度的两倍，则补偿深度约为l m ，仅是网箱深度的一半；d o 降低，使鱼类呼吸 困难，浮头、窒死现象都有发生。在过去的研究中，几乎所有的研究结果都表明 【9 】1 1 i ) i ，网箱区的总悬浮物、t p 、t i n 、t o c 、b o d 、c o d 一般均高于对照区，p h 略低于非养殖区，盐度和水温则无明显变化。透明度和d o 明显低于非养殖区。 这说明网箱养殖产生的废物增加了水体营养物的总浓度，降低了水体的透明度， 导致水体一定程度的富营养化。 1 1 2 网箱养殖对沉积物环境的影响 网箱养殖中未食的部分饵料和鱼类排泄物进入水体，沉积到底层。底泥中有 机物增加将导致底质理化指标的改变，主要表现在：( 1 ) 加快硫酸盐的还原反应。过 量的残饵大部分沉积在池底，残饵的分解使底层水中的d o 和p h 迅速下降，把 底部环境变成还原态，这样，海水中的硫酸盐在硫酸还原菌的作用下生成h 2 s ， 并且由于沉积物的吸附作用，可以渗透扩散到数厘米深，即使拖移网箱，在短期 内海水靠自净能力也不能完全清除s 2 。的危害作用，何国民等人对网箱养殖海域 进行多次沉积物硫化物采样分析，指出所有网箱养殖区的底质沉积硫化物含量超 出自然海域沉积物中硫化物含量0 8 8 0 倍，网箱养殖海域表层沉积物中的硫化 物的含量随着养殖时间的延续而累积增加。( 2 ) 增加氨的释放。b l a c k - b u m 1 2 】发 张翠萍网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 现底泥在缺氧条件释放出n h 3 ，e n e l l 和功f 【1 3 】估计淡水网箱下的沉积物中n h 3 的释放速度是未受网箱干扰的区域沉积物中n h 3 释放速度地2 6 - - 3 3 倍。n i - 1 3 是 可溶性的，会溶于沉积物上的水层，导致虾、鱼受害。在许多研究中【体1 7 l ，通过 比较网箱养殖区与非网箱养殖区表层沉积物的相关环境要素特征，都明显看出网 箱养殖区底泥沉积物环境显示高硫化物、c o d 、无机氮和无机磷的含量特征，同 时，对照非养殖区，网箱养殖区底泥中的t o c 、t n 、t p 明显要高得多，尤其是 有机质增加最为显著，表明网箱养殖改变了底质的运输和沉积方式以及水体的溶 解氧状态。 1 1 3 网箱养殖对水中生物的影响 网箱养殖对浮游植物的大小组成有影响。一般而言，施用饵料，水中营养物 质逐渐增多，浮游植物开始大量繁殖。但是随着养殖时间的延伸和规模的不断扩 大，水中的营养物质富集，水质恶化，光照下降，浮游植物的数量就会减少。不 同藻类对营养元素的需求不同，在物理条件相似时，化学条件的改变则成为藻类 优势种类的主要影响因素，所以在水体不断恶化的过程中，藻类的优势种由硅藻 变化为蓝藻。网箱养殖对浮游动物的影响有两种结果。一般认为网箱区周围的浮 游动物数量会增加【1 8 】，而c o r n e l 和w h o r l s k e y 1 9 】的研究表明网箱区周围的浮游动 物数量显著减少，原因是浮游动物穿过网箱时被箱内的鱼摄食以及网箱阴影对藻 类的影响而造成浮游动物食物的贫乏。而浮游动物的优势种类由小型浮游动物变 为大型浮游动物，这主要是因为摄食压力的影响。 对底栖动物的影响。朱新源等 2 0 l 研究指出网箱养殖一般会增加水底底栖动物 的总量。林永泰等【2 1 】则发现，网箱养殖对底栖动物起负作用，在网箱区，底栖动 物的种群密度和生物量都达不到非养殖区的1 0 ，距离网箱越近，底栖动物的现 存量越小，甚至为零，这主要是因为网箱下方及其邻近区域营养物的大量堆积， 导致网箱下方沉积物的d o 下降所致。其实这两种研究结果是一致的，对于整个 水体来说，由于营养物质有一定的增加，底栖动物的数量会增多，而在网箱下方， 营养物堆积，导致d o 下降，水质恶化，底栖动物数量减少。 网箱养殖对鱼类的影响主要是网箱区及其邻近水质逐渐恶化，鱼生长受到抑 制，饵料系数显著上升。刘顺科等【8 】在研究水磨滩网箱养鲤对水库水质恶化的影 张翠萍 网箱养殖水体中磷的古量形态分布和迁移转化特征 响中发现，在相同投喂条件下，9 1 2 月比水质正常的3 巧月饵料系数上升了3 。“ 倍。在恶劣的水环境中，鱼将减少摄食或停食，处于饥饿或半饥饿状态。若鱼长 时间处于饥饿半饥饿状态，将使鱼体对低d o 等外界环境条件变化的抵抗力减弱， 发病率上升，死亡率增加。网箱养殖也可能导致鱼类种群生长率、丰度和成活率 的改变。p e n z a k 等【2 2 】的研究表明，网箱养殖引起的富营养化可导致波兰白鱼资源 的减少，而k i l a m b i 等【2 3 峻现由于网箱养殖，有些鱼类的生长率和成活率提高了。 网箱养殖会刺激水体中的天然鱼类生长，这主要是因为水体交肥和网箱的残饵为 天然鱼类提供了良好的环境和丰富的食物。不同的水体有不同的鱼类群落，这些 群落依赖水体的营养状况，而网箱养殖引起的营养状况的改变将引起鱼类群落的 改变。 1 1 。4 对近海富营养化的影响 网箱养殖要投入大量的饵料和肥料，这些外源性物质的投入增加了n 、p 营 养盐的输入。李芳柏等1 2 6 】根据收支平衡原理，对新丰江水库( 4 8 0 k m 2 ) 鳗鱼网箱 养殖场1 9 9 6 年9 月至1 9 9 7 年7 月投入鱼种量、外源性饵料、颗粒饲料以及鳗鱼 体内n 、p 含量的测试结果估算，网箱养鳗过程输入氦的6 1 、p 的7 7 4 都积 留于库内。造成局部水域n 、p 负荷已明显高于可接受负荷。k a r l s e n 等【2 4 】的实验 报告表明，一个靠人工投饵，年产6 0 t 鲑的网箱养殖场，每年排放的有机废物， 大约相当于居住2 0 0 0 一6 0 0 0 人的建筑单元每年所排放的有机废物量。这些有机物 散布在网箱内及邻近海域，导致养殖水域的自身污染，造成近海富营养化。近年 来，随着网箱养殖时间的延长，赤潮现象逐年增加。有的学者对网箱养殖产量和 赤潮发生次数进行统计，意外地发现我国赤潮发生次数和养殖产量由较好的正相 关关系瞵1 。 根据本课题的研究结果，与我国海水水质标准相对照，哑铃湾春季，以 d i n 的平均含量来判断，网箱养殖区和对照点都属于一类水质，以的平均含景来 判断，东升村和养殖中心属于二类水质，对照点属于一类水质；夏季，无论以 d i p 还是以d i n 来判断，网箱养殖区和对照点都属于一类水质；秋季，从d i n 的 角度来考虑，网箱养殖区和对照点都属于一类水质，而从d i p 的角度考虑，东升 村和养殖中心属于二类水质，对照点属于一类水质；冬季，从d i p 、d i n 的角度 4 张翠萍 同箱养殖水体中磷的古量形态分布和迁移转化特征 来看，养殖区和对照点都属于一类水质。以上表明，嘲箱养殖使得哑铃湾海域n 、 p 含量增加，但不超出二类水质标准( 适用于海水养殖) 。所以，目前该海域还有 一定的环境容量。海洋浮游植物对氮、磷的吸收是按一定比例进行的，当n p 3 0 时，则认为该海域属于磷受限的环境；相反，当n p 【p 】t & t ，有效磷会丛沉积物释 放进入上覆水中e 若【p 】一- 【p 】t - ，沉积物不但不会释放磷，反而有磷从深层水 中进入沉积物，造成损失。沉积物释放磷的速率是由通过间隙水的扩散速率控制 的，间隙水中p o 。p 浓度越高，界面两侧的浓度梯度越大，则释放磷的速度也增 大。在捕捞或风浪会使沉积物引起不同程度的扰动，将促进磷的释放。 二、水体中磷的消耗 在养殖水体中磷的消耗损失，除了生物吸收利用、养殖体收获以及随水流失 之外，主要是由化学沉淀与吸附沉淀积聚于沉积物中( 约占磷的总消耗的 5 0 - 8 0 ) ，可溶性磷酸盐和有机磷的化学沉淀和吸附固定作用受p h 、氧化还原和 有机物的含量和种类有关。在p h 6 5 0 5 范围内，因化学沉淀和吸附固定损失的 磷酸盐相对较少，水中有关离子的浓度越大，粘土等悬浮物越多，p 0 4 p 沉淀固 定越彻底，向沉积物富集的磷越高。在缺氧的还原条件下，f e ( i i i ) 还原成f e f f o ， f e p 0 4 沉淀、f e ( o h ) 3 胶体随之溶解，所固定的p 0 4 一p 转入溶液；在氧化条件下， p h 升高，f e ( o h ) 3 胶体增多，p 被固定。实验f 3 5 1 已证明，在充氧的条件下，磷 8 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 并不从沉积物中解吸，在缺氧环境时磷才从沉积物中释放出来，且随e h 值下降 解吸量增大。当水体中含有较多有机物时，可与a 1 3 + 、f e 3 + 等离子形成稳定螯和 物降低游离离子的浓度，从而阻止与p 0 4 - p 形成沉淀；有些有机物与p 0 4 - p 争 夺粘土及胶粒表面的吸附位，也可以减少或防止p 0 4 p 的吸附固定。另外，吴根 福等1 3 6 1 的实验表明，当水中有外源磷输入，沉积物对外源磷有吸附作用，当吸附 解吸作用达到动态平衡后，外源磷浓度升高，水中磷的浓度也高，但没有发生 释磷现象。而养殖过程中虽投入大量的饵料和施用大量的肥料，水体中磷含量很 高，但沉积物中磷的释放量却很少，多数溶解磷被悬浮颗粒吸附而沉淀固定，最 终富集在沉积物中。 1 4 本论文研究的目的和意义 近海网箱养殖已经成为水产养殖业发展的重要途径之一，但其对近海生态环 境的污染也越来越严重，我们应当给予足够的重视，及时采取科学、有效的应对 措施，才可能保证近海网箱养殖的可持续发展，本文正是做了这方面的部分研究 工作，希望能提供一些供参考的建议。 珠江三角洲自古以来就是我国乃至世界最重要的水产养殖基地之一，海水养 殖面积约1 2 5 5 万公顷。根据广东省海洋与渔业“十五”发展规划报告，到2 0 0 5 年，全省海洋水产品总产值要达到5 0 0 亿元，其中今后5 年重点要发展和扶持近 海网箱养殖，而目前全省有网箱约1 3 万个，年产量约3 3 万吨，占全国约4 0 左右，主要养殖区集中在大鹏湾、大亚湾、柘林湾以及深圳湾等浅水湾。因此， 在未来的几年中，网箱养殖将是广东省渔业经济一个新的增长点。但是，网箱养 殖是一种高投入、高产出、高污染的集约化养殖方式，而且其养殖区多在风平浪 静、水体交换不良的浅水湾，养殖废水通过外排和水体交换把相当数量的有机质 和氮、磷输送到附近海域，是这些水域有机质污染和富营养化的重要因素。近年 来，珠江三角洲近海域有机污染和富营养化现象的出现，赤潮频繁发生，除了城市 和工业发展的原因外，水产养殖的发展也可能是重要因素。 9 张翠萍 弼箱养殖水体中磷的古量形态分布和迁移转化特征 第2 章研究区域的环境状况和研究方法 2 1 哑铃湾海域环境状况和养殖状况 2 1 1 自然环境状况 哑铃湾位于广东省大亚湾西北部，约东经1 1 4 。3 0 7 1 1 4 4 3 4 7 ，北纬2 2 4 3 9 7 2 2 4 4 3 之间，是一个半封闭型的小海湾，呈哑铃形状，南临大鹏半岛，北靠澳头镇和惠 州港，东面湾口直接连通大亚湾海域，水深约为3 巧米，湾内四季风平浪静。适 合发展水产养殖。该海湾地处北回归线以南，日照辐射较强，常受南海暖流影响， 终年气温较高，气候温暖，年平均气温2 1 c ，年平均降雨量1 9 8 9 4 r a m ，降水 多集中在4 1 0 月。在哑铃湾四周，主要地貌是低山丘陵，成土母质主要为砂页 岩，自然土壤主要是赤红壤，其次为滨海盐土和砂土；哑铃湾四周主要的原生性 森林植被是南亚热带常绿阔叶林，次生性森林植被为针阔叶混交林，同时也还有 不少人工林，如马尾松林、竹林、荔枝林等i ”j 。 哑铃湾的潮汐运动主要受经巴士海峡和台湾海峡传来的太平洋潮波影响，属 不规则半日混合潮，而且潮汐的日不等现象很显著。年平均潮差在l m 左右，春 季、夏季和秋季哑铃湾海流构成一个顺时针方向的低速环流系统( 平均0 1 m s ) ， 其中，秋季流速最大。在哑铃湾周围，没有内河径流，所以，潮波运动主导着水 流运动，潮流动力作用较弱。湾内底质细腻，成分均匀，属于泥质。海湾潮流、 波浪动力弱，使得水体含沙量很少，海水清澈透明，悬浮物含量低。由于哑铃湾 潮流的流速十分缓慢，海湾由深入陆地数十公里，海水更换速度也较慢，所以对 于人类活动引起的环境污染必须给予足够的重视。 哑铃湾海水混合特征：哑铃湾冬季上下层海水混合均匀，密度的垂直梯度很 小，春季表层升温高，海水温度垂直梯度不断增大，直至夏季形成较强的温越层 及密度越层，同时在粤东沿岸有上升流。冬季表层海水降温，海水重新开始垂直 对流。 张翠萍罔箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 2 1 2 水产养殖状况 目前哑铃湾水产养殖根据养殖品种、养殖方式可以划分为珍珠贝养殖区、太 平洋牡蛎养殖区和网箱养殖区。珍珠贝养殖区主要集中在东升渔村一带，面积约 1 0 0 0 亩，品种主要是马式珠母贝，养殖方式以吊养为主。太平洋牡蛎养殖主要在 东升村、澳头港潮洲等地，吊养面积达1 5 0 0 亩。网箱养殖是哑铃湾最重要的水 产养殖方式，本区网箱养鱼已有二十年历史，目前仍采用木架浮动式网箱，其抗 风浪、台风性能差，由于水深适宜、避风条件好的养殖区有限，本区网箱养鱼主 要分布在东升和衙前二个养殖区，目前网箱共有约4 0 0 0 个，面积约5 万平方米， 约占整个大亚湾网箱养殖规模的7 0 左右，年产量2 0 0 0 吨，产值约为6 9 6 0 万元。 养殖的主导品种主要有：红鳍笛鲷( 红鸡或红鱼，占养殖总量的5 0 ) ，花尾胡 椒鲷( 假包公，2 0 ) ，美国红鱼( 红鼓，1 0 ) ，斜带石斑( 青斑或巨石斑鱼， 5 ) 和紫红笛鲷( 红友，5 ) 等”。从养殖历史来看，衙前的网箱养殖历史最 为长久，至今约为2 0 年左右，东升村也超过了1 0 年，而养殖中心附近的养殖区 最短，大约才开始4 - 6 年。哑铃湾网箱养殖具体情况见表2 - 1 ： 2 - 1 哑铃湾网箱养殖调查表 主要养殖鱼类名称 占整个哑铃湾养现今的市场价饵料成鱼平均重量幼鱼平均重量 殖的比例( ) 格( 元瓜g ) 系数 ( i 噜条)( 克条) 哑铃湾网箱养殖周期一般为一年，在春季下苗，冬季收获。投喂的饵料主要 来源于海上打捞的下杂鱼。在鱼苗阶段( 小于5 0 9 条) ，把下杂鱼碾碎成鱼糜投 张翠萍网籍养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 喂，投喂数量一般占鱼苗体重的2 0 一3 0 。投喂的频率一般是一天( 2 4 小时) 四次；在小鱼阶段( 5 0 - 2 5 0 9 条) ，就直接投喂下杂鱼，投喂数量一般占小鱼体重 的1 0 一2 0 ，投喂的频率一般是一天( 2 4 小时) 2 次；在成鱼阶段( 大于2 5 0 9 条) ，也是直接投喂下杂鱼，投喂的数量一般占成鱼体重的6 一1 0 。投喂的频率 一般是一天一次，时间是早上9 点钟左右。平均来说，该海域一个网箱一年的产 量约为5 0 0 公斤左右，饵料系数约为6 8 ，饵料的利用率鱼苗约为7 0 ，成鱼约 为9 0 。 2 2 水化学研究设计方案 2 2 1 设计思路 本论文的选题是国家自然科学基金课题一珠：i t - _ - 角洲水产养殖水体的物质 平衡及其对水环境的影响的一部分，在整个课题研究中占有重要地位。 主要采用比较的研究方法，对哑铃湾养殖中心、养殖历史较长的养殖区( 东 升村) 、非养殖区( 对照点) 水体进行比较研究，通过对比，明确网箱养殖对水 体造成的影响，特别是对养殖水体中磷的迁移、转化等的影响。时间上则是按照 一日、季节的变化进行研究，对网箱养殖进行了完整的一个养殖周期的调查研究。 2 2 2 研究区域及研究方法 研究区域选择哑铃湾网箱养殖水体； 研究的内容包括：哑铃湾网箱养殖水体中磷的存在形态；网箱养殖水体中磷 的季节变化；不同形态磷之间的关系及其相互转化；不同形态磷的垂直分布；不 通形态磷的日变化；不同形态磷的影响因素； 2 2 3 采样和布点 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 ( 1 ) 样点布设：见图2 1 图2 - 1 采样布点 其中，s 3 为详查网箱( 养殖中心b 点) ，养殖历史3 5 年 s 6 为养殖历史对照点( 东升村) ，养殖历史8 1 0 年 s 7 为清洁对照点，位于非养殖区 s 1 、s 2 、s 3 、s 4 和s 5 顺潮流方向布点。 ( 2 ) 采样时间和频率：于2 0 0 2 4 、2 0 0 2 7 ( 本月大潮日1 2 1 3 ) 、2 0 0 2 1 0 、 2 0 0 3 1 ( 本月小潮日1 0 1 1 ) 分四个季度采集哑铃湾s 3 、s 6 、s 7 ，3 个站点的水 样，其中养殖中一t 3 , b 点s 3 和对照点( 非养殖区) s 7 分表层( 水面下5 0 c m ) 和 底层( 离底部5 0 c m ) 分层采集水样。s 6 ( 东升村) 采集表底层混合水样。采水 器为武汉水生所生产的5 升有机玻璃分层采水器。样品采集时记录所观察到的水 样的物理性状，比如颜色、气昧、e h 等。 2 2 4 分析项目及分析方法 ( 1 ) 分析项目：生化需氧量( b o d ) 、化学需氧量( c o d ) 、总磷( t p ) 、溶 解态总磷( d t p ) 、正磷酸盐( p 0 4 - p ) 、颗粒磷( p p ) 、溶解态无机磷( d o p ) 总 有机碳( t o c ) 、溶解态有机碳( d o c ) 、悬浮物( t s s ) 、p h 值、电导率( y ) 、 溶解氧( d o ) 、水温( t ) 、盐度( s ) 。 1 4 张翠萍 网箱养殖水件中碡的含量形态分布和迁移转化特征 本论文所涉及到的水文、水质方面的数据资料，来之于本课题组水化学部分 的研究工作【4 1 _ 4 2 1 。 ( 2 ) 分析方法：采用武汉水生所生产的5 升有机玻璃分层采水器，所采水 样马上带回实验室，并按海水化学要素调查手册 4 3 1 、海洋调查规范】对 水样中生化需氧量( b o d ) 、化学需氧量( c o d ) 、总磷( t p ) 、溶解态磷( r p ) 、 正磷酸盐( p 0 4 p ) 、总有机碳( t o c ) 、溶解态有机碳( d o c ) 、总悬浮物( t s s ) 各种水化学因子进行测试分析( 见表2 2 ) 。其中，t p 和d t p 经微波闭式消解仪 ( w m x i i a 广东省韶关科力试验仪器有限公司，专利号z l 9 2 2 4 3 4 3 4 4 ) 消解后， 再按海水化学要素调查手册和海洋调查规范规定的方法进行分析。另外， 用多功能水质分析仪( 美国a l p k e m 公司生产) 现场测定水温( t ) 、盐度( s ) 、 p h 值、电导率( 7 ) 和溶解氧( d o ) ，并且分上中下三层，上层为水面以下5 0 c m ， 中层为水深的一半，下层为离底5 0 c m 。 表2 - 2 各项指标分析方法 总磷( t p ) 采用5 5 0 。c 下灰化2 小时，然后用1 m h c l 提取，最后用磷钼蓝 法测定；总溶解态磷( d t p ) 采用过硫酸钾高温氧化法消解水样( 0 4 5 u r n 滤膜) 后，钼锑抗比色法测定；活性磷酸盐( p o ，p ) 用磷钼蓝法测定；颗粒磷为总磷和 总溶解态磷的差值( p p = t p p 0 4 - p ) ；总溶解态有机磷为总磷和总溶解态无机磷的 差值( d o p - - t p - d t p ) 。 张翠萍 网箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 2 3 实验误差分析 2 3 1 磷 ( 1 ) 样品储藏，海水试样离开水体后，由于水中浮游生物对营养盐的摄取 及有机体的分解，容器的吸附和解吸，水样的磷酸盐含量随时间会变化，海水样 品中的正磷酸盐甚至在收集后一小时就会发生显著变化，所以采集后水样应立即 分析。虽然我们也进行了现场分析，但是由于样品比较多而且集中，因此，对采 集回来的一时无法分析的部分样品采取。2 0 0 c 冷冻处理，然后基本上在当天完成 实验。这个过程中，由于温度控制以及搬运，可能会造成水样的磷酸盐含量发生 变化。 ( 2 ) 温度与显色反应速度及溶液颜色强度的关系。温度变化可直接影响反 应速度及溶液颜色强度。温度升高1 c ，海水试样的颜色强度增加约1 2 1 0 - 2 。我 们在测定时水样和标准两者之间可能会存在温差，这样有可能使测量结果偏大或 偏小。 ( 3 ) 干扰，一般来说，若显色5 分钟后就进行测定，在天然海水中硅酸盐 不会造成影响，但我们放置时间是1 5 分钟，在冬天还要更长一些( 不然会显色 不充分) ，放置时间过长会逐渐相成硅钼蓝络合物，可能会影响磷的测定。 2 3 4b o d 和c o d ( 1 ) c o d 的误差主要可能是水浴时间的控制( 即消解的程度) 是否恰当和空 白值是否精确等因素产生。 ( 2 ) b o d 的误差主要可能产生在以下三方面，一是由于实验现场没有生化培养 箱，因此所有的b o d 专用水样都是用冷藏泡沫箱( 控温叫) 带回实验室培养， 路途过程中可能会造成b o d 发生变化；二是在温度高的季节，可能会造成稀释水 中的溶解氧不能达到8 o m g l 以上，即曝气不充分；三是稀释比的选定是否恰当， 溶解氧应控制在减少4 0 一7 0 为宜，但具体操作过程中，会存在一定误差。 1 6 张翠萍 罔箱养殖水体中磷的含量形志分布和迁移转化特征 2 4 设计方案 水产养殖对水环境影响的国内外研究资料 国内外对水产养殖水体中磷的国内外研究 本论文研究的目的和意义 网箱养殖中心 水化学调查研 究( s 3 1 东升村养殖区 水化学调查研 究( s 6 ) 对照点的水化学 调查研究( s 7 ) 三个调查区域不同形态磷 的形态季节分布、时空比 变化，及其对比 结论和讨论 1 7 张翠弹 礴箱养殖水体中磷的含量形态分布和迁移转化特征 第3 章养殖水体中磷的形态转化和季节变化 磷是海洋生物生长不可缺少的化学成分，在海洋学上，把磷称为“生源要素 之一”。由于磷参与生物生命活动的整个过程，它的存在形态和分布受到生物的 制约，同时受到化学、地质和水文要素的影响，所以它的含量和分布并不均匀也 不恒定，有着明显的季节和区域性变化。同时，浮游植物的生长又会受到营养盐 的调节，在一定的浓度范围内，营养盐对浮游植物的生长又促进作用，但如果营 养盐浓度过低，则会对浮游植物的生长产生限制作用，过离易产生富营养化，进 一步会发展成为赤潮。 3 1 磷的形态分类 海水中磷的形态分类如下： ，d i p ( 溶解态无机磷) i r ，1 r i p ( 总无机磷) lir _ 铁、铝、钙结合磷 l。不溶性无机磷1 t p ( 总磷) l 闭菁态磷( 硅酸盐晶格内) l lr - d o p ( 溶解态有机磷) 、t o p ( 总有机磷) 一 l 不溶性有机磷 本论文主要分析以下几种磷的形态： ，溶解态无机磷( 海水中主要是指正磷酸盐) 4 5 】 r 总溶解态磷