三种养殖方式养殖区受损的共同机制

3．1．1　三种养殖方式养殖区受损的共同机制

3．1．1．1　陆源输入污染物增多

山东省拥有3345km的海岸线，1．6×10⁵km²的海域面积。据不完全统计，山东省主要入海河流有100多条，分属于黄河、淮河、海河三大流域。绝大多数为季节性的山溪河流。2002年，山东省17个地级市2460万人口年污水排放量达到1．1×10⁹m³，垃圾年清运量为5．5×10⁶t，31个县级市，650万人口，年污水排放量达到4．0×10⁸m³，垃圾年清运量为2．4×10⁶t，共计污水的年排放量为15×10⁹m³，垃圾年清运量为7．9×10⁶t。

图3－1　山东主要入海口站位图（引自《山东海情》，2010年）

为了解山东主要入海河口的水质、入海污染物和沉积物，选择19条有代表性的河流进行重点综合评价（图3－1）。通过对山东省19条主要入海河流的资料收集和监测结果（图3－2）表明：山东省有19条主要入海河流年入海总量约为600多亿吨，根据污染技术评价，确定主要污染物为COD、磷酸盐、挥发酚、石油类、氨氮、悬浮物等，主要超标污染物为COD、磷酸盐、氨氮、油类、磷酸盐等。主要污染物年入海量约为2．4×10⁶t，其中悬浮物入海量约为2．1×10⁶t／a，COD入海量约为3．8×10⁵t／a，氨氮约为1．2×10⁴t／a，磷酸盐约为0．2×10⁴t／a，BOD约为3．3×10⁴t／a，石油类物质约为0．2×10⁴t／a，挥发酚约0．1×10⁴t／a。

图3－2　山东省主要陆源污染物的种类及年入海量

在所调查的山东省19条重要入海河流中，对海域环境危害非常大，污染最严重，需实行最严格的监督管理的A级、红色标识入海河流有2条，分别为沙头河和小清河；对海域环境造成危害或潜在危害较大，需实行严格管理的B级、橙色标识的入海河流有10条，占入海河流的52．6%；对海域环境有一定危害或潜在危害，需加强监督管理的C级、黄色标识的入海河流有4条，约占入海河流的21．1%；对海域环境造成的危害或潜在危害较小，只需实行常规监督管理D级、蓝色标识的入海河流有3条，约占15．8%。

入海河流不仅为近岸海域输送了大量的径流、泥沙、营养盐和矿物质，使其成为生产力高的水域，同时，也携带了大量的污染物质进入近岸海域，加上沿海地区直排入海的陆源污染物质（陆源污染物总量占海洋污染物的80%以上），对海洋环境产生了巨大影响。主要表现在近岸海域水质下降、海上赤潮频发、海洋生态环境恶化、天然渔场形不成鱼汛、海洋珍稀物种减少、典型海洋生态系统受损等。随着这些海洋环境问题的出现，其保护工作受到越来越多的重视，海洋环保工作已经成为我国环境保护工作的重要组成部分，特别是自《海洋环境保护法》实施以来，我国海洋环境保护工作取得了长足进展。在沿海经济建设持续、快速发展的进程中，一系列海洋环保政策、法规、措施及相关工作在一定程度上减缓了沿海经济建设和海洋产业开发所带来的海洋环境压力。但是，这些工作离海洋环境保护的目标和小康社会目标的要求还有很大的差距，加强海洋环境保护，特别是防止陆源污染海洋，具有特别重要的意义。

陆源输入污染物的增多，导致近岸海区水质和底质条件恶化。随着山东沿海城市经济的飞速发展，工业废水废渣、生活污水排放及石油烃的泄露等，必定会加剧近岸海水水质和底质条件的恶化。海洋环境外源污染物主要包括有机物、富营养化无机物、赤潮藻类、重金属和石油等几大类。这些污染物一旦形成危害，很难在短时期内消除。目前海洋滩涂环境监测的主要项目有：有机质、硫化物、油类、总氮、总磷、汞、镉、铅、砷以及难降解有机污染物（DDTs、PCBs、PAHs、酞酸酯类）等。其中，总氮和总磷等是营养要素，其指标可反映海洋滩涂环境的富营养化程度；有机质、硫化物、油类等可综合反映海区沉积环境的有机污染情况；汞、镉、铅、砷等可反映海区沉积环境重金属的污染情况；难降解有机污染物，如DDTs、PCBs、PAHs、酞酸酯等，尽管在海洋滩涂环境中含量很低，但毒性极大，对海洋生物有致畸、致突变和致癌作用。这些陆源污染物通过各自不同的渠道和作用机制影响着近岸水域的环境质量。近年来，海水养殖水域富营养化已经成为非藻类养殖水域制约水产养殖业可持续发展的瓶颈。

生活污水中富余的氮、磷会加重局部海区水体富营养化，是形成赤潮、绿潮的潜在影响因素。大量的悬浮物会降低海区水体的透明度，有可能诱使由水体富营养化而繁生的浮游生物大量死亡，而导致水体缺氧。另一方面，含有丰富有机质的悬浮物沉积入水底，这些有机物的降解必将对海区底质环境造成一定的危害，使底质由于过度耗氧而呈现还原态，释放硫化氢等有毒物质；释放到水体及吸附于沉积物中的重金属会分别被水体中的养殖生物及底栖生物所富集，影响养殖生物的产品质量，更危害食用者的身体健康。

3．1．1．2　自身污染状况严重

养殖自身污染物质主要包括两类：一类主要来源于养殖鱼类和虾蟹类排泄物、残饵和贝类排泄物等有机污染物质，另一类来源于改善养殖环境、治理养殖生物病害的渔用药物和加速生物生长的激素类药物。由于养殖自身污染物质排放量的影响因素复杂，随养殖种类、密度、季节、个体大小、摄食水平、饵料种类和其他养殖方式的不同而变化，故很难对养殖自身污染物质排放量进行准确统计；如果按每千克鱼类、虾蟹类和贝类产品（包括壳重）年平均产生有机废弃物分别为1．0kg、1．5kg和1．7kg。粗略估算，2000年我国海水养殖年产有机废弃物约1．6×10⁸t。与陆源污染相比，海水养殖自身污染的分担率是很低的。但我国海水养殖方式多属数高密度集约化养殖，且主要位于水交换能力较差的浅海滩涂区和内湾水域，自身污染与陆源污染叠加后所引起的局部环境恶化及其对养殖生态系统的反馈，已经成为制约我国海水养殖业持续、稳定发展的瓶颈问题。

由养殖自身污染导致海区受损的主要因素有以下几个方面：

1）海区富营养化程度加剧

大量投入人工饵料造成有机污染，简单的食物网使大量残饵和代谢废物等有机物不能被生物有效分解而沉积于池底或悬浮于水中，造成物质循环受阻，有机耗氧量增加，水中溶氧量下降，氨、亚硝酸盐和硫化氢等有毒物质增多，养殖水环境严重恶化。

就池塘养殖而言，海水鱼虾高密度养殖需要投喂大量的饵料，其中一部分残饵以及粪便等排泄物分解后的产物（N、P），成为水体富营养化的污染源。海水养殖所产生的废物增加了水体营养物的总浓度，导致水体一定程度的富营养化。而另一方面，这些排泄物和残饵中所含的氮、磷进入水体后，可以补充海水中的营养盐，对于提高海区的初级生产力、恢复海产资源又会产生一定的积极作用。因此，如何起到双赢的效果，关键在于对排放量的控制。

池塘养殖输出的废物主要是残饵以及养殖生物的排泄物。据统计，我国传统型对虾养殖的饲料利用率仅为15%～20%（赵光苗，2006）。即使是在管理得最好的养虾场，也仍会有多达30%的饲料从未被虾摄食，其中所溶出的无机营养盐和有机质是影响养殖水环境营养水平甚至造成虾池自身污染（俗称虾池老化）的重要因子。Funge－Smith等（1998）曾对精养虾池中的物质平衡作过研究，发现在养殖过程中只有10%的N和7%的P被收获，其他都以各种形式进入环境，饵料粉末多溶在水中，使养殖水体的COD升高；或饵料浸泡时间过长残留在底层发酵发酸、发黑发臭，使底层的氧化层越来越稀薄，而下层的还原层缺氧部分，产生了大量的氨、硫化氢等有毒物质，不仅使营底栖生活的对虾受到胁迫，而且虾池底层堆积了厚厚的黑色淤泥层，易导致有害细菌大量繁殖，整个虾池的生态系统被破坏，从而诱发虾病（宋盛宪，2000）。

2）浮游生物和大型藻类暴发性增殖引起的灾害频发

浮游生物（如夜光虫、赤潮藻类）和大型藻类的过度繁殖，造成养殖池塘或局部海区的水上下交换受阻，影响溶氧的分布，造成底质缺氧；另一方面，藻类及池底草本植物的夏季死亡，在底部腐烂变质，也是导致养殖海域底质恶化的重要原因。浒台和赤潮爆发对海水养殖的影响日趋明显。近年来浒苔的连续爆发，直接影响到池塘养殖种类及滩涂贝类的生长和存活，老化浒苔结块沉入海底，腐烂变质，造成贝类的大量死亡。

3）水体中溶解氧、透明度降低

水中的溶解氧是评价水质的重要指标之一，其含量变化反映了海域水环境的质量状况。暨卫东在研究马銮湾水产养殖自身有机污染时发现：由于大量有机物的氧化分解，水深4m以下溶解氧被消耗殆尽，在厌氧细菌的作用下嫌氧分解，并发生脱氧过程，硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐几乎还原为分析零值，同时产生H2S等有害气体，恶化水生生态环境。杨庆霄等（1999）通过模拟实验发现，过剩虾饵在池底分解会引起海水中DO的下降，24h内自8mg／L下降到零。DO的垂直分布通常是随水深的增加而减少。

长期进行有限水体内的大规模投饵养殖，由于受有机碎屑、各种沉淀物等的影响，水体的透明度会有所下降，pH值也略有下降。这是由于水生生物的呼吸作用和有机物的分解产生CO₂的缘故。

4）底质中有机物、硫化物含量增加

水体底泥污染是一个世界范围内的环境问题。有研究表明，在水产养殖过程中，输入水体的总N、P和颗粒物分别有24%、84%和93%沉积在底泥里，而富集在底泥里的这些污染物在一定条件下又会重新释放出来，成为水体污染的最重要内源。几乎所有的研究都表明，在非开放式水域环境，水产养殖底质中C、N、P的含量和耗氧量比周围水体沉积物中的含量要明显高，而开放式水域环境中底质富集污染相对较轻（罗琳等，2002）。底泥沉积物和间隙水中所含的污染物浓度远比上覆水中所含污染物浓度高，在一定条件下，有害物质被释放进入水体，从而破坏水体的生态系统（范成新等，2000）。

以对虾池塘养殖为例，从对虾养殖方式上分析，对虾养殖是人工投喂，大量残饵、粪便和死亡的浮游动植物沉于池底。这些物质一部分通过矿化被浮游植物再利用，相当一部分则沉积在虾池底部（袁有宪等，2000）。长时间积累，虾塘底部会形成过厚的淤泥，这些淤泥严重影响水质，危害对虾的生长。虾塘淤泥主要通过以下途径危害对虾：

①增加耗氧量，易造成池水缺氧，引起对虾浮头现象。因为淤泥中含有大量的有机物质，在养殖过程中有机物质进行氧化分解需消耗大量的氧气，造成底部缺氧，继而造成池水缺氧，引起对虾浮头，经常浮头就会影响虾的生长，浮头严重时会导致“泛塘”，引起死虾事故的发生。

②产生有害物质。由于底部缺氧，有机物质进行厌氧分解就会产生大量的有害物质如氨、硫化氢、亚硝酸盐、甲烷等，轻则使养殖动物食欲下降，饵料系数增加，抗病力减弱，重则直接引起虾中毒，甚至引发死亡。有关水体沉积物中硫循环的研究表明，在低氧化还原电位条件下，沉积物中有机质、硫酸盐、氧化铁和二价金属离子在硫酸盐还原菌的参与下可发生以下反应而生成硫化物：

9CH₂O++4Fe(OH)₃+4M²⁺=4FeS+4MCO₃+15H₂O+5CO₂

或Fe²⁺+4CH₂O++M²⁺+16H+=FeS+MS+12H₂O+4CH₄

其中，M^2＋为二价金属离子。

养殖区含有丰富的有机质，有机质降解在消耗大量溶解氧的同时使氧化还原电位（Eh）降低，此时的硫酸盐还原菌更易将硫酸盐还原生成硫离子，从而在底质形成大量硫化物沉积。同时，微生物的活动还导致大量硫化氢气体产生，并释放到水体中（祁铭华等，2004），进而危害水生生物。氨氮是有机物质经细菌分解后的产物，它在水中以两种形式存在：一种是离子氨，它对虾无毒性作用；另一种是非离子氨，它具有相当高的脂溶性，容易透过细胞膜，是总氨中对生物起毒性作用的主要部分。

③病害频发。由于淤泥中存在大量的寄生虫和致病微生物，条件适宜时大量孳生繁殖，极易引起虾病暴发，造成较大损失。近年来许多养殖池虾病的暴发、流行，应该说与池底淤泥太多有直接的关系。

水产养殖区的底泥中，C、N、P的含量比周围水体沉积物中要高，耗氧量亦高，沉积物中经常可见残饵。当底泥堆积的有机物过多时将导致底质理化指标的改变，微生物的分解作用旺盛，底泥溶解氧不足，因缺氧或无氧而成为还原态；海水中含有大量的硫酸盐，在还原环境中生成H2S，并且由于沉积物的吸附作用，可以渗透扩散到底层数厘米深。比较养殖区和非养殖区表层沉积物的相关要素，在许多研究中都可以明显看出，养殖区底泥沉积物显示高硫化物、COD、无机氮和无机磷的高含量特征。

5）底栖动物生物多样性较少

海洋中的各类污染物能够以不同的方式进入到沉积物中，引起底质环境的变化，进而影响底栖生物的结构和组成，而底栖生物也可以通过摄食、排泄、掘穴等生命活动影响沉积物中污染物的分布，因此可以利用底栖生物的结构和组成来反映底质环境的污染状况。

海水养殖区的残饵、鱼类的粪便等均可使水体的营养状况和水质发生变化，从而引起底栖动物的种类组成、数量和生物量发生相应变化。研究表明，在养殖池塘底部的底栖动物现存量明显少于非养殖区，这与底质有机物堆积及由此产生的缺氧环境有关。此外，养殖前期池塘清底使用药物杀灭敌害生物的同时，其他底栖种类也会一同被消除。由此可见，高密度池塘养殖对一定范围内的底栖动物群落结构会造成很大影响。

目前，底栖生物的污染生态学研究主要集中于以下几个方面：①污染物在底栖动物体中含量测定及一些污染物在底栖动物中累积分布的研究；②污染物对底栖动物生理特性影响；③污染物对底栖动物群落的影响；④底栖动物在水质和底质污染中的监测应用。

3．1．1．3　养殖日常管理不善

近年来，养殖户一味追求经济效益，无节制地加大养殖密度，忽视海区环境容纳量的行为屡禁不止，养殖水源的污染及养殖投入物的大量增加，使养殖海区水质和底质环境不断恶化、生态系统失衡、单产降低、病害频发。为减少因病害所造成的经济损失，继而又出现了滥用抗生素及微生态制剂等日常管理问题，从而引发了我国养殖水产品的药残超标等一系列质量安全问题，并成为当前国外限制我国养殖水产品出口的一个重要借口，即技术壁垒或绿色壁垒。

1）养殖密度的不断加大，加重了海区营养盐负荷

养殖池塘的容量是有限的，在相似的池塘条件和管理水平下，池塘养殖的单位产量是相对固定的。一般来讲，种类密养是提高池塘产量的措施之一，但放养密度不是越大越好。池塘养殖各种模式有一个合理的密度范围，超出这个范围就收不到预期的效果。如果密度过大，产量虽有可能提高，但养成的生物规格相对较小，从经济效益角度考虑，反而不合算。养殖密度的加大，势必增加投饵量，提高饵料系数。过多的排泄物又会使池塘的水质恶化，引起缺氧和疾病暴发。在养殖过程中，若虾类生长良好，在养殖过程中浮头较少，饵料系数低于一般水平，则证明放养密度合理。如果虾类生长较差，经常出现浮头，而且出塘规格小，饵料系数高，则证明放养密度过大，应适当减小密度。此外还要根据池塘条件、水源情况、虾的种类及规格、养殖方式、管理水平来确定合理的密度。许多养殖户受利益驱动盲目增加养殖密度和加大投喂，管理不善，导致病害发生，又采用大排大灌的方式，易造成周边环境和邻近池塘的污染，造成连锁反应。

2）养殖种类单一化，增加了养殖海区生态系统的不稳定性

养殖池塘本身是一个小型的人工生态系统，由于单一种类养殖自身的生态结构和养殖方式的缺陷，导致了生态环境恶化，水域生物多样性减少，进一步导致近海生态系统结构变化。以对虾单种类、高密度养殖为例，其放养方式过度强化了对虾这一生物因子，导致虾池生态系统物种组成失衡，食物网畸形，虾池物质和能量的转化效率大大降低。

3）药物不当使用，引起养殖水体的次生灾害

从抗生素的替代实践证明，一种新产品的安全性评价需要一个较长的过程。对有益微生物制剂的毒副作用等问题未见有报道，人们对此还缺乏了解，但并不表明不存在这方面的问题。有益微生物制剂的天然性并不能从逻辑上保证其是安全的。事实上，大多数有益微生物制剂并非单纯制品，常含有培养基残留物、无机盐、防腐剂和稀释剂等，大多数属未知成分。因此，发酵菌种、杂菌污染、培养基原料、酶的化学性质、杂质的种类和含量等因素都有可能影响到有益微生物制剂的安全性。此外，由于目前还没有统一的国家质量标准，很多菌种在投入生产前及生产过程中缺乏生物学、遗传学特征的检验，存在一定的安全隐患。

具体而言，这一问题包括了多个方面：如选用菌种没有进行针对性的选择和严格驯化，可能对水产动物和人的健康存在潜在威胁；菌种的变异使得产品质量得不到保证；缺少对代谢产物的系统研究，一株现在无毒无副作用的菌种无法保证其长期安全；在开发生产过程中常有偏重于产生抑菌作用的倾向，病原菌生长时间与其接触有可能产生抗性，等等。

在海水养殖中，大量使用抗生素等药物破坏了池塘中有益微生物群落，打破了养殖环境原有微生物群落的平衡。在高有机物含量的条件下，一些条件致病菌容易大量繁殖，从而使对虾疾病暴发。另一方面，残饵和排泄物等外来营养源会促进部分土著菌种的生长，这些菌其中一部分反过来也会对环境进行一定的修复，因而具有两面性。