随着水产养殖业的快速发展,养殖方式逐渐向高密度放养和饲料投喂的集约化养殖转变,由此引发的环境污染问题日益严峻。因此深入研究热带地区高位虾池的水体环境及揭示其潜在的环境风险,具有重要的环境生态学意义。本研究主要以海口市东营村某养殖场为研究靶区,通过对养殖中、后期水体中的营养盐、重金属和抗生素含量进行跟踪监测及分析,揭示不同养殖期水质的变化规律,评价不同养殖期水体环境的潜在风险;通过对养殖虾池底质中的重金属和碳氮含量的监测分析,探明重金属和碳氮含量在底质环境中的空间赋存特征,并评价高位虾池养殖对环境生态产生的潜在风险;通过对养殖尾水中营养盐、重金属和抗生素含量进行监测,分析其残留量以及环境负荷,并通过模拟实验分析养殖尾水中氨氮(NH3-N)、总磷(TP)的降解规律及其影响因素。主要研究结果如下:(1)虾池养殖中期水体仅无机氮(DIN)超标1.40倍,水质综合污染指数评级为合格水平;养殖后期水体TP和DIN分别超标1.70和1.66倍,水质综合污染指数评级为污染水平;养殖中、后期水体均未检出Ni,其他重金属含量较低,内梅罗综合污染指数评级为安全(清洁)水平,无重金属污染风险;养殖中、后期水体均未检出抗生素磺胺甲噁唑(SMX)、磺胺噻唑(STZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMZ)。(2)静置后的养殖尾水也未检出抗生素SMX、STZ和SMZ;同时尾水中的NH3-N、DIN、TP和重金属均未超标;模拟实验证实养殖尾水经过10 d以上的静置,水体中即便有超标的营养盐在高温及光照条件下也会自然降解,因此,为减少虾池养殖废水对环境的污染风险,养殖尾水至少静置10 d后再排放。(3)高位虾池废水的渗透,最终导致虾池围堤外侧样地土质中的总碳(TC)、有机碳(TOC)、总氮(TN)含量分别比虾池所在地的背景值高出5.66、6.95、2.49倍;养殖水体中饵料及对虾排泄物在虾池底质中的富积,导致底质中的TC、TOC、TN含量高于背景值7.36、8.68、4.41倍。底部铺沙的虾池底质中TN、TC、TOC的含量基本上是表层含量最高,且高于深层2~27倍;底部铺水泥的虾池,裂缝处的TN、TC、TOC含量则是第三层最高,呈现出L3>L1>L2>L4;虾池围堤外侧的TN、TC、TOC含量从表层向深层呈明显递减规律。排废水后未清洗的虾池表层底质及养殖期间饵料及虾粪残留物中的TOC和TN超标较严重,其中排废水后未清洗的虾池表层底质有机氮和有机指数评级为Ⅲ中度污染和Ⅱ轻度污染,而养殖期间的饵料及虾粪残留物的有机氮和有机指数评级均为Ⅳ重度污染;虾池围堤外侧土的有机指数评级为Ⅲ中度污染,而有机氮评级则为Ⅳ重度污染。虾池底质中的C:N比值偏低,有利于残留在底质的饵料和生物排泄物形成腐殖质,而腐殖质如不能及时清理,则会导致养殖水体水质恶化。(4)未清洗的虾池底质重金属含量呈现由表层向深层明显递增规律;虾池表层底质中Cd呈现明显的累积(污染)现象,且超出海南省土壤背景值5.47~35.18倍;地积累指数(Igeo)的评价表明,各样地底质中均有2种及以上重金属达到轻度-中等污染程度及以上;综合潜在生态风险指数(RI)结果表明,RI范围值为176.97~1090.87,各样地综合潜在生态风险程度均达到中等及以上生态风险,其中Cd是主要的贡献因子;Pearson相关分析显示,虾池底质中的饵料残留物及对虾排泄物所含的Cr、Cu、As、Cd、Ni和TOC相互之间具有极显著相关性,相关系数高达0.9以上。表明这些物质具有同源性,很有可能来源于农户所施用的饵料,而饵料及对虾排泄物中富含的TOC会对重金属Cr、Cu、As和Cd的聚集产生一定的影响。(5)将养殖尾水引入实验池的跟踪监测表明,铺玄武岩的S池和铺玄武岩再种植海马齿的SH池,两池中的NH3-N降解幅度没有明显差异,但这两个生态池尾水中NH3-N的降解幅度明显快于静置的J池,可见多孔隙的玄武岩通过离子交换或物理吸附作用可加快NH3-N的去除速率;玄武岩对TP的吸附降解作用主要集中在前6 d,而海马齿对虾池尾水中TP的吸收降解在第3 d达到最大,而后与S池、J池的作用相差不大。如果需要尽快将虾池尾水往外排放,可以考虑在虾池排水口种植海马齿,以吸收尾水中的TP;实验结果也表明,虾池尾水经过10 d的自净,尾水中NH3-N指标由初始时的地表Ⅲ类变为地表Ⅰ类,而TP的含量也基本能从Ⅴ类降解到Ⅱ类;实验期间静置J池尾水中溶解氧(DO)含量均在10.86 mg·L-1以上,较高的DO值不仅促进水生生物因生长繁殖而对氮磷元素的吸收,并且还能加快有机物的分解速度,使生态系统中的物质循环尤其是氮循环达到最佳循环效果,提高水体的自净能力。