海上养殖区海漂垃圾收集方法研究综述

林 竹 明

(1.福建省海洋预报台，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用动态监视监测中心，福建 福州 350500)



海上养殖区海漂垃圾收集方法研究综述

林 竹 明1,2

(1.福建省海洋预报台，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用动态监视监测中心，福建 福州 350500)

简述了传统海漂垃圾的回收方法，从海上垃圾桶、海漂垃圾回收器、海漂垃圾拦截回收系统等方面，介绍了国内外最新的海漂垃圾回收方法，并提出了海漂垃圾处理的研究方向，有利于保护海洋的生态环境。

海漂垃圾，海上养殖区，垃圾回收器，海洋环境

0 引言

美国佐治亚大学研究组于2015年在美国《科学》杂志上发表的统计结果显示，全球每年流入海洋的塑料垃圾达480万t～1 270万t。其中中国是全球垃圾流出量最多的国家(132万t～353万t)。根据我国国家海洋局发布的《2015年中国海洋环境状况公报》[1]，我国海域海面漂浮垃圾主要为聚苯乙烯泡沫塑料碎片、塑料袋和塑料瓶等[2]，多集中在养殖区。大块和特大块漂浮垃圾平均个数为30个/km2；中块和小块漂浮垃圾平均个数为2 206个/km2，平均密度为20 kg/km2。聚苯乙烯泡沫塑料类垃圾数量最多，占46%，其次为塑料类和木制品类，分别占31%和16%。91%的海面漂浮垃圾来源于陆地，9%来源于海上活动。相同统计参数在近五年的统计情况如表1所示。随着全球沿海地区经济的快速发展和人口的增长，海漂垃圾已成为危害海洋环境的主要污染物之一。

表1 近五年我国海面漂浮垃圾统计数据

海漂垃圾对自然界生物、人类及海洋环境的危害是多方面的，大量的海漂垃圾不仅造成严重的海洋污染问题，破坏海岸、沙滩景观、妨碍船只正常航行，影响食品安全，也给海洋生物造成严重的伤害。海洋生物经常被较大的海漂垃圾缠绕或是撞伤，较小的碎片则常被误食从而引起海洋生物的各种疾病甚至死亡。此外，海漂垃圾上附着的各种细菌、藻类、被囊类、水螅虫和藤壶等作为入侵物种和其上的有毒物质将被带到世界各地[3]。目前，海漂垃圾对海洋生物的伤害已达到惊人的程度：每年至少有100万只海鸟、不计其数的海洋哺乳动物因其丧生。更糟的是，这些漂浮垃圾直接危及像夏威夷僧海豹、赤蠵龟等多种濒临灭绝的海洋生物[4]。为此在减少排放的同时如何采用合适的方法回收海洋漂浮垃圾已成为摆在人们面前的重大课题。

1 现有海漂垃圾回收方法

1.1 传统海漂垃圾回收方法

随着全球沿海城市和风景区海面漂浮垃圾日益严重，各国政府都加强了对海漂垃圾回收的重视，在极力控制排放的同时纷纷采用各种方式回收海漂垃圾，其中应用最为广泛的传统海漂垃圾清理方式有：水上垃圾拦截浮体清理、人工小船清理和专业垃圾船清理。

水上垃圾拦截浮体主要应用于一些需要重点保护及海漂垃圾比较严重的沿岸人口密集区及风景区等，其主要优点是收放简单，主要缺点是只能将垃圾挡在浮体一侧，垃圾被挡一侧来去自由且往往回收还需要其他配套装置。专业垃圾船清理主要应用在海漂垃圾极为严重且海漂垃圾相对集中的海域，主要缺点是消耗能量较多，对于零散分布的海漂垃圾清理成本太高。人工小船清理是目前各地最为主要的海漂垃圾清理方式，政府环保部门一般采用直接成立海漂垃圾清洁船队或是鼓励当地百姓用自己的船来进行垃圾清理回收，同时对每一艘船给予补助的方式来应对沿海城市日益严重的海漂垃圾问题。人工小船灵活机动虽然能相对较好的处理部分海漂垃圾，但依靠人工清理分散的海漂垃圾依然极为耗时耗力。

1.2 国内外最新海漂垃圾回收方法

面对严峻的海洋污染，由于传统海漂垃圾回收方法都极为耗时耗力且效率不高，所以人们正积极探索实践更加环保高效的海漂垃圾回收方法。近些年，许多创新的海上漂浮垃圾回收方法屡见不鲜。比较典型的有以下几种：

1)“海上垃圾桶”——该种方法是由两名澳大利亚人Pete Ceglinski和Andrew Turton共同完成，起名为“Seabin”。这种海上垃圾桶设计固定在船坞或者码头上，通过一个岸上水泵来提供动能。在水泵的工作下，垃圾桶边缘会和周围海水液面形成一个高度差，水面高度差带动周围水体向“垃圾桶”内运动，最终使得漂浮在海面上的垃圾自动进入垃圾桶，完成对海上垃圾的收集工作。同时，水泵的另一端接入海水里，将海水重新排入大海，形成一个循环。“海上垃圾桶”的垃圾袋的拆卸设计十分方便，通过更换垃圾袋使得垃圾桶持续工作。

2)“基于洋流作用的海漂垃圾回收器”——此项方法由名为BoyanSlat的荷兰学生设计而成。该设计的“海洋清理”装置主要利用洋流产生的动力，漂浮在海面上的塑料被长距离的浮栅栏拦截后，将顺着海水的流动聚集到装置中央收集设备的收集口，并被收集储存在收集设备的后部。洋流将带着所有的漂浮生物，一起在浮栅底部通过，浮栅栏没有网状结构，不会对海洋生物构成威胁，被拦截收集的废弃塑料还能回收利用。通过数值模拟，100 km长的该设备能够在10年的时间里清除“太平洋垃圾岛”42%的垃圾。效率方面，设备能将80%碰到的塑料搜集到中央的船形箱子中且每千克垃圾的清理成本仅为现有清理海洋漂浮物垃圾成本的3%。

3)“太阳能水车海漂垃圾回收器” ——该项方法由非营利组织海滨合作伙伴(Waterfront Partnership)在2014年5月设计完成，用来清理受到城市污染的巴尔的摩内港。该装置由“V”形海漂垃圾拦截浮栅栏和位于浮栅栏中央位置的太阳能水车垃圾回收设备组成。由于靠近港口的琼斯佛尔斯溪的水流的作用，靠近浮栅栏的海漂垃圾主动向栅栏中央集结。该装置同样利用琼斯佛尔斯溪的水流产生动力让水车运转，从栅栏中央将垃圾提出，接着送到垃圾接驳船。水流不够时，就由30片太阳能板帮助提供动力保持水车转动。该装置每天可以收集五万磅垃圾，不到两年的时间，已经帮港口抽出了大量垃圾。据统计，这个耗资75万美金的漂流垃圾水车已经从巴尔的摩地标及旅游景点清理了超过350 t垃圾，其中包括8万支塑胶瓶、超过9万个保丽龙盒、36 000个购物塑胶袋、66 000个用餐袋以及400万个烟蒂。

4)“海漂垃圾拦截回收系统”——这项方法是中国香港某公司为海漂垃圾回收而设计并实施的，主要是基于涨落潮水流作用。该系统主要由海洋垃圾拦截平台和回收转运平台两部分组成。收集的海漂垃圾为海洋养殖器具废弃物(废旧泡沫浮球、木材、渔网碎片等)和陆源入海生活废弃物(塑料瓶等)等较大海漂垃圾。海漂垃圾拦截平台采用具抗风浪性能的HDPE聚乙烯注塑组件模块和金属拦截网片组装的拼接结构设计，可根据不同海域的海况及海漂垃圾漂流带大小设计成相应长度的海漂垃圾拦截平台，利用涨落潮水流作用将海漂垃圾拦截集中于拦截平台一端，最后通过回收分拣平台的履带式提升装置将集中后的海漂垃圾提升到垃圾回收转运平台集中转运陆地垃圾处理场处理。

除了以上四个海漂垃圾回收方法，还有一些独特的回收方法。比如：“垃圾轮子”(Trash Wheel),“海上漂浮平台”以及各式各样的“海漂垃圾收集船”等等。这些设计都为现今海漂垃圾的回收提供了可贵的参考。

2 海漂垃圾回收新思考

虽然传统海漂垃圾回收方法仍是现在处理海漂垃圾的主要方式，各种新式的海漂垃圾回收装置也正起着越来越重要的作用，但是面对日趋严重的海面漂浮垃圾，现有方法大多只适用于某特定海况条件下，且在台风、风暴潮等海漂垃圾严重的时期很难发挥作用，因此难以满足人们对海漂垃圾处理的迫切需要。

在此背景下，我们应该加强对沿岸风力、水动力等条件对海漂垃圾漂浮聚集路径影响的研究。特别应加强台风、风暴潮、暴雨等恶劣气候条件下海洋漂浮垃圾运动规律的研究。在掌握不同外界环境下海漂垃圾运动路径后，我们就可以在海漂垃圾运动的路径上或者聚集的区域运用风力、沿岸水动力等外界条件来协助我们利用“V”形栅栏加回收设备进行无能耗主动式海漂垃圾回收，从而更加高效环保的对大面积的海上养殖区海漂垃圾进行回收再处理。

3 结语

随着海上养殖区海漂垃圾的日益严重，为了防止对海洋生态的严重破坏，维护沙滩和为沿海居民提供一个舒适干净的生存环境。人们在积极倡导减少海漂垃圾排放的同时提出了许多海漂垃圾回收方法，这些方法正在对全球海漂垃圾的回收起着重要的作用，但由于海漂垃圾回收的难度极大，目前还缺少处理大量零散海漂垃圾实用的方法。本文介绍了国内外现有的海漂垃圾回收方法，并在对现有方法分析的基础上提出了对海上养殖区海漂垃圾无能耗高效回收的方法，以为今后海漂垃圾回收提供参考。

[1] 国家海洋局.2015年中国海洋环境状况公报[Z].

[2] 国 峰,周 鹏,李志恩,等.2011年东中国海沿岸海域海洋垃圾分布、组成与来源分析[J].海洋湖沼通报,2014(3):193-200.

[3] Derraik J G B.The pollution of the marine environment by plastic debris: a review[J].Marine Pollution Bulletin,2002,44(9):842-852.

[4] Marine Anthropogenic Litter[M].Cham:Springer International Publishing,2015.

A review of the methods of recycling the garbage floating at sea

Lin Zhuming1,2

(1.FujianCoastalForecast,Fuzhou350500,China; 2.FujianMarineDynamicMonitoringCenter,Fuzhou350500,China)

This paper simply discussed the traditional sea floating garbage collection method, from the sea trash, sea floating garbage collection period, sea floating garbage interception and recycling system and other aspects, introduced the latest sea floating garbage collection methods at domestic and abroad, and put forward the research direction of sea floating garbage, conducive to protection of sea environment.

sea floating garbage, marine culture area, garbage collector, marine environment

1009-6825(2016)27-0182-03

2016-07-17

林竹明(1971- )，男

X705

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