魚類增養(yǎng)殖學(xué)課件：第二章 養(yǎng)殖水域污染與控制

1、第二章 養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境與控制目錄第一節(jié)養(yǎng)殖水域污染的特點第二節(jié)養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境調(diào)控第一節(jié) 養(yǎng)殖水域污染一、水體污染特點二、水體富營養(yǎng)化三、赤潮1.1 河流污染特點(1）污染程度隨徑流變化 河流的徑污比（徑流量與排入河流中污水量的比值）的大小決定了河流的污染程度。(2)污染影響范圍廣 隨著河水的流動，污染物質(zhì)隨之?dāng)U散，上游受污染很快就影響到下游。(3)污染易于控制 河水交換較快，自凈能力較強，水體范圍相對集中，因此其污染較易控割。(1)湖泊污染的來源廣、途徑多，污染物種類復(fù)雜 (2)湖水稀釋和搬運污染物質(zhì)的能力弱(3)湖泊對污染物質(zhì)的生物降解、累積和轉(zhuǎn)化能力強 1.2 湖泊(水庫)污染特點1.

2、3 我國地表水質(zhì)污染特點(1)我國北方地區(qū)水體污染往往比南方嚴(yán)重，西部比東部嚴(yán)重 (2)隨各地降水量的多寡形成季節(jié)變化 一般在夏季為河流豐水期，此時河水流量大，稀釋和自凈能力都強，除了在暴雨初期造成局部水體污染物含量增多之外，豐水期水質(zhì)狀況總是比枯水季節(jié)好得多。 (3)在我國大城市的工業(yè)區(qū)和人口密集區(qū)附近的水體污染較嚴(yán)重大城市人口稠密，工業(yè)和生活污染物多，水體污染嚴(yán)重。(1)污染源廣(2)持續(xù)性強 (3)擴(kuò)散范冒廣(4)防治難、危害大 1.4 海洋污染特點 (一)按污染物的降解特性分類：1非降解性污染物 該類污染物包括鋁制品、汞鹽、長鏈的苯酚化合物、DDT和次氯聯(lián)苯等。2降解性污染物 這類物質(zhì)

3、包括生活污水、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品加工廢物等。 (二)按污染物的成分分類：1重金屬污染物 2非金屬無機有毒污染物 。3有毒有機物 4耗氧有機物 5病原微生物 6酸、堿污染物7油污染物8熱污染 9懸浮固體物質(zhì) 10.放射性污染物 1.5 污染分級二 水體富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化(eutmphicat i on)是水體衰老的一種表現(xiàn)，也是湖泊分類與演化的一個指標(biāo)。它是指水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多，特別是氮、磷過多而導(dǎo)致水生植物(浮游藻類等)大量繁殖，影響水體與大氣正常的氧氣交換，加之死亡藻類的分解消耗大量的氧氣，造成水體溶解氧迅速下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡，加速水體衰老的進(jìn)程。水體富營養(yǎng)化與水中氧平衡有密切的

4、聯(lián)系。因此，常用一些反映水體氧平衡的指標(biāo)來描述水體富營養(yǎng)化。主要有：溶解氧(disso l vedo xygen，簡稱DO)、生化耗氧量(b iochemi ca l o xygen demand，簡稱BOD)、化學(xué)耗氧量 (chemical oxygen demand，簡稱COD)、總有機碳(total organic carbon，簡稱TOC)和總需氧量(to ta l o xygen demand，簡稱TOD)等。2.1 富營養(yǎng)化形成的條件 1營養(yǎng)元素 營養(yǎng)元素(特別是氮和磷)是形成水體富營養(yǎng)化的重要條件。2光 光是決定水體中綠色植物分布、生長的主要條件，它決定于水的透明度。 3溫度 水

5、體溫度的時間變化(季節(jié)、晝夜)形成水體的運動，是影響水中氧和營養(yǎng)物質(zhì)的垂直運動和在各層分布的重要因素2.2 富營養(yǎng)化的指標(biāo) 富營養(yǎng)化的指標(biāo)包括物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物學(xué)指標(biāo)三類：1物理指標(biāo) 主要有透明度以及與之有關(guān)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。 (1)透明度 富營養(yǎng)化是與藻類大量增殖引起水體透明度變化直接相關(guān)的。 水體中的光隨水深以指數(shù)函數(shù)方式遞減：Ih=I0exp(-ah) 式中，I0、Ih是指的照度；a是吸光系數(shù)。 藻類數(shù)量和透明度的關(guān)系：Ix=I00 exp一(KW+Kb)z 式中，IX是和透明度(m)相對應(yīng)的水深照度；I0為水表面照度；IX是由水及溶解物質(zhì)而產(chǎn)生的吸光系數(shù)；kb是由懸浮物質(zhì)產(chǎn)生的吸光

6、系數(shù)；z為與水深度相對應(yīng)的透明度，它與懸浮物的濃度成正比。葉綠素濃度為c，即Kb=ac。 在湖泊中，Kb通常大于Kw，因此，即Kb=ac(2)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(troph ic state inde x,簡稱TSI) 日本國立公害研究所相崎地弘等人于1979年提出了湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)并求出了相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)(表21)。表2-1 營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與水質(zhì)參數(shù)的系(相崎守弘等，1979)營業(yè)狀態(tài)指數(shù)0102030405060708090100葉綠素（pg/L）透明度（m）總磷（m）縣浮物有機碳（mg/L）縣浮物有機氮（g/L）總氮（mg/L）耗氧量（mg/L）細(xì)菌總數(shù)（104個/mL）0.1480.40.04

7、0.0230.010.064.20.26270.90.090.0560.020.128.30.66152.00.230.10130.040.24161.608.04.60.550.21290.0790.48324.104.410.01.300.44620.160.9664102.423.02.10.921300.311.8130261.350.07.71.902900.653.6250640.73110.019.04.106201.207.14901600.4250.045.08.6013402.3014.09604000.22555108.018.029004.6027.0190010000

8、.12123026038.0650091.054.03800表2-1 營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與水質(zhì)參數(shù)的關(guān)系(相崎守弘等，1979)2化學(xué)指標(biāo) 藻類繁殖過程中，需要大量的營養(yǎng)鹽類。根據(jù)Li ebig最小因子定律，氮、磷是水體富營養(yǎng)化的限制因子，可以把它們作為富營養(yǎng)化的指標(biāo)。美國的湖泊曾通過控制氮、磷等營養(yǎng)鹽進(jìn)行富營養(yǎng)化的治理，在623個湖?白中，67是通過控制磷，30是通過控制氮，控制其他營養(yǎng)鹽的儀占3。湖泊富營養(yǎng)化的氮、磷標(biāo)準(zhǔn)分為5類(表22)。此外，還提出了不同水深湖泊總磷、總氮的允許負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)和危險值(表23)。營養(yǎng)程度總磷（mg/L）無機氮（mg/L）極貧營養(yǎng)貧-中營養(yǎng)中營養(yǎng)中-富營養(yǎng)富養(yǎng)0.11

9、.5表2-2 湖泊富營養(yǎng)程度的氮、磷標(biāo)準(zhǔn)(Vollenweider，1968)平均水深（m）總 氮總 磷允許危險允許危險510501002001.01.54.06.09.02.03.08.012.018.00.070.100.250.400.600.130.200.500.801.20表2-3不同水深湖泊總氮、總磷的允許負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)和危險值g/（m3.a）（Volleneider,1967）3生物學(xué)指標(biāo) 隨著富營養(yǎng)化程度的增加，生物種類數(shù)量減少，優(yōu)勢種個體數(shù)目大量增加。因此，可以用物種多樣性指數(shù)來表示富營養(yǎng)化程度。日本概括了湖泊富營養(yǎng)化和浮游生物優(yōu)勢種的關(guān)系，提出了從貧營養(yǎng)化向富營養(yǎng)化過渡時出現(xiàn)的

10、浮游生物優(yōu)勢種名錄，如下：貧營養(yǎng)性浮游硅藻(小環(huán)藻、平板藻) 浮游黃鞭毛藻(錐囊藻)富營養(yǎng)性浮游硅藻(St桿藻、脆桿藻、冠盤藻和顆粒直鏈藻)富營養(yǎng)性浮游綠藻(盤星藻、柵藻)浮游藍(lán)藻(微囊藻、囊絲藻、魚腥藻)眼蟲藻類浮游生物(裸藻) 細(xì)菌類浮游生物 在貧營養(yǎng)湖中，硅藻類的小環(huán)藻等占優(yōu)勢夕當(dāng)過渡到富營養(yǎng)化初期，星桿藻等富營養(yǎng)化硅藻類成為優(yōu)勢種；再進(jìn)一步富營養(yǎng)化，綠藻、藍(lán)藻大量產(chǎn)生。因此，可根據(jù)植物種類組成來指示水環(huán)境的富營養(yǎng)程度。采用的評價標(biāo)準(zhǔn)如表所示。結(jié)果表明，全國1 7個湖泊中，武漢東湖和杭州西湖為極富營養(yǎng)，巢湖、滇池等5個湖泊為富營養(yǎng)，青海湖、太湖、洱海等10個湖泊為中營養(yǎng)。 3.3 富營養(yǎng)

11、化的評價等級總磷（g/L）耗氧量（mg/L）透明度（m）總氮（ mg/L）生物量（萬個/L）極貧營養(yǎng)貧營養(yǎng)中營養(yǎng)富營養(yǎng)極富營養(yǎng)66027.1122.40.550.174.61000湖泊富營養(yǎng)化評價標(biāo)準(zhǔn)(蔡煜東等，1995)3.4 富營養(yǎng)化的危害1感官惡化，不利觀光 2魚類窒息或中毒死亡3影響作物生長 4水質(zhì)變劣，凈化費用增高 4 赤潮赤潮是在特定的環(huán)境條件下，海水中某些浮游植物、原生動物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。赤潮是一個歷史沿用名，它并不一定都是紅色，實際上是許多赤潮的統(tǒng)稱。赤潮發(fā)生的原因、種類、和數(shù)量的不同，水體會呈現(xiàn)不同的顏色，有紅顏色或磚紅顏色、綠色、

12、黃色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝溝藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起赤潮有時并不引起海水呈現(xiàn)任何特別的顏色。我國各海域赤潮發(fā)生情況4.1 赤潮的發(fā)生原因（1）海水富營養(yǎng)化陸源含氮磷的污染物過度集中排放海洋溢油海水養(yǎng)殖等生產(chǎn)活動的污染（2）水文氣象和海水理化因子的變化2030是赤潮發(fā)生的適宜溫度范圍?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)一周內(nèi)水溫突然升高大于2是赤潮發(fā)生的先兆。海水的化學(xué)因子如鹽度變化也是促使生物因子赤潮生物大量繁殖的原因之一，鹽度在2637的范圍內(nèi)均有發(fā)生赤潮的可能。赤潮發(fā)生的主要環(huán)境條件赤潮的判斷依據(jù)4.2 赤潮的危害（1）破壞海洋生態(tài)平衡（2）破壞海洋漁業(yè)和水產(chǎn)資源（3）危害人類健康4.3 赤

13、潮的預(yù)防赤潮的預(yù)防（1）控制污水入海量，防止海水富營養(yǎng)化實行排放總量控制建立污水處理裝置克服污水集中排放（2）加強海洋環(huán)境的監(jiān)測，開展赤潮的預(yù)報服務(wù)（3）科學(xué)合理地開發(fā)利用海洋第二節(jié) 養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境調(diào)控養(yǎng)殖用水和廢水的凈化理就是用物理、化學(xué)和生物的方法將污水中含有的污染物質(zhì)分離出來或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而使水質(zhì)達(dá)到潔凈可重新利用。其主要處理工藝和流程見表。方法類型處理方法處理對象優(yōu)缺點物 理 法柵欄、篩網(wǎng) 去除野雜魚、敵害生物、大粒徑懸浮物、漂浮物優(yōu)點：工藝簡單，費用低廉缺點：一般屬水質(zhì)預(yù)處理和初級處理沉淀、氣浮、過濾去除小粒徑塊狀物、粒狀懸浮物及膠體物質(zhì)化 學(xué) 法中和法、混凝法調(diào)節(jié)pH，

14、屬預(yù)處理去除懸浮物、膠體物質(zhì)及色度優(yōu)點：占地面積小，處理時間較短，處理 缺點：費用較大氧化法去除溶解性物質(zhì)，殺藻、殺菌、脫色生 物 法好氧生物處理：物膜法、活性污泥法去除溶懈性污染物，BOD、COD去除率達(dá)8 59 5優(yōu)點：利用微生物使溶解有機物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，并可大大降低其濃度。耐沖擊，負(fù)荷有機物的能力較強。缺點：占地面積較大，微生物、藻類 （海藻)、水生維管束植物均需培養(yǎng)，處理時間長，水生管束植物均需培養(yǎng)，處理時間長并需處理老化物質(zhì)。 表25 養(yǎng)殖用水和廢水的處理方法比較(王武，2000)水循環(huán)系統(tǒng)1 養(yǎng)殖用水的物理處理1.1 柵欄通常用在養(yǎng)魚水源進(jìn)水口，目的是防止水中個體較大的魚、蝦類

15、、漂浮物和懸浮物進(jìn)入養(yǎng)殖彎體。否則容易使水泵、管道堵塞或?qū)澈ι飵损B(yǎng)魚水體。柵欄通常是由竹箔、網(wǎng)片組成，也有的由金屬結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格組成。1.2 篩網(wǎng) 篩網(wǎng)材料通常為尼龍篩絹。篩網(wǎng)可去除浮游動物(小蝦、枝角類、橈足類等)和尺寸較小的有機警(如糞便、殘餌及懸浮物等)。生產(chǎn)上，作為幼體孵化用水，往往在水源進(jìn)水口，在柵欄的內(nèi)側(cè)再安置篩網(wǎng)以防小型浮游動物進(jìn)人孵化容器中殘害幼體。1.3 沉淀1沉淀類型 沉淀是借助水中懸浮固體本身重力，從靜止或緩流的液體中，使密度比懸濁液大的顆粒物質(zhì)與水分離的過程。沉淀主要分為3種類型： (1)自由沉淀 水中懸浮固體物質(zhì)的濃度不高，顆粒無凝聚性，在沉淀過程中顆粒間不相互黏合

16、，形狀和尺寸均不變，其沉降速度也不變。 (2)絮凝沉淀 水中懸浮固體雖濃度不高，但固體顆粒有凝聚性能，在沉淀過程中顆粒能互相黏合，成為較大的絮凝體，且沉降速度在沉淀過程中逐漸增大。 (3)化學(xué)沉淀 在污水中加入化學(xué)藥劑，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶性化合物，然后把這種不溶性化合物通過沉淀分離出來。2 沉淀池結(jié)構(gòu)(1)平流式(2)輻流式 (3)豎流式 圖22 三種類型沉淀池的結(jié)構(gòu)a平流式 b輻流式c豎流式1進(jìn)水區(qū) 2沉淀區(qū) 3出水區(qū) 4緩沖區(qū) 5污泥區(qū)(王武，2000)3 養(yǎng)殖用水的化學(xué)處理 養(yǎng)殖用水的化學(xué)處理是利用化學(xué)作用，以除去水中的污染物通常加人化學(xué)藥劑，促使污染物配位、沉淀、中和以及氧化還原等。3.1 消毒法(一)重金屬的去除：EDTA作為一種金屬離子螯合劑，已廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)之中。EDTA是乙二胺四乙酸(CH2 COOH)NC Hz C H2 N(CH z C0()H)2的簡稱。(二)氧化一還原法：在養(yǎng)殖生產(chǎn)上最常用的是空氣氧化法，將水中的無機物和溶解有機物通過氧化一還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為易于從水中分離的氣體或固體。(三)混凝法：水中的懸浮物質(zhì)大多數(shù)可以通過自然沉淀法