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摘要：【目的】查明广西南宁市罗非鱼池塘中氮、磷营养盐和铜、锌重金属的空间分布差异，了解其潜在生态风险，为建立罗非鱼健康池塘养殖模式及防控水体富营养化和重金属污染提供科学依据。【方法】于2015年8—9月分别对南宁市12个县（区）60个罗非鱼养殖池塘的表层沉积物进行采样，采用潜在生态危害指数法评价沉积物重金属铜和锌污染的潜在生态风险，并以综合污染指数评价法评价氮和磷的污染程度。【结果】南宁市不同县（区）罗非鱼池塘沉积物中铜、锌、总磷和总氮的含量存在明显差异，其中总磷含量的最大值与最小值差异最明显，达37.6倍。60份池塘表层沉积物样品中铜、锌、总磷和总氮的平均含量分别为53.131、122.546、1455.108和1375.253 mg/kg，对应的超标率为98.33%、93.33%、78.33%和100.00%，即南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌、总磷和总氮含量均偏高，且总氮含量全部超标。南宁市12个县（区）罗非鱼池塘的重金属污染综合生态风险指数（RI）变化范围为7.65～24.26，平均值为15.41，明显小于150.00，具体排序为武鸣区>良庆区>青秀区>马山县>宾阳县>邕宁区>西乡塘区>上林县>江南区>兴宁区>隆安县>横县。综合污染指数（FF）评价结果显示，南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中氮和磷的FF为1.124～4.448，其中，横县的罗非鱼池塘为2级污染，隆安县和西乡塘区为3级污染，其余县（区）则达4级污染。【结论】南宁市罗非鱼养殖池塘沉积物中重金属铜和锌的潜在生态风险较低，但氮和磷的污染程度相对较严重，因此生产过程中建议通过减少养殖投入品、种植水草、定期清除淤泥等防控池塘水体富营养化和重金属污染。
关键词： 罗非鱼池塘；表层沉积物；重金属；生态风险评估；综合生态风险指数（RI）；综合污染指数（FF）； 南宁市
中图分类号： S965.125 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）09-1865-08
0 引言
【研究意义】罗非鱼是广西最主要的水产养殖品种，其年均产量高达28.6万t，位居全国第三（张宗利，2015）。池塘养殖为罗非鱼的主要养殖模式，而养殖过程中因饵料等投入品带来的氮、磷、铜、锌等物质会沉降至底泥中，长期累积极易造成污染并通过扰动等形式重新释放到水体中，其中，铜和锌等重金属元素又通过食物链转移到鱼体中引起健康风险，高氮和磷等富营养化水体的排放则加重池塘周围水环境的有机负荷（刘国锋等，2018）。因此，了解罗非鱼养殖池塘表层沉积物中铜、锌、氮和磷含量分布，并对其生态风险进行评估，可为建立罗非鱼健康养殖模式及防控水体富营养化和重金属污染提供科学依据。【前人研究进展】池塘水体中的重金属和营养盐元素仅有部分被生物直接吸收利用，大部分通过沉降和吸附等作用聚集到池塘沉积物中（刘兴国，2011）。目前，国内有关沉积物重金属和营养盐的污染程度及生态风险评价多数是将二者分开独立进行研究。贾成霞等（2011）研究表明，北京地区养殖池塘沉积物中重金属铜和汞的含量已超过相关国家环境标准；赵汉取等（2014）、施沁璇等（2015）研究发现，浙江湖州市和嘉兴市的养殖鱼塘表层沉积物重金属锌的绝对质量比最高，而综合污染指数（FF）显示铜和锌的污染指数较高。重金属和营养元素的来源因养殖水域、土壤和气候环境、养殖种类和养殖方式而异。焦宝玉等（2015）、庞洋洋等（2015）、施沁璇等（2015）分别对河南、湖州和广西武鸣等地的池塘底泥重金属来源进行研究，结果发现铜含量与锌含量间呈显著正相关，初步认为二者的来源可能相同。近年来，还有学者对梁子湖（王玲玲等，2015）、洞庭湖（张光贵，2015）、浙江大洋水库（贾茜茜等，2016）、滆湖（熊春晖等，2016）、太湖（于佳佳等，2017）、丹江口水库（李冰等，2018）等江河和湖库沉积物中营养盐和重金属进行同步分析，结果发现表层沉积物中的营养盐和重金属含量在生态空间上的分布差异明显，存在不同程度的沉积物氮磷污染和重金属生态风险。【本研究切入点】南宁市是广西罗非鱼主产区，其罗非鱼养殖模式主要是池塘精养和混养。南宁市武鸣淡水鱼塘的水质主要受重金属+总氮复合污染中锌、铜和总氮的相互作用所调控（罗伟等，2016），其池塘底泥中的铜和锌含量普遍偏高（陈琴等，2013；庞洋洋等，2016），但针对罗非鱼养殖池塘底泥中的铜、锌、氮、磷含量分布及其生态风险评价鲜见同步研究报道。【拟解决的关键问题】通过对广西南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌、总磷和总氮含量进行检测，查明南宁市主养罗非鱼池塘中氮、磷营养盐和铜、锌重金属的空间分布差异，了解其氮、磷污染程度和重金属累积的潜在生态风险，为建立罗非鱼健康池塘养殖模式及防控水体富营养化和重金属污染提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 样品采集与处理
根据《湖泊富营养化调查规范》（第2版）和GB/T 17138—1997《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》进行池塘表层沉积物采集、处理和保存。2015年8—9月分别在南宁市12个县（区）采集样品，从各县（区）随机选取5个不相邻的罗非鱼池塘进行表层沉积物样品采集，共采集60份样品。所选择池塘均为罗非鱼—四大家鱼混养养殖模式，养殖面积0.7～1.3 ha。具体采样地点见图1。
1. 2 检测指标及方法
重金属铜和锌采用盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸消化法进行测定，总氮采用重铬酸钾—硫酸消化法结合凯氏定氮法进行测定，总磷采用高氯酸—硫酸消化法结合钼锑抗显色法进行测定。
1. 3 统计分析
采用Excel 2010和SPSS 21.0对铜、锌、总氮和总磷的实测值进行处理与分析。
沉积物重金属污染分析：采用潜在生态危害指数法评價沉积物重金属污染对养殖水产品质量的潜在生态风险。 [Cif]=[CiD]/[CiR]
[Eir]=[Tir]×[Cif]
RI=∑[Eir]
式中，[Cif]为重金属污染系数；[CiD]为样品浓度实测值；[CiR]为沉积物背景参考值，本研究为广西土壤重金属背景值；[Eir为]单种重金属的潜在生态危害系数；[Tir]为重金属毒性系数；RI为多种重金属潜在生态危害指数。潜在生态危害系数与潜在生态危害指数的强度分级标准见表1。
沉积物氮磷污染分析：参考王佩等（2012）的评价方法，以综合污染指数评价法进行评价。
Si=[CiCs]
FF=[F2+F2max2]
式中，Si为单项评价指数或标准指数，Si大于1表示含量超过评价标准值；Ci为评价因子i实测值；Cs为评价因子i评价标准值；F为n种污染物的污染指数平均值；Fmax为最大单项污染指数；FF为多种污染物的综合污染指数。目前划分浅水沉积物生态毒性效应的标准较少，本研究采用来源于加拿大安大略省环境和能源部（CCME）制定的沉积物氮磷污染评价标准（表2），沉积物中引起最低级别生态风险效应的总氮、总磷含量分别为550和600 mg/kg，严重级别生态风险效应的总氮、总磷含量分别为4800和2000 mg/kg。
2 结果与分析
2. 1 罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌、总氮和总磷的含量及分布特征
南宁市12个县（区）60份罗非鱼池塘沉积物样品中铜、锌、总磷和总氮的含量测定结果见表3。各县（区）罗非鱼池塘表面沉积物中的铜、锌、总磷和总氮变化范围分别为：10.46～101.02、26.53～233.42、91.93～3453.94和630.00～2584.00 mg/kg，最大值和最小值间分别相差9.7、7.8、37.6和4.1倍，说明不同县（区）池塘沉积物中铜、锌、总磷和总氮的含量存在明显差异，其中总磷含量差异最明显，达37.6倍。不同县（区）中以武鸣区罗非鱼池塘的铜、锌平均含量最高，分别为83.37和196.47 mg/kg，高出标准值3.01和3.21倍；横县罗非鱼池塘的铜平均含量最低，为24.44 mg/kg，但仍高出标准值17%；兴宁区罗非鱼池塘的锌平均含量最低，为52.04 mg/kg，但仍高出标准值12%（图2）。总磷和总氮平均含量最低点同时出现在横县，分别为153.79和752.08 mg/kg；横县罗非鱼池塘的总磷未超标，而总氮高出標准值36%；总磷平均含量最高点在青秀区，为3011.83 mg/kg，高出标准值4.01倍；总氮平均含量最高点在宾阳县，为2297.20 mg/kg，高出标准值3.17倍（图3）。
由表4可知，60份沉积物样本中铜、锌含量的标准差分别为19.04和46.98，变异系数分别为35.80%和38.30%，即数据的离散性较小，也说明研究区域内锌含量差异较铜含量更明显；总磷含量的标准差为893.24，变异系数达61.39%，即数据的离散性较大，说明不同地区的总磷含量差异明显；总氮的标准差为406.13，变异系数为29.53%，即数据的离散性较总磷的小，说明总氮含量受地区差异的影响较小。60份沉积物样品中铜、锌、总磷、总氮含量的超标率分别为98.33%、93.33%、78.33%和100.00%，说明南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌和总磷和总氮含量均偏高，且总氮含量全部超标。单因素方差分析结果表明，罗非鱼池塘表层沉积物中营养盐和所测重金属含量在南宁市12个县（区）间差异均达极显著水平（P<0.01）。
2. 2 罗非鱼池塘表层沉积物重金属潜在生态风险指数分析
由表5可知，重金属铜和锌的[Eir]最大值出现在武鸣区（20.05和4.21），铜的[Eir]最小值出现在横县（5.88），锌的E[ir]最小值则出现在兴宁区（1.12），二者的E[ir]平均值分别为12.78和2.63，均远小于40.00，表明南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜或锌的单因素潜在生态风险等级较低。南宁市12个县（区）罗非鱼池塘的综合生态风险指数（RI）变化范围为7.65～24.26，具体排序为武鸣区>良庆区>青秀区>马山县>宾阳县>邕宁区>西乡塘区>上林县>江南区>兴宁区>隆安县>横县。其中，最大值出现在武鸣区（RI=24.26），其次是良庆区（RI=19.43），最小值出现在横县（RI=7.65）；12个县（区）的RI平均值为15.41，明显小于150.00，表明南宁市罗非鱼池塘沉积物重金属生态风险较低。
2. 3 罗非鱼池塘表层沉积物氮磷综合污染指数评价
由表6可看出，南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中的STN、STP范围分别为1.367～4.177和0.256～5.020，FF为1.124～4.448；以横县的污染最轻，表现为轻度氮污染（STN=1.367）、无磷污染（STP=0.256），综合污染程度为2级（FF=1.124）。受总氮、总磷污染最高的地区分别为宾阳县（STN=4.177）和青秀区（STP=5.020），均呈4级污染，两个县（区）的综合污染程度也达4级。依据FF可判定，横县的罗非鱼池塘为2级污染，隆安县和西乡塘区为3级污染，其余县（区）则达4级污染。
3 讨论
本研究结果表明，南宁市12个县（区）60份罗非鱼池塘沉积物样品中铜、锌的平均含量为53.131和122.546 mg/kg，分别高出当地背景值1.555和1.628倍，超标率为98.33%和93.33%。南宁市罗非鱼池塘沉积物中铜、锌含量与北京（贾成霞等，2011）、连云港（李玉和冯志华，2013）、嘉兴（赵汉取等，2014）和湖州（施沁璇等，2015）等地鱼塘沉积物的含量接近，均受到轻度的重金属铜和锌污染。与湖泊水库沉积物重金属含量相比，南宁市罗非鱼池塘沉积物中的铜含量低于丹江口水库和大洋水库，与太湖和滆湖含量相近；而锌含量明显低于滆湖，与丹江口水库、大洋水库和太湖的含量相近。养殖池塘沉积物中的锌含量主要与成土母质、地球化学作用和农业生产活动密切相关（张莉等，2014），以上各地区养殖池塘沉积物中的铜、锌含量均高于当地背景值，其原因可能是：养殖过程中大量饵料的投放及鱼药的使用，或周围农田使用的化肥和农药经雨水冲刷流进池塘；水库湖泊的情况则与周围农田耕种、城乡生活污水、化工工业废水的大量流入和游船、水利工程防腐设施有关。对南宁市罗非鱼池塘沉积物中铜、锌的生态风险评估发现，铜、锌的[Eir]均值分别为12.78和2.63，均小于40.00，属于轻微生态危害，且生态危害程度表现为铜>锌，RI平均值为15.41，明显小于150.00，说明南宁市罗非鱼池塘整体的潜在生态风险较低。南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌的含量虽然偏高，但由于其毒害系数较低，故造成的潜在生态风险呈轻微状态。沉积物中重金属的环境行为和生物有效性及毒性不仅与重金属的总量有关，还与其赋存形态密切相关（秦延文等，2012）。不同赋存形态的重金属具有不同物理化学行为，对生物也会产生不同程度的危害（王玲玲等，2015）。因此，需进一步分析罗非鱼池塘沉积物中重金属的存在形态，以提高重金属对养殖水体潜在生态风险分析的精准度。 南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中总氮、总磷的含量分别为1455.108和1375.253 mg/kg，高出标准值1.425和1.500倍，超标率为78.33%和100.00%。其中，总磷含量的变异系数为61.39%，反映出数据的离散性较大，说明南宁市罗非鱼池塘沉积物中的总磷含量差异明显。本研究中，罗非鱼池塘沉积物中总磷含量占沉积物总量的0.092%～0.345%，与南泉罗非鱼精养池塘沉积物的总磷含量（0.078%～0.219%）（李志波等，2015）相近；总氮含量占沉积物总量的0.063%～0.258%，低于南泉罗非鱼精养池塘沉积物的总氮含量（0.269%～0.773%）。其原因是精养池塘养殖密度和饵料投入量远高于普通池塘，精养池塘中鱼类所产生的粪便、排泄物和残饵较多，故总氮含量较高。本研究结果表明，南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中的氮、磷总体综合污染程度除横县为轻度污染及隆安县、西乡塘区为中度污染外，其余9个县（区）则表现为重度污染，产生差异的原因可能与养殖池塘的塘龄及养殖管理措施有关。此外，本研究采用加拿大安大略省沉积物质量评价标准为评价沉积物中营养盐污染程度的基准，但尚未考虑本研究区域与加拿大间的地域差异，因此罗非鱼池塘沉积物营养盐污染的结论有待更多样品分析结果的支持。
混养鱼塘系统中氮、磷元素主要来源于饵料和肥料的投入，还包括养殖对象的排泄物、自然降水、人工补充水和生物固氮作用等方式（Sahu et al.，2013）。尤其是池塘养殖空间相对封闭，在养殖期间因投喂饵料及施肥、养殖对象排泄作用等的长期积累，导致池塘内形成大量表层富营养沉积物。已有研究显示，滇池沉积物重金属铜和锌元素主要由人为因素引起（Zhang et al.，2014），其中饵料投喂、鱼药使用、禽畜排泄物排入、周围制药厂和木材厂等排放的含重金属废水及农田内的肥料和农药经雨水冲刷进入池塘是表层沉积物重金属的主要来源（路永正和阎百兴，2010；李平阳等，2014）。本研究结果表明，南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中营养盐和所测重金属含量在空间上分布差异均达极显著水平，但是否与调查的水域面积有关，有待进一步研究证实。
水产养殖污染是池塘沉积物重金属的主要来源，底泥疏浚能在一定程度上去除表层沉积物中的营养物质，降低底泥重金属含量及其潜在生态风险（王玲玲等，2015；熊春晖等，2016）。杨莺莺等（2015）研究表明，施用解磷菌可促进池塘沉积物中难溶性磷的转化，一定程度上能增加水体的活性磷。因此，养殖生产中常通过减少投入品、种植水草、定期清除淤泥等防控池塘水体富营养化和重金属污染。（1）清淤：渔获后对养殖池塘进行清淤，直接移除沉积物中的营养盐和重金属，避免沉积物中的重金属通过生物扰动重新进入养殖水体而对鱼类造成危害。（2）移栽水草：渔获后在养殖池塘底部种植蔬菜或水草，进行鱼—菜/草轮作。利用蔬菜或水草吸收池底淤泥中的有机物和重金属，达到清淤和改善水质的目的。常见的种植水草有苦草、伊乐藻、狐尾藻、水花生和猫爪草等，其中水花生和猫爪草具有富集重金属的独特优势（陈勤等，2014）。（3）采用生态养殖模式，减少养殖投入品：采用精准投饵技术，在养殖期间掌握好投饵量，避免浪费或沉积于池塘底部。尤其使用沉性饵料时，宜采用投料机进行投喂，保证饵料在沉入水底前被鱼类捕食，节约养殖成本的同时减少沉积物积累。此外，避免或减少使用农药，禁止粪肥等污水流入池塘。
4 结论
南宁市罗非鱼养殖池塘沉积物中重金属铜和锌的潜在生态风险较低，但氮和磷污染程度相对较严重，因此生产过程中建议通过减少养殖投入品、种植水草、定期清除淤泥等防控池塘水体富营养化和重金属污染。
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（責任编辑 兰宗宝）
关键词： 罗非鱼池塘；表层沉积物；重金属；生态风险评估；综合生态风险指数（RI）；综合污染指数（FF）； 南宁市
中图分类号： S965.125 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）09-1865-08
0 引言
【研究意义】罗非鱼是广西最主要的水产养殖品种，其年均产量高达28.6万t，位居全国第三（张宗利，2015）。池塘养殖为罗非鱼的主要养殖模式，而养殖过程中因饵料等投入品带来的氮、磷、铜、锌等物质会沉降至底泥中，长期累积极易造成污染并通过扰动等形式重新释放到水体中，其中，铜和锌等重金属元素又通过食物链转移到鱼体中引起健康风险，高氮和磷等富营养化水体的排放则加重池塘周围水环境的有机负荷（刘国锋等，2018）。因此，了解罗非鱼养殖池塘表层沉积物中铜、锌、氮和磷含量分布，并对其生态风险进行评估，可为建立罗非鱼健康养殖模式及防控水体富营养化和重金属污染提供科学依据。【前人研究进展】池塘水体中的重金属和营养盐元素仅有部分被生物直接吸收利用，大部分通过沉降和吸附等作用聚集到池塘沉积物中（刘兴国，2011）。目前，国内有关沉积物重金属和营养盐的污染程度及生态风险评价多数是将二者分开独立进行研究。贾成霞等（2011）研究表明，北京地区养殖池塘沉积物中重金属铜和汞的含量已超过相关国家环境标准；赵汉取等（2014）、施沁璇等（2015）研究发现，浙江湖州市和嘉兴市的养殖鱼塘表层沉积物重金属锌的绝对质量比最高，而综合污染指数（FF）显示铜和锌的污染指数较高。重金属和营养元素的来源因养殖水域、土壤和气候环境、养殖种类和养殖方式而异。焦宝玉等（2015）、庞洋洋等（2015）、施沁璇等（2015）分别对河南、湖州和广西武鸣等地的池塘底泥重金属来源进行研究，结果发现铜含量与锌含量间呈显著正相关，初步认为二者的来源可能相同。近年来，还有学者对梁子湖（王玲玲等，2015）、洞庭湖（张光贵，2015）、浙江大洋水库（贾茜茜等，2016）、滆湖（熊春晖等，2016）、太湖（于佳佳等，2017）、丹江口水库（李冰等，2018）等江河和湖库沉积物中营养盐和重金属进行同步分析，结果发现表层沉积物中的营养盐和重金属含量在生态空间上的分布差异明显，存在不同程度的沉积物氮磷污染和重金属生态风险。【本研究切入点】南宁市是广西罗非鱼主产区，其罗非鱼养殖模式主要是池塘精养和混养。南宁市武鸣淡水鱼塘的水质主要受重金属+总氮复合污染中锌、铜和总氮的相互作用所调控（罗伟等，2016），其池塘底泥中的铜和锌含量普遍偏高（陈琴等，2013；庞洋洋等，2016），但针对罗非鱼养殖池塘底泥中的铜、锌、氮、磷含量分布及其生态风险评价鲜见同步研究报道。【拟解决的关键问题】通过对广西南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌、总磷和总氮含量进行检测，查明南宁市主养罗非鱼池塘中氮、磷营养盐和铜、锌重金属的空间分布差异，了解其氮、磷污染程度和重金属累积的潜在生态风险，为建立罗非鱼健康池塘养殖模式及防控水体富营养化和重金属污染提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 样品采集与处理
根据《湖泊富营养化调查规范》（第2版）和GB/T 17138—1997《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》进行池塘表层沉积物采集、处理和保存。2015年8—9月分别在南宁市12个县（区）采集样品，从各县（区）随机选取5个不相邻的罗非鱼池塘进行表层沉积物样品采集，共采集60份样品。所选择池塘均为罗非鱼—四大家鱼混养养殖模式，养殖面积0.7～1.3 ha。具体采样地点见图1。
1. 2 检测指标及方法
重金属铜和锌采用盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸消化法进行测定，总氮采用重铬酸钾—硫酸消化法结合凯氏定氮法进行测定，总磷采用高氯酸—硫酸消化法结合钼锑抗显色法进行测定。
1. 3 统计分析
采用Excel 2010和SPSS 21.0对铜、锌、总氮和总磷的实测值进行处理与分析。
沉积物重金属污染分析：采用潜在生态危害指数法评價沉积物重金属污染对养殖水产品质量的潜在生态风险。 [Cif]=[CiD]/[CiR]
[Eir]=[Tir]×[Cif]
RI=∑[Eir]
式中，[Cif]为重金属污染系数；[CiD]为样品浓度实测值；[CiR]为沉积物背景参考值，本研究为广西土壤重金属背景值；[Eir为]单种重金属的潜在生态危害系数；[Tir]为重金属毒性系数；RI为多种重金属潜在生态危害指数。潜在生态危害系数与潜在生态危害指数的强度分级标准见表1。
沉积物氮磷污染分析：参考王佩等（2012）的评价方法，以综合污染指数评价法进行评价。
Si=[CiCs]
FF=[F2+F2max2]
式中，Si为单项评价指数或标准指数，Si大于1表示含量超过评价标准值；Ci为评价因子i实测值；Cs为评价因子i评价标准值；F为n种污染物的污染指数平均值；Fmax为最大单项污染指数；FF为多种污染物的综合污染指数。目前划分浅水沉积物生态毒性效应的标准较少，本研究采用来源于加拿大安大略省环境和能源部（CCME）制定的沉积物氮磷污染评价标准（表2），沉积物中引起最低级别生态风险效应的总氮、总磷含量分别为550和600 mg/kg，严重级别生态风险效应的总氮、总磷含量分别为4800和2000 mg/kg。
2 结果与分析
2. 1 罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌、总氮和总磷的含量及分布特征
南宁市12个县（区）60份罗非鱼池塘沉积物样品中铜、锌、总磷和总氮的含量测定结果见表3。各县（区）罗非鱼池塘表面沉积物中的铜、锌、总磷和总氮变化范围分别为：10.46～101.02、26.53～233.42、91.93～3453.94和630.00～2584.00 mg/kg，最大值和最小值间分别相差9.7、7.8、37.6和4.1倍，说明不同县（区）池塘沉积物中铜、锌、总磷和总氮的含量存在明显差异，其中总磷含量差异最明显，达37.6倍。不同县（区）中以武鸣区罗非鱼池塘的铜、锌平均含量最高，分别为83.37和196.47 mg/kg，高出标准值3.01和3.21倍；横县罗非鱼池塘的铜平均含量最低，为24.44 mg/kg，但仍高出标准值17%；兴宁区罗非鱼池塘的锌平均含量最低，为52.04 mg/kg，但仍高出标准值12%（图2）。总磷和总氮平均含量最低点同时出现在横县，分别为153.79和752.08 mg/kg；横县罗非鱼池塘的总磷未超标，而总氮高出標准值36%；总磷平均含量最高点在青秀区，为3011.83 mg/kg，高出标准值4.01倍；总氮平均含量最高点在宾阳县，为2297.20 mg/kg，高出标准值3.17倍（图3）。
由表4可知，60份沉积物样本中铜、锌含量的标准差分别为19.04和46.98，变异系数分别为35.80%和38.30%，即数据的离散性较小，也说明研究区域内锌含量差异较铜含量更明显；总磷含量的标准差为893.24，变异系数达61.39%，即数据的离散性较大，说明不同地区的总磷含量差异明显；总氮的标准差为406.13，变异系数为29.53%，即数据的离散性较总磷的小，说明总氮含量受地区差异的影响较小。60份沉积物样品中铜、锌、总磷、总氮含量的超标率分别为98.33%、93.33%、78.33%和100.00%，说明南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌和总磷和总氮含量均偏高，且总氮含量全部超标。单因素方差分析结果表明，罗非鱼池塘表层沉积物中营养盐和所测重金属含量在南宁市12个县（区）间差异均达极显著水平（P<0.01）。
2. 2 罗非鱼池塘表层沉积物重金属潜在生态风险指数分析
由表5可知，重金属铜和锌的[Eir]最大值出现在武鸣区（20.05和4.21），铜的[Eir]最小值出现在横县（5.88），锌的E[ir]最小值则出现在兴宁区（1.12），二者的E[ir]平均值分别为12.78和2.63，均远小于40.00，表明南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜或锌的单因素潜在生态风险等级较低。南宁市12个县（区）罗非鱼池塘的综合生态风险指数（RI）变化范围为7.65～24.26，具体排序为武鸣区>良庆区>青秀区>马山县>宾阳县>邕宁区>西乡塘区>上林县>江南区>兴宁区>隆安县>横县。其中，最大值出现在武鸣区（RI=24.26），其次是良庆区（RI=19.43），最小值出现在横县（RI=7.65）；12个县（区）的RI平均值为15.41，明显小于150.00，表明南宁市罗非鱼池塘沉积物重金属生态风险较低。
2. 3 罗非鱼池塘表层沉积物氮磷综合污染指数评价
由表6可看出，南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中的STN、STP范围分别为1.367～4.177和0.256～5.020，FF为1.124～4.448；以横县的污染最轻，表现为轻度氮污染（STN=1.367）、无磷污染（STP=0.256），综合污染程度为2级（FF=1.124）。受总氮、总磷污染最高的地区分别为宾阳县（STN=4.177）和青秀区（STP=5.020），均呈4级污染，两个县（区）的综合污染程度也达4级。依据FF可判定，横县的罗非鱼池塘为2级污染，隆安县和西乡塘区为3级污染，其余县（区）则达4级污染。
3 讨论
本研究结果表明，南宁市12个县（区）60份罗非鱼池塘沉积物样品中铜、锌的平均含量为53.131和122.546 mg/kg，分别高出当地背景值1.555和1.628倍，超标率为98.33%和93.33%。南宁市罗非鱼池塘沉积物中铜、锌含量与北京（贾成霞等，2011）、连云港（李玉和冯志华，2013）、嘉兴（赵汉取等，2014）和湖州（施沁璇等，2015）等地鱼塘沉积物的含量接近，均受到轻度的重金属铜和锌污染。与湖泊水库沉积物重金属含量相比，南宁市罗非鱼池塘沉积物中的铜含量低于丹江口水库和大洋水库，与太湖和滆湖含量相近；而锌含量明显低于滆湖，与丹江口水库、大洋水库和太湖的含量相近。养殖池塘沉积物中的锌含量主要与成土母质、地球化学作用和农业生产活动密切相关（张莉等，2014），以上各地区养殖池塘沉积物中的铜、锌含量均高于当地背景值，其原因可能是：养殖过程中大量饵料的投放及鱼药的使用，或周围农田使用的化肥和农药经雨水冲刷流进池塘；水库湖泊的情况则与周围农田耕种、城乡生活污水、化工工业废水的大量流入和游船、水利工程防腐设施有关。对南宁市罗非鱼池塘沉积物中铜、锌的生态风险评估发现，铜、锌的[Eir]均值分别为12.78和2.63，均小于40.00，属于轻微生态危害，且生态危害程度表现为铜>锌，RI平均值为15.41，明显小于150.00，说明南宁市罗非鱼池塘整体的潜在生态风险较低。南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中铜、锌的含量虽然偏高，但由于其毒害系数较低，故造成的潜在生态风险呈轻微状态。沉积物中重金属的环境行为和生物有效性及毒性不仅与重金属的总量有关，还与其赋存形态密切相关（秦延文等，2012）。不同赋存形态的重金属具有不同物理化学行为，对生物也会产生不同程度的危害（王玲玲等，2015）。因此，需进一步分析罗非鱼池塘沉积物中重金属的存在形态，以提高重金属对养殖水体潜在生态风险分析的精准度。 南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中总氮、总磷的含量分别为1455.108和1375.253 mg/kg，高出标准值1.425和1.500倍，超标率为78.33%和100.00%。其中，总磷含量的变异系数为61.39%，反映出数据的离散性较大，说明南宁市罗非鱼池塘沉积物中的总磷含量差异明显。本研究中，罗非鱼池塘沉积物中总磷含量占沉积物总量的0.092%～0.345%，与南泉罗非鱼精养池塘沉积物的总磷含量（0.078%～0.219%）（李志波等，2015）相近；总氮含量占沉积物总量的0.063%～0.258%，低于南泉罗非鱼精养池塘沉积物的总氮含量（0.269%～0.773%）。其原因是精养池塘养殖密度和饵料投入量远高于普通池塘，精养池塘中鱼类所产生的粪便、排泄物和残饵较多，故总氮含量较高。本研究结果表明，南宁市12个县（区）罗非鱼池塘表层沉积物中的氮、磷总体综合污染程度除横县为轻度污染及隆安县、西乡塘区为中度污染外，其余9个县（区）则表现为重度污染，产生差异的原因可能与养殖池塘的塘龄及养殖管理措施有关。此外，本研究采用加拿大安大略省沉积物质量评价标准为评价沉积物中营养盐污染程度的基准，但尚未考虑本研究区域与加拿大间的地域差异，因此罗非鱼池塘沉积物营养盐污染的结论有待更多样品分析结果的支持。
混养鱼塘系统中氮、磷元素主要来源于饵料和肥料的投入，还包括养殖对象的排泄物、自然降水、人工补充水和生物固氮作用等方式（Sahu et al.，2013）。尤其是池塘养殖空间相对封闭，在养殖期间因投喂饵料及施肥、养殖对象排泄作用等的长期积累，导致池塘内形成大量表层富营养沉积物。已有研究显示，滇池沉积物重金属铜和锌元素主要由人为因素引起（Zhang et al.，2014），其中饵料投喂、鱼药使用、禽畜排泄物排入、周围制药厂和木材厂等排放的含重金属废水及农田内的肥料和农药经雨水冲刷进入池塘是表层沉积物重金属的主要来源（路永正和阎百兴，2010；李平阳等，2014）。本研究结果表明，南宁市罗非鱼池塘表层沉积物中营养盐和所测重金属含量在空间上分布差异均达极显著水平，但是否与调查的水域面积有关，有待进一步研究证实。
水产养殖污染是池塘沉积物重金属的主要来源，底泥疏浚能在一定程度上去除表层沉积物中的营养物质，降低底泥重金属含量及其潜在生态风险（王玲玲等，2015；熊春晖等，2016）。杨莺莺等（2015）研究表明，施用解磷菌可促进池塘沉积物中难溶性磷的转化，一定程度上能增加水体的活性磷。因此，养殖生产中常通过减少投入品、种植水草、定期清除淤泥等防控池塘水体富营养化和重金属污染。（1）清淤：渔获后对养殖池塘进行清淤，直接移除沉积物中的营养盐和重金属，避免沉积物中的重金属通过生物扰动重新进入养殖水体而对鱼类造成危害。（2）移栽水草：渔获后在养殖池塘底部种植蔬菜或水草，进行鱼—菜/草轮作。利用蔬菜或水草吸收池底淤泥中的有机物和重金属，达到清淤和改善水质的目的。常见的种植水草有苦草、伊乐藻、狐尾藻、水花生和猫爪草等，其中水花生和猫爪草具有富集重金属的独特优势（陈勤等，2014）。（3）采用生态养殖模式，减少养殖投入品：采用精准投饵技术，在养殖期间掌握好投饵量，避免浪费或沉积于池塘底部。尤其使用沉性饵料时，宜采用投料机进行投喂，保证饵料在沉入水底前被鱼类捕食，节约养殖成本的同时减少沉积物积累。此外，避免或减少使用农药，禁止粪肥等污水流入池塘。
4 结论
南宁市罗非鱼养殖池塘沉积物中重金属铜和锌的潜在生态风险较低，但氮和磷污染程度相对较严重，因此生产过程中建议通过减少养殖投入品、种植水草、定期清除淤泥等防控池塘水体富营养化和重金属污染。
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（責任编辑 兰宗宝）