單胤瑋

摘 要：隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加，人們對水產(chǎn)品的需求也越來越大。在這一趨勢下，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模不斷提升，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖因其高度集約化、養(yǎng)殖環(huán)境及廢水排放可控性等優(yōu)點(diǎn)，得到了巨大的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水循環(huán)；養(yǎng)殖技術(shù)；發(fā)展與現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們生活水平的日益提高，人們對健康食品的需求日趨增多。水產(chǎn)品作為一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的來源，因其富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、多糖等人體必需的營養(yǎng)元素，且易于為人體吸收而受到越來越廣泛的關(guān)注。在這一趨勢下，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展。聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）數(shù)據(jù)顯示，20世紀(jì)70年代初，通過養(yǎng)殖收獲的水產(chǎn)品消費(fèi)量僅占全球水產(chǎn)品消費(fèi)總量的6%；而現(xiàn)今，全球水產(chǎn)品的50%以上出自于水產(chǎn)養(yǎng)殖[1]。中國作為世界水產(chǎn)養(yǎng)殖的第一大國，其養(yǎng)殖總量、養(yǎng)殖面積以及從事水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)行業(yè)的人數(shù)均居世界首位。1988年起，中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量首次超過捕撈總產(chǎn)量，養(yǎng)殖總產(chǎn)量占據(jù)世界養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%以上[2]。

然而，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展帶來高水產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)，也會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，大量養(yǎng)殖廢水肆意排放造成養(yǎng)殖水域的水質(zhì)下降，已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展最嚴(yán)重的障礙。傳統(tǒng)開放式水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中，大量殘餌糞便排放至附近水域[3]，以致大量有機(jī)、無機(jī)營養(yǎng)元素以氨氮、亞氮、磷酸鹽或有機(jī)顆粒等形式進(jìn)入臨近水域[4]，不僅造成了養(yǎng)殖資源極大的浪費(fèi)，同時(shí)加劇了養(yǎng)殖環(huán)境的污染與惡化，誘發(fā)病害發(fā)生，影響到水產(chǎn)品的安全，嚴(yán)重制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展[5]。

因此，為保護(hù)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境，提高養(yǎng)殖資源利用效率，亟需發(fā)展并完善一種保證產(chǎn)品質(zhì)量，有效利用資源并兼顧解決環(huán)境污染的養(yǎng)殖技術(shù)，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating Aquaculture System， RAS）便是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)最為有效的途徑[6]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)作為一種環(huán)境友好型、資源節(jié)約型、養(yǎng)殖環(huán)境高度可控的養(yǎng)殖模式，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展過程中受到越來越多的關(guān)注。

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating Aquaculture System， RAS）是一種相對新型的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，通過一系列水處理單元，收集養(yǎng)殖池中產(chǎn)生的廢水，并對其進(jìn)行回收處理[7]。RAS是集中了環(huán)境工程、電子信息、生物科學(xué)、土木工程等學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，以去除殘留的殘餌糞便、總氨氮（TAN）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）等污染物，以凈化養(yǎng)殖環(huán)境為目的，對污水進(jìn)行物理過濾、生物過濾、去除CO2、消毒、增氧、調(diào)溫等處理，再將凈化水重新輸入養(yǎng)殖池，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)測與反饋及時(shí)調(diào)整養(yǎng)殖過程中投喂等養(yǎng)殖行為的過程[8]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)為養(yǎng)殖生物提供了安全可控的環(huán)境，充分利用養(yǎng)殖用水，合理分配養(yǎng)殖資源，為實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的高密度集約化養(yǎng)殖提供了良好條件。

典型的RAS主要處理單元包括養(yǎng)殖池、機(jī)械過濾裝置（固液分離器、微濾機(jī)等）、泡沫分離器/蛋白分離器、CO2去除裝置、生物濾池、消毒裝置（紫外燈或臭氧發(fā)生器）、增氧機(jī)等。其中，固液分離器借助離心力、重力作用去除養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的殘餌、糞便；微濾機(jī)用于攔截固液分離器無法去除的小顆粒物；泡沫分離器/蛋白分離器則是通過射流器將空氣射入水底，產(chǎn)生微小氣泡，在氣泡上浮過程中借助其強(qiáng)大的表面張力吸附水中溶解態(tài)雜質(zhì)或小型顆粒態(tài)有機(jī)雜質(zhì)；生物濾池作為RAS的核心單元，通過填料的吸附作用、基質(zhì)上附著微生物的生長代謝去除養(yǎng)殖池中TAN、NO2--N等有害物質(zhì)；紫外燈或臭氧發(fā)生裝置則主要用于去除養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)可能存在的病原菌。近年來，隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，RAS加強(qiáng)了對養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物狀態(tài)、環(huán)境指標(biāo)、飼喂行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)反饋的檢測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)殖行為，確保養(yǎng)殖生物始終處于安全穩(wěn)定的養(yǎng)殖環(huán)境，養(yǎng)殖資源始終得以合理使用，進(jìn)一步推動了RAS的發(fā)展。

我國目前，循環(huán)水養(yǎng)殖在國內(nèi)外均迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖品種也日益增多。在循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)相對發(fā)達(dá)的歐洲地區(qū)，多數(shù)養(yǎng)殖企業(yè)在水產(chǎn)養(yǎng)殖苗種孵化及育成階段均采用循環(huán)水養(yǎng)殖工藝，越來越多的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式得以成功實(shí)踐[9]。在挪威，其幼鮭產(chǎn)量從2005僅約35萬尾劇增到2009年的380萬尾[10]，可見其循環(huán)水養(yǎng)殖的規(guī)模在不斷增大；從2000年起，丹麥法羅群島培育大西洋鮭（Salmo salar）幼魚便全部采用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的方法。法國將循環(huán)水養(yǎng)殖工藝應(yīng)用于大菱鲆（Turbot）苗種孵化、育成等其他幾乎所有的環(huán)節(jié)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前歐洲循環(huán)水養(yǎng)殖種類多達(dá)100余種，年產(chǎn)量已超300萬噸，養(yǎng)殖面積超過35萬m2。循環(huán)水養(yǎng)殖理論與技術(shù)也成為歐洲重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一[9]。

近20年來，我國經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，也將海水循環(huán)水養(yǎng)殖帶入了發(fā)展的新時(shí)期。我國沿海各省如遼寧、山東、福建、天津、江蘇、浙江等地循環(huán)水養(yǎng)殖規(guī)模不斷提升，可以工作的循環(huán)水養(yǎng)殖車間數(shù)量逐年增加，養(yǎng)殖種類也逐漸增加，已經(jīng)多達(dá)幾十種。目前典型的養(yǎng)殖品種主要包括歐鱸（European seabass）、半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis Gunther）、大西洋鮭、石斑魚、大菱鲆、對蝦、河鲀等。但循環(huán)水養(yǎng)殖在工廠化養(yǎng)殖中所占比例還是相對小，因?yàn)檠h(huán)水系統(tǒng)的建立和運(yùn)行需要高昂的成本。以天津市、山東省、遼寧省和河北省為例，其現(xiàn)有的循環(huán)水養(yǎng)殖總面積只占工廠化養(yǎng)殖的6.72%，約為3.2×105 m2[11]。在經(jīng)過了開拓、探索、整合等不同階段的發(fā)展，我國海水工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)已達(dá)到較高水平，并且養(yǎng)殖種類也越來越多樣。因此，研發(fā)運(yùn)行成本降低的設(shè)備，響應(yīng)節(jié)能減排的號召，同時(shí)培育經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的新品種，提高系統(tǒng)的盈利，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動下，循環(huán)水養(yǎng)殖才能有更好更快的發(fā)展前景。

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