天津市海水養殖廢水排放的分布及水質評估

孫猛　魏代艷　趙吉睿　陳小明　劉佳泓

摘要：為了解天津市海水養殖污染負荷，對天津市主要海水養殖方式的排放廢水進行了監測，以SC-T 9103—2007《海水養殖水排放要求》一級標準、GB 3838—2002《地表水環境質量標準》Ⅴ類水環境質量標準、DB 12/356—2018《污水綜合排放標準》二級標準對廢水水質進行了評價，根據養殖面積及分布、養殖廢水排放去向，對污染物排放情況進行了初步評估，對比分析了不同養殖方式污染物排放差異。結果顯示，池塘海水養殖主要污染因子是化學需氧量（CODMn）、活性磷酸鹽和總磷含量，工廠化海水養殖主要污染因子是無機氮、活性磷酸鹽和總氮含量;相比工廠化海水養殖，池塘海水養殖無機氮和活性磷酸鹽含量達標率較高，懸浮物、CODMn、總磷含量達標率較低，流水式較循環水式工廠化海水養殖總氮和總磷含量達標率高;池塘海水養殖排放量小于工廠化海水養殖，海水養殖對付莊排干的影響最大，監測的污染物排放總量的92.3%進入付莊排干;與流水式工廠化海水養殖相比，可減少污染物排放。針對減少海水養殖污染提出了應對策略和建議。

關鍵詞：池塘;工廠化;海水養殖;污染物;評估

中圖分類號： X703? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）19-0263-05

收稿日期：2019-12-30

基金項目：天津市科技計劃（編號：18ZXSZSF00130）。

作者簡介：孫 猛（1984—），男，河南商丘人，博士，高級工程師，主要從事污染源監測和評價相關研究。E-mail：sunm1127@163.com。

通信作者：劉佳泓，碩士，高級工程師，主要從事污染源監測和評價相關研究。E-mail：liujiahong1215@163.com。

天津市東臨渤海，南起河北省岐口，北至河北省澗河口，海岸線長153 km，海域面積3 000 km2[1]，地熱資源豐富，海水中有機質和營養鹽含量均較高，有廣闊的鹽田和豐富的鹵水資源，具有發展海水養殖的良好自然條件。近年來，隨著海水養殖業的高強度開發和養殖方式向集約化轉變[2]，海水養殖污染已經成為當前人們關注的主要海洋環境問題之一[3-6]。大多數水產養殖品種為異養型品種，養殖過程中需要投喂餌料，殘留的餌料以及水產養殖過程中水產品的代謝產物，是養殖系統氮、磷污染的主要來源之一[7]。渤海灣近年來水體嚴重富營養化[8]，養殖產生的大量廢水，大多未經凈化直接排放，進一步加劇赤潮的發生[9-10]。當前關于天津市海水養殖污染負荷相關研究也有報道，但對于不同養殖方式污染情況及對入海河流影響的研究較少，基于此，本研究對不同養殖方式的海水養殖廢水水質展開了監測和分析，并針對減少海水養殖污染提出了相應的措施。

1 研究方法

1.1 監測對象

根據天津市海水養殖現狀，海水養殖方式主要有池塘和工廠化養殖，工廠化養殖又分為循環水式養殖和流水式養殖，選取了天津市大港馬棚口、漢沽楊家泊鎮、寨上街海水池塘為監測對象;共設置37個排口站點，于2019年9—10月清塘排水期間進行監測;海水工廠化養殖共設置17個排口站點，其中循環水式9個，流水式8個，于2019年9—10月監測。

1.2 監測指標及分析方法

針對水產養殖廢水的特點，以懸浮物、化學需氧量（CODMn）、無機氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷含量為監測指標。其中，懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽分析參照GB 17378.4—2007《海洋監測規范 第4部分：海水分析》[11]，總氮分析參照HY/T 147.1—2013《海洋監測技術規程 第1部分：海水》[12]，總磷分析參照GB-T 12763.4—2007《海洋調查規范 第4部分：海水化學要素調查》[13]。

1.3 評估方法

化學分析法是現場測定法的一種簡化方法，主要利用進、出養殖系統的污染物濃度差，結合排水量估算水產養殖污染物的排放情況[14]。此次評估僅考慮海水養殖尾水排放的水質情況，計算公式如下：

P=Q×C_out×10^-6。

式中，P為污染物排放負荷量;Q為排放的水量;Cout為排放水中的污染物濃度。

1.4 評價標準

水質懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽污染因子評價參照SC-T 9103—2007《海水養殖水排放要求》[15]中的一級標準，總氮污染因子評價執行GB 3838—2002《地表水環境質量標準》[16]中的Ⅴ類水環境質量標準，總磷污染因子評價執行DB12/ 356—2018《污水綜合排放標準》[17]中的二級標準。

2 結果與分析

2.1 海水養殖區域分布

天津市海水養殖分布在濱海新區，根據《濱海新區養殖水域灘涂規劃》及相關管理部門統計數據，池塘海水養殖面積為3 028 hm2，主要分布在天津市漢沽楊家泊鎮、寨上街，其次是塘沽和大港。養殖廢水主要通過天津市付莊排干、青靜黃排水渠和北排水河入海，其中，通過付莊排干的養殖面積有2 430 hm2，通過青靜黃排水渠的養殖面積有442 hm2，通過北排水河的養殖面積有132 hm2。池塘海水養殖品種比較單一，為中國對蝦和凡納濱對蝦。

近年來由于地下水的限采，工廠化海水養殖及育苗生產企業由95家減縮至36家，養殖面積總計78.8 hm2，其中6家有循環水設施，養殖面積11.7 hm2，3家尾水零排放，養殖面積11.3 hm2。現存工廠化海水養殖廢水全部通過付莊排干入海，養殖品種主要有半滑舌鰨、大菱鲆等。

2.2 海水養殖廢水排放去向及排水量

據調研，池塘海水養殖區域平均水深約1.0 m，年排水1次，全部排干;工廠化海水養殖池水深平均約0.5 m，其中循環水式日換水量約占總水量20%，流水式日換水量約占總水量100%。經測算，天津市海水養殖年排水量共約13 643.4萬m3，其中池塘海水養殖年排水量約3 028萬m3（表1），工廠化海水養殖年排水量約10 615.4萬m3（表2）。海水養殖尾水主要通過付莊排干、青靜黃排水渠和北排水河等地表河流入海，其中入付莊排干的水量占比80.3%。

2.3 海水養殖廢水水質情況

由表3、圖1可見，池塘海水養殖懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽、總氮、總磷達標率依次為94.6%、18.5%、48.4%、27.0%、46.2%、38.7%。超標污染因子主要是CODMn、活性磷酸鹽和總磷，分別超標0.04～1.30倍、0.06～15.94倍、0.08～2.80倍。

流水式工廠化海水養殖懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷達標率依次為100%、85.7%、12.5%、0%、57.1%、100%;循環水式工廠化海水養殖懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷達標率依次為100%、100%、0%、0%、12.5%、50.0%，超標污染因子均主要是無機氮、活性磷酸鹽和總氮，流水式工廠化海水養殖無機氮、活性磷酸鹽、總氮含量分別超標0.73～9.32倍、1.06～4.22倍、0.07～0.61倍，循環水式工廠化海水養殖分別超標1.03～9.34倍、4.10～7.82倍、0.09～3.23倍。相比循環水式工廠化養殖，流水式工廠養殖懸浮物、CODMn平均濃度較高，無機氮、活性磷酸鹽、總氮、總磷平均濃度較低。

由圖2可見，相對工廠化海水養殖，池塘海水養殖廢水懸浮物含量、CODMn、總磷含量平均濃度較高，無機氮平均濃度較低，活性磷酸鹽和總氮平均濃度與海水養殖相差不大。由圖1可見，池塘海水養殖無機氮、活性磷酸鹽和總氮達標率較高，但也不超過50%，水質較差。

3 討論

3.1 海水養殖對地表河流的影響

天津市海水養殖廢水主要通過付莊排干、青靜黃排水渠、北排水河等地表河流入海，根據養殖廢水排放量和廢水平均濃度，計算出海水養殖污染物排放情況（表4）。懸浮物、CODMn、無機氮、活性磷酸鹽、總氮和總磷年排放量依次是1 701.1、1 155.4、185.0、28.2、301.5、46.8 t。按各項污染物總量計，排入付莊排干、青靜黃排水渠、北排水河的污染物量分別占各項污染物總量的92.3%、5.7%、1.7%。工廠化海水養殖各項污染物排放量比池塘養殖高，流水式工廠化養殖排放量比循環水式工廠化養殖高（圖3）。

3.2 不同海水養殖方式達標減排對比情況

由表5可見，海水養殖要達標排放，池塘和工廠化海水養殖污染物每年共需減排：懸浮物含量14.5 t，CODMn 228.9 t，無機氮含量126.6 t，活性磷酸鹽含量21.6 t，總氮含量90.9 t，總磷含量9.8 t，減排比例依次為0.9%、19.8%、67.7%、76.9%、30.1%、20.8%。

池塘養殖各項污染物均需要大幅削減，循環水式工廠化養殖需要大幅削減無機氮、活性磷酸鹽、總磷、總氮含量，流水式工廠化養殖需要大幅削減CODMn、無機氮、活性磷酸鹽和總氮（圖4）。

3.3 不同工廠化養殖模式對污染物排放的影響

流水式工廠化養殖由于換水比例大，換水頻率高，雖然氮、磷濃度低但廢水排放量大，相對循環水式工廠化養殖的污染物排放量較高。如果將流水式工廠化養殖全部改造成循環水式工廠化養殖，按照現在2種方式的活動水平測算，將大大減少各項污染物的排放，年減排量為：懸浮物862.0 t，CODMn 577.5 t，無機氮91.1 t，活性磷酸鹽11.2 t，總氮102.9 t，總磷16.3 t，減排比例依次為92.0%、83.8%、59.8%、61.5%、55.2%和63.9%（表6）。

3.4 海水養殖污染防治對策

合理規劃養殖水域。由環境容量確定水域適宜的生產規模是解決增養殖與環境間矛盾的有效途徑。大面積集約化養殖， 導致大量外源營養物質輸入，殘餌糞便產生水污染物，嚴重影響水環境[18]。必須對水產養殖水面進行科學規劃，確定養殖水體對營養元素的負載能力，由此確定水體的養殖容量，有效降低對水環境的影響[19]。

選擇高質量餌料。餌料中含有大量營養元素，氮含量高達6.56%，磷含量高達1.0%[20]，殘余餌料不僅會沉降池底導致底泥營養富集，殘餌底質堆積，促使了微生物活動的加強，也加速了營養鹽的再生。另外部分營養鹽還會溶解在水中，嚴重污染水環境。降低餌料系數，減少殘餌剩余，是從養殖過程前段有效控制水污染的重要措施[21]。

加強海水養殖廢水的處理和養殖水循環利用技術[22]。一方面天津市海水養殖廢水超過90%未經處理直接排放。工廠化養殖多為連續排水，但尾水處理比例低，據調研僅為6.3%;受季節影響，池塘養殖每年在9、10月份集中清坑排水，均未經凈化處理直排入海河流，短時間內大量廢水排入，對部分入海河流產生重要影響，進而影響入海口周邊海水水質。必須因地制宜，選擇合適的養殖廢水處理技術加強養殖廢水的處理。另一方面循環水普及率低，廢水排放量大。目前采用的循環水設施處理技術均未考慮對氮磷營養物質的去除，循環時間越長，濃度越高，排放水平越高，對水環境影響也越嚴重[23]。因此，在循環水設施的設計上要加以考慮對水環境的保護。

加強監督管理。目前天津市還未出臺海水養殖相關的標準，農業農村部出臺的為推薦性地方標準，在控制項目和限值方面有一定程度的不適用。相關管理部門應加強對海水養殖廢水排放的監督管理，以制度形式來實現對水體污染的有效防治[24]。

4 結論

研究表明，天津市池塘海水養殖污染物的超標污染因子是CODMn、活性磷酸鹽和總磷，工廠化海水養殖污染物的超標污染因子是無機氮、活性磷酸鹽和總氮。工廠化海水養殖污染物排放量大于池塘海水養殖，循環水式較流水式工廠化養殖可大大減少污染物排放;海水養殖對付莊排干的影響最大;要實現達標排放，海水養殖需大幅削減污染物排放，應大力發展循環水養殖模式，同時科學投餌并設置合理的養殖密度。

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