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摘要[目的]研究大周库湾网箱养鱼对水质的影响。[方法]以三峡库区大周库湾网箱养殖现场调查数据为基础，采用水质相对影响度分析了网箱养殖对周围水质的影响。[结果]网箱养殖对库湾积累区水体中DO、pH、NH3-N、TN、TP和Chla的影响最大。越靠近江心，水体水质呈逐渐好转趋势。[结论]该研究可为库区支流环境管理提供技术支持。
关键词大周库湾；网箱养鱼；水质；相对影响度
中图分类号S949文献标识码 A文章编号 0517-6611（2016）13-180-03
近年来，为满足人们日益增长的食物需求，特别是为满足日益增长的水产食品的需要，水产养殖业在全球范围内有所增加。三峡水库蓄水成库后，回水区形成许多库湾，这些区域水体与陆地池塘水体相比溶氧充足，排污能力强，极适宜单品种或多品种鱼类密养。此外，网箱养鱼具有投资少、 产量高、 见效快、利润大等特点，因此受到养殖户青睐[1]。但是，库湾网箱养殖区域水流缓慢，养殖过程中排放的残饵和排泄物等不易转移和扩散，往往导致养殖场周边水体各种理化因子的改变和底泥环境的恶化[2-3]。Tacon等[4]提出网箱养鱼对水质的影响主要是饲料的成分和饲料转化率，还包括粪便废物的产生、有机和无机肥料、石灰功能材料、除藻剂和除草剂、杀菌剂、抗生素，以及渗透调节剂、灭鱼剂、益生菌等。Folke等[5]发现鲑鱼网箱养殖污染面积是养殖面积的50余倍。Ahmet Demirak等[6]分析爱琴海东南海岸线Güllük海湾网箱养殖基地，发现网箱养殖不同季节对对照区的影响不同，但都有影响。在国内，网箱养鱼对水质的影响研究也很多。李学辉[7]和李崇明等[8]曾对三峡水库网箱养殖的利弊进行了分析。石广福等[9]对库区万州段投饵网箱对水体底泥水化因子的影响进行了研究。黄程等[10]分析了库区长江一级支流大宁河网箱养殖对水体污染面积的影响。蒋增杰等[11]研究了唐家湾网箱养殖对水环境的影响。程素珍等[12]揭示了山东周村水库网箱养鱼的污染主要来源于饲料、肥料和鱼类病防治药剂。笔者通过对三峡库区大周库湾投饵网箱养鱼的周围水质进行监测，采用相对影响度从整体层面系统研究了网箱养鱼对周围水体的污染现状，分析了各营养元素与叶绿素a含量之间的关系，旨在为库区支流环境管理提供技术支撑。
1材料与方法
1.1研究区概况
研究区为三峡库区万州段大周镇某回水库湾，该养殖点位于108°30′7″E
，30°53′38″N。三峡水库蓄水后，在 145、156和 175 m 3个工程调度水位下，受干流回水顶托的影响，流速很小，处于准静止状态，常年适于网箱养鱼。经现场调查统计，该养殖点养殖网箱呈近似平行四边形分布于库湾两侧，共设计网箱249个，实际养鱼网箱231个，主要鱼类品种以鲤鱼、草鱼、武昌鱼为主，网箱总面积为6 225 m2，年渔获量403.6 t。若按每吨活鱼将产生有机污染物2 500 kg，产生氮、磷量分别为60 kg和10 kg的标准[13]，该养殖点每年将产生有机污染物1 009 t，产生氮磷量分别为24.216和4.036 t。
1.2研究方法
1.2.1取样方法和采样时间。样品取样区分4个部分：①库湾积累区，共设置1个断面2个监测点；②网箱养殖区，共设置9个监测点；③影响区，共设置3个区间范围，7个断面，35个监测点，监测区间按顺水方向不等的间距平均布设监测点，各区间范围段分别为距最外层网箱5～20 m区间范围、20～55 m区间范围和55～110 m区间范围。④长江对照断面，共设置上、下游2个断面5个监测点。监测水域河道形状、监测断面和监测点布设如图1所示。现场采样断面和采样点与图1中设计方案一致，用有机玻璃采样器在每个采样点的 0.5 m水深处采集水样。
1.2.2样品分析方法。监测分析项目包括溶解氧（DO）、pH、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a含量（Chla）。采集样品的保存方法按照《水和废水监测分析方法 》（第4版）[14]的要求进行。DO和pH在现场进行测定，其他指标在实验室进行测定。各指标监测分析方法见表1。
1.2.3数据分析方法。水质的相对影响度（Relative modification，RM）主要描述监测研究点水质相对于上游水质被影响的程度，从而评价网箱养殖行为对周围水体水质综合影响程度大小。相对影响度的计算公式为：
RM=（Mc-Mr）/Co。
式中，RM表示相对影响度；Mc表示各研究点各监测指标浓度值（mg/L）；Mr表示网箱养殖区水体与长江水体交汇处对照断面各监测指标浓度值（mg/L）；Co表示长江上游背景断面各监测指标浓度值（mg/L）。
对某一个监测指标而言，在95%置信区间内若该指标的平均RM值远大于或远小于0，则说明该区域内水体该项指标被网箱养鱼行为严重影响。相对影响度能很好地评价由多种不同因素引起的复杂参数，并能直观分析该参数的变化规律。
2结果与分析
2.1溶解氧和pH由表2可知，此次监测结果表明网箱内DO平均浓度为6.12 mg/L，低于其他监测点；网箱内pH平均值为7.78，高于库湾积累区（7.51），且低于其他监测点。从图2可以看出，溶解氧的平均RM值在网箱内出现最大负值，约为库湾积累区平均RM值的1.5倍，约为影响区各监测部位的3倍，同时库湾积累区平均RM值是影响区的2倍。这说明鱼类生长与呼吸耗费了养殖区域水体中大量的氧气。在库湾积累区内，由于扩散作用，大量饲料散落物和鱼类粪便排泄物扩散于此，加上该区域水流流速趋近于0，又无干净水源稀释，因此大量耗氧有机物在此堆积，耗氧有机物分解消耗水体溶解氧，使该区域内溶解氧含量明显低于影响区。Yokoyama[15]认为要使鱼类正常生长，溶解氧含量应大于5.7 mg/L，该网箱内溶解氧浓度已接近此临界值。pH在库湾积累区最低，各监测点RM值从库湾积累区到外层影响区呈递减趋势。 2.2叶绿素a从图3可以看出，叶绿素a的相对影响度在库湾积累区表现为最大正值，由网箱到长江方向依次减小，库湾积累区RM值约为最外层研究点（55～110 m范围内）的10倍，网箱内RM值约为最外层研究点（55～110 m范围内）的2.5倍。库湾积累区和网箱内叶绿素a含量远大于最外层研究点（55～110 m范围内）水体中。这说明从网箱养殖区到对照区方向叶绿素a含量呈递减趋势，水体水质逐渐好转。大量剩余饵料及鱼类粪便中含有大量N和P等营养元素，在养殖区及其附近积累，水流几乎静止，导致藻类疯长，叶绿素a含量明显高于影响区和对照区。据统计，网箱内大口鲢、草鱼等植食鱼类约占养鱼总量的12%。该类鱼在生长过程中喜吞噬水体中藻类，因此网箱内平均RM值约为库湾积累区的1/4。
2.3氨氮、总氮、总磷的变化及其与叶绿素a的关系Tiziana等[16]提出网箱养鱼对水体的污染主要是以释放大量可溶性N、P元素为特点。蔡清海等[17]对福建省罗源湾网箱养殖区海洋生态环境的研究表明，2004 年大面积开展网箱养殖后罗源湾的海水中无机氮浓度为0.292 mg/L，是1991年的1.87倍。蒋增杰等[11]在对唐家湾网箱养殖的研究表明网箱养殖使局部水体中磷增加。从图4可以看出，各研究点氨氮、总氮和总磷的平均RM值变化波动较大，RM值在库湾积累区最大，由里向外逐渐趋近于0，说明氨氮、总氮、总磷在库湾积累区污染最严重，向江心靠近，由于有上游干净水源稀释，污染程度呈减轻趋势。在整个监测区域内，氨氮、总氮和总磷的RM值呈上下波动趋势。这说明除了与江水浸灌稀释和河床地形影起的水流方向紊乱等复杂因素有关外，氨氮、总氮、总磷浓度的变化还与叶绿素a含量的变化有相关性。
从图4可以看出，叶绿素a的RM值的变化规律与氨氮、总氮、总磷的变化规律有一致性，特别是与氨氮、总氮的变化规律一致。这说明藻类数量（叶绿素a）随着氨氮、总氮、总磷浓度的降低而减少，随着氨氮、总氮、总磷浓度的共同增大而增多，N和P元素在藻类生长方面起着决定作用，叶绿素a含量受低浓度元素的制约。同时，某些区域RM值出现负值，说明藻类的繁殖因为吸收了水体中N、P元素，使水体中氨氮、总氮、总磷浓度低于对照区。
3结论
笔者对三峡库区大周库湾投饵网箱养鱼的周围水质进行监测，采用相对影响度研究了网箱养鱼对周围水体的污染现状，并分析了各营养元素与叶绿素a含量之间的关系，得出以下结论：
（1）库湾积累区的各水质指标劣于网箱内研究点，劣于影响区各研究点，劣于长江对照断面，属于污染最明显区域，若采用综合营养状态指数法[18]进行评价，该区域为中度富营养状态。
（2）水体中NH3-N、TN、TP浓度都有明显改变，不管是在网箱养殖区还是影响区。
（3）因为库湾网箱养殖业的存在，周围水质明显下降。从整个监测区域各指标来看，水体水质向江心呈逐渐变好状态。
（4）藻类数量（叶绿素a）随着氨氮、总氮和总磷浓度的降低而减少，随着氨氮、总氮和总磷浓度的共同增大而增多，N和P元素在藻类生长方面起着决定作用，叶绿素a含量受低浓度元素的制约。
（5）外来营养盐不是影响NH3-N、TN、TP浓度的决定因素，输入营养盐才是主因。
（6）相对影响度可用于评价因网箱引起的TN和TP浓度的变化。同时，该方法还可以分析由不同污染元素引起的复杂参数的变化规律。
参考文献
[1]
徐胜强，邢国新.网箱养鱼对东武仕水库水质的影响[J].河北渔业，2009（9）：33-34.
[2] MERCERON M，KEMPF M，BENTLEY D，et al.Enivronmental impact of a salmonid farm on a well flushed marine site：Ⅰ.Current and water quality[J].J Appl Ichthyol，2002，18（1）：40-50.
[3] KEMPF M，MERCERON M，CADOUR G，et al.Enivronmental impact of a salmonid farm on a well flushed marine site：Ⅱ.Biosedimentology[J].J Appl Ichthyol，2002，18（1）：51-56.
[4] TACON A G J，PHILLIPS M J，BARG U C.Aquaculture feeds and the environment： The Asian experience[J].Water science and technology，1995，31（10）：41-59.
[5] FOLKE C.Marine biodiversity and ecosystem services as the foundation for social and economic development in coastal areas[M]//Biodiversity and sustainable use of coastal waters.Stockhlm：Tjarno Marine Biological Laboratory Series，Swedish Scientific Committee on Biological Diversity；Museum of Natural History，1995：18-19.
[6] DEMIRAK A，BALCI A，TFEKCI M.Environmental impact of the marine aquaculture in Güllük Bay，Turkey[J].Environmental monitoring and assessment，2006，123（1）：1-12. [7] 李学辉.三峡库区网箱养殖弊大于利[J].环境经济，2005（6）：58-59.
[8] 李崇明，黄真理，常剑波，等.三峡水库网箱养殖利弊分析[J].中国三峡建设，2005（4）：49-52.
[9] 石广福，郑永华，蔡深文，等.三峡库区万州段投饵网箱养鱼对底泥水化因子的影响[J].淡水渔业，2009，39（3）：36-39.
[10] 黄程，邓春光，吴光应，等.大宁河菜子坝汇流口网箱养鱼对周围水质的影响[J].安徽农业科学，2009，37（14）：6590-6591，6642.
[11] 蒋增杰，崔毅，陈碧鹃.唐家湾网箱养殖对水环境的影响[J].农业环境科学学报，2007，26（3）：1190-1194.
[12] 程素珍，许尚杰，刁汇文.水库网箱养鱼对水质的影响及防治对策[J].水利与建筑工程学报，2010，8（1）：30-31.
[13] ACKEFORS H，ENELL M.The release of nutrients and organic matter from aquaculture systems in Nordic countries[J].J Appl Ichthyol，1994，10：225-241.
[14] 国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[S].4版.北京：中国环境科学出版社，2002.
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[16] TIZIANA L R，SIMONE M，EUGENIA F，et al.Impact on the water column biogeochemistry of a Mediterranean mussel and fish farm[J].Water research，2002，36：713-721.
[17] 蔡清海，杜琦，钱小明，等.福建罗源湾网箱养殖区海洋生态环境质量评估[J].海洋科学进展，2007，25（1）：108-109.
[18] 重庆市环境科学研究院.三峡库区次级河流回水段富营养化发生条件与预防措施研究[Z].重庆：重庆市环境科学研究院，2006.
关键词大周库湾；网箱养鱼；水质；相对影响度
中图分类号S949文献标识码 A文章编号 0517-6611（2016）13-180-03
近年来，为满足人们日益增长的食物需求，特别是为满足日益增长的水产食品的需要，水产养殖业在全球范围内有所增加。三峡水库蓄水成库后，回水区形成许多库湾，这些区域水体与陆地池塘水体相比溶氧充足，排污能力强，极适宜单品种或多品种鱼类密养。此外，网箱养鱼具有投资少、 产量高、 见效快、利润大等特点，因此受到养殖户青睐[1]。但是，库湾网箱养殖区域水流缓慢，养殖过程中排放的残饵和排泄物等不易转移和扩散，往往导致养殖场周边水体各种理化因子的改变和底泥环境的恶化[2-3]。Tacon等[4]提出网箱养鱼对水质的影响主要是饲料的成分和饲料转化率，还包括粪便废物的产生、有机和无机肥料、石灰功能材料、除藻剂和除草剂、杀菌剂、抗生素，以及渗透调节剂、灭鱼剂、益生菌等。Folke等[5]发现鲑鱼网箱养殖污染面积是养殖面积的50余倍。Ahmet Demirak等[6]分析爱琴海东南海岸线Güllük海湾网箱养殖基地，发现网箱养殖不同季节对对照区的影响不同，但都有影响。在国内，网箱养鱼对水质的影响研究也很多。李学辉[7]和李崇明等[8]曾对三峡水库网箱养殖的利弊进行了分析。石广福等[9]对库区万州段投饵网箱对水体底泥水化因子的影响进行了研究。黄程等[10]分析了库区长江一级支流大宁河网箱养殖对水体污染面积的影响。蒋增杰等[11]研究了唐家湾网箱养殖对水环境的影响。程素珍等[12]揭示了山东周村水库网箱养鱼的污染主要来源于饲料、肥料和鱼类病防治药剂。笔者通过对三峡库区大周库湾投饵网箱养鱼的周围水质进行监测，采用相对影响度从整体层面系统研究了网箱养鱼对周围水体的污染现状，分析了各营养元素与叶绿素a含量之间的关系，旨在为库区支流环境管理提供技术支撑。
1材料与方法
1.1研究区概况
研究区为三峡库区万州段大周镇某回水库湾，该养殖点位于108°30′7″E
，30°53′38″N。三峡水库蓄水后，在 145、156和 175 m 3个工程调度水位下，受干流回水顶托的影响，流速很小，处于准静止状态，常年适于网箱养鱼。经现场调查统计，该养殖点养殖网箱呈近似平行四边形分布于库湾两侧，共设计网箱249个，实际养鱼网箱231个，主要鱼类品种以鲤鱼、草鱼、武昌鱼为主，网箱总面积为6 225 m2，年渔获量403.6 t。若按每吨活鱼将产生有机污染物2 500 kg，产生氮、磷量分别为60 kg和10 kg的标准[13]，该养殖点每年将产生有机污染物1 009 t，产生氮磷量分别为24.216和4.036 t。
1.2研究方法
1.2.1取样方法和采样时间。样品取样区分4个部分：①库湾积累区，共设置1个断面2个监测点；②网箱养殖区，共设置9个监测点；③影响区，共设置3个区间范围，7个断面，35个监测点，监测区间按顺水方向不等的间距平均布设监测点，各区间范围段分别为距最外层网箱5～20 m区间范围、20～55 m区间范围和55～110 m区间范围。④长江对照断面，共设置上、下游2个断面5个监测点。监测水域河道形状、监测断面和监测点布设如图1所示。现场采样断面和采样点与图1中设计方案一致，用有机玻璃采样器在每个采样点的 0.5 m水深处采集水样。
1.2.2样品分析方法。监测分析项目包括溶解氧（DO）、pH、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a含量（Chla）。采集样品的保存方法按照《水和废水监测分析方法 》（第4版）[14]的要求进行。DO和pH在现场进行测定，其他指标在实验室进行测定。各指标监测分析方法见表1。
1.2.3数据分析方法。水质的相对影响度（Relative modification，RM）主要描述监测研究点水质相对于上游水质被影响的程度，从而评价网箱养殖行为对周围水体水质综合影响程度大小。相对影响度的计算公式为：
RM=（Mc-Mr）/Co。
式中，RM表示相对影响度；Mc表示各研究点各监测指标浓度值（mg/L）；Mr表示网箱养殖区水体与长江水体交汇处对照断面各监测指标浓度值（mg/L）；Co表示长江上游背景断面各监测指标浓度值（mg/L）。
对某一个监测指标而言，在95%置信区间内若该指标的平均RM值远大于或远小于0，则说明该区域内水体该项指标被网箱养鱼行为严重影响。相对影响度能很好地评价由多种不同因素引起的复杂参数，并能直观分析该参数的变化规律。
2结果与分析
2.1溶解氧和pH由表2可知，此次监测结果表明网箱内DO平均浓度为6.12 mg/L，低于其他监测点；网箱内pH平均值为7.78，高于库湾积累区（7.51），且低于其他监测点。从图2可以看出，溶解氧的平均RM值在网箱内出现最大负值，约为库湾积累区平均RM值的1.5倍，约为影响区各监测部位的3倍，同时库湾积累区平均RM值是影响区的2倍。这说明鱼类生长与呼吸耗费了养殖区域水体中大量的氧气。在库湾积累区内，由于扩散作用，大量饲料散落物和鱼类粪便排泄物扩散于此，加上该区域水流流速趋近于0，又无干净水源稀释，因此大量耗氧有机物在此堆积，耗氧有机物分解消耗水体溶解氧，使该区域内溶解氧含量明显低于影响区。Yokoyama[15]认为要使鱼类正常生长，溶解氧含量应大于5.7 mg/L，该网箱内溶解氧浓度已接近此临界值。pH在库湾积累区最低，各监测点RM值从库湾积累区到外层影响区呈递减趋势。 2.2叶绿素a从图3可以看出，叶绿素a的相对影响度在库湾积累区表现为最大正值，由网箱到长江方向依次减小，库湾积累区RM值约为最外层研究点（55～110 m范围内）的10倍，网箱内RM值约为最外层研究点（55～110 m范围内）的2.5倍。库湾积累区和网箱内叶绿素a含量远大于最外层研究点（55～110 m范围内）水体中。这说明从网箱养殖区到对照区方向叶绿素a含量呈递减趋势，水体水质逐渐好转。大量剩余饵料及鱼类粪便中含有大量N和P等营养元素，在养殖区及其附近积累，水流几乎静止，导致藻类疯长，叶绿素a含量明显高于影响区和对照区。据统计，网箱内大口鲢、草鱼等植食鱼类约占养鱼总量的12%。该类鱼在生长过程中喜吞噬水体中藻类，因此网箱内平均RM值约为库湾积累区的1/4。
2.3氨氮、总氮、总磷的变化及其与叶绿素a的关系Tiziana等[16]提出网箱养鱼对水体的污染主要是以释放大量可溶性N、P元素为特点。蔡清海等[17]对福建省罗源湾网箱养殖区海洋生态环境的研究表明，2004 年大面积开展网箱养殖后罗源湾的海水中无机氮浓度为0.292 mg/L，是1991年的1.87倍。蒋增杰等[11]在对唐家湾网箱养殖的研究表明网箱养殖使局部水体中磷增加。从图4可以看出，各研究点氨氮、总氮和总磷的平均RM值变化波动较大，RM值在库湾积累区最大，由里向外逐渐趋近于0，说明氨氮、总氮、总磷在库湾积累区污染最严重，向江心靠近，由于有上游干净水源稀释，污染程度呈减轻趋势。在整个监测区域内，氨氮、总氮和总磷的RM值呈上下波动趋势。这说明除了与江水浸灌稀释和河床地形影起的水流方向紊乱等复杂因素有关外，氨氮、总氮、总磷浓度的变化还与叶绿素a含量的变化有相关性。
从图4可以看出，叶绿素a的RM值的变化规律与氨氮、总氮、总磷的变化规律有一致性，特别是与氨氮、总氮的变化规律一致。这说明藻类数量（叶绿素a）随着氨氮、总氮、总磷浓度的降低而减少，随着氨氮、总氮、总磷浓度的共同增大而增多，N和P元素在藻类生长方面起着决定作用，叶绿素a含量受低浓度元素的制约。同时，某些区域RM值出现负值，说明藻类的繁殖因为吸收了水体中N、P元素，使水体中氨氮、总氮、总磷浓度低于对照区。
3结论
笔者对三峡库区大周库湾投饵网箱养鱼的周围水质进行监测，采用相对影响度研究了网箱养鱼对周围水体的污染现状，并分析了各营养元素与叶绿素a含量之间的关系，得出以下结论：
（1）库湾积累区的各水质指标劣于网箱内研究点，劣于影响区各研究点，劣于长江对照断面，属于污染最明显区域，若采用综合营养状态指数法[18]进行评价，该区域为中度富营养状态。
（2）水体中NH3-N、TN、TP浓度都有明显改变，不管是在网箱养殖区还是影响区。
（3）因为库湾网箱养殖业的存在，周围水质明显下降。从整个监测区域各指标来看，水体水质向江心呈逐渐变好状态。
（4）藻类数量（叶绿素a）随着氨氮、总氮和总磷浓度的降低而减少，随着氨氮、总氮和总磷浓度的共同增大而增多，N和P元素在藻类生长方面起着决定作用，叶绿素a含量受低浓度元素的制约。
（5）外来营养盐不是影响NH3-N、TN、TP浓度的决定因素，输入营养盐才是主因。
（6）相对影响度可用于评价因网箱引起的TN和TP浓度的变化。同时，该方法还可以分析由不同污染元素引起的复杂参数的变化规律。
参考文献
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[4] TACON A G J，PHILLIPS M J，BARG U C.Aquaculture feeds and the environment： The Asian experience[J].Water science and technology，1995，31（10）：41-59.
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[8] 李崇明，黄真理，常剑波，等.三峡水库网箱养殖利弊分析[J].中国三峡建设，2005（4）：49-52.
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[10] 黄程，邓春光，吴光应，等.大宁河菜子坝汇流口网箱养鱼对周围水质的影响[J].安徽农业科学，2009，37（14）：6590-6591，6642.
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[17] 蔡清海，杜琦，钱小明，等.福建罗源湾网箱养殖区海洋生态环境质量评估[J].海洋科学进展，2007，25（1）：108-109.
[18] 重庆市环境科学研究院.三峡库区次级河流回水段富营养化发生条件与预防措施研究[Z].重庆：重庆市环境科学研究院，2006.