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(hù)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(jìn)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(jī)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(fù)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(fēng)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(jìn)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(fēng)險以及對人體健康風(fēng)險進(jìn)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(fēng)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(fù)荷，氮磷負(fù)荷順序為貝類＞對蝦＞蟹類。主要由于貝類養(yǎng)殖面積遠(yuǎn)大于對蝦

7、和蟹類。
　　 3.通過水體釋放的養(yǎng)殖廢水無機(jī)氮主要以銨態(tài)氮形式存在，而納入水體無機(jī)氮主要為硝態(tài)氮。圍塘養(yǎng)殖需要頻繁的進(jìn)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(jìn)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(jī)營養(yǎng)鹽空間分布趨勢進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的8倍！除As外，其他重金屬都低于食品安全標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(yán)重，超過50％的調(diào)查樣品超標(biāo)。蟹類受到Cr污染較嚴(yán)重，同時還受到輕微的AS和Pb污染。野生縊蟶同樣受到較嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)。
　　 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(fēng)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(fēng)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(yán)重。此外養(yǎng)殖動物同野生動物一樣，受到重金屬污染的風(fēng)險，某些重金屬的污染甚至比野生動物更嚴(yán)重。因此一方面養(yǎng)殖塘沉積物中氮磷釋放過程