黄海绿潮灾害早期防控方法——筏架下沉法

丁 一 ，曹丛华 ，黄 娟 ，王珍珍 ，高 宁 ，朱文武

（1. 国家海洋局北海预报中心， 山东 青岛 266061；2. 山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室， 山东 青岛266061；3. 山东科技大学测绘科学与工程学院， 山东 青岛 266590；4. 国家海洋环境监测中心， 辽宁 大连116023）

2007 年至今，黄海绿潮每年都大规模暴发，对滨海景观、旅游、海水养殖业和海洋生态等造成不同程度危害[1-2]。为了科学应对绿潮灾害，相关科学家已经开展了大量研究，研究发现：适合绿潮形成、暴发的营养盐、光照、温度等环境条件[3-4]；苏北浅滩数十万亩的紫菜养殖筏架在绿潮早期形成过程中为浒苔孢子提供了重要的附着基质[5]，紫菜养殖筏架上的绿潮藻是绿潮的主要来源[6]，筏架回收时人为将筏架绿潮藻丢弃滩涂是最主要的入海方式[7-8]。研究表明绿潮暴发源头位于苏北辐射沙洲紫菜养殖区[9-10]。为了应对绿潮灾害，政府绿潮应急管理部门每年都要投入大量人力物力开展绿潮防控。防控方法主要有绿潮发生前的紫菜筏架区化学灭杀法和绿潮形成后的物理打捞法。化学灭杀法是养殖户采用泼洒化学药品杀灭筏架上的绿潮藻，但该方法防控不彻底且存在环境二次污染[1，7]；物理打捞法是绿潮应急管理部门利用卫星遥感和现场监测[11]以及数值模拟漂移预测[12]结果摸清绿潮的位置和漂移趋势，在此基础上设计打捞方案，然后投入大量人力、物力进行收集打捞[13]，但打捞处理量仅占绿潮总生物量的0.1%～1%，打捞处理能力亟待提高[2]。

紫菜筏架区化学灭杀防控是在绿潮暴发前进行，这种源头防控思路是合理的，但是有没有一种无污染的源头防控方法。本文开展现场勘查，调查分析现有紫菜筏架作业方式以及绿潮藻微观繁殖体在筏架上的附着生长规律，提出了一种经济、环保的绿潮防控方法，进而建立一套适用于紫菜筏架区的绿潮早期防控方案。

1 研究区概况和方法

1.1 苏北辐射沙洲概况

南黄海辐射沙洲位于江苏海岸以东，自长江口至射阳河口之间存在着70 多条水下沙脊，它们基本上以弶港为中心向北、东北、东及东南方向延伸。其南北长约200 km，东西宽约90 km，面积宽广，脊槽相间，形态特殊，地形复杂，是南黄海独特的地貌类型（图1）[14]。该区域属于规则半日潮，受到南黄海旋转潮波系统与东海前进潮波系统的控制，潮波波峰线在弶港岸外交汇，形成了淤积环境，促使沙洲的加积[15]。条斑紫菜每日需要生长在海水中，但又必须有足够的时间离开水面接收通风、阳光，生长条件较为苛刻[16]。苏北辐射沙洲独特的地质条件和潮汐规律为条斑紫菜的生长提供了优良的环境，使其成为举世闻名的条斑紫菜养殖海域[17]。

图1 江苏辐射沙洲区

1.2 研究方法

本文结合已有的研究成果，应用现场勘查调研分析法，观察绿潮藻在筏架上的附着生长分布情况，分析绿潮藻微观繁殖体在筏架上附着、萌发、生长规律，结合绿潮藻微观繁殖体附着、萌发、生长所需的温度、盐度、光照等条件，分析绿潮藻在筏架上的分布情况与其环境条件的内在关系，进而提出一种绿潮藻物理防控方法。

同时现场调研紫菜养殖作业流程，在不影响紫菜正常生长的前提下，分析该方法在紫菜养殖流程各环节的适用性，进而结合已有的化学法、物理打捞法和本文提出的物理防控方法，设计出一套针对紫菜不同养殖环节的综合防控方案。该防控方案通过干预紫菜养殖环节，最大化的消除紫菜养殖过程中绿潮藻微观繁殖体在筏架附着、萌发、生长的环境条件，达到绿潮早期防控的目的。

2 结果及分析

2.1 筏架绿藻分布

现场调查发现筏架有网帘、绳缆、竹竿（“工”型）三部分组成，筏架有两种状态，落潮时坐落于浅滩上，涨潮时浮到水面（图2）。

图2 挂网帘前的紫菜筏架

由图2 和图3 可以发现筏架上绿潮藻分布情况：（1）竖立方向的竹竿上没有绿潮藻，水平方向的竹竿有绿潮藻；（2）水平缆绳都有绿潮藻附着生长；用于固定筏架倾斜绳缆，近浮体端约1 m 长的区域有绿潮藻附着生长，其余大部分没有绿潮藻的附着生长。

图3 绿潮藻在筏架分布情况

结合绿潮藻微观繁殖体在筏架上附着萌发生长必须同时具备营养盐、光照、温度三个条件分析上述现象，落潮时不能同时具备上述三个条件，因此只分析涨潮时绿潮藻附着生长情况：（1）长有绿潮藻的水平绳子、水平竹竿，其具有了温度、营养盐、和光照条件。（2）两端的倾斜固定绳缆，近浮体端约1 m 长区域，有营养盐、温度、光照的条件，近地端绝大部分涨潮时因水体浑浊（图2-d），缺少光照；（3）竖立的竹竿，上部一直裸露空气中，缺少营水分和营养盐，其下部具备营养盐、温度条件，光照不够充足，同时竹竿在上下浮动时，与水体摩擦多，且表面光滑，不利于绿潮藻围观繁殖体的附着萌发。

2.2 筏架下沉法

基于绿潮藻在筏架分布规律及其分析，本文提出筏架下沉法防控绿潮，具体实施情况见图4。在筏架不挂网帘期间，去掉架子两端浮球，在架子两端绳缆上挂沙包，使架子在涨潮时沉在水底，去除了绿潮藻微观繁殖体在架子上萌发、生长的光照条件，从而起到抑制绿潮藻萌发、生长的作用。

图4 筏架下沉法

2.3 防控方案

紫菜养殖时间从前一年9 月份至第二年5 月份，作业流程主要包括绑架子、挂网帘、网帘冷冻、生长收割、撤网帘、撤架子这六个过程[18]。绿潮藻在筏架生长主要包括两个时段：前一年9 月至10 月份养殖季开始时，海水温度适合绿藻生长，筏架上开始附生绿藻，随着筏架附生绿藻经盐酸处理以及水温降低筏架附生绿藻生物量急剧降低；第二年3 月份随着温度回升，筏架附生绿藻生物量逐渐增加[8]。针对这两个绿潮藻生长期，充分利用架子未挂网帘的时期，综合利用筏架下沉法、化学法和物理收集法，设计如下绿潮早期综合防控方案（图5），方案分为两个防控关键期。

（1）防控关键期I

每年9 月份开始绑架子，然后将苗网绑在架子上，这两个步骤之间有时间间隙，不同场地会有差异，约2 周时间，这段时间内架子涨潮时漂浮、落潮时下落于滩涂（图2），为绿潮藻围观繁殖体提供了良好的附着、萌发、生长条件，因此导致在绑网帘时，有些架子已经长有绿藻。苗网挂网后大约3 周后，开始实施网帘冷冻，冷冻时间约2 周。这段时间绿潮继续生长，因此等冷冻网帘运回海上时，架子上的绿潮藻已经长得较大（图3-a，3-b），如果不去除会危害紫菜生长，因此常规方法是用化学去除[1，7]，需要投入大量人力物力，且会对环境造成一定影响。

此阶段内，架子绑好后未挂网帘之前和网帘冷冻期间这两个时间段可以应用筏架下沉法。绑好架子未挂网帘前，应用此方法可以阻止绿潮藻微观繁殖体的萌发和生长，从而保证使绑网线之前架子是无绿潮藻附着的。网帘冷藏日期大约2 周，这段时间内应用筏架下沉法，涨潮时隔绝光照，落潮时暴露空气中，隔绝了营养盐和水，可以有效抑制或者杀死已经在筏架上生长的绿潮藻，若冷冻网运回之前仍然有少量绿潮藻附着，可以合理使用少量药剂，开展化学法灭杀，保证彻底清除架子上的绿藻微观繁殖体和已经萌发生长的绿藻。

（2）防控关键期II

收筏架作业过程中人为刮落绿藻量约为16 000 t[2]，是目前筏架附生绿藻最主要的入海方式，也是海水中漂浮绿藻的主要来源[8]，改进收筏架的作业方式，杜绝将筏架上附生绿藻挂落后直接遗弃在浅滩上是短期内对南黄海大规模绿潮防控的重要突破口[9]。

该时期是绿潮防控的最关键期，一定要抑制绿藻生长，并防止绿潮藻入海。考虑到筏架绳附生绿藻自然脱落率很低（3.58%±0.78%）[8]，因此方案中综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，紫菜收割需要一个较长的周期，因此紫菜收割完时最初收割的筏架，下沉日期较长，可以起到杀死绿潮藻的效果。撤筏架时按照紫菜收割的顺序，从而使每个筏架有充足的下沉时间，起到有效杀死绿潮藻的效果。撤筏架时，若筏架扔有残留的绿潮藻，挂落后装入编织袋加入适量化学药剂灭杀，并与沙袋捆绑在一起使涨潮时沉底。

3 讨论

3.1 经济效益估算

经现场调研，防控关键期Ⅰ，酸性化学药剂成本为28 元/亩，人工成本为30 元/亩，盐城和南通的紫菜筏架区绿潮源头，面积约36 万亩[19]，那么总药剂费用约1 008 万元，总人工成本约1 080 万元。如果应用本文提供的方案，那么防控前期的用药量可以降低3/4，假设人力成本降低为1/2，总成本可降低约为1 300 万元。防控关键期Ⅱ，紫菜收割后，筏架回收时，丢弃的绿潮藻是绿潮的主要来源，如果运回岸上，需要大量的人力、物力，应用本文设计的方案，可以抑制绿潮藻生长，减少生物量，并将刮落的绿潮藻化学灭杀装袋沉入海底，既可以灭杀绿潮藻，又可以节省运输费用。

图5 筏架区绿潮早期防控方案

3.2 防控方法评估

现有绿潮防控的方法主要有化学法和物理打捞法。

化学法应用在绿潮形成前紫菜筏架区，改性黏土能灭杀绿潮藻微观繁殖体，正处于试验阶段，但对广袤的苏北浅滩而言，目前去除或降低海水中的大量绿藻微观繁殖体无可操作性[9]。紫菜养殖户通常采用将硫酸铜、盐酸、含氯消毒剂等化学药品喷涂在筏架上进行防治绿潮藻（图6），该方法容易造成二次污染和有毒化学物质富集[1]，对当地海洋生物造成危害，进而影响本地生态系统。喷涂的化学药剂不能根治筏架绿藻，药剂在一个落潮期内杀死绿潮藻，但是涨潮之后，药剂被海水稀释掉，筏架会重新长出绿潮藻，同时筏架上绿潮藻密集的区域灭杀并不彻底。

物理打捞法应用在绿潮形成后，对于漂浮在海面的绿潮，根据卫星遥感监测结果以及漂移预测结果制定打捞方案，采用船舶打捞法进行防控。绿潮登陆山东南岸后，特别是青岛滨海旅游区，青岛市政府会调用大量人力、物力进行收集处理[13]（图7）。

图6 化学法灭杀绿藻

图7 绿潮船舶打捞和岸滩收集（照片作者：王致中）

表1 各种防控方法评估表

上述现行两种方法与本文提出的筏架下沉法评估表见表一，需要指出，化学法和本文提出的筏架下沉法在绿潮形成前进行防控，二者是积极的防控方式，是今后绿潮防控的重点方向。绿潮形成后的防控投入了大量人力物力，处理能力仍需亟待提高，并且缺少高附加值的产品，影响浒苔资源化利用[2]。多余的海面漂浮对旅游、渔业、养殖来说，仍然是一种灾害。

3.3 不确定性分析

在4 月末至5 月上旬紫菜收割后，此时筏架上长有大量绿潮藻，利用筏架下沉法可以抑制或杀死绿潮藻，从而有效的减少绿潮藻的生物量。因为不同场地面积不同，收紫菜至撤筏架轮作的时间有长有短，下沉时间长短是抑制绿潮藻生长或者灭杀绿潮藻的关键因素，因此抑制、灭杀效果需要根据实际应用中得到认证。

在紫菜生长期间不能用筏架下沉法开展绿潮藻防控，其中11 月末至次年3 月水温较低，绿潮藻生长缓慢[8]，次年3 月之后随着水温升高绿潮藻生长迅速，生物量大幅提高，因此这段时间内可根据筏架绿潮藻生长情况，对于生物量密度较大的区域应用物理收集法去除筏架上绿藻，降低对紫菜生长的影响。

同时需要注意，在筏架下沉后水面航行渔船不易识别养殖区，特别是拖网渔船误入可导致筏架损失，因此要在筏架下沉区设置适量标识浮体，避免事故发生。

4 结论

本文现场调研了绿潮源头江苏辐射沙洲紫菜养殖筏架区，发现筏架绳缆和竹竿上绿潮藻的分布规律，并分析分布与环境条件的对应关系，在此基础上提出筏架下沉的绿潮防控方法。在分析紫菜养殖作业流程各环节的基础上，提出绿潮藻早期防控的两个关键期，设计了一整套结合筏架下沉法和化学法的绿潮早期防控方案。

本文提出的筏架下沉法和一整套防控方案，在不影响紫菜生长的基础上，既能抑制绿潮藻的萌发，也能有效杀灭绿潮藻。该方案简单有效，既能节约人力、物力，减少了化学药剂的使用，减轻了对海洋生态环境的影响。同时需要指出，从长远来看，一定要倡导国家生态文明建设的理念，践行节能减排发展方式，减少路源入海污染物，切断绿潮生长所

需的营养盐基础，从根本上防治绿潮灾害。