在全球氣候變化背景下 ，發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟已成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要戰(zhàn)略 。 農(nóng)業(yè)領域作為碳排放的重要來源 ，其綠色轉型對實現(xiàn)國家碳達峰碳中和目標具有關鍵作用 。 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)作為農(nóng)業(yè)的重要組成部分 ，在提供優(yōu)質蛋白的同時 ，也面臨著資源消耗大 、環(huán)境污染嚴重等問題 。地熱能作為一種清潔可再生能源 ，與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)結合可形成獨特的低碳循環(huán)模式 ，既能提高養(yǎng)殖效益 ，又能減少碳排放 ，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟價值。

1 張家口市地熱資源分布與開發(fā)利用現(xiàn)狀

張家口市地熱資源類型豐富多樣 ，以中低溫熱水為主 ，其水溫在 ２５ ～ ９０ ℃ 之間 ，廣泛分布于壩下山間盆地及中低山區(qū) ，像赤城 、懷來 、陽原 、蔚縣等地都有分布。 ２０２３ 年 ，陽原縣還首次探獲了中高溫地熱資源 ，填補了冀西北山區(qū)深部地熱資源勘查的空白。 張家口市地熱資源可開采總量豐富 ，流量較大 ，但總熱量不高 ，十分寶貴 。 部分學者已對地熱資源的利用方式及保護措施進行研究 ，構建了多種可持續(xù)利用模式 ，為當?shù)?a href="http://www.635699.cn/t/地熱資源.html" >地熱資源的合理利用提供了指導 。 目前 ，張家口市地熱資源利用方式主要以灌溉 、洗浴等粗放型利用為主 ， 僅部分地熱田開發(fā)為旅游景點 ，尚未被充分開發(fā)利用。 這種現(xiàn)狀為地熱資源在水產(chǎn)養(yǎng)殖領域的應用提供了廣闊空間。 張家口市地熱資源開發(fā)已形成“勘探— 開發(fā)— 利用— 回灌— 監(jiān)測” 的完整閉環(huán)。 陽原振陽新能源發(fā)展有限責任公司已取得三馬坊地熱區(qū)塊采礦權 ，采用“群采群灌”技術 ，確保采灌均衡。 冀東油田在河北推廣的“同層回灌”“井下?lián)Q熱”等成熟技術 ，可降低開發(fā)成本并保障可持續(xù)性 。 地熱回灌技術方面 ，移動式地熱尾水回灌裝置可處理尾水并加壓回灌 ，最大回灌量達３００ m３ ／h ，適配張家口市地熱井開采規(guī)模 。

2. 地熱資源在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的低碳循環(huán)技術

地熱水產(chǎn)養(yǎng)殖是通過抽取地下 ≥ ２０ ℃ 的地熱資源 ，構建恒定水溫環(huán)境的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式 。 羅非魚（Oreochromis）為熱帶魚類 ，生存溫度范圍為１２ ～ ４２ ℃ ，低于 １０ ℃ 會致死 ，越冬水溫需穩(wěn)定在１６ ℃ 以上以避免凍傷或死亡。 實際養(yǎng)殖中 ，抽取≥ ２０ ℃ 地 熱 水 可 有 效 維 持 池 塘 水 溫 在１７ ～ ２０ ℃ ，實現(xiàn)親本保育 、苗種早繁及成魚越冬養(yǎng)殖。 越冬過程依賴保溫設施（如塑料薄膜覆蓋的溫室） ，以防止熱量散失和外部低溫影響 。 例如 ，實踐中大棚可調控氣溫 ，結合地熱水將水溫穩(wěn)定在１６ ～ ２０ ℃ ，確保羅非魚安全越冬 。 基于一般實踐表明 ，魚菜共生系統(tǒng)常選用耐寒 、低光照需求的品種 ，如生菜 、菠菜或水芹 ，以適應大棚環(huán)境 。

低碳循環(huán)經(jīng)濟體系是以低能耗 、低排放為基石 ，融合循環(huán)經(jīng)濟理念的可持續(xù)發(fā)展模式 ，其核心原則為“減量化 、再利用 、資源化” 。 水產(chǎn)養(yǎng)殖領域主要依托地熱供暖技術 ，通過熱交換系統(tǒng)將地熱水降溫至適養(yǎng)溫度后注入養(yǎng)殖池 ，系統(tǒng)集成溫度傳感器 、流量控制閥等裝置 ，實現(xiàn)水體溫度 ± １ ℃ 的精準調控 ，構建“魚菜共生” 系統(tǒng) ，形成“魚肥水— 菜凈水— 水養(yǎng)魚”的生態(tài)循環(huán) ，尾水經(jīng)過處理后進行回灌。 地熱水加熱養(yǎng)殖池系統(tǒng)如圖 １ 所示。

圖 1   地熱水加熱養(yǎng)殖池系統(tǒng)示意圖

3. 地熱資源協(xié)同水產(chǎn)養(yǎng)殖的低碳循環(huán)模式構建

3.1構建思路

基于張家口市中低溫地熱資源特點和水產(chǎn)養(yǎng)殖需求 ，構建“地熱能— 水產(chǎn)養(yǎng)殖— 尾水處理 — 資源化利用”的閉環(huán)系統(tǒng) 。 該模式通過地熱能提供恒溫環(huán)境 ，降低養(yǎng)殖能耗 ；通過循環(huán)水養(yǎng)殖技術減少水資源消耗 ；通過尾水處理實現(xiàn)污染物資源化利用 ，最終形成低碳 、高效 、可持續(xù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖體系。

3.2構建路徑

該低碳循環(huán)模式的核心構建路徑如下 ：首先 ， 利用地熱井開采 ２５ ～ ４１ ℃ 的中低溫地熱水 ，通過板式換熱器進行一級熱能提取 ，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖池的恒溫控制 ，維持水溫在適宜魚類生長的范圍內 。養(yǎng)殖池采用高密度養(yǎng)殖技術 ，每立方水可養(yǎng)５０ kg 魚 ，是傳統(tǒng)養(yǎng)殖的 ３０ 倍 ，同時配備智能監(jiān)測系統(tǒng)實時調控水質 、溶氧量等參數(shù) 。 其次 ，提取完熱能的尾水（約 ２０ ～ ２５ ℃ ）進入二級利用環(huán)節(jié) ，通過熱泵系統(tǒng)為魚菜共生系統(tǒng)中的蔬菜種植區(qū)提供熱量 ，維持種植環(huán)境的適宜溫度 ，同時利用魚菜共生系統(tǒng)的微生物分解技術 ，將魚類排泄物轉化為蔬菜生長所需的天然肥料 ，實現(xiàn)水體凈化與資源循環(huán)利用 。 最后 ，經(jīng)過凈化的水體回灌地下 ，形成閉環(huán)水循環(huán)系統(tǒng) ，并將使用過的地熱水通過回灌井返回地下熱儲層 ，確保地熱資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。

在該模式中 ，地熱資源的梯級利用與魚菜共生系統(tǒng)的技術整合是關鍵 。 通過板式換熱器與熱泵技術的結合 ，實現(xiàn)了地熱能的高效提取與分層利用 ，同時避免了地熱水直接污染種植區(qū) 。 魚菜共生系統(tǒng)則通過微生物分解技術 ，將養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物轉化為種植所需的養(yǎng)分 ，減少外部肥料使用 ，降低碳排放 。 系統(tǒng)運行過程中 ，全程采用智能監(jiān)測與控制技術 ，包括水溫 、p H 值 、溶解氧 、氨氮 、亞硝酸鹽等關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測 ，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行 。 同時 ，該模式充分利用了張家口市豐富的地熱資源 ，減少對傳統(tǒng)能源的依賴 ，符合當?shù)亍?a href="http://www.635699.cn/t/可再生能源.html" >可再生能源＋ 農(nóng)業(yè)”的發(fā)展政策。

4.可行性與建議

4.1 可行性分析

國內外成功案例普遍采用地熱梯級利用技術 ，通過板式換熱器 、熱泵系統(tǒng)等設備實現(xiàn)熱能的分層提取與利用。 該模式具有顯著的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。 一方面 ，地熱能替代傳統(tǒng)燃煤／電加熱可減少 CO２ 排放約 ７６ kt／年 ，降低能源消耗 ；另一方面 ，魚菜共生系統(tǒng)可使氨氮 、磷酸鹽分別降低８５ ．６４ ％ 和 ７１ ．０１ ％ ，實現(xiàn)“養(yǎng)魚不換水 、種菜不施肥”的生態(tài)閉環(huán)。 綜合資源稟賦 、市場需求和技術基礎 ，張家口市發(fā)展地熱資源水產(chǎn)養(yǎng)殖模式具有顯著可行性。 一是地熱資源豐富且分布集中 ，特別是壩下山間盆地的地熱井流量大 、水溫適宜 ，為低碳循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了穩(wěn)定熱源 ；二是北京及京津冀地區(qū)對特色水產(chǎn)需求旺盛 ，冷鏈設施完善 ，為產(chǎn)品銷售提供了保障 ；三是地熱梯級利用與魚菜共生技術已在國內其他地區(qū)成功應用 。 此外 ，該模式可顯著降低養(yǎng)殖成本 ，提高產(chǎn)量 ，張家口市陽原縣三馬坊鄉(xiāng)和康?？h張紀鎮(zhèn)已成功實施該模式［１３ ］ ，年養(yǎng)殖淡水鱸魚（L ateolabrax j aponicus ）、鱖魚（Siniperca chuatsi ）等 ３５０ t 以上 ，蔬菜產(chǎn)量５ ０００ t 。 陽原縣三馬坊鄉(xiāng)羅非魚養(yǎng)殖基地年產(chǎn)值突破 １２０ 萬元 ，達到３７５ 萬元／hm２ ，為當?shù)剞r(nóng)民提供就業(yè)崗位 ，人均年增收 ４ 萬元～ ５ 萬元。 康?？h示范園區(qū)魚菜共生系統(tǒng)經(jīng)補貼后凈投資約２ ６００ 萬元 ，水產(chǎn)年凈收益 ９００ 萬元 ，預計靜態(tài)回收期 ２ ．９ 年 ，疊加蔬菜協(xié)同效益可縮至 ２ 年 ，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)水產(chǎn)５ ～ ８ 年周期。 東營實踐佐證 ，地熱應用縮短養(yǎng)殖周期 ３０ d 、降本 ８０ ％ ，年利潤超百萬元 ，驗證該低碳循環(huán)模式具備顯著經(jīng)濟與環(huán)境效益 ，投資可行性突出 。

4.2對策建議

建議采用“地熱梯級利用＋ 魚菜共生”的低碳循環(huán)模式 。 首先 ，利用地熱井開采 ２５ ～ ４１ ℃ 的中低溫地熱水 ，通過板式換熱器進行一級熱能提取 ， 用于水產(chǎn)養(yǎng)殖池的恒溫控制 。 其次 ，提取完熱能的尾水（約 ２０ ～ ２５ ℃ ）進入二級利用環(huán)節(jié) ，通過熱泵系統(tǒng)為魚菜共生系統(tǒng)中的蔬菜種植區(qū)提供熱量。 最后 ，采用“群采群灌”技術將使用過的地熱水回灌至地下熱儲層 ，確保資源可持續(xù)利用 。 同時 ，引入智能監(jiān)測系統(tǒng)實時調控水質 、溶氧量等參數(shù) ，結合化學沉淀技術處理氟化物超標問題 ，確保養(yǎng)殖環(huán)境安全 。 另外 ，政策支持是影響發(fā)展的重要因素。 一是將地熱養(yǎng)殖納入“可再生能源＋ 農(nóng)業(yè)”補貼范圍 ，明確氟處理設備的購置補貼比例 ；二是簡化審批流程 ，參照“地熱能開發(fā)一件事” 模式 ，整合多部門流程 ，縮短建設周期 ；三是推動“地熱養(yǎng)殖＋ 冷鏈物流”協(xié)同發(fā)展 ，利用大興機場冷鏈設施降低運輸成本 ，提升產(chǎn)品競爭力 ；四是加強技術標準建設 ，制定地熱養(yǎng)殖水質處理 、尾水回灌等技術規(guī)范 ，確保資源可持續(xù)利用 。

5.結論與展望

地熱資源協(xié)同水產(chǎn)養(yǎng)殖的低碳循環(huán)模式是實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色轉型的重要路徑 。 張家口市發(fā)展地熱資源水產(chǎn)養(yǎng)殖的低碳循環(huán)模式具有良好的資源基礎 、市場需求和技術條件 。 通過政策引導、技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈整合 ，可有效解決氟化物超標 、審批流程復雜等實施難點 ，構建“地熱 ＋ 水產(chǎn)養(yǎng)殖＋ 蔬菜種植”三位一體循環(huán)模式 ，形成“地熱 — 養(yǎng)殖— 種植— 回灌”的閉環(huán)系統(tǒng) ，可實現(xiàn)能源高效利用 、養(yǎng)殖效益提升與碳排放減少的多重目標 ，實現(xiàn)資源高效利用與環(huán)境友好。 同時 ，應注重模式的本地化適應 ，結合張家口市氣候特點和地熱資源狀況 ，發(fā)展具有區(qū)域特色的低碳循環(huán)養(yǎng)殖模式 ，為全國同類地區(qū)提供可借鑒的經(jīng)驗 ，為北方地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的綠色低碳轉型提供有力支撐 。