黃海綠潮災(zāi)害早期防控方法
——筏架下沉法

丁 一 ，曹叢華 ，黃 娟 ，王珍珍 ，高 寧 ，朱文武

（1. 國家海洋局北海預(yù)報中心， 山東 青島 266061；2. 山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室， 山東 青島266061；3. 山東科技大學(xué)測繪科學(xué)與工程學(xué)院， 山東 青島 266590；4. 國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心， 遼寧 大連116023）

2007 年至今，黃海綠潮每年都大規(guī)模暴發(fā)，對濱海景觀、旅游、海水養(yǎng)殖業(yè)和海洋生態(tài)等造成不同程度危害[1-2]。為了科學(xué)應(yīng)對綠潮災(zāi)害，相關(guān)科學(xué)家已經(jīng)開展了大量研究，研究發(fā)現(xiàn)：適合綠潮形成、暴發(fā)的營養(yǎng)鹽、光照、溫度等環(huán)境條件[3-4]；蘇北淺灘數(shù)十萬畝的紫菜養(yǎng)殖筏架在綠潮早期形成過程中為滸苔孢子提供了重要的附著基質(zhì)[5]，紫菜養(yǎng)殖筏架上的綠潮藻是綠潮的主要來源[6]，筏架回收時人為將筏架綠潮藻丟棄灘涂是最主要的入海方式[7-8]。研究表明綠潮暴發(fā)源頭位于蘇北輻射沙洲紫菜養(yǎng)殖區(qū)[9-10]。為了應(yīng)對綠潮災(zāi)害，政府綠潮應(yīng)急管理部門每年都要投入大量人力物力開展綠潮防控。防控方法主要有綠潮發(fā)生前的紫菜筏架區(qū)化學(xué)滅殺法和綠潮形成后的物理打撈法?；瘜W(xué)滅殺法是養(yǎng)殖戶采用潑灑化學(xué)藥品殺滅筏架上的綠潮藻，但該方法防控不徹底且存在環(huán)境二次污染[1，7]；物理打撈法是綠潮應(yīng)急管理部門利用衛(wèi)星遙感和現(xiàn)場監(jiān)測[11]以及數(shù)值模擬漂移預(yù)測[12]結(jié)果摸清綠潮的位置和漂移趨勢，在此基礎(chǔ)上設(shè)計打撈方案，然后投入大量人力、物力進行收集打撈[13]，但打撈處理量僅占綠潮總生物量的0.1%～1%，打撈處理能力亟待提高[2]。

紫菜筏架區(qū)化學(xué)滅殺防控是在綠潮暴發(fā)前進行，這種源頭防控思路是合理的，但是有沒有一種無污染的源頭防控方法。本文開展現(xiàn)場勘查，調(diào)查分析現(xiàn)有紫菜筏架作業(yè)方式以及綠潮藻微觀繁殖體在筏架上的附著生長規(guī)律，提出了一種經(jīng)濟、環(huán)保的綠潮防控方法，進而建立一套適用于紫菜筏架區(qū)的綠潮早期防控方案。

1 研究區(qū)概況和方法

1.1 蘇北輻射沙洲概況

南黃海輻射沙洲位于江蘇海岸以東，自長江口至射陽河口之間存在著70 多條水下沙脊，它們基本上以弶港為中心向北、東北、東及東南方向延伸。其南北長約200 km，東西寬約90 km，面積寬廣，脊槽相間，形態(tài)特殊，地形復(fù)雜，是南黃海獨特的地貌類型（圖1）[14]。該區(qū)域?qū)儆谝?guī)則半日潮，受到南黃海旋轉(zhuǎn)潮波系統(tǒng)與東海前進潮波系統(tǒng)的控制，潮波波峰線在弶港岸外交匯，形成了淤積環(huán)境，促使沙洲的加積[15]。條斑紫菜每日需要生長在海水中，但又必須有足夠的時間離開水面接收通風(fēng)、陽光，生長條件較為苛刻[16]。蘇北輻射沙洲獨特的地質(zhì)條件和潮汐規(guī)律為條斑紫菜的生長提供了優(yōu)良的環(huán)境，使其成為舉世聞名的條斑紫菜養(yǎng)殖海域[17]。

圖1 江蘇輻射沙洲區(qū)

1.2 研究方法

本文結(jié)合已有的研究成果，應(yīng)用現(xiàn)場勘查調(diào)研分析法，觀察綠潮藻在筏架上的附著生長分布情況，分析綠潮藻微觀繁殖體在筏架上附著、萌發(fā)、生長規(guī)律，結(jié)合綠潮藻微觀繁殖體附著、萌發(fā)、生長所需的溫度、鹽度、光照等條件，分析綠潮藻在筏架上的分布情況與其環(huán)境條件的內(nèi)在關(guān)系，進而提出一種綠潮藻物理防控方法。

同時現(xiàn)場調(diào)研紫菜養(yǎng)殖作業(yè)流程，在不影響紫菜正常生長的前提下，分析該方法在紫菜養(yǎng)殖流程各環(huán)節(jié)的適用性，進而結(jié)合已有的化學(xué)法、物理打撈法和本文提出的物理防控方法，設(shè)計出一套針對紫菜不同養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的綜合防控方案。該防控方案通過干預(yù)紫菜養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，最大化的消除紫菜養(yǎng)殖過程中綠潮藻微觀繁殖體在筏架附著、萌發(fā)、生長的環(huán)境條件，達到綠潮早期防控的目的。

2 結(jié)果及分析

2.1 筏架綠藻分布

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)筏架有網(wǎng)簾、繩纜、竹竿（“工”型）三部分組成，筏架有兩種狀態(tài)，落潮時坐落于淺灘上，漲潮時浮到水面（圖2）。

圖2 掛網(wǎng)簾前的紫菜筏架

由圖2 和圖3 可以發(fā)現(xiàn)筏架上綠潮藻分布情況：（1）豎立方向的竹竿上沒有綠潮藻，水平方向的竹竿有綠潮藻；（2）水平纜繩都有綠潮藻附著生長；用于固定筏架傾斜繩纜，近浮體端約1 m 長的區(qū)域有綠潮藻附著生長，其余大部分沒有綠潮藻的附著生長。

圖3 綠潮藻在筏架分布情況

結(jié)合綠潮藻微觀繁殖體在筏架上附著萌發(fā)生長必須同時具備營養(yǎng)鹽、光照、溫度三個條件分析上述現(xiàn)象，落潮時不能同時具備上述三個條件，因此只分析漲潮時綠潮藻附著生長情況：（1）長有綠潮藻的水平繩子、水平竹竿，其具有了溫度、營養(yǎng)鹽、和光照條件。（2）兩端的傾斜固定繩纜，近浮體端約1 m 長區(qū)域，有營養(yǎng)鹽、溫度、光照的條件，近地端絕大部分漲潮時因水體渾濁（圖2-d），缺少光照；（3）豎立的竹竿，上部一直裸露空氣中，缺少營水分和營養(yǎng)鹽，其下部具備營養(yǎng)鹽、溫度條件，光照不夠充足，同時竹竿在上下浮動時，與水體摩擦多，且表面光滑，不利于綠潮藻圍觀繁殖體的附著萌發(fā)。

2.2 筏架下沉法

基于綠潮藻在筏架分布規(guī)律及其分析，本文提出筏架下沉法防控綠潮，具體實施情況見圖4。在筏架不掛網(wǎng)簾期間，去掉架子兩端浮球，在架子兩端繩纜上掛沙包，使架子在漲潮時沉在水底，去除了綠潮藻微觀繁殖體在架子上萌發(fā)、生長的光照條件，從而起到抑制綠潮藻萌發(fā)、生長的作用。

圖4 筏架下沉法

2.3 防控方案

紫菜養(yǎng)殖時間從前一年9 月份至第二年5 月份，作業(yè)流程主要包括綁架子、掛網(wǎng)簾、網(wǎng)簾冷凍、生長收割、撤網(wǎng)簾、撤架子這六個過程[18]。綠潮藻在筏架生長主要包括兩個時段：前一年9 月至10 月份養(yǎng)殖季開始時，海水溫度適合綠藻生長，筏架上開始附生綠藻，隨著筏架附生綠藻經(jīng)鹽酸處理以及水溫降低筏架附生綠藻生物量急劇降低；第二年3 月份隨著溫度回升，筏架附生綠藻生物量逐漸增加[8]。針對這兩個綠潮藻生長期，充分利用架子未掛網(wǎng)簾的時期，綜合利用筏架下沉法、化學(xué)法和物理收集法，設(shè)計如下綠潮早期綜合防控方案（圖5），方案分為兩個防控關(guān)鍵期。

（1）防控關(guān)鍵期I

每年9 月份開始綁架子，然后將苗網(wǎng)綁在架子上，這兩個步驟之間有時間間隙，不同場地會有差異，約2 周時間，這段時間內(nèi)架子漲潮時漂浮、落潮時下落于灘涂（圖2），為綠潮藻圍觀繁殖體提供了良好的附著、萌發(fā)、生長條件，因此導(dǎo)致在綁網(wǎng)簾時，有些架子已經(jīng)長有綠藻。苗網(wǎng)掛網(wǎng)后大約3 周后，開始實施網(wǎng)簾冷凍，冷凍時間約2 周。這段時間綠潮繼續(xù)生長，因此等冷凍網(wǎng)簾運回海上時，架子上的綠潮藻已經(jīng)長得較大（圖3-a，3-b），如果不去除會危害紫菜生長，因此常規(guī)方法是用化學(xué)去除[1，7]，需要投入大量人力物力，且會對環(huán)境造成一定影響。

此階段內(nèi)，架子綁好后未掛網(wǎng)簾之前和網(wǎng)簾冷凍期間這兩個時間段可以應(yīng)用筏架下沉法。綁好架子未掛網(wǎng)簾前，應(yīng)用此方法可以阻止綠潮藻微觀繁殖體的萌發(fā)和生長，從而保證使綁網(wǎng)線之前架子是無綠潮藻附著的。網(wǎng)簾冷藏日期大約2 周，這段時間內(nèi)應(yīng)用筏架下沉法，漲潮時隔絕光照，落潮時暴露空氣中，隔絕了營養(yǎng)鹽和水，可以有效抑制或者殺死已經(jīng)在筏架上生長的綠潮藻，若冷凍網(wǎng)運回之前仍然有少量綠潮藻附著，可以合理使用少量藥劑，開展化學(xué)法滅殺，保證徹底清除架子上的綠藻微觀繁殖體和已經(jīng)萌發(fā)生長的綠藻。

（2）防控關(guān)鍵期II

收筏架作業(yè)過程中人為刮落綠藻量約為16 000 t[2]，是目前筏架附生綠藻最主要的入海方式，也是海水中漂浮綠藻的主要來源[8]，改進收筏架的作業(yè)方式，杜絕將筏架上附生綠藻掛落后直接遺棄在淺灘上是短期內(nèi)對南黃海大規(guī)模綠潮防控的重要突破口[9]。

該時期是綠潮防控的最關(guān)鍵期，一定要抑制綠藻生長，并防止綠潮藻入海?？紤]到筏架繩附生綠藻自然脫落率很低（3.58%±0.78%）[8]，因此方案中綜合利用筏架下沉法和物理回收法。五月份紫菜收割后，采取收割一架下沉一架的方式，紫菜收割需要一個較長的周期，因此紫菜收割完時最初收割的筏架，下沉日期較長，可以起到殺死綠潮藻的效果。撤筏架時按照紫菜收割的順序，從而使每個筏架有充足的下沉?xí)r間，起到有效殺死綠潮藻的效果。撤筏架時，若筏架扔有殘留的綠潮藻，掛落后裝入編織袋加入適量化學(xué)藥劑滅殺，并與沙袋捆綁在一起使?jié)q潮時沉底。

3 討論

3.1 經(jīng)濟效益估算

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，防控關(guān)鍵期Ⅰ，酸性化學(xué)藥劑成本為28 元/畝，人工成本為30 元/畝，鹽城和南通的紫菜筏架區(qū)綠潮源頭，面積約36 萬畝[19]，那么總藥劑費用約1 008 萬元，總?cè)斯こ杀炯s1 080 萬元。如果應(yīng)用本文提供的方案，那么防控前期的用藥量可以降低3/4，假設(shè)人力成本降低為1/2，總成本可降低約為1 300 萬元。防控關(guān)鍵期Ⅱ，紫菜收割后，筏架回收時，丟棄的綠潮藻是綠潮的主要來源，如果運回岸上，需要大量的人力、物力，應(yīng)用本文設(shè)計的方案，可以抑制綠潮藻生長，減少生物量，并將刮落的綠潮藻化學(xué)滅殺裝袋沉入海底，既可以滅殺綠潮藻，又可以節(jié)省運輸費用。

圖5 筏架區(qū)綠潮早期防控方案

3.2 防控方法評估

現(xiàn)有綠潮防控的方法主要有化學(xué)法和物理打撈法。

化學(xué)法應(yīng)用在綠潮形成前紫菜筏架區(qū)，改性黏土能滅殺綠潮藻微觀繁殖體，正處于試驗階段，但對廣袤的蘇北淺灘而言，目前去除或降低海水中的大量綠藻微觀繁殖體無可操作性[9]。紫菜養(yǎng)殖戶通常采用將硫酸銅、鹽酸、含氯消毒劑等化學(xué)藥品噴涂在筏架上進行防治綠潮藻（圖6），該方法容易造成二次污染和有毒化學(xué)物質(zhì)富集[1]，對當(dāng)?shù)睾Ｑ笊镌斐晌：?，進而影響本地生態(tài)系統(tǒng)。噴涂的化學(xué)藥劑不能根治筏架綠藻，藥劑在一個落潮期內(nèi)殺死綠潮藻，但是漲潮之后，藥劑被海水稀釋掉，筏架會重新長出綠潮藻，同時筏架上綠潮藻密集的區(qū)域滅殺并不徹底。

物理打撈法應(yīng)用在綠潮形成后，對于漂浮在海面的綠潮，根據(jù)衛(wèi)星遙感監(jiān)測結(jié)果以及漂移預(yù)測結(jié)果制定打撈方案，采用船舶打撈法進行防控。綠潮登陸山東南岸后，特別是青島濱海旅游區(qū)，青島市政府會調(diào)用大量人力、物力進行收集處理[13]（圖7）。

圖6 化學(xué)法滅殺綠藻

圖7 綠潮船舶打撈和岸灘收集（照片作者：王致中）

表1 各種防控方法評估表

上述現(xiàn)行兩種方法與本文提出的筏架下沉法評估表見表一，需要指出，化學(xué)法和本文提出的筏架下沉法在綠潮形成前進行防控，二者是積極的防控方式，是今后綠潮防控的重點方向。綠潮形成后的防控投入了大量人力物力，處理能力仍需亟待提高，并且缺少高附加值的產(chǎn)品，影響滸苔資源化利用[2]。多余的海面漂浮對旅游、漁業(yè)、養(yǎng)殖來說，仍然是一種災(zāi)害。

3.3 不確定性分析

在4 月末至5 月上旬紫菜收割后，此時筏架上長有大量綠潮藻，利用筏架下沉法可以抑制或殺死綠潮藻，從而有效的減少綠潮藻的生物量。因為不同場地面積不同，收紫菜至撤筏架輪作的時間有長有短，下沉?xí)r間長短是抑制綠潮藻生長或者滅殺綠潮藻的關(guān)鍵因素，因此抑制、滅殺效果需要根據(jù)實際應(yīng)用中得到認(rèn)證。

在紫菜生長期間不能用筏架下沉法開展綠潮藻防控，其中11 月末至次年3 月水溫較低，綠潮藻生長緩慢[8]，次年3 月之后隨著水溫升高綠潮藻生長迅速，生物量大幅提高，因此這段時間內(nèi)可根據(jù)筏架綠潮藻生長情況，對于生物量密度較大的區(qū)域應(yīng)用物理收集法去除筏架上綠藻，降低對紫菜生長的影響。

同時需要注意，在筏架下沉后水面航行漁船不易識別養(yǎng)殖區(qū)，特別是拖網(wǎng)漁船誤入可導(dǎo)致筏架損失，因此要在筏架下沉區(qū)設(shè)置適量標(biāo)識浮體，避免事故發(fā)生。

4 結(jié)論

本文現(xiàn)場調(diào)研了綠潮源頭江蘇輻射沙洲紫菜養(yǎng)殖筏架區(qū)，發(fā)現(xiàn)筏架繩纜和竹竿上綠潮藻的分布規(guī)律，并分析分布與環(huán)境條件的對應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出筏架下沉的綠潮防控方法。在分析紫菜養(yǎng)殖作業(yè)流程各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出綠潮藻早期防控的兩個關(guān)鍵期，設(shè)計了一整套結(jié)合筏架下沉法和化學(xué)法的綠潮早期防控方案。

本文提出的筏架下沉法和一整套防控方案，在不影響紫菜生長的基礎(chǔ)上，既能抑制綠潮藻的萌發(fā)，也能有效殺滅綠潮藻。該方案簡單有效，既能節(jié)約人力、物力，減少了化學(xué)藥劑的使用，減輕了對海洋生態(tài)環(huán)境的影響。同時需要指出，從長遠來看，一定要倡導(dǎo)國家生態(tài)文明建設(shè)的理念，踐行節(jié)能減排發(fā)展方式，減少路源入海污染物，切斷綠潮生長所

需的營養(yǎng)鹽基礎(chǔ)，從根本上防治綠潮災(zāi)害。