中國紅樹林區(qū)濱海圍塘養(yǎng)殖的營養(yǎng)鹽與重金屬污染特征.pdf

1、隨著世界漁業(yè)資源的日益枯竭以及人類對漁產(chǎn)品的旺盛需求，海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為解決人類需求與自然資源匱乏的重要手段。華南沿海地區(qū)(廣東、廣西、福建、海南)是我國主要海水養(yǎng)殖區(qū)域之一，并且常與紅樹林生態(tài)系統(tǒng)以及其他濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)處于同一地理環(huán)境中。本研究旨在闡明濱海養(yǎng)殖塘對周邊紅樹林生態(tài)系統(tǒng)所造成的影響和危害，因此本論文測算了主要紅樹林保護區(qū)周邊5km范圍內(nèi)圍塘養(yǎng)殖面積分布特征。通過對中國典型紅樹林養(yǎng)殖塘進行系統(tǒng)的研究，探討海水養(yǎng)殖塘和周

2、邊紅樹林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)鹽和重金屬污染特征，闡明海水養(yǎng)殖過程對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)氮磷循環(huán)和重金屬污染的影響機制。通過對云霄和湛江三種不同養(yǎng)殖物種(對蝦、青蟹和貝類)在養(yǎng)殖過程中氮磷釋放通量和形態(tài)的研究，揭示圍塘養(yǎng)殖向紅樹林區(qū)排放的氮磷負荷以及污染物在紅樹林區(qū)的循環(huán)過程。分不同季節(jié)對湛江紅樹林保護區(qū)養(yǎng)殖塘排水潮溝做24小時定點采樣，研究瞬時和長期尺度下，養(yǎng)殖塘對外界水體水質(zhì)的影響。還對中國主要紅樹林區(qū)沉積物和底棲動物體內(nèi)常見7種重金屬(Cu、Cr

3、、As、Zn、Pb、Cd、Hg)含量進行定量測定，并與周邊養(yǎng)殖塘沉積物和養(yǎng)殖動物體內(nèi)重金屬進行比較，分析紅樹林與養(yǎng)殖塘重金屬污染的差異以及其相互影響。用海洋水質(zhì)評價法、地累積指數(shù)評價法、生態(tài)風險評價法等多種環(huán)境評價體系分別對紅樹林和周邊養(yǎng)殖塘水體和沉積物中營養(yǎng)鹽和重金屬污染水平進行評估，同時還對養(yǎng)殖動物和紅樹林底棲動物重金屬污染風險以及對人體健康風險進行評估。通過以上工作，嘗試闡述中國濱海養(yǎng)殖與紅樹林生態(tài)系統(tǒng)之間的營養(yǎng)鹽和重金屬污染特征

4、，評估養(yǎng)殖動物的食用對人類重金屬曝露的風險。得到以下結(jié)果:
　　 1.中國紅樹林周邊5km范圍內(nèi)養(yǎng)殖塘面積為27364hm2，占華南沿海地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖總面積的8.25％。紅樹林區(qū)養(yǎng)殖塘主要養(yǎng)殖物種為貝類、對蝦和蟹類，廣東、福建、廣西、海南的圍塘養(yǎng)殖面積分別占華南沿海地區(qū)總養(yǎng)殖面積的46.3％、19.9％、17.8％和12.8％，圍塘養(yǎng)殖面積為紅樹林有林面積的1.5倍。
　　 2.中國紅樹林區(qū)主要的圍塘養(yǎng)殖物種養(yǎng)殖過程中通過

5、水體釋放的DIN通量順序為對蝦(1.17±0.15Kghm-2yr-1)＞縊蟶(0.31±0.22Kghm-2yr-1)＞鋸緣青蟹(-0.06±0.01Kghm-2yr-1);而DIP釋放通量順序為對蝦(0.40±0.05Kghm-2yr-1)＞縊蟶(0.04±0.01Kghm-2yr-1)＞鋸緣青蟹(-0.003±0.001Kghm-2yr-1);通過沉積物釋放的TN通量順序為對蝦(712.84±148.64Kghm-2yr-1)＞鋸

6、緣青蟹(396.38±44.63Kghm-2yr-1)＞縊蟶(375.20±25.76Kghm-2yr-1)，TP釋放通量順序為縊蟶(488.18±17.71Kghm-2yr-1)＞青蟹(464.69±33.74Kghm-2yr-1)＞對蝦(335.86±73.41Kghm-2yr-1)。根據(jù)國家海洋局統(tǒng)計年鑒統(tǒng)計的華南沿海地區(qū)主要養(yǎng)殖塘種類以及面積計算不同養(yǎng)殖類型氮磷負荷，氮磷負荷順序為貝類＞對蝦＞蟹類。主要由于貝類養(yǎng)殖面積遠大于對蝦

7、和蟹類。
　　 3.通過水體釋放的養(yǎng)殖廢水無機氮主要以銨態(tài)氮形式存在，而納入水體無機氮主要為硝態(tài)氮。圍塘養(yǎng)殖需要頻繁的進行整塘清淤作業(yè)，由此帶來的大量養(yǎng)殖底泥釋放，并且通過底泥釋放的氮磷污染要比通過水體釋放的量大，并且由于整塘清淤時間相對集中，這種瞬時大量的氮磷輸出對環(huán)境造成巨大壓力，此過程中氮磷的生物地球化學(xué)循環(huán)過程需要進一步研究。
　　 4.利用反距離加權(quán)法(IDW,InverseDistanceWeightin)對

8、云霄河口區(qū)水體無機營養(yǎng)鹽空間分布趨勢進行估算。發(fā)現(xiàn)云霄漳江口養(yǎng)殖區(qū)河口水體硝酸鹽主要來源于淡水的輸入，磷酸鹽呈現(xiàn)河口區(qū)＞海水＞淡水的趨勢。氨氮是養(yǎng)殖塘釋放無機氮的主要形態(tài)，養(yǎng)殖塘排出的沉積物持續(xù)的向河口區(qū)釋放氨氮以及磷酸鹽，影響了整個河口區(qū)的營養(yǎng)鹽水平。紅樹林的存在能顯著降低水體無機氮磷的含量，從亞硝酸鹽含量推測，紅樹林區(qū)沉積物硝化和反硝化過程十分活躍，垂直方向上的無機氮釋放可能是紅樹林氮循環(huán)的一個重要過程。
　　 5.養(yǎng)殖塘沉

9、積物中重金屬含量主要與養(yǎng)殖類型有關(guān)，與季節(jié)沒有明顯的相關(guān)性。養(yǎng)殖塘重金屬含量大小順序為:Zn＞As＞Pb＞Cr＞Cu＞Hg＞Cd。養(yǎng)殖塘受到比較嚴重的Zn和As污染，受到輕微的Hg和Pb的污染。紅樹林區(qū)沉積物中重金屬含量順序為:Cr=Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg，所調(diào)查紅樹林區(qū)沉積物均受到不同程度的重金屬污染，其中Cd、Pb、Cu污染程度最大，污染區(qū)域最多。但與海洋沉積物質(zhì)量標準比較，紅樹林區(qū)重金屬含量多處于1類與2類之間。紅樹林

10、沉積物處于較安全的水平。所調(diào)查的三種養(yǎng)殖物種都存在As污染，并且對蝦含量最高，超過國家食品安全標準的8倍！除As外，其他重金屬都低于食品安全標準限值，但Pb、Cr含量均接近安全限值，濱海養(yǎng)殖物種具有潛在的重金屬污染風險。紅樹林底棲動物主要受到Cr、Cd、As以及Pb的污染，其中螺類受到Cr、As以及Pb的污染較嚴重，超過50％的調(diào)查樣品超標。蟹類受到Cr污染較嚴重，同時還受到輕微的AS和Pb污染。野生縊蟶同樣受到較嚴重的Cr污染，說明紅

11、樹林底棲動物普遍受到Cr的污染。螺類As、Cd、Pb以及Hg等有害重金屬含量均高于蟹類，除Cr外，其他重金屬含量均未超過食品安全標準。
　　 6.我國華南沿海大部分地區(qū)養(yǎng)殖塘水體處于磷限制富營養(yǎng)化和富營養(yǎng)化狀態(tài)。表明養(yǎng)殖過程中氮的大量過剩以及養(yǎng)殖水體管理水平較低，此外對蝦養(yǎng)殖塘DIN以及DIP含量高于蟹塘和蟶塘，說明對蝦塘的污染程度要高于蟶塘和蟹塘。紅樹林沉積物重金屬Igeo指數(shù)說明紅樹林僅受到輕微的Pb、Cd、Hg和As的污染

12、。從RI指數(shù)看，所調(diào)查紅樹林均處于輕度生態(tài)風險水平。鋸緣青蟹(S.serrata)主要受到Cu和Zn的污染，野生蟶主要受到Zn、As和Hg污染，其中野生的幼蟶受到的污染要高于成年蟶。養(yǎng)殖的蟶則主要受到輕微的Cu和Hg的污染。紅樹林底棲蟹類主要富集Cu、Zn，富集系數(shù)分別為2.67和2.02。螺類主要富集Zn、Cd以及Hg，富集系數(shù)分別為6.79、6.73以及1.34。人體每天從南美白對蝦中攝入的As以及Hg超過了JECFA推薦值，過量食

13、用會威脅到人體健康。野生和養(yǎng)殖蟶體內(nèi)的Pb和Hg含量已經(jīng)接近推薦值。因此，每天過量食用這些海產(chǎn)品會受到As、Pb和Hg的毒害風險。
　　 華南沿海地區(qū)大面積的海水養(yǎng)殖塘廢棄物對周邊紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了實質(zhì)性的污染，而且對區(qū)域水體的富營養(yǎng)化也構(gòu)成潛在的威脅。養(yǎng)殖塘沉積物的排放所帶來的污染比養(yǎng)殖廢水更嚴重。此外養(yǎng)殖動物同野生動物一樣，受到重金屬污染的風險，某些重金屬的污染甚至比野生動物更嚴重。因此一方面養(yǎng)殖塘沉積物中氮磷釋放過程