中國海洋漁業水域環境研究現狀及展

     摘要:漁業水域環境是水生生物賴以生存、繁衍的最基本條件,優良的漁業水域環境是海洋漁業持續發展的物質載體與必然條件。近年來中國海洋漁業水域環境狀況日趨嚴峻,依據海洋漁業水域監測資料,分析了中國海洋漁業水域環境的現狀;概括了中國海洋漁業水域環境面臨的主要問題及破壞原因;綜述了海洋漁業水域環境保護及修復對策的研究現狀,並對今後的研究工作提出了方向與內容上的展望。

    關鍵詞:海洋漁業水域環境;現狀;保護;修復

海洋漁業水域環境是海洋漁業資源賴以生存和發展的重要物質基礎,為魚類的生長和繁殖提供了必要的生存空間和適宜的生態條件,其狀況和變化更是對漁業生產發展起著決定性的作用。保護海洋漁業水域環境不僅是海洋漁業生產可持續發展的需要,也是確保人民群眾身體健康的需要。

    當前中國海洋漁業水域環境惡化、漁業資源衰退,嚴重製約了海洋漁業的健康發展。按照科學發展觀的要求,必須加強對海洋漁業水域環境的保護,建立並完善海洋漁業水域環境保護的法律制度,維護海洋漁業水域的生態平衡,防止海洋漁業水域環境的汙染,改善海洋漁業生物資源的養護載體,實現海洋漁業的可持續發展[1]。為此,本文以中國海洋漁業水域環境的研究現狀為中心,從面臨的問題、破壞的原因及保護、修復研究等方面就目前中國海洋漁業水域環境的研究及存在的不足加以綜合評述,以期對以後的研究工作有所啟示。

    1中國海洋漁業水域環境現狀

由圖1可知,2001~2008年,中國未達到清潔水質標準的海域總面積在上下波動中呈現出一定的下降趨勢。但是在未達到清潔水質標準的海域總面積下降的表象下,伴隨著的卻是較清潔海域面積的大幅下降。

    汙染海域面積特別是中度及嚴重汙染海域面積的比重持續較高。如: 2008年,中國未達到清潔水質標準的海域總面積約為7·2萬km2,比2007年減少約2·2萬km2,但中度及嚴重汙染海域面積的比重達到31%,與2007年基本持平。可見,中國海洋環境的質量並未出現明顯的好轉。

    圖1　2001 ~ 2008年中國不同汙染程度海域面積的變化趨勢Fig 1 The trend of sea areawith different levelsofpollution during 2001-2008 in China據《2008年中國海洋環境質量公報》[2]顯示, 2008年,中國汙染海域面積減少,較清潔海域面積增加,但總體汙染程度依然較高。全海域未達到清潔海域水質標準面積約13·7萬km2,比2007年減少約0·8萬km2。較清潔海域、輕度汙染海域、中度汙染海域和嚴重汙染海域面積分別約為6·5、2·9、1·7和2·5萬km2。

    嚴重汙染海域主要分佈在遼東灣、渤海灣、萊州灣、長江口、杭州灣、珠江口和部分大中城市近岸區域性水域。

    另外,據《2008年中國近岸海域環境質量公報》[3]顯示,中國海洋漁業水域環境狀況總體保持穩定,區域性漁業水域汙染仍比較嚴重,主要汙染物為氮、磷、石油類和銅。中國海洋天然重要漁業水域主要受到無機氮、活性磷酸鹽和石油類的汙染。無機氮汙染以東海區、黃渤海區部分漁業水域和珠江口相對較重;活性磷酸鹽汙染以東海區、渤海及南海近岸部分漁業水域相對較重;石油類汙染以渤海部分漁業水域相對較重。

    海水重點養殖區主要受到無機氮、活性磷酸鹽和石油類的汙染。無機氮汙染以東海區和南海區部分養殖水域相對較重;活性磷酸鹽汙染以東海區部分養殖水域相對較重;石油類汙染以南海區和渤海部分養殖水域相對較重。海洋漁業水域沉積物中,主要受到鎘、砷、銅和鉛的汙染。鎘、銅汙染以東海區和南海區及渤海部分漁業水域相對較重;砷汙染以南海區和渤海部分漁業水域相對較重;鉛汙染以南海區部分漁業水域相對較重。

    以上表明,中國海洋漁業水域環境狀況總體上保持良好,但區域性漁業水域的汙染較為嚴重,海洋漁業水域環境嚴重受損,海洋漁業經濟面臨的生態環境十分惡劣***表1***。

    2中國海洋漁業水域面臨的主要問題及原因2.1中國海洋漁業水域面臨的主要問題2. 1. 1漁業水域富營養化,赤潮頻發環境汙染引起的富營養化使得近年來中國沿海赤潮發生次數增多,發生時間提前或者延長,主要赤潮生物種類增多,總次數和累計影響面積逐年大幅度增加。2008年,中國海域共發生赤潮68次,累計發生面積達到約1·4萬km2,造成的直接經濟損失約為0·02億元[4]。赤潮的多發海域北移,已逐漸影響到黃海和渤海海域,且持續的時間呈上升趨勢。如:2008年2月,在遼寧省大連灣附近海域就發生了面積達到108 km2的赤潮[4]。赤潮的頻繁發生對海洋漁業水域的生態平衡,海洋漁業資源以及人類健康起著巨大的破壞作用。

    2.1.2　水產品質量下降,經濟損失嚴重由於海洋漁業水域環境受到汙染,一些水產品受到汞、鎘、病原體等汙染;此外,養殖水體環境惡化,導致病害頻繁發生,水產品中的殘留汙染物出現了致癌物和對人體健康造成嚴重危害的物質。由漁業水域環境引發的水產品質量問題,已經開始導致中國水產品市場競爭力下降,喪失了部分市場的准入資格,造成了巨大的經濟損失。

    2.1.3　漁業水域汙染事故頻繁,漁業損失巨大汙染事故主要有溢油汙染、化學危險品汙染、液化氣船重大事故汙染等[5]。汙染事故對漁業水域環境造成的危害特別大。由此還引發許多社會矛盾,影響漁區的社會穩定。2008年,全國共發生海洋漁業水域汙染事故88次,汙染面積約1814hm2,造成直接經濟損失約3680萬元。其中,影響最大的海洋漁業汙染事故為: 2008年9月24日,在廣東江門川島以東飛沙州海域,韓國籍貨輪“ZEUS”因遭遇颱風“黑格比”襲擊發生斷裂翻沉溢油,造成該海域42家養殖戶約4000 m2網箱養殖魚類受到不同程度的汙染,其主要養殖品種芝麻斑、青斑、紅魚、紅魷等大量死亡,經濟損失達800萬元[4]。

    2.1.4　漁業水域生態功能退化,漁業資源衰退海洋漁業資源棲息環境的破壞導致了生物組成結構的變化,生物種群結構趨向單一,生物多樣性在不同程度上遭到破壞。監測資料表明:中國海洋生物多樣性指數明顯降低,生物物種減少;底棲生物生物量下降;傳統主要經濟魚類資源先後衰退;水生野生物種、國家保護的水生生物急劇減少和消失[6]。如曾是渤海最重要漁業種類的對蝦、小黃魚、帶魚資源已經嚴重衰退,而小型中上層魚類成為渤海的優勢種,渤海生物資源結構發生了變化[7]。又如東海傳統的漁獲物小型化、低齡化和性成熟提早的現象日趨嚴重,其中小黃魚和帶魚年漁獲量中均以補充群體和幼魚為主[8]。種類交替、數量下降、漁獲個體小型和低質化,嚴重製約了漁業資源的可持續利用。

    2.2中國海洋漁業水域環境破壞原因2.2.1　陸源汙染陸源汙染是指從陸地向海域排放的對海洋漁業的生長、增殖、索餌造成或者可能造成威脅的汙染物,包括工業廢水、城鎮生活汙水、農業廢水等點源汙染和非點源汙染[9]。海洋汙染物總量的85%以上來自於陸源汙染物[5]。工業廢水是漁業水域最嚴重的汙染源,其含有大量的懸浮物、有機物和還原性物質,以及多量的有毒有害物質,工業廢水導致的漁業汙染事故佔總發案率的70%[9]。生活廢水來源於人們日常生活中產生的各種混合性汙水,其中含無機鹽類、有機物及多種致病性微生物,是造成漁業水質有機汙染、生物汙染和產生富營養化作用的主要來源。

    農業廢水是指通過大氣降水、地表徑流的沖刷進入漁業水域的含有大量農藥、化肥的廢水,其加速水體富營養化程序,該非點源汙染對近岸海域的氮、磷汙染較大。

    2.2.2　養殖業自身汙染一方面,海水養殖的生產過程和發展需要清潔、未汙染的水質;另一方面,隨著近年來養殖產業規模不斷擴大,養殖方式由半集約化向高度集約化發展,養殖自身汙染問題顯露且日漸突出。

    養殖區殘存的餌料、排洩的廢物、施用的化肥等直接影響水體富營養化產生過程,成為誘發區域性海域赤潮的原因之一;其次,在養殖的過程中,為預防養殖疾病、清除敵害生物、消毒和抑制有毒有害生物而大量使用化學藥品,這些含有不同程度毒物的治療藥物、消毒劑和防腐劑已成為直接影響海洋漁業水域環境的重要因子。

    2.2.3　海上事故及不合理的海洋開發由於不可抗力致使船舶觸礁、碰撞、擱淺、爆炸等事故,使有害物質進入海洋,對區域性海域造成重大汙染,這類事故對海洋漁業水域環境造成的危害特別巨大[3]。此外,由於缺乏嚴格的法規規範和巨集觀調控,各行業和各類工程建設對海洋水域環境的影響日益加重,尤其是不合理的圍塗造地、河口造田、炸島採石、海底挖砂、海洋傾廢排汙及違法捕撈,改變了海域的自然地形地貌、底質分佈和潮***水***流條件,導致億萬年來自然形成的優越的水產動物產卵場、育肥場和越冬場等逐漸消失,近岸海域生物種類不斷減少,海洋和漁業資源日趨衰退,海洋漁業水域環境遭到了不可逆轉的損害[9]。例如:中國曾在20世紀50年代和80年代分別掀起了圍海造田和發展養蝦業兩次大規模圍海建設熱潮,使沿海自然灘塗溼地總面積縮減了約一半。灘塗溼地的自然景觀遭到了嚴重破壞,重要經濟魚、蝦、蟹、貝類生息繁衍場所消失,而且大大降低了灘塗溼地調節氣候、儲水分洪、抵禦風暴潮及護岸保田等能力。據不完全統計,中國沿海地區累計已喪失濱海灘塗溼地面積約119萬hm2,另因城鄉工礦佔用溼地約100萬hm2,兩項之和相當於沿海溼地總面積的50%。對沿海灘塗的破壞面積仍呈逐年上升趨勢[5]。
    3　海洋漁業水域環境的研究

3.1海洋漁業水域環境保護的研究為維護海洋漁業資源的生態平衡,促進資源、環境的可持續發展,實現海洋漁業水域環境狀況的根本好轉和漁業經濟的健康、快速增長,必須加強對海洋漁業水域環境的保護措施。中國在水域環境汙染控制和保護治理方面的研究起步較晚,從目前保護措施的研究成果來看,概況起來主要有如下幾點:3.1.1　加強宣傳力度,樹立可持續發展觀念海洋漁業水域環境保護是關係到漁業經濟可持續發展的大事,要開展持續的、形式多樣的普法宣傳教育活動,努力增強全社會的漁業水域環境保護和可持續發展意識,形成全民的懂水、愛水、護水、富水意識,爭取社會各界對海洋漁業水域環境保護工作的關注和支援,為海洋漁業經濟的可持續發展創造良好的社會環境,在全社會形成人人理解、關心和支援水域環境保護工作的良好氛圍。

    3.1.2　完善保護法規,加強汙染源的控制漁業水域環境是一個有機統一體,漁業水域環境保護方面的法規不應僅限於單項的管理控制,而要考慮引起汙染的每一方面。中國現有涉及水域環境保護的法規多為單項法規。因此要加快環境保護綜合性法規的制訂,以法規的形式規定管理機關的責任與權力,建立完善的監督管理約束機制,加強對汙染源的控制,實現對汙染事故的事後治理向事前防範的轉變。

    3.1.3　加強修復技術的研究海洋漁業水域環境的惡化已成為制約中國海洋漁業持續發展的主要因素之一,實施海洋漁業水域環境修復工程,恢復海洋漁業水域環境的正常功能將是中國海洋漁業發展亟待解決的非常關鍵的問題之一。環境修復技術是近年來伴隨著環境汙染和環境大規模治理的實施而發展起來的。中國的環境修復技術還剛剛起步,但在許多方面已取得了相當的成績。

    3.2海洋漁業水域環境修復的研究環境修復技術有物理修復、化學修復及生物修復。

    其中,生物修復方法是利用微生物、植物及其他生物,將環境中的危險性汙染物降解為二氧化碳和水或轉化為其他無害物質的工程技術系統。相對於物理和化學修復技術來說,具有費用低廉,處理操作簡單以及安全性較高等優點,是一項發展潛力較大、環境友好的處理技術,已成為當前環境修復研究的熱點及趨勢[10]。根據生物修復的生物類群,目前的生物修復可分為:微生物修復、植物修復、動物修復等其他修復技術。

    3.2.1　微生物修復技術微生物修復技術就是利用水中的異養微生物分解有機物質。有機物質在微生物特別是細菌產生的各種酶的作用下,經過好氧或厭氧過程,發生一系列化學反應,被逐步降解,最後轉化成無機元素***礦化***而被植物吸收利用的技術。Pritchard等[11]利用微生物進行阿拉斯加石油洩漏後的環境修復,取得很好的效果。有學者在篩選環境微生物的基礎上尋找功能基因,對構建超級工程菌進行大尺度生態修復進行研究[12-13]。中國也在該基礎上啟動了渤海典型海岸帶生物環境修復技術。在菌類篩選方面,Chakrabarty[14]使用具有四種降解質粒的“多質粒超級菌”,使海上浮油在幾個小時內即可降解。李秋芬等[15]從蝦池底泥中篩選到10株有機降解菌, 72h內化學耗氧量***COD***去除率分別達到60%和70%以上。

    於明等[16]使用光合細菌在富營養化水體治理中也顯示出良好的效果。

    微生物修復技術在受汙染水域的淨化和水生生態系統的恢復中具有巨大的功效和獨特的優勢,優點明顯。不過,微生物修復對磷的處理效果有限,而且微生物處理相對於物理化學方法來說處理速度較慢,受處理環境變化的影響較大[17]。目前,微生物修復技術正逐漸從應用機理和基礎研究轉向實際應用方面,並取得了明顯的效果,但仍未真正大規模、大範圍地應用到海洋漁業水域環境修復工程中。

    3.2.2　植物修復技術植物修復就是利用植物根系***或莖葉***吸收、富集、降解或固定受汙染土壤、水體、空氣中的汙染物,以實現消除或降低汙染環境的汙染強度,達到修復環境的目的[18]。在該研究過程中,一些大型海藻因特殊的生理功能而受到關注。與浮游植物和其他清潔生物相比,大型藻類體內的營養貯存機制使其更適合在營養鹽波動的水體環境中生長,其不僅能夠淨化水質,還能與赤潮微藻進行營養競爭,向環境中分泌相生相剋類的化合物,抑制赤潮微藻的生長,起到防止赤潮生物爆發性繁殖與增長的作用。Nakai等[19]發現大型海藻海膜***Halymenia floresia***能夠持續分泌一種不穩定的、對藍藻生長具有抑制作用的化合物。Jin等[20]發現石蓴***Ulva lactuca***分泌一些化合物,抑制共培養體系中赤潮異灣藻***Heterosigma akashiwo***和塔瑪亞歷山大藻***Alexandrium tamarense***的生長。Hogetsu等[21]研究發現,大藻***Pistia stratiotes***分泌的相生相剋類化合物能夠抑制其它藻類的生長,並首次提出利用大藻的克生作用作為微藻生長的控制手段。

    植物修復相對於其他修復技術方式有著自身的優點,其適用於大面積、低濃度的汙染,成本低,適用範圍廣,可處理多種汙染物和多種環境;是一個自然過程,安全性較高;收穫相對容易,而且有相當多的種類可獲得額外的經濟效益。植物修復的優點讓植物修復技術的研究得到不斷的加強。但是植物修復過程較慢,營養物質集中在植物體內並沒有真正去除,植物的收穫需要增加額外的費用,環境因子對植物的生長和去除效率影響較大[17]。

    3.2.3　其他生物修復技術除了微生物修復以及植物修復以外,還有動物修復以及一些特殊的生物應用到水域環境中的修復方式,這一類的修復技術主要是通過一些底棲生物或者濾食性生物的攝食習性對水域環境中的有機物利用。已有報道指出[22],濾食性貝類、某些棘皮動物等可以去除富營養化水中的營養物質,進而淨化水環境。沈新強等[23]通過投放以巨牡蠣***Crassostrea sp·***為主的底棲動物在長江口水域開展底棲生物修復試驗的效果明顯。此外,多毛類***Poly-chaetes***在海洋生態系統食物鏈的能量流動和物質迴圈中處於關鍵環節,可很好地利用底質中的有機汙染物和一些重金屬轉化為自身的生產力,其作為海洋食物鏈中的一個分室且生產單元,能夠淨化底質,使系統內部的廢棄物再利用和迴圈,增加環境生態效益,是海洋漁業水域環境中原位生物修復的重要生物種類[24]。

    相對於微生物和植物修復技術來說,目前此類生物修復技術的研究報道較少,多集中在養殖區水域環境,且使用要求較高,單獨使用難度較大。

    4　展望

良好的海洋漁業水域環境是中國漁業穩定持續發展的基本保證。事實表明,漁業水域環境惡化已經成為新時期中國海洋漁業發展的最主要、最突出的制約因素;是中國海洋漁業由數量型向質量效益型轉變的最大障礙;是中國海洋漁業發展戰略調整中最急需解決的關鍵問題。因此,正確認識中國海洋漁業水域環境現狀,加強海洋漁業水域環境的保護、修復及相關領域的研究,是中國漁業發展刻不容緩亟待解決的重大關鍵問題。

    4.1　保護措施的研究

漁業水域環境監測為漁政機構對漁業環境的管理提供科學的資料與評價資料,為執法提供可靠的依據,對海洋漁業水域環境保護具有特別重要的意義。中國海洋漁業水域環境監測網路還有待健全,集中的海洋環境監測管理機構也有待建立。今後的研究工作應主要圍繞漁業環境有害物質和有害生物有效監測體系的設計和建立,各類環境樣品中痕量汙染物質快速分析方法的開發,生態環境影響綜合評價方法等。

    從海洋漁業水域環境保護出發,重點對需優先控制的汙染物***有機氯化合物和其它有機汙染物、重金屬、石油烴、天然毒素、人工藥物、病原菌等***開展研究,掌握其在自然水域中對海洋漁業水域環境結構和功能的不利影響。此外,漁業水域環境質量管理是漁業水域生態環境保護工作的一個重要組成部分。今後可通過對漁業環境質量管理技術和措施兩方面的研究,為漁業行政主管部門制定漁業環境質量標準體系和相關的法律、法規提供重要的理論支援。

    4.2修復技術的研究

在海洋漁業水域環境修復技術的具體使用上,由於各種修復技術都有一定的缺點,一定要合理選取最適合的應用方法。鑑於生物修復的巨大優勢,應著重加強這方面的研究工作。如可以把現代生物技術應用到修復生物的改良中,加快生物修復技術規模化、工程化培育等應用技術以及相關領域的研究。

    從海洋漁業水域環境修復出發,今後應重點加強修復作用菌的研究,篩選出高效作用菌或利用現代生物技術構建高效基因工程菌;加強環境因子對修復菌的修復能力影響的研究,提高微生物修復在實際應用中的效率;加強微生物修復技術的應用性和大範圍推廣的研究以及微生物技術在海洋漁業水域環境修復的應用;選擇高效、高適應性植物修復品種或通過現代生物技術研究篩選新型修復植物;加強經濟修復植物的研究,降低處理成本;加強修復植物的大規模生產培育技術以及實際應用過程中的工程管理技術的研究和推廣;結合各種生物修復技術的優缺點,加強對新的生物修復技術及高效綜合生物修復技術的研究等。

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