黃海綠潮災害早期防控方法
——筏架下沉法

丁 一 ，曹叢華 ，黃 娟 ，王珍珍 ，高 寧 ，朱文武

（1. 國家海洋局北海預報中心， 山東 青島 266061；2. 山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室， 山東 青島266061；3. 山東科技大學測繪科學與工程學院， 山東 青島 266590；4. 國家海洋環境監測中心， 遼寧 大連116023）

2007 年至今，黃海綠潮每年都大規模暴發，對濱海景觀、旅游、海水養殖業和海洋生態等造成不同程度危害[1-2]。為了科學應對綠潮災害，相關科學家已經開展了大量研究，研究發現：適合綠潮形成、暴發的營養鹽、光照、溫度等環境條件[3-4]；蘇北淺灘數十萬畝的紫菜養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[5]，紫菜養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]。研究表明綠潮暴發源頭位于蘇北輻射沙洲紫菜養殖區[9-10]。為了應對綠潮災害，政府綠潮應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生前的紫菜筏架區化學滅殺法和綠潮形成后的物理打撈法。化學滅殺法是養殖戶采用潑灑化學藥品殺滅筏架上的綠潮藻，但該方法防控不徹底且存在環境二次污染[1，7]；物理打撈法是綠潮應急管理部門利用衛星遙感和現場監測[11]以及數值模擬漂移預測[12]結果摸清綠潮的位置和漂移趨勢，在此基礎上設計打撈方案，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]。

紫菜筏架區化學滅殺防控是在綠潮暴發前進行，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。本文開展現場勘查，調查分析現有紫菜筏架作業方式以及綠潮藻微觀繁殖體在筏架上的附著生長規律，提出了一種經濟、環保的綠潮防控方法，進而建立一套適用于紫菜筏架區的綠潮早期防控方案。

1 研究區概況和方法

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，形態特殊，地形復雜，是南黃海獨特的地貌類型（圖1）[14]。該區域屬于規則半日潮，受到南黃海旋轉潮波系統與東海前進潮波系統的控制，潮波波峰線在弶港岸外交匯，形成了淤積環境，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、陽光，生長條件較為苛刻[16]。蘇北輻射沙洲獨特的地質條件和潮汐規律為條斑紫菜的生長提供了優良的環境，使其成為舉世聞名的條斑紫菜養殖海域[17]。

圖1 江蘇輻射沙洲區

1.2 研究方法

本文結合已有的研究成果，應用現場勘查調研分析法，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、生長規律，結合綠潮藻微觀繁殖體附著、萌發、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境條件的內在關系，進而提出一種綠潮藻物理防控方法。

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

2 結果及分析

2.1 筏架綠藻分布

現場調查發現筏架有網簾、繩纜、竹竿（“工”型）三部分組成，筏架有兩種狀態，落潮時坐落于淺灘上，漲潮時浮到水面（圖2）。

圖2 掛網簾前的紫菜筏架

由圖2 和圖3 可以發現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

結合綠潮藻微觀繁殖體在筏架上附著萌發生長必須同時具備營養鹽、光照、溫度三個條件分析上述現象，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 長區域，有營養鹽、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，缺少營水分和營養鹽，其下部具備營養鹽、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。

2.2 筏架下沉法

基于綠潮藻在筏架分布規律及其分析，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、生長的光照條件，從而起到抑制綠潮藻萌發、生長的作用。

圖4 筏架下沉法

2.3 防控方案

紫菜養殖時間從前一年9 月份至第二年5 月份，作業流程主要包括綁架子、掛網簾、網簾冷凍、生長收割、撤網簾、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簾的時期，綜合利用筏架下沉法、化學法和物理收集法，設計如下綠潮早期綜合防控方案（圖5），方案分為兩個防控關鍵期。

（1）防控關鍵期I

每年9 月份開始綁架子，然后將苗網綁在架子上，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、生長條件，因此導致在綁網簾時，有些架子已經長有綠藻。苗網掛網后大約3 周后，開始實施網簾冷凍，冷凍時間約2 周。這段時間綠潮繼續生長，因此等冷凍網簾運回海上時，架子上的綠潮藻已經長得較大（圖3-a，3-b），如果不去除會危害紫菜生長，因此常規方法是用化學去除[1，7]，需要投入大量人力物力，且會對環境造成一定影響。

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

（2）防控關鍵期II

收筏架作業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對南黃海大規模綠潮防控的重要突破口[9]。

該時期是綠潮防控的最關鍵期，一定要抑制綠藻生長，并防止綠潮藻入海。考慮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時間，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藥劑滅殺，并與沙袋捆綁在一起使漲潮時沉底。

3 討論

3.1 經濟效益估算

經現場調研，防控關鍵期Ⅰ，酸性化學藥劑成本為28 元/畝，人工成本為30 元/畝，鹽城和南通的紫菜筏架區綠潮源頭，面積約36 萬畝[19]，那么總藥劑費用約1 008 萬元，總人工成本約1 080 萬元。如果應用本文提供的方案，那么防控前期的用藥量可以降低3/4，假設人力成本降低為1/2，總成本可降低約為1 300 萬元。防控關鍵期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，應用本文設計的方案，可以抑制綠潮藻生長，減少生物量，并將刮落的綠潮藻化學滅殺裝袋沉入海底，既可以滅殺綠潮藻，又可以節省運輸費用。

圖5 筏架區綠潮早期防控方案

3.2 防控方法評估

現有綠潮防控的方法主要有化學法和物理打撈法。

化學法應用在綠潮形成前紫菜筏架區，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]。紫菜養殖戶通常采用將硫酸銅、鹽酸、含氯消毒劑等化學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物質富集[1]，對當地海洋生物造成危害，進而影響本地生態系統。噴涂的化學藥劑不能根治筏架綠藻，藥劑在一個落潮期內殺死綠潮藻，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域滅殺并不徹底。

物理打撈法應用在綠潮形成后，對于漂浮在海面的綠潮，根據衛星遙感監測結果以及漂移預測結果制定打撈方案，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，青島市政府會調用大量人力、物力進行收集處理[13]（圖7）。

圖6 化學法滅殺綠藻

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品，影響滸苔資源化利用[2]。多余的海面漂浮對旅游、漁業、養殖來說，仍然是一種災害。

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，下沉時間長短是抑制綠潮藻生長或者滅殺綠潮藻的關鍵因素，因此抑制、滅殺效果需要根據實際應用中得到認證。

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，因此這段時間內可根據筏架綠潮藻生長情況，對于生物量密度較大的區域應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殖區，特別是拖網漁船誤入可導致筏架損失，因此要在筏架下沉區設置適量標識浮體，避免事故發生。

4 結論

本文現場調研了綠潮源頭江蘇輻射沙洲紫菜養殖筏架區，發現筏架繩纜和竹竿上綠潮藻的分布規律，并分析分布與環境條件的對應關系，在此基礎上提出筏架下沉的綠潮防控方法。在分析紫菜養殖作業流程各環節的基礎上，提出綠潮藻早期防控的兩個關鍵期，設計了一整套結合筏架下沉法和化學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上，既能抑制綠潮藻的萌發，也能有效殺滅綠潮藻。該方案簡單有效，既能節約人力、物力，減少了化學藥劑的使用，減輕了對海洋生態環境的影響。同時需要指出，從長遠來看，一定要倡導國家生態文明建設的理念，踐行節能減排發展方式，減少路源入海污染物，切斷綠潮生長所

需的營養鹽基礎，從根本上防治綠潮災害。