大鹏澳网箱养殖环境重金属的初步研究-柯常亮.docx

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1、1405G0O 分类号 UDC* _学校代码 10566 _ _学 号 2004001035 _ 密 级 Guangdong Ocean University 硕士学位论文 大鹏澳网箱养殖环境重金属的初步研究 柯常壳 指导教师姓名 林钦研究员、卢伙胜副教授 专业名称 渔业资源 _ 研究方向 渔业生态环境 _ 论文提交日期 二七年十月 大鹏澳网箱养殖环境重金属的初步研究 摘 . 要 网箱养殖产生的自身污染，已经引起广泛关注。目前，针对网箱养殖环境营养盐、 硫化物、溶解氧、化学耗氧和生物耗氧等环境因子的研究多有报道。本文以大鹏澳网 箱养殖区为研究对象，通过四个航次的调查，采集了网箱养殖区及其周围海

2、域的海水、 沉积物、养殖饵料和养殖鱼类等样品 9系统地研究了网箱养殖环境 Cu、 Pb、 Zn和 Cr的分布状况，探讨了这些重金属元素的来源，评价了养殖环境重金属的污染状况， 为预防网箱养殖环境重金属污染，保证养殖鱼类健康生长，提供现实和理论依据。实 验结果如下： 1. 大鹏澳沉积物重金属研究结果 (1) 平面分布显示，各元素的分布以网箱养殖区为中心含量向外扩散减少，网箱养 殖区与非养殖区 Cu、 Cr的含量差异显著， Pb、 Zn的含量差异不显著。 (2) 垂直分布显示， 2 17cm层，网箱养殖区各站各元素受到的扰动大于非养殖区 各站， 17cm以下各层所有站点的变化基本相似。 (3) 季

3、节变化显示，网箱养殖区各站重金属的元素都在养殖活动比较活跃的春季和 夏季含量比较高，表明季节变化引起的养殖活动的变化对养殖环境重金属的含量产生 影响。 (4) 大鹏澳表层沉积物重金属含量大小顺序为 ZnCuCrPb。 与相关水域比较 表明，Cu的含量大鹏澳高于大亚湾，网箱养殖区 Pb的含量高于大亚湾，而非养殖区 Pb的含量低于大亚湾，大鹏 澳 Zn与 Cr的含量都比大亚湾低。 (5) 相关分析表明，不同季节金属元素的含量之间都存在显著相关性或者极显著相 关，表明这些重金属有着相同或者相似的来源。 (6) 形态分析显示，网箱养殖区各元素 B1态所占比例均值分别为 Cu 13.13%、 Pb 23

4、.23%、 Zn 21.00%、 Cr 5.57%; B2与 B3态所占比例均值之和分別为 Cu 86.87%、 Pb 76.44%、Zn 78.97%、 Cr 94.44%，表明 Pb和 Zn在环境中迁移与释放能力大于 Cu 和 Cr。 (7) 单因子评价显示养殖区 Cu均高于沉积物质量标准， Pb和 Zn均低于标准 ， Cr 在夏季高于标准。综合评价显不养殖区除春季较清洁，其他季节均为轻度污染。潜在 生态风险显示各站均处于轻微的潜在生态危害。 2. 大鹏澳海水重金属研究结果 (1) 平面分布显示， Cu和 Cr底层海水均以网箱养飱区含量最高，逐渐扩散减少。 Pb和 Zn表、底层海水含量的分

5、布均随季节变化向不同。 (2) 季节变化显示， Cu含量在表层无明显变化，底层为 #季到夏季含量下降，夏 季到秋季含量上升，秋季到冬季含量下降， Cr表、底层季节变化与之类似。 Pb与 Zn 季节变化相似，均为春季至夏季含量上升，夏季至秋季含量下降，秋季至冬季含量降 低。 (3) 单因于污染指数评价显示，大鹏澳海域无论表层海水还是底层海水，金属元素 含量均低于渔业水质标准；综合质量评价显示大鹏澳海域海水质量良好，处于清洁与 较清洁状态。 3. 网箱养殖饵料与养殖鱼类重金属研究结果 (1) 在小杂鱼体中，除 Cr未检出来， Cu、 Pb和 Zn均有检出，平均含量分别为 12.33mg/kg、 2

6、.03mg/kg 和 82.91mg/kg;人工配合饲料中 Cu、 Pb、 Zn 和 Cr 均有检出， 平均含量分别为 22.74mg/kg、 0.66mg/kg、 170.92mg/kg 和 28.95mg/kg。 (2) 根据估算，每养成 1吨鱼排入环境中的金属负荷量分别为 Cii0.13kg、 Pb0.012 kg、Zn 0.94 kg、 Cr 0.093 kg。 负荷总量分別为 Cu 69.51kg/a、 Pb 6.32kg/a、 Zn 495.38kg/a、 Cr49.01kg/a， 输入养殖环境的重金属负荷量的大小顺序为 ZnCuCrPb。 (3) 网箱养殖鱼体中 Cr未检出， P

7、b在红笛鲷中有检出含量为 0.02mg/kg， Cu和 Zn 均有检出，平均含量分别为 0.47mg/kg和 4.57mg/kg， 均低于无公害食品水产品有毒 有害物质限量标准。 综上可知，根据沉积物重金属的平面分布特征可以排除湾外因子对网箱养殖区重 金属含量的影响，垂直分布特征表明养殖区各站表面几层重金属的含量受到的扰动大 于非养殖区各站，季节变化则显示在养殖活跃的季节金属元素的含量较高；海水中重 金属含量的平面分布与季节变化也显示出其与养殖活动的关系密切；饵料的检测结果 也表明各元素均存在于其中。综合分析金属元素在沉积物和海水中的分布以及迁移特 性，输入养殖环境中的量，本文认为网箱养殖环境

8、重金属的含量主要受到网箱养殖活 动的影响。 The preliminary study on heavy metal in cage culture environment in Dapengao Cove Abstract Much attention was paid to the self-pollution in cage culture area. Lots of researches were carried on in many environment factors in cage culture area such as nutritive salt, sulfide, di

9、ssolved oxygen, chemical oxygen demand and biological oxygen demand. The cage culture area in Dapengao Cove was chosen to be the target area in the paper. The sample of seawater, sediment, feedstuff and cage-cultured fish in the cage culture area was collected seasonally. The distribution characteri

10、stic of Cu, Pb, Zn and Cr was studied systemically. The research provided a reality and academic foundation to prevent the heavy metal pollution caused by cage culture. The result as follows: 1. The research result of heavy metal in the sediment of Dpengao Cove (1) Planar distribution showed that th

11、e contents of all elements reduced gradually from cage culture area to non-cage culture area. The contents difference of Cu and Cr between cage culture area and non-cage culture area were significant, but the contents difference of Pb and Zn were not significant. (2) Vertical distribution showed tha

12、t the content variation was more severely in cage culture area stations than in non-cage cultured area stations from depth of 2cm to 17cm, but below the 17cm, all the stations shared the similar changing trend. (3) Seasonal variation showed that the contents of elements in stations of cage culture a

13、rea were higher in spring and summer which activities were more frequently in feeding the fish, it made it clear that heavy metal contents in cage culture area were affected by the feeding activities which was changed with seasonal variation. (4) The element content in surface sediment of Dapeng5ao

14、Cove is in the order of Zn, Cu, Cr and Pb. Compared with the related water area, it indicated that the contents of Cu in the surface sediment of Dapengao Cove were higher than that of in Daya Bay; the contents of Pb in surface sediment of Daya Bay were lower than that of in cage culture area, higher

15、 than that of in non-cage culture area; the contents of Zn and Cr in surface sediment of Dpangao Cove were lower than that of in Daya Bay. (5) On analyzing the coefficient of all elements, correlation among the elements were significant at the 0.05 level (2-tailed) or at the 0.01 level (2-tailed). I

16、t showed that the elements may have same or similar source. (6) Speciation distribution showed that average quality percentage of Cu, Pb, Zn and Cr was 13.13%, 23.23%, 21.00% and 5.57% in B1 state; 86.67%, 76.44%, 78.97% and 94.44% in B2 and B3 state. It indicated that the mobility and release of Pb

17、 and Zn had higher ability than that of Cu and Cr in the environment. (7) With single factor pollution assessment, the contents of Cu in surface sediment were higher than the value of Marine Sediment Quality. The contents of Pb and Zn were lower than the standard. The contents of Cr were higher than

18、 the value of Marine Sediment Quality in summer. Comprehensive quality evaluation showed that except spring, the surface sediment in cage culture area was slightly-polluted in the other seasons. Ecological risk evaluation showed that all the stations were in slightly potential ecological risk. 2. Th

19、e research result of heavy metal in the seawater of Dpengao Cove (1) Planar distribution showed that in surface seawater, the contents of Cu and Cr were higher in cage culture area in bottom water, which reduced gradually with the distance from the cage culture area increasing. The contents of Pb an

20、d Zn in surface and bottom water changed with the seasonal variation. (2) Seasonal variation showed that the content variation of Cu in bottom water showed that the contents reduced from spring to summer, rose from summer to fall, reduced from fall to winter, the variation was not distinct in surfac

21、e water. The content variation of Cr was similar to the variation of Cu in bottom water. The content variations of Pb and Zn was similar in surface water and bottom water, their contents rose from spring to summer, reduced from summer to fall, reduced slightly from fall to winter. (3) With quality a

22、ssessment based on single factor contaminant index, the contents of all elements in surface water and bottom water were lower than the value of Water Quality Standard for Fisheries. Comprehensive quality evaluation showed that the water quality in Dapengao Cove was in a good condition, clean or rela

23、tively clean. 3. The research result of heavy metal in trash fish and artificial diets (1) Except Cr, Cu, Pb and Zn were detected in the trash fish, which average content was 12.33mg/kg, 2.03mg/kg and 82.91mg/kg respectively. Cu, Pb, Zn and Cvr were detected in feedstuff, which content was 22.74mg/k

24、g, 0.66mg/kg, 170.92mg/kg and 28.95mg/kg respectively. (2) It was estimated that 0.13kg Cu, 0.012kg Pb, 0.94kg Zn and 0.093kg Cr were imported into the environment when lton of fish was brought up. The total amounts of Cu, Pb Zn and Cr imported into the cage cultured area were 69.51kg/a, 6.32kg/a, 4

25、95.38kg/a, Cr 49.01kg/a, the order was ZnCuCrPb. (3) Cu and Zn were detected in cage cultured fish, which average content was 0.47mg/kg and 4.57mg/kg respectively, lower than the value of Limit for Deleterious Matters in Aquatic Product. The element Pb was only detected in Lutjanus sanguineus and it

26、s content was 0.02mg/kg. While the element Cr was not detected in all the cage cultured fish. According to results above, the factor that may be affected the content of heavy metal in cage cultured area can be excluded by the result of planar distribution of heavy metal in surface sediment. And the

27、vertical distribution showed that the disturbance was more severe in cage cultured area than in non-cage cultured area. The seasonal variation indicated that the contents of heavy metal were higher in the seasons when feeding activities were more active. The planar distribution and the seasonal vari

28、ation of seawater also tied up greatly with the feeding activities. The results of analyzing the feedstuff showed that all elements can be detected. By analyzed the distribution of heavy metal in sediment and seawater, migration characteristics of heavy metal, the amount of heavy metal imported into

29、 environment comprehensively, it can be concluded that the contents of heavy metal in cage cultured area were affected mainly by the feeding activities. 广东海洋大学学位论文独创性及知识产权声明 本人郑重声明：所呈交的论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得本校或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同

30、志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 本学位论文成果归场七今 第一章引言 1.1海水网箱养殖发展概况 70年代以来，由于受环境污染和过度捕捞等因素的影响，渔业资源 R趋衰退，靠 近海捕捞无法满足人们对水产品 n渐提高的需求。为满足对水产蛋白质产品的需求， 海水养殖在世界范围内兴起 U2。海水网箱养殖作为一种重要的养殖方式，由于具备 集约化、高产出和高效益等优点，得以迅速发展起来。 l.i.i网箱养鱼的起源与发展 网箱养鱼起源于东南亚地区 3。 19世纪末，柬埔寨渔民将从湄公河捕到的鲇鱼集 中于竹片或藤条编成的笼内，挂在船尾或船舷暂养，并投喂一些剩饭和剩菜，然后把

31、鱼拿到市场上出售。发现这些暂养的鱼类由于保持了较好的新鲜度，且体重有所增加， 经济效益很好 4。从此，这种养鱼方式在湄公河流域得到普遍应用。 1922年，印度尼 西亚 Mudung湖和 Jambi镇的渔民也用这种浮式竹笼丌始养殖从野外捕捞回来的鲤鱼 苗。竹笼一般放置在有机物质丰富的水域，鱼滤食或者摄食水流带来的有机物质和浮 游生物。随后，这种养鱼方式推广到了苏门达腊岛南部地区，向现代的网箱养鱼方式 又迈进了 一步。 .现代网箱养鱼就是在笼式养鱼的启示下逐渐发展起来的。上世纪 50年代起，合 成纤维开始大量生产，日本首先使用尼龙或聚乙烯纤维材料做成网片取代竹片围网， 用木材等做框架制成了更为坚固

32、的浮式网箱，开始了具备集约化、高产出和高效益等 特点的现代海水网箱养殖，养殖的主要品种有经济价值较高的真鲷等。 60年代，曰 本海水网箱养鱼技术得到了一系列突破，使 R本的海水网箱养鱼进入了一个迅速发展 和推广的阶段 5。随后，海水网箱养鱼产业开始在欧美和东南亚等国家和地区发展起 来。随着科学技术的进步，新材料的开发应用，挪威、美国和 H本又先后开发了多种 形式的大型深水网箱及其配套技术，海水网箱养鱼由近岸向离岸发展。 近 30年来，深水网箱养鱼已在挪威、智利、英国、 R本等三十几个国家得到迅 速发展，养殖产量持续上升。目前，挪威、英国、加拿大等北大西洋沿海国家及智利 主要采用大型深水 N箱

33、，养 殖 种 类 以 大 西 洋 娃 知 / 狀 ) 、银 鲜 紅 swfcA) 和 虹 鳟鱼 为 主 ， 投 喂 IRJ能人工配合細料。希腊、意大利 和西班牙等地中海沿海国家采用大型深水网箱，投喂人工配合饲料，主要养殖鲈鱼和 鲷鱼。这些国家之中，挪威是发展深水网箱养龟最成功的国家，鲑鳟鱼的产量由 1990 年的 15万吨猛增至 2003年的 58万吨，约占鲑鳟世界总产量的 40/ 。 中国、韩国、泰国、马来西亚和菲律宾等亚洲国家还是以传统的浮筏式网箱为主， 养殖品种较多，主要有军曹鱼、眼斑拟石首鱼、大黄鱼和黄姑鱼等，一般投喂鲜杂鱼 或者冰鲜杂鱼，兼用人工配合词料 6,7。 1.1.2我国海水

34、网箱养鱼发展概况 现代海水网箱养鱼在我国发展较晚， 1979年才开始在毗邻港澳地区的广东省惠阳 县大亚湾澳头港，珠海香洲湾和唐家湾等避风条件较好的港湾开展起来，主要养殖经 济价值比较高的石斑鱼，笛鲷、真鲷等 20多个品种。商品鱼主要销售到港澳地区， 取得了显著的经济效益。随后，福建平潭竹屿口和浙江苍南一带也出现了海水网箱养 鱼。至此，我国海水网箱养鱼业丌始进入迅速发展的阶段。尤其是近 10年以来，由 于我国海洋渔业资源长期捕捞过度，大部分商品鱼类资源 出现了严重衰退，大批剩余 渔业劳动力开始转向海水养殖业，加之网箱养殖技术不断进少，海水养殖鱼类品种在 不断的增加，使我国海水网箱养鱼业得到了迅猛

35、发展。现已经成为我国广大沿海地区 最重要的海水养殖产业之一，被称为继海带，扇贝和对虾养殖高峰之后在我国掀起的 第四次养殖浪潮 8。根据不完全统计，我国沿海地区传统的浮筏式网箱数量由 1993 年的约 13力只发展到了 2001年的 80余万只，养殖品种达 40多种，产量已超过 30 万吨。 1998年海南率先引进了一组挪威的 HDPE深水网箱，标志着我国深水网箱养鱼开 始起步 。随后，广东、浙江、福建和山东等省也进行了引进实验，取得了良好的经济 效益。但引进的设备价格昂贵，维护困难，大量引进不适合我国的国情。为了发展我 国沿海的深水网箱养鱼业， 2000年开始国家和地方先后启动了深水网箱养鱼的

36、相关 研究项目。以屮国水产科学研究院南海水产研究所，浙江海洋水产研究所，福建省水 产研究所等为首的 10多家科研和企业单位经过几年的研究和联合攻关，终于克服了 国外各种技术壁垒，研制出了具有完全自主知识产权的，适合我国气候和海况的 4 种类型的国产化深水网箱9_12。近几年，这种新兴的深水网箱 养鱼方式在我国得到了 迅速推广，并取得了显著的经济、社会和环境效益。根据不完全统计，到 2004年底 我国已有约 2000多只深水网箱下海进行养殖生产，主要集中在浙江、福建、广东和 海南四省，其中浙江约 1400只，以浮绳式和 HDPE浮式网箱为主，福建省约 400只， 以 HDPE升降式为主，广东和海

37、南省各约 1只，以 HDPE升降式网箱为主 13， 14。 随着我国渔业结构的进一步调整、优化和发展，海水网箱养鱼业必将进一步促进 农(渔 )业结构调整，发展和繁荣渔业经济，富裕渔民，并为加快推进我国海水养殖产 业化革命，实现我国海水养殖业规模化、集约化、产业化和海洋牧场化的战略目标发 挥更重要的作用。 1.2海水网箱养鱼对养殖环境的影响 1.2.1有机物质的输入 海水网箱养鱼是一种开放式，人工营养型、高密度和集约化的鱼类生产系统。这 就意味着，养殖鱼类的生长完全依赖于人工投喂饵料。而养殖鱼类对饵料的利用有限， 残饵、鱼类排泄物和代谢废物必将大量产生，并直接排入养殖环境。由此可知，海水 网箱养

38、鱼产生的主要污染物是养殖过程输入到网箱养殖环境中的有机物质 |5。有资料 显示 ，海水网箱养鱼投喂的饲料只有少部分被鱼类 _冋化吸收用于鱼体生长，大部分进 入养殖环境。研究发现 16_25，海水网箱养鱼投喂的饵料中约有 80 84%的 C， 64 89 %的 N和 4892%的 P最终将进入环境中。 饲料类型、养殖品种、投喂方式和放养密度等因子的差异，网箱养殖鱼类对饵料 的利用率也不一样。鲑鱼网箱养殖中，投喂干性、潮性和湿性人工配合饲料产生的残 饵量分别占总量的 1 5%、 5 10%、 10 30%2627，而在以投喂冰鲜杂鱼为主的香港 海域，残饵量可达 38%28。由此可见，进入养殖环境中

39、的奋机物质的量相当可观。 1.2.2化学物质的输入 海水网箱养殖过程中，为控制鱼病的发生、治疗鱼病、消毒、清除敌害生物和抑 制网衣上的污损生物等，经常需要用到许多化学药品。如在配置混合饲料时添加防腐 剂以延长饲料存放时间；加入维生素、人工色素、微量元素等饲料添加剂及抗生素 (金 霉素、土霉素和呋喃西林等 )成分以满足养殖鱼类的营养需求，提高鱼的抗病能力； 对患病鱼类直接用药物 (孔雀石绿、福尔马林、硫酸铜和敌百虫 )进行消毒处理和治疗； 为防止污损生物附着网衣，使用含有 TBT、 铜、锌等物质 的防污剂等，这呰化学药 品直接或者间接进入养殖环境中。 在挪威，由于网箱养殖的迅猛发展，化学药品的使

40、用量也不断增加，海水网箱养 鱼中所用的抗生素曾从 1980年的 3.7吨迅速增至 1988年的 32.6吨 29，每产 1吨鱼就 用去抗生素 430g;网箱养鱼使用的抗生素大部分进入环境中。据报道所用土霉素中 70 80%进入环境中。但随着有关鱼病疫苗的研制成功和应用， 1998年挪威网箱养 鱼所用抗生素的量己急剧下降至 680kg。 另外，挪威网箱防污漆中铜的含量从 1985 年的 47t增至 1998年的 180t3G。 1.2.3对养殖环境的影响 由此可见，除受外界污染影响外，海水网箱养鱼自身也是一个对养殖环境及其邻 近海域环境产生负面影响的污染源，易恶化养殖生态环境，造成养殖环境自身污

41、染， 反过来制约了网箱养殖生产本身 31。 程振明等指出，养殖区域成富营养化状态，水体中营养盐的含量逐年增加 32;何 悦强等也指出养殖期长的养殖区水体中 N、 P的含量均比养殖期短的要高，且两者都 高于对照区 33。朱溆军等人对千岛湖网箱养殖区进行水质监测时也分析了 N、 P等指 标，发现各个指标的含量，从网箱冈内向 N箱区外邻近水域逐渐减小 34。甘居利，林 钦等也发现柘林湾的溶氧含景随着观测地点与网箱养殖区域的增大而升高，同时硫化 物的含量比对照区卨 6.7倍，其含量是我国海岸带底质背景参考标准和 H本渔业底质 标准的 1.6和 2.4倍 35。 因此，随着养殖时间的增长和养殖密度的增大，输入到养殖环境中的物质的量不