我國海洋科技現狀及其在新時期的機遇與挑戰

楊 瑾,李 蕊

(1.山東社會科學院海洋經濟研究所 青島 266071;2.山東海化集團有限公司工程部 濰坊 262737)

我國海洋科技現狀及其在新時期的機遇與挑戰

楊 瑾1,李 蕊2

(1.山東社會科學院海洋經濟研究所 青島 266071;2.山東海化集團有限公司工程部 濰坊 262737)

文章總結了近些年來我國海洋科技在海洋調查和科學考察、海洋基礎科學和海洋高新技術研究、海洋生物學和海洋生物工程技術等方面取得的成績和發展現狀,并提出了在新的歷史時期我國海洋科技發展面臨的機遇與挑戰。

海洋科技;海洋調查;海洋生物;海洋能源

改革開放以來,我國的海洋科技事業得到了較快發展,尤其是進入21世紀,黨和國務院高度重視海洋科技工作,《國家中長期科學與技術發展規劃綱要》將海洋科技作為重點領域部署。2006年國家多部委制定并發布了 《國家“十一五”海洋科學和技術發展規劃綱要》,“十一五”期間必將是我國海洋科技的繁榮飛躍發展期。

1 我國海洋科技發展現狀

近10年來,我國海洋科技方面獲得省、部級和國家級獎勵的重大科技成果共有500多項。成功地開展了數次大規模的海洋科學調查活動;完成了海洋環境數值預報、海洋信息自動查詢系統、膜法水處理技術和海洋資料浮標技術等重大科技攻關項目,并在海洋石油鉆探、海港工程、海水增養殖、深潛技術等領域取得了顯著進展;完成了海洋功能區劃,制定了 《全國海洋開發規劃》等。這些成果的取得不僅促進了我國海洋開發和海洋管理的發展,而且也提高了我國海洋科技水平,縮短了與世界海洋發達國家的差距,有些成果已達到或接近國際先進水平。

1.1 海洋調查和科學考察方面

我國海洋調查研究從近海走向了大洋。繼1958—1960年全國第一次近海綜合調查之后, 1980—1986年完成了全國海岸帶和海涂資源綜合調查,1988年又開始對全國海島及其周圍海域的資源進行為期5年的大規模綜合調查和開發試驗。完成了中美熱帶西太平洋海氣作用聯合調查,成功地進行了中日黑潮合作調查、太平洋錳結核調查、南海南部綜合調查、南極及南大洋考察,建立了南極長城站、中山站,并在南沙永暑礁上建立了具有國內水文氣象觀測系統先進水平的南沙海洋站。20世紀90年代初期參加了正在實施的世界大洋環流試驗計劃,這是迄今為止規模最大的海洋學研究計劃。

進入新時期,基本完成了 “第二次海洋污染基線調查”,為近海環境質量狀況提供了重要的科學依據。完成了專屬經濟區和大陸架專項勘測以及對相關海域進行調查和研究,建立了我國第一個專屬經濟區和大陸架綜合數據庫,并使我國多波束應用技術和海底勘測研究方面跨入世界先進行列。進入2000年我國先后組織完成了西北太平洋海洋環境調查、南極考察、北極科學考察、建立了北極科學考察 “黃河站”。還開展了環球綜合海洋科學考察,獲得了大量的硫化物、微生物、大型生物、沉積物和熱液樣品[1]。“大洋一號”科考主力船完成我國最大規模的第22次環球科考返回。在環球科考期間,“大洋一號”開展了海底多金屬硫化物、多金屬結核、深海環境、深海生物基因和深海生物多樣性等多項調查工作,創下多項紀錄,成果豐碩。

2012年8月,中國第五次北極考察隊完成了我國北極科考,首次在北冰洋至大西洋扇區挪威海、格陵蘭海開展了海洋水文與大氣、海洋地質地球物理、海洋化學、海洋生物與生態等多學科綜合環境考察,又在冰島附近海域開展以海洋地質學為主的海洋調查。這是我國北極科考和海洋調查人員首次抵達北大西洋開展海洋調查與研究,也是我國首次與北極國家進行古海洋學合作研究。

同年,中國第28次南極考察隊乘坐 “雪龍”船返回上海基地。在此次考察中,考察隊在中國南極中山站、昆侖站、長城站和南大洋完成了各項主要科考和建設任務,取得了重要成果。其中在天文領域方面,在昆侖站順利完成了我國自主研發的首臺南極巡天望遠鏡的安裝,這標志著我國南極天文科考邁上了重要臺階,成功邁出了 “十二五”極地科學考察的第一步[2]。

1.2 海洋基礎科學和海洋高新技術研究方面

在海洋基礎科學和海洋高新技術研究方面先后開展了近海環流、海洋生態系統、海水養殖病害、邊緣海形成和演化、赤潮等方面的基礎研究;破譯了對蝦白斑桿狀病毒基因組全序列;組織實施了國家 “863”計劃和科技攻關計劃,使我國的海洋技術取得了跨越式的發展。

自2007年實施海洋公益專項以來,國家財政累計投入近22億元,立項總數達211項。項目成果有力支撐和引領了沿海經濟和海洋事業的發展,取得了明顯的社會與經濟效益。2012年啟動了海洋公益科研專項項目共34項,投資預算約為4.85億元,涉及海洋綜合管理、海洋生態保護、海洋防災減災、海洋資源利用、海洋觀測監測等領域。

在海洋生物技術方面開展了海水養殖、種植的優良化、海洋藥物、海洋生物功能基因等方面的研究。實現了一批優良海水養殖、種植的產業化;10多種海洋新藥已進入了臨床研究;獲得了一批海洋生物功能基因技術;建立了一批成果轉化、中試及產業化基地;還推出了一批創新型海洋藥物和生物制品及甲殼質纖維品種。

膜工業技術在 “八五”期間得到運用,用膜技術生產的淡化器、苦咸水或工業用水處理及純水、超純水制備等已形成生產規模,年產值達4000萬元,年創利潤近1000萬元,獲得國家科技進步一等獎及國家科技攻關重大成果獎。

反滲透海水淡化是解決水資源短缺問題的重要手段。反滲透復合膜是膜法海水淡化的關鍵材料,它可以將海水、苦咸水、污水轉化為純凈的淡水。在中國科學院科研裝備專項的支持下,于2009年開始了反滲透復合膜材料制備及設備制造的研究工作,成功研發出了海水淡化反滲透膜,使得我國海水淡化反滲透膜不再依賴進口。

在深海研究技術裝備方面,1997年6月我國首臺6000m自制水下機器人“CR-01”號誕生,并在太平洋海試中達到下潛深度5188m。“十一五”期間我國新增了一批裝備高水平的海洋科學考察船;自行設計、自主集成研制的 “蛟龍號”深海載人潛水器完成7000m級潛水海試;一批近海油氣田和大洋海底固體礦產資源勘探開發關鍵技術與重大裝備已投入應用,3000m半潛式鉆井平臺等大型海洋工程裝備研制取得突破;攻克了一批海洋藥物、生物制品研究開發以及水產品加工與質量安全控制關鍵技術,海洋生物功能基因研究進入世界先進行列。

2002年我國第一顆海洋衛星HY-1發射升空,這是我國海洋科學技術發展歷史上的一個里程碑。2012年 “海洋二號”衛星在太原衛星發射中心發射成功,“海洋二號”衛星承載著監測和調查海面風場、海浪、海流和海溫等海洋動力環境的任務。這顆衛星具有 “三全”特色,即全球、全天候、全天時,它不僅可進行災害性海況預警預報,同時還可為海洋科學研究、海洋環境預報、全球氣候變化等提供至關重要的遙感信息。

1.3 海洋生物學和海洋生物工程技術方面

在海洋生物學方面,重點研究了中國海及鄰近大洋的海洋動物分類區系、海洋生態系、海洋動植物形態和生活史,在我國首次發現了許多浮游植物和動物品種。特別是對藻類學的研究,近年來取得長足進展。在人工養殖海藻、藻類蛋白攻關、細胞工程等基礎理論與養殖生產結合方面,都取得令人矚目的成就。

在海洋生物工程技術方面,20世紀70年代開始了海帶、裙帶菜的體細胞和單倍體育種,培育了 “單海1號”海帶新品種。80年代又進行了裙帶菜、海帶的體細胞組織培養,獲得再生植株。海洋動物的生物技術研究如牙鲆魚、牡蠣、扇貝、鮑魚和對蝦的三倍體誘發,對蝦雌核發育的誘導以及對蝦精莢移植的成功、虹鱒魚細胞株的建立、激光誘導魚卵細胞的融合等都居于國際先進水平。魚類養殖現在已使用了親魚培育、催化、孵化、育苗等成套技術和魚生長激素提取等高技術手段,初步解決了海水魚類人工育苗的關鍵技術和人工魚礁放養技術。我國海水養殖技術已廣泛采用網箱集約化和立體化養殖新技術,養殖水深已延伸到-15m。我國淺海水域正在逐步變成海洋牧漁的藍色田園。

海洋生物基因組織及功能基因的研究和利用是海洋生物資源開發和利用的基礎。中國主要養殖生物基因研究取得了進展,已利用標記技術構建了中國對蝦、扇貝、大黃魚、海膽等的遺傳基因圖譜。建立了與國際接軌的海洋生物功能基因研究技術平臺和中國資源特色的基因數據庫,為養殖產業化奠定了技術基礎。

在代謝產物開發方面,我國建成了世界上最大的褐藻膠工業,建成了世界上第二大紫菜生產工業,利用生物技術開發出了一批藻類蛋白飼料。在海洋藥物開發及保健食品研制方面取得可喜成績,如藻酸雙酯鈉(PSS)、甘糖醋、海豚毒素、多稀康、煙酸甘露醇酣、人造皮膚、擻試劑等海洋藥物以及10余種海洋保健食品,其中有10余個品種在國際上獲獎。

目前,我國涉海科研機構達135個,從事海洋科技專業人員16000余人。擁有一批以科學院院士和工程院院士為核心的海洋科技隊伍;建設了一批國家與省部級重點實驗室、海洋信息共享平臺和數據庫、海洋微生物及極地資源保藏中心;裝備了一批設備先進的海洋綜合調查船和專業調查船。已形成了比較完整的海洋科學研究與技術開發體系,為我國海洋科技事業未來的創新發展創造了條件。

2 新時期海洋科技發展的機遇

21世紀是海洋世紀,在今后幾十年里海洋將成為世界各國競爭的領域,我國是海洋大國,海洋問題事關國家根本利益。海洋對保障國家安全、緩解資源和環境的瓶頸制約、拓展國民經濟和社會發展空間,將起到更加重要的作用。“十二五”期間是我國海洋事業加快發展的重要時期,機遇與挑戰并存,我們必須抓住歷史發展機遇期,實現中國海洋科學和技術的全面、快速發展。

2.1 發展海洋科技得到國家重視

進入21世紀,國家把發展海洋經濟已上升為發展國家戰略規劃的藍色經濟,先后頒布實施了《全國科技興海規劃綱要(2008—2015)》《國家 “十二五”海洋科學和技術發展規劃綱要》等。這些重大科技規劃、計劃的制訂和實施,為加快海洋科技發展,建設海洋強國,實現2050年遠景目標奠定了政策基礎,標志著中國海洋科技事業進入快速發展的機遇期。

2.2 經濟實力的提高為海洋科技發展奠定基礎

我國經濟經過改革開放以來30多年的發展,經濟實力顯著增強。“十一五”期間,國家在大幅度地提高了對海洋科技的投入力度的同時,實施重大科技專項,將海洋油氣勘探開發技術作為重點任務。加強海洋基礎研究,安排了 “重要海水養殖動物病害發生和免疫防治的基礎研究”等一批國家重大基礎研究項目,大力推動了海洋技術的研究開發。重視海洋技術條件平臺建設,加強了海洋領域相關國家實驗室、國家重點實驗室、野外觀測站以及海洋基礎信息等方面的建設,以進一步提高中國海洋科技研發的能力水平。組織實施海洋行業的科技專項,加強了海洋行業基礎性、公益性和應急性科技工作[3]。隨著國家綜合經濟實力的進一步增強和對科技領域投入的持續增加,為海洋科技的發展創造了條件。

3 發展海洋技術面臨的挑戰

我國海洋科技與國外先進水平相比還有很大差距,據有關專家估計大體要落后十幾年甚至更長,特別是高新技術,不少領域基本處于空白狀態,許多關鍵技術尚未過關。由于受海洋開發技術落后的制約,我國海洋產業,尤其是新興海洋產業規模還很小,水平還很低,海洋資源開發利用率低。

我國深海采礦技術和油氣開采技術還很落后。日本、德國1990年就已成功開發了可在5000m深水處作業的深海錳結核開采系統;芬蘭、前蘇聯、法國研制出了在6000m水深作業的深海采礦潛水器。

深海油氣開發技術包括鉆探和開采兩方面。國外發達國家已經向超過1000m水深的海區轉移。許多國家還在設計建造可在更深海底使用的采油系統,并配有水下機器人和遙控潛水器。而我國只能在淺海區作業,在深海油氣資源開采方面技術要落后幾十年。

我國雖然是一個海洋大國,但還不是海洋強國,我國的海洋科技總體水平落后的根本原因就在于科技創新能力較弱,主要的海洋儀器依賴進口的局面沒有得到根本性的改變,在深海資源勘探和環境觀測方面,技術裝備仍然落后,科學研究水平有待提高[4]。受海洋科技水平的限制,中國海洋科技面臨諸多困難與挑戰。如,海洋環境信息不能滿足國家安全的保障需求;近海生態與環境惡化的趨勢未得到有效遏制;海洋生物資源可持續利用科技支撐基礎十分薄弱;沒有重視海洋在災害性氣候預測中的作用;海洋油氣資源勘查開發面臨嚴峻挑戰;深海戰略性資源的勘探和開發缺乏長遠規劃;維護海洋權益的科技支撐嚴重不足;現有海洋觀測能力嚴重制約海洋事業的發展。

目前我國亟待解決的重大海洋技術有:① 為有效實施近海海洋環境網絡化實時觀測,需加大觀測設備儀器制造技術的研發和自主創新,建立高精度的網格化監測系統。② 維護海洋生態系統方面需要解決海洋污染問題、海洋生物病害問題、赤潮等問題。③ 海洋生物資源開發技術。加強生物優良品種培育技術的研發,優良品種可增加產量、質量,防止病害,促進海洋養殖業的可持續健康發展。良種化、生態化、集約化和工廠化將是海水養殖的發展趨勢。④ 海洋能源開采技術。我國南海油氣儲量巨大,開采技術比較落后,尤其是深海勘探、鉆井、開發、工程和安全是亟待解決的技術。

4 結束語

海洋科學技術是發展海洋生產力的手段,也是發展海洋產業的重要支撐。海洋對于一個國家的戰略重要性與日俱增,加大科技投入、開發海洋、加快我國海洋技術的發展,對中國的崛起有著重大的意義。

[1] 王詩成.我國海洋科技現狀[J].海洋信息,1999 (9):3-4.

[2] 譯名.2011年中國十大海洋新聞揭曉[N].中國海洋報,2012-01-06(A1).

[3] 中國科學院海洋領域戰略研究組.中國海2050年海洋科技發展路線圖[M].北京:科學出版社, 2009,91-92.

[4] 孫志輝.在全國海洋科學技術大會上的講話[EB/ OL].(2009-02-16)[2013-05-20].http:// www.coigov.cnhygbhjzl