海洋是地球上最大的活跃碳库，在助力碳中和战略目标实现过程中发挥着不可替代的作用[1]。实现碳中和主要有减排和增汇两种途径，其中减排是减少温室气体的排放量，增汇是增加对大气中二氧化碳(CO2)的吸收[2]。减排是在减缓实体工业与经济发展的基础上实行，有一定局限性，因而增汇就成了当前的研究热点。早在2015年，“海洋碳汇”就被纳入中国《生态文明体制改革总体方案》[3]中。通过海水养殖固定的碳主要有可移除碳汇、海洋溶解碳库、颗粒碳库及沉积碳库等[4]。可移除碳汇[5]，如渔业碳汇[6]是指海水养殖生物吸收海水中的CO2，通过收获养殖产品将碳转移再利用的过程。因此，研究渔业碳汇对实现碳中和战略目标具有重要的意义。
海水养殖是中国水产养殖业重要的生产方式之一，人类充分利用海洋资源，通过技术手段高效繁殖和饲养具有经济价值的海洋动植物，以创造更多的经济收益。随着人类对海产品需求的日益增大，中国海水养殖产品产量逐年增加[7]。统计数据显示，1990—2018年，中国海洋产品产量长期居世界第一，2018年产量占世界总产量的15%[8]。目前，中国已成为全球最大的海水养殖国家，养殖种类数量众多、产品丰富，其中，紫菜、贝类养殖量均位居世界首位，年平均养殖总量占到全球的60%左右[9]，2020年，中国海水鱼类养殖产量已达174.98万t[10]。中国已经拥有40多种重要的海水养殖产品种类，包括贝类、藻类、鱼类、甲壳类和其他类[11]。海水养殖产业的快速发展在改善民生及促进“三农”经济等方面做出了卓越贡献，但养殖过程中产生的水环境污染问题同样不容忽视[12]，海水养殖尾水需经深度处理后达标排放。本文综述了国内外海水养殖尾水的生物处理技术研究进展，提出了以碳减排为指导的海水养殖尾水深度处理与资源化再生利用的可能途径，以期为海水养殖尾水处理技术的协同发展与助力碳中和提供科学参考。
1 海水养殖尾水的水质特征及危害
海水养殖尾水的水质特征主要是高盐度效应和盐度波动性，且海水养殖尾水水量大而集中[13]。海水养殖主要有网箱养殖、池塘养殖及工厂化循环水养殖等模式，其中，网箱养殖依靠潮水涌动，直接实现养殖水体与海水的交换[14]。因此，采用净化技术处理的尾水一般来自池塘养殖和循环水养殖系统。海水养殖尾水中污染物的主要来源及所占比例分别为过剩饵料(35%)、代谢物(50%)、生活垃圾(5%)和其他污染(10%)[15]。池塘养殖不间断地放苗与捕捞模式会导致养殖池塘内致病菌增多，因此，除过剩饵料污染外，病虫防治所使用的抗生素、清洗养殖池塘的消毒剂等有机物也成为池塘养殖排放尾水的主要污染物来源。工厂化循环水养殖体系中一般配备相应的水处理设备，相比海水池塘养殖而言，其排放尾水中的污染物浓度较低，但仍存在有机碳、氮、磷和重金属等溶解态污染物[16]。
海水养殖尾水危害性较大，池塘养殖会引发养殖区生态功能退化、周边土地次生盐碱化和湿地萎缩等生态环境恶化问题[17]。未经处理的海水养殖尾水大量排放会导致受纳水体水质恶化，水环境pH和溶解氧(DO)下降，化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)升高，悬浮物(SS)和氨氮
等含量过高[18]，进而产生一系列的负面影响，如过量的氮、磷排放导致水体富营养化及有害赤潮的发生等[19]。
2 海水养殖尾水处理技术概况
海水养殖尾水处理技术主要分为物理、化学和生物3类[20]。物理处理技术是应用沉降分离、机械过滤等技术去除水体中的悬浮颗粒物，但该技术对于溶解性污染物(如氮、磷和有机物等)的去除效果不佳[21]；化学处理技术包括化学氧化、混凝沉淀、电化学及紫外辐射技术等，化学处理技术的成本和能耗较高[22]，臭氧消毒的残余物还具有生物毒性[23]；生物处理技术主要通过植物、动物和微生物的生长代谢作用，吸收降解养殖尾水中的污染物，对养殖过程中生产的悬浮物、氮、磷、有机物等去除效果良好，生物处理技术因其具有生态、高效和经济等优点而被广泛应用[14]。目前，根据养殖尾水修复实施场所的不同，可将海水养殖尾水生物处理技术分为原位生物修复技术和异位生物修复技术两类。
3 海水养殖尾水的原位生物修复技术
海水养殖尾水的原位生物修复是指在不改变尾水所在位置的前提下，通过分解、转化和富集等生物过程，使尾水中污染物浓度降低或总量减少的过程[24]，养殖尾水的原位处理常见于循环式或半循环式工厂化海水养殖体系。
3.1 贝类净化技术
近年来，随着科技的发展，更多的水生动物被应用于海水养殖尾水的治理。目前，已知广泛应用于海水养殖尾水处理的水生动物主要有扇贝、牡蛎等。赵志东等[25]研究发现，将贝类和南美白对虾Litopenaeus vabbamei混合饲养，可显著降低养殖系统中的COD、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、磷酸盐及悬浮物等水环境因子含量，从而达到原位修复的目的。究其原因，贝类通过滤食浮游植物、纤毛虫和小型桡足类等浮游生物摄取水环境中的有机碎屑，从而间接消耗水体中的营养盐和CO2。由此可见，在海水养殖池中养殖贝类有净化水质、提高饵料利用率等优点[26]。但贝类与养殖对象间可能存在竞争关系，从而对养殖对象的生长产生一定影响，因此，要依据养殖对象对贝类进行合理选择。
3.2 微生物净化技术
3.2.1 活性污泥法 活性污泥法是通过持续向污水中通入空气的方式，促使好氧微生物增殖，产生了以菌胶团形式存在的微生物群，这些微生物群构成的污泥状絮结物对吸收和氧化分解有机物质具有良好的效果，可以有效去除污水中的各类污染物[27]。利用活性污泥法处理污水已有较长的历史，其原理、方法和工艺技术比较成熟，具有良好的脱氮除磷效果。但该方法具有占地面积大、运行过程中产生的污泥发生二次污染及运行费用高等缺点。值得注意的是，为提升净化效果，在选用活性污泥法处理海水养殖尾水之前，需要筛选培养能够高效净化尾水的耐盐微生物。活性污泥法处理养殖尾水的常见工艺流程如图1所示。
3.2.2 生物膜法 生物膜法是在装有填料的生物滤器内，使用生长在填料表面的微生物进行污水处理的方法，该方法具有高效、操作简便等特点，是循环水养殖系统中最常用的生物处理方法[28]。膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)技术是近年来环境工程领域应用和开发最迅速的技术之一[29]。MBR技术中，用膜分离工艺代替了传统污水处理过程中依靠重力作用的泥水分离方法，可以更加高效地截留细菌等微生物，随着MBR技术的开发和应用，生物处理单元与膜分离技术实现了有机融合，其工艺流程如图2所示。
图1 活性污泥法处理工厂化高密度养殖尾水工艺流程[27]
Fig.1 Activated sludge treatment process of wastewater in an industrial high density aquaculture[27]
图2 膜生物反应器(MBR)工艺流程
Fig.2 Membrane bioreactor (MBR) process flow
3.2.3 微生物强化技术
1)微生物菌剂强化技术。高效微生物菌剂是通过技术手段将菌种从自然界中分离纯化，人工选育出针对不同污染物具有高效降解能力的菌种(株)，并将具有不同降解功能、协同共生的微生物按一定比例配制而成[30]。利用高效微生物菌剂处理污废水，具有经济高效、低能耗和不产生二次污染等优点，可以提高污水中复杂污染物的去除效率[31]，该技术在处理海水养殖尾水中具有良好的应用前景。此外，水处理微生物菌剂加入饵料或直接投加到养殖水体中，还能够预防和减少病原菌感染，从而减少病害发生，提高水产养殖动物免疫力和水产品产量。Zhang等[32]从海水养殖尾水中分离出一种新型聚磷微生物Arthrobacter sp.(HHEP 5)，该微生物在28 ℃条件下，24 h内对磷的去除率达到99.6%，同时，这种新型聚磷微生物对污水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐有较好的去除效果。
2)固定化微生物技术。固定化微生物工艺技术是利用物理或生化的技术手段，将游离菌和酶固定于有限的环境范围内，使其长期保持生物活性以便重复使用，该技术具有效率高、稳定性强、反应过程易于掌握及对环境条件耐受性强等特点[33]。目前，普遍采用的生物固定方式主要分为吸附法、包埋法、交联法和共价结合法[34]。PVA凝胶被认为是目前最有效的固定化载体之一，Kim等[35]以PVA-硼酸法制备凝胶固定硝化细菌处理海水养殖尾水，结果发现，该技术具有良好的脱氮效果。
3.3 生物共生修复技术
3.3.1 植物-微生物共生修复 藻-菌共生修复体系是指通过藻和菌的协同作用，实现藻类光能合成作用与细菌氧化代谢作用的有机结合，从而达到降解有机物和脱氮除磷的目的。作为天然水体的主要自净方法之一，藻-菌共生修复体系对环境十分友好，可以广泛地应用于净化海水养殖尾水。马瑞阳[36]的研究表明，固定态藻-菌共生修复系统能够更高效净化海水养殖尾水，对尾水中
的去除率分别高达96.57%、98.62%、89.89%，对CODMn的去除率也达到了39.09%。此外，大型植物-根际微生物修复技术也是行之有效的联合生物修复方法，大型植物发达的根系为微生物提供了适宜的生存环境与碳源，反之，微生物能够增强植物离子转运系统的活性，加速植物对氮、磷及简单有机物的吸收利用速度，从而提高植物对尾水的净化效率[37]。
3.3.2 多营养层级海水养殖模式(IMTA) 在动物-植物混合养殖修复污染水体中，贝-藻、鱼-贝-藻、贝-藻-参和牡蛎-海带-海参等混养是较为成熟的综合养殖模式。如牡蛎-海带-海参混养模式中，牡蛎是滤食性动物，其主要营养来源为海水中的颗粒物、海带碎屑和浮游生物；海带可以吸收牡蛎呼吸产生的CO2及代谢物中含有的氮、磷元素，并用于光合作用，而海带光合作用产生的O2又可用于牡蛎和海参呼吸；海参主要以沉入海底的牡蛎粪便、海带碎屑等为食，养殖水体中的微生物能够将海参的粪便降解成氮、磷营养盐，以供海带生长所需。如此，牡蛎、海带和海参间形成了良性的物质循环和能量流动，三者互利共生各取所需，不仅能去除养殖系统中的污染物质、缓解水体富营养化问题，还能使单位水体的养殖效益得到大幅度提高[38]。
3.4 原位综合处理技术
海水养殖尾水原位综合处理技术是将养殖尾水经过物理、化学和生物等处理技术相结合，实现对养殖尾水的深度处理。综合处理技术多见于工厂化养殖体系，而工厂化养殖模式又分为循环水养殖和半循环式养殖。半循环式养殖是将养殖尾水引入尾水处理池，进行生物处理后，经沙滤输送到配水池中与海水混合重新进入养殖池。循环水养殖系统是将养殖过程中产生的所有废水通过系统内部各个水处理单元净化处理后再次循环利用，已知基于原位综合处理的循环水养殖模式可实现水体回用率达96%以上，能够保障水资源再生利用的最大化[39]。
尾水原位综合处理运用机械、化学、生物、自动化等先进技术和工业化手段，实现海水养殖尾水循环回用，以改善水生态和养殖环境。总体而言，工厂化循环水综合水处理系统大体分为固体颗粒物分离、生物净化、消毒杀菌、脱气和增氧控温等5部分。常见的工厂化循环水综合水处理工艺流程如图3所示。
图3 工厂化循环水综合水处理工艺流程图
Fig.3 Comprehensive water treatment process of industrialized circulating water
4 海水养殖尾水的异位生物修复技术
海水养殖尾水的异位生物修复是将尾水引出养殖系统，利用各种生物净化技术处理尾水。该技术主要以水生植物为核心，结合物理过滤和微生物作用对养殖尾水中过剩的营养元素进行再利用，以净化水质、减轻受纳水体污染负荷。其中，基于异位修复的生态工程技术主要包括生态浮岛、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘等。
4.1 异位修复主要植物类型
4.1.1 大型水生植物 海水养殖尾水的盐度较高，其中，所含有害污染物的成分复杂、结构特殊，而多数对污废水体具有良好修复效果的水生植物耐盐性较差，无法在海水养殖尾水中生长。因此，在净化海水养殖尾水中盐生植物起到了较为重要的作用。目前，常见的盐生植物有碱蓬Suaeda glauca、海蓬子Salicornia europaea、碱菀Tripolium vulgare、海马齿Sesuvium portulacastrum和滨藜Atriplex patens等[40-41]。为了适应高盐度的生长环境，盐生植物进化出了非常发达的根系，以吸收养殖尾水中过剩的营养元素和有机物。盐生植物充分利用尾水中的物质，满足自身的生长需求[42]。盐生植物修复污染水体的机理主要有植物自身吸收、植物生化作用、根际微生物生化作用和耐盐调节作用等[43-45]。
王趁义等[46]以水培碱蓬的方法，通过对比试验前后海水养殖尾水中COD、BOD5、TN和TP含量与碱蓬植株体内TP、TN含量的变化，证明碱蓬对该海水养殖尾水具有较强的修复能力。曾碧健等[47]以盐生植物海马齿作为生态浮床，采用原位修复池塘海水养殖尾水的方法，证明海马齿对于该尾水的处理具有一定的成效。此外，海水养殖尾水还可用作盐生经济植物的灌溉用水，尾水中的氮、磷等营养物质可以有效促进耐盐作物的生长，与此同时，养殖尾水也得到了净化。赵耕毛等[48]的田间微区试验结果表明，海水引水灌溉不仅可以大幅提高作物产量，还可有效改善滨海盐碱地区的生态环境和海洋环境。
4.1.2 微藻 微藻细胞可以吸收废水中氮、磷等营养物质，并将水体中的污染物转化为细胞结构和功能成分，如蛋白质、碳水化合物和遗传物质等。微藻对于水中重金属、抗生素和有机污染物具有一定的去除能力。不同微藻种处理废水的能力差异较大，其中，球等鞭金藻Isochrysis galbana和海洋小球藻Chlorella sp.两种微藻均可快速吸收利用海水养殖尾水中的氮、磷元素[49]。Aquilino等[23]利用线形硬毛藻Chaetomorpha linum去除海水养殖尾水中的氮、磷营养盐，结果表明，质量浓度为20 g/L的线形硬毛藻在24 h内几乎可完全去除水体中的氨氮，在48 h内几乎可完全分解海水中的磷酸盐。Li等[24]通过将生物滤器和藻类反应器联用，发现其对TN和TP的平均去除率分别为42.8%±5.5%和83.7%±7.7%。
4.2 生态浮岛
生态浮岛又被称为人工浮床、生态浮床，其主要特点是以高分子材料作为基质，应用无土栽培技术，以富营养化的海水养殖尾水为营养液，培植耐盐水生植物，该技术在净化尾水的同时也增加了景观美感[50]。生态浮岛在物种间共生关系的基础上，建立了高效人工生态系统。植物的根系吸收作用能够有效削减尾水中的COD、TN和TP等污染负荷，减轻水体腥臭现象。同时，生态浮岛技术能提高水体透明度与溶解氧含量，有效控制水质指标，抑制藻类过度生长。吴英杰等[51]通过测定设置生态浮床前后南美白对虾养殖尾水中氨氮、COD、TN和TP浓度变化，发现该技术可显著改善水质。岳晓彩等[52]证明，以海马齿作为植株布设生态浮岛，对COD、TN、TP和底泥有机碳均具有良好的去除效果。
4.3 生态沟渠
生态沟渠又名沟渠湿地生态系统，主要是通过沟渠结构的阻滞拦截作用减缓水流速度，从而促进尾水中悬浮物的沉降。该拦截型沟渠系统由水、土壤、动物、植物和微生物组成，动植物吸收沟壁、水体和沟底中过剩的养分以维持自身的生长与生命活动，沟渠底泥中的微生物具有吸附和分解污染物的作用[53]。同时，盐生植物的存在可以加速海水养殖尾水氮、磷界面的交换和传递，促进尾水中TN、TP浓度的削减，具有良好的净化效果。生态沟渠具有占地面积小、建造方便、节约能耗及运行维护成本低等特点，因此，受到了越来越多的关注。
4.4 人工湿地
人工湿地是一种综合性的多功能生态系统，主要由土壤、植物和微生物组成(图4)。该生态系统通过结合物理过滤、化学吸附及微生物降解等方法，充分利用生态空间，使共生物种互惠互利，将尾水中的污染物变废为宝，使系统中的资源得以循环利用。人工湿地生态系统的建造秉承结构与功能相协调的原则，充分发挥资源的生产潜力，防止环境二次污染，以获得污水处理与资源化的最佳效益[54]。人工湿地是大规模海水养殖区域处理尾水的有效方法，净化海水养殖尾水中COD、TN和TP等有机污染物效果明显，尤其对硝酸盐的去除具有较大潜力。齐丹等[55]发现，红树林植物秋茄Kandelia obovata等湿地植物对TN、TP、COD和抗生素均有较好的去除效果。还有研究发现，人工湿地对养殖尾水中多种抗生素有良好的净化效果[56]。
图4 人工湿地示意图
Fig. 4 Schematic diagram of constructed wetland
4.5 生态净化塘
人工湿地净化后的水体若不能满足排放要求，可设置生态净化塘进一步深度净化修复。生态净化塘外围使用高密度聚乙烯(HDPE)封闭，内部由深水区和浅水区组成，根据水质特点在塘内合理搭配可种植根系发达的水生景观植物[57]。在海水养殖尾水的深度净化过程中，深水区可通过人工浮床、微生物附着基、固化微生物技术促进水体自净和水体溶氧的提高[58]。为了更高效地吸收尾水中的氮、磷等营养元素，在生态净化塘浅水区种植互花米草Spartina alterniflora和盐角草Salicornia europaea等耐盐的水生植物，生态净化塘是在植物富集、微生物降解和底部基质过滤沉降的共同作用下，达到水质净化的目的[59]。在适当水域搭配种植对不同污染物具有吸收富集能力的水生植物，有助于快速修复受污水体的生态系统。与此同时，尾水的水质指标恢复到一定程度后，采取人工手段重建尾水中的食物链与食物网，如向净化塘中放置水生植物、动物和微生物等以建设新的“水下森林”生态系统，这对生态塘的可持续性发展十分重要。
5 养殖尾水生物处理过程中的碳减排实践
养殖尾水高效生物处理技术是在自然界水体自净的理论基础上，人为地予以强化和改进，形成更为高效、环保和可持续的技术手段，生物处理技术不仅能够在海水养殖尾水的深度净化与资源能源循环利用中充分发挥优势，更对碳中和战略目标的实施及蓝碳生态系统的构建大有裨益。
5.1 微藻净化与碳减排
以微藻净化为例，微藻不仅能利用生物方法有效净化海水养殖尾水，还具有极强的固碳能力，其对CO2的吸收同化效率是陆生植物的10～50倍[60]。微藻通过光合作用固定CO2，吸收尾水中的氮、磷等营养物质，该过程产生的微藻生物量含有大量的蛋白质、碳水化合物和脂质，可以作为生产生物燃料的前体。目前，生物燃料已经成为减少温室气体排放和替代化石燃料的重要对象[61]。综上，将藻类养殖与尾水净化相结合，在实现高附加值微藻产品获取的同时，可切实增强海水养殖过程碳减排，包括：1)吸收大气中的CO2，增加微藻对CO2生物固定量；2)有效吸收海水养殖尾水中的氮、磷元素，减少用物理、化学方法净化尾水过程中的碳排放，降低净化成本；3)以微藻生物量为基础生产生物燃料，在一定程度上减少化石燃料的使用，减少温室气体排放。
5.2 蓝碳系统与碳中和
狭义上，固定并储存在海洋生态系统中的CO2被称为蓝碳，蓝碳的研究和开发主要涉及沿海湿地，如红树林、海草和盐沼等[62]。其中，固碳量最大的为海草生态系统，据估计，该系统每年累积176～411 Tg CO2当量，这些以蓝碳形式存储在海洋及其沿海生态系统中的碳可以保存数千年[63]。人工湿地作为生态工程净化海水养殖尾水的技术之一，以红树林为主的沿海植物群落在净化尾水的同时，利用光合作用吸附并固定大气中的CO2。在全球范围内，潮汐沼泽和红树林每年固定CO2量达到196.72 Tg，是海底沉积有机碳总量的30%[64]，为增强海洋碳汇做出了卓越贡献。
近年来研究发现，海水养殖系统(尤其是海洋贝类和大型藻类养殖)对增强海洋的碳固定与碳转移有较大的影响，因此，海水养殖也被纳入到了广义的蓝碳范畴[65]。养殖尾水生物处理过程中的大型藻类、植物等在生长过程中吸收营养盐，并通过光合作用吸收CO2，这些过程可有效降低海水中的CO2分压，加速大气CO2向海水中扩散，对增大海洋碳汇有积极的影响。与此同时，贝类主要通过钙化和滤食有机碳增加生物体碳含量，再作为可移除碳汇从海洋中脱离[66]。但最终贝、藻类是否能够对增加海洋碳汇产生正向作用,还需要通过继续探究碳增汇过程机制、完善计量方法等才能进一步评判。因为贝、藻类呼吸作用产出的CO2与 贝类钙化的双向复杂性过程难以精准计算。再者，养殖生物移出海洋后成为食物进入人体，还会再经历更加复杂的碳循环过程回归大气，目前也尚无科学统一的考量方法[67]。但毋庸置疑的是，贝、藻类可以吸收海水养殖尾水中的营养物质，避免尾水直排，以减轻海水富营养化及减少赤潮的发生，该过程从尾水生物处理角度对实现碳减排、助力碳中和具有不可忽视的作用。
5.3 尾水综合生物处理技术支撑碳减排
在海水养殖尾水的综合处理系统中，生物处理技术的优化升级在有效提高尾水处理能力的同时，还能减少药剂和碳源的投加并节约能耗，因此，生物技术已成为海水养殖尾水综合处理系统中碳减排工作的重要组成部分。如目前正广泛应用于养殖尾水深度处理的同步硝化反硝化及厌氧氨氧化技术。
养殖尾水处理同步硝化反硝化是在有氧条件下，同一生物反应器内同时发生硝化和反硝化的过程，该过程直接把硝化反应控制在亚硝酸阶段，然后进行反硝化，将水体中的含氮化合物以氮氧化物或氮气的形式排出去[68]。厌氧氨氧化技术利用亚硝酸盐与氨氮反应直接生成氮气，与传统生物处理工艺相比，可节约能耗30%以上，节约药剂90%以上，全过程碳排放减少50%以上，该技术为海水养殖尾水的综合处理系统优化与碳减排提供了强有力的技术支撑[69]。
6 存在问题及展望
6.1 海水养殖尾水生物处理技术研究中存在的问题
随着技术的不断革新，海水养殖尾水生物处理技术的发展与推广将进一步合理优化化学药剂、电力及人力成本的投入，从而减少碳排放及二次污染。但海水养殖尾水的生物处理还存在一些问题。
1)部分生物处理技术的经济成本仍相对较高，如微藻，虽然净化效果较好，但其收获成本过高，难以全面推广应用。
2)生物净化技术中参与水质净化的动物、植物和微生物间的最佳配置参数(生物种类、数量等)尚不明确，有待进一步研究。
3)尾水净化与资源化利用相结合的综合处理技术有待进一步研究，其工艺流程有待简化，以提高净化效果与资源综合利用效率。
4)目前海水养殖尾水的生物净化技术趋向于系统化、集成化，但由于海水养殖存在养殖区域、养殖品类和养殖模式等差异，应用相同净化技术得到的效果参差不一，因而尾水生物净化技术的适用性与功能冗余性需要得到更广泛的关注。
5)迄今为止，国内外尚无对海洋碳汇进行精准监控、统一化计量的技术操作规范与计算标准，这将成为中国实施碳中和战略过程中亟待完成的一个重要任务。
6.2 未来重点研究方向
海水养殖尾水的生物处理可从根本上有效减轻海水养殖业对海洋环境的污染，增强海水资源的循环回用效率，减轻水资源短缺的压力。海水养殖与尾水处理产业的不断发展与完善，在增加海洋碳汇方面做出了突出贡献，这将助力实现“碳中和”宏伟目标。此外，高密度循环水养殖模式将成为未来中国海水养殖业发展的必然趋势，而该宏伟愿景的实现，离不开对海水养殖尾水的高效深度处理与资源化再生利用。养殖再生水将逐渐成为水产养殖业量大质稳、就近可取和增效显著的第二水源，变养殖污废水为“水资源”，是实现污水资源化、能源化利用与碳减排的综合考量，因此，未来应在以下方面重点开展研究。
1)开展基于养殖尾水水质分析与水征评价的适宜性技术优选。养殖尾水的水质分析与水征评价尤为重要，应根据不同的养殖区域、养殖品类和养殖模式开展各类型养殖尾水的水质特征解析与研究，综合选择更加高效、适用的净化技术，以减少重复处理与二次环境污染导致的碳排放。
2)强化海水养殖尾水的集约化处理与一体化装备研发。海水养殖尾水生物处理应走向生态化、联合处理，与此同时，要加强与物理处理方法、化学处理方法的有机结合，有效集成生物、物理和化学处理技术的优势，扬长避短，研发形成一体化的处理技术装备与长效稳定运行方案。因地制宜，建设更适合中国国情发展的大体量、高效率和高标准海水养殖尾水处理系统。
3)以减少能源消耗、助力碳减排为目标开展养殖工艺优化。结合多学科前沿技术的发展情况，综合运用水利学、生态环境学及自动化控制等学科领域的先进理论与技术成果，使养殖尾水的综合处理工艺流程得到最大程度的简化，精准控制，有效减少电能与物耗，进而从能源开发、物料制造等源头减少碳排放。
4)大力推进绿色海水养殖耦合高效资源能源循环利用技术的发展。在继续深化海水养殖尾水高标准处理的同时，从源头减少污染物的产生，应用前端预防与末端治理相结合的清洁生产模式，强化尾水深度处理后的水资源循环回用技术，从根本上解决海水养殖尾水污染问题，在达到资源高效利用、养殖产品增质增产的同时，促进海水养殖绿色发展与尾水近零排放，强力支撑碳减排。
5)构建评估海洋碳汇的标准体系。通过整合多学科研发优势，构建并完善海洋碳中和智能监测体系，同时在理论上注重海洋碳中和的核算机制与方法学研究，以期建立科学、完善的海洋碳汇计量标准体系，为海洋碳中和的评判提供方案支撑。
综上所述，未来通过对海洋碳汇计量方法的研究，能够得到增大海洋碳汇的最佳养殖产品。与此同时，着力研究海水养殖技术，创新养殖模式，提高海水养殖效益，提升可移除碳汇水产品产量，将海洋中蓝碳最大限度地转化为可移除碳汇，在获得经济收益的同时，增大海洋碳存储量，加快大气与海洋的碳交换，为碳中和蓄力。
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