海洋生物修复技术十篇

海洋生物修复技术篇1

生境修复和生物资源养护的基本原理与过程

1基本原理

生境修复与生物资源养护原理的主要研究内容包括生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制，生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力与可持续、先锋群落与顶级群落的发生、发展机理与群落演替规律，不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制，生态系统退化的诊断及其评价指标体系，生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测等。对一个完整的生态系统修复工程而言，生态系统的各个组成部分都需要在原位经过自然的生态过程，因此，事实上各生态学原理均可应用于生态恢复的实践中。生态系统修复涉及的基本原理主要有限制因子原理、能量流动原理、种群密度制约及分布格局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替原理、生物入侵理论、生物多样性原理、功能群构建原理等。其中，干扰与演替原理、功能群构建原理是应用于海洋生态系统恢复中的重要原理。

2基本过程

修复行为实质上是对生态系统的一次新的干扰，很难保证所有修复行为均对目标系统的修复起到正效应。要想系统向预期方向发展，需要有科学的理论框架，制定合理的修复方案，并对方案进行可行性论证。Zedler以湿地生态系统的修复为例，将生态恢复的整个过程划分为5个不同的阶段，即目标设定—开发概念模型、恢复区域的选址优化、原地非生物环境的操控、原地生物区系的操控、生态系统维护等。

Clewell等将生态恢复的过程分为修复计划准备、生态系统健康状况评估、修复计划制定论证、修复行动实施、修复后评估和管理等5个阶段，并指出了生态修复过程中涉及的51条指导原则。

海洋生境修复和生物资源养护设施

1人工鱼礁

人工鱼礁(artificialreef)是人为放置在海底的一个或多个自然或者人工构造物，它能够改变与海洋生物资源有关的物理、生物及社会经济过程，并可改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，为鱼类等提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所，达到保护、增殖和提高渔获量的目的。用于建造人工鱼礁的材料种类很多，礁体材料的选择直接影响礁体的结构特征和礁区生物的增养殖效果。根据材料的来源不同，人工鱼礁使用的材料可分为天然材料、废弃材料和人造材料等3大类。礁体设计对人工鱼礁效果的发挥至关重要，主要包括礁体材料、重量、形状、几何尺寸、内部结构等因素。礁体的材料、重量、尺寸、结构复杂性、表面粗糙度等应根据规划要求与生物因素和水动力学特征相适应。根据投放的不同目的和用途，人工鱼礁可以分为增殖型鱼礁、渔获型鱼礁和游钓型鱼礁等3种。

2增殖礁及增养殖设施

根据增殖对象生物不同，人工鱼礁可分为藻礁、鲍礁、参礁等，而增殖海参、鲍等海珍品的礁体可统称为海珍品增殖礁，又称海珍礁，。由于礁体可以保护刺参、鲍等海珍品免受敌害侵扰，并可为增殖海珍品提供食物来源和遮蔽场所，因此，海珍礁广泛应用于中国的海珍品增养殖中。在我国，很多种材料被用作刺参的人工附着基或礁体，例如石块、瓦片、混凝土构件、扇贝养殖笼、编织布、塑料构件，甚至柞木枝等。

作者所在的研究团队针对近岸泥沙质海湾、离岸开放海域和静水围堰等增养殖生境的受损现状和刺参、鲍等海珍品的生态习性，发明了适用于近岸海湾的牡蛎壳海珍礁及其配套制作装置、贝类排粪物再利用装置，适用于离岸开放海域的大型藻类抗风浪沉绳式养殖设施、“海龙I型”底播式海水增养殖设施，以及适用于围堰的多层板式立体海珍礁：这些设施设备实现了对不同类别生境的有效修复和高效生态增养殖，为海洋生境修复与海水增养殖产业高效健康发展提供了装备支撑。

海洋生境修复和生物资源养护技术

1海洋生境修复与改良技术

1.1海草床修复技术

海草是单子叶草本植物，通常生长在浅海和河口水域。海草床对海域生境的修复和改良具有重要的生态作用，海草群落不仅是海洋初级生产者，具有高的生产力和固碳能力，还可起到稳定底泥沉积物、改善水体透明度及净化海水的作用；同时，海草还是许多海洋动物重要的产卵场、栖息地、隐蔽场所及直接的食物来源，在全球C、N、P循环中具有重要作用。据《世界海草地图集》显示，1993年到2003年，全世界已经有约26000km2的海草床消失，达到总数的15%。海草床的衰退引起了人们的高度关注，许多国家都开展了海草床恢复方法的研究工作。海草床的恢复主要依靠海草的种子或者构件(根状茎)，主要的方法有生境恢复法、种子法和移植法。

生境恢复法投入少、代价低，但周期长。移植法恢复大叶藻海草床是较为常用的方法，主要有草皮法、草块法和根状茎法，草块法成活率高，但对原海草床有破坏作用；根状茎法节约种源，但固定困难。应用种子来实现低成本、高效率、大规模的恢复海草床也是当前研究的热点，种子法破坏小，但种子难收集、易丧失、萌发率低。

1.2牡蛎礁修复技术

牡蛎礁(oysterreef)指目前正在生长及挽近刚停止生长的、于河口洼地中的牡蛎壳堆积体。牡蛎礁在净化水体、提供栖息生境、促进渔业生产、保护生物多样性和耦合生态系统能量流动等方面均具有重要的生态功能。美国切萨皮克湾(ChesapeakeBay)由于人类活动的影响而引起了生境的退化(富营养化和大叶藻藻床的破坏)及生物资源的衰退(美洲牡蛎数量大为减少)。近年来，弗吉尼亚海洋科学研究所(VirginiaInstituteofMarineScience)的科学家实施了牡蛎礁恢复计划，对礁体生物学、群落发生和营养动态进行了系统研究，并对恢复情况进行了追踪，如Harding研究了恢复的牡蛎礁区域浮游动物群落丰度和组成的水平分布和时间变化，作为切萨皮克湾牡蛎礁恢复进展的潜在标准。该系列研究对当地牡蛎礁的成功修复起到了重要作用。牡蛎礁的修复主要通过结合防浪堤设置专用礁体以及利用牡蛎壳礁体两种方式实现。

1.3珊瑚礁修复技术

珊瑚礁(coralreef)是石珊瑚目的动物形成的一种结构，它们是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的。珊瑚礁被称作“热带海洋森林”，其生态系统具有很高的生物多样性和重要的生态功能，珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境，其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物，此外，珊瑚礁还是大洋带的鱼类的幼鱼生长地。

由于全球气候变暖、自然灾害、海水消耗、过度捕捞、海水污染等原因，导致珊瑚礁的衰退现象严重。世界珊瑚礁现状调查显示，全世界19%的珊瑚礁已经消失，15%的珊瑚礁在10~20年内将有消失的危险，20%的珊瑚礁在20~40年内将面临消失。珊瑚礁生态修复的主要方法包括有性生殖法(sexualreproduction)、珊瑚移植法(transplantation)、底质改良法等。有性生殖法是通过自然产卵产生的珊瑚幼虫来培育珊瑚幼体，再将幼体进行移植；珊瑚移植是把珊瑚整体或者部分移植到退化区域，以改善退化区的生物多样性，这是过去几十年来修复珊瑚礁的主要手段；底质改良是通过稳固底质或在底质中增加化学物质，以吸引珊瑚幼虫的附着和珊瑚的生长。

1.4人工鱼礁构建技术

人工鱼礁水动力学特征研究可以为人工鱼礁的选址和设计的优化提供科学依据。了解人工鱼礁水动力学性能需要首先研究人工鱼礁受水流作用时受力的情况和人工鱼礁内部及其周围流场的实际分布情况，其研究方法主要有理论分析、模型实验和数值模拟等。黑木敏郎与中村充在回流水槽中，观察和测定了圆筒形、四角形鱼礁模型周围水流的变化。Fujihara等运用数值计算法对设置鱼礁后的定常层流水域的流场变化进行研究，得到了鱼礁流场的上升流范围及分布特点。国外学者的研究表明：在鱼礁的阻流作用下，鱼礁下游的流场根据紊动程度可分为3个区域：紊流区、过渡区和未受扰动区。通透性礁体和非通透性礁体所产生的紊流区长度比和高度比均不同，通透性礁体的高度比小于1，长度比小于4，而非通透性礁体的高度比一般要大于1而略小于2，而长度比小于14。

合理的选址是人工鱼礁规划设计的基础。人工鱼礁投放区域的选择是否合理关系到其功能能否正常发挥，投放区域不当会造成人力与财力的损失，并有可能对生态环境造成破坏。李文涛等认为人工鱼礁的选址涉及地质科学、海洋科学、气象科学、生物科学、社会学等多个学科，需要考虑海洋物理环境、生物环境和社会等多种因素，其中国家的海洋功能区划以及海底底质类型、水深、水流等因素在人工鱼礁的选址中是必须首先考虑的；王飞等根据水深、底质类型、地形坡度、生物密度、平均流速、离岸距离等影响人工鱼礁选址的因素，并根据各影响因子的重要性程度确定其权重，建立了舟山海域人工鱼礁选址的多因子综合评价模式。

Tian对台湾省老鼠屿沿岸海区的五个预选礁区进行了综合性的选址研究，研究内容包括了海底地形、地貌、底质特性以及海况，调查中使用了回声测深仪、旁扫声纳、重力岩心提取器、地质测试仪、GPS、ADCP(多普勒流速剖面仪)和ROV(水下机器人)等先进的仪器设备。

2海洋生物资源养护技术

2.1人工增殖放流技术

增殖放流是恢复渔业资源、优化水生生物群落结构、提高渔业生产力的有效手段，其形式是通过向天然水域投放鱼、虾、蟹、贝类等各类渔业生物的苗种来达到恢复或增加渔业资源种群数量和资源量的一种方法。19世纪中期，美国、加拿大对红点鲑进行了移植孵化实验，后来又将一种溯河性鲱鱼从北美大西洋沿岸移植到太平洋沿岸，并形成了有价值的自然种群。挪威、英国、丹麦和芬兰也先后进行了鳕鱼和鲆鲽类的资源增殖工作。日本于20世纪60年代提出“栽培渔业”概念，并在濑户内海进行了对虾、真鲷、梭子蟹和盘鲍的放流增殖工作，至2002年，日本放流水产苗种已达83种。

长距离洄游的大麻哈鱼类是目前世界上规模最大、最有成效的增殖种类，前苏联、日本、美国和加拿大等国先后进行了大麻哈鱼的增殖放流，放流数量每年高达30余亿尾，回捕率高达20%。目前世界上有94个国家开展了增殖放流工作，其中64个国家开展了海洋增殖放流工作。

我国近海渔业资源放流工作起步较晚，自20世纪70年代中后期开展对虾增殖放流以来，已经开展了海蜇、三疣梭子蟹、金乌贼、曼氏无针乌贼、梭鱼、真鲷、黑鲷、大黄鱼、牙鲆、黄盖鲽、六线鱼、许氏平鲉等游泳生物以及虾夷扇贝、魁蚶、海参以及盘鲍等底栖生物增殖放流工作，其中中国对虾的增殖和移植、海蜇的增殖、虾夷扇贝的底播移植等工作已初具生产规模和显著的经济效益；但在增殖放流过程中，存在管理体制不够健全、资金投入相对不足、科学研究相对薄弱，缺乏规范的增殖放流技术规程等问题。农业部下发了《全国水生生物增殖放流总体规划(2011—2015年)》，规范和细化了各海域增殖放流任务，提出了渤、黄、东海及南海具体适宜增殖放流的种类，对45种经济物种的适宜放流海域进行了规划。

2.2多营养层次综合增养殖技术

多营养级的综合养殖模式(integratedmulti-trophicaquaculture，IMTA)是近年提出的一种健康、可持续发展的海水养殖理念。对于资源稳定、守恒的系统，营养物质的再循环是生态系统中的一个重要过程，由不同营养级生物，如投饵类动物、滤食性贝类、大型藻类和沉积食性动物等组成的综合养殖系统中，系统中一些生物排泄到水体中的废物成为另一些生物的营养物质来源。因此，这种方式能充分利用输入到养殖系统中的营养物质和能量，可以把营养损耗及潜在的经济损耗降到最低，从而使系统具有较高的容纳量和经济产出。近年来，作者所在的研究团队针对浅海筏式、底播和岛屿的不同特点和增养殖对象的生态特征，研发了筏式贝-藻-参综合养殖、藻-鲍-参生态底播增养殖和离岸岛屿生态增养殖等多营养层次的综合增养殖新技术。

3海洋牧场建设技术

海洋牧场(oceanranching)是一个新型的增养殖渔业系统，即在某一海域内，建设适应水产资源生态的人工生息场，采用增殖放流和移植放流的方法，将生物种苗经过中间育成或人工驯化后放流入海，利用海洋自然生产力和微量投饵育成，并采用先进的鱼群控制技术和环境监控技术对其进行科学管理，使其资源量持续增长，有计划且高效率地进行渔获。建设海洋牧场需要一整套系统化的渔业设施和管理体制，如人造上升流、人工种苗孵化、自动投饵机、气泡幕、超声波控制器、环境监测站、水下监视系统、资源管理系统等。海洋牧场的构想最早是由日本在1971年提出。

1978~1987年，日本开始在全国范围内全面推进“栽培渔业”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。韩国于1994~1996年进行了海洋牧场建设的可行性研究，并于1998年开始实施“海洋牧场计划”，该计划试图通过海洋水产资源补充，形成牧场，通过牧场的利用和管理，实现海洋渔业资源的可持续增长和利用极大化。美国于1968年提出建造海洋牧场计划，1972年付诸实施，1974年在加利福尼亚建立起海洋牧场，利用自然苗床，培育大型藻类，效益显著。我国在20世纪80年代曾提出开发建设海洋牧场的设想，90年代又有学者对南海水域发展海洋牧场提出建议，并对南海水域进行了多项综合和专项调查，为开发建设海洋牧场提供了背景资料和技术储备。目前中国海洋牧场的开发还仅限于投放人工渔礁和人工放流，并且由于规模较小，形成的鱼礁渔场对沿岸渔业的影响甚微。

海洋生境修复和生物资源养护的监测与评价

1海洋生境修复和生物资源养护系统的监测

生态系统的监测是海洋生境修复和生物资源养护计划的重要组成部分，监测信息的收集是决定恢复生态系统管理方式的重要环节，通过监测可以确定修复工程是否向既定目标发展。因此，制定监测实施标准和规程对于复杂的监测活动十分必要，如美国的加利福尼亚区域海带修复计划中制定了海带恢复和监测规程，规程为参与潜水的志愿者列出了详细注意事项，以保证监测的一致性和精确性；全球海草监测计划(SeagrassNet)也制定了有关海草恢复的监测规程、野外取样和数据处理的注意事项、科学监测手册等。

监测主要分修复前监测和修复的长期监测。通过修复前监测，可以了解生境和生物资源的受损程度，确定现存生态系统的特点，并有助于确定恢复的目标和恢复方式。修复的长期监测是自修复计划正式实施以后对修复的全过程进行的监测，通过长期的系统监测可以对比修复系统与自然系统的特点，便于准确确定退化生态系统修复的生态变动过程及变动方向。

2海洋生境修复和生物资源养护效果的评价

在复杂的环境条件作用下，恢复的目标和效果可能会偏离既定的恢复轨道，因此，对海洋生境修复和生物资源养护效果进行评价是十分必要的。当前对恢复和自然生态系统及其功能参数特征的变异性了解还不够深入，因此，海洋生境修复和生物资源养护效果的评价方法与技术手段也相对复杂。生态修复效果评价的主要方法有直接对比法(directcomparison)、属性分析法(attributeanalysis)和轨道分析法(trajectoryanalysis)。评价生态修复效果应用最广泛的方法是直接对比法，即对比恢复的和自然的生态系统的结构与功能参数，包括生物和非生物环境参数；属性分析法是将恢复的生态系统的属性转化为定量和半定量的数据，以确定生态系统中各属性要素的恢复程度；轨道分析法是一种正处于研究过程中但比较有应用前景的方法，该方法通过定期收集恢复数据并绘制成趋势图，以确定恢复的趋势是否沿预定的恢复轨道进行。

恢复的生态系统的评价标准较为复杂。从生态学角度，恢复的生态系统应包含充足的生物和非生物资源，其能够在没有外界协助的情况下维持自身结构和功能的持续正常运转，且具备能够应对正常环境压力和干扰的抗性。国内外在采用系统模型评价修复效果方面的研究取得了一定进展。Madon等提出了用于规划湿地恢复的生物能量学模型(bioenergeticsmodels)，该模型可以用于评估不同环境条件下鱼类的生长情况，华盛顿大学的研究人员利用该模型评估了河口湿地系统恢复过程中鲑鱼幼鱼的生长情况。Pickering等运用成本效果分析(CEA)、成本效益分析(CBA)和条件价值评估(CVM)等方法从生态学角度评价了人工鱼礁修复近海生态系统的潜力。

Pitcher等采用生态系统空间模拟技术(ECOSP-ACE)预测了香港禁捕保护区内人工鱼礁的资源和渔业的效益。

海洋生境修复和生物资源养护的综合管理

海洋生境修复和生物资源养护的管理是海域管理的重要组成部分，涉及对海洋生态系统的全面了解以及对生境修复和生物资源养护的监测与研究。海洋生境修复和生物资源养护的管理应该从规划开始，一直持续到修复效果达到预定目标。管理的目标是保障修复行动和修复效果的有效性。近年来，基于生态系统的管理(ecosystem-basedanagement，EBM)理念得到充分重视与发展。基于生态系统的管理是一种较为先进的资源环境管理方式，其核心内容是维护生态系统的健康和可持续，该理念强调从海洋生态系统整体出发制定渔业管理决策，并运用多学科知识，加强各部门合作，实现资源开发与生态保护相协调。适应性管理(adaptivemanagement)是海洋生境修复和资源养护中强调的另一种管理模式，该模式承认恢复计划指定过程中无法预测某些不确定发生的事件，管理的目标是解决实施过程中出现的这些不确定事件。该模式涉及附加恢复计划的实施，恢复系统中部分区域的实验研究、不同环境条件下的并行研究计划实施、评估整个过程有效性的实施等。适应性管理的模式广泛应用于海洋生境修复和生物资源养护实践中。

海洋生境修复和生物资源养护研究展望

海洋生境的退化与生物资源的衰退引起了国内外的高度重视，在典型生境的修复、关键物种的保护、修复效果的监测与评价、修复的综合管理等方面取得了较为显著的成效，对缓解海洋生态环境的持续恶化与生物资源的持续衰退起到了重要作用；但在生境修复与生物资源养护原理、生态高效型设施设备、生境修复与生物资源养护新技术、监测评价与管理模型、标准和规范等方面开展的研究与实践工作相对较少，也是制约海洋生境与生物资源持续利用的关键因素，这也必将成为未来研究工作的重点和热点。

1生境修复和生物资源养护原理

生境修复与生物资源养护原理是开展生态系统恢复计划的依据。不同环境条件下的演替规律、功能群结构与功能、不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制、生态系统退化的诊断及其评价指标体系依然是未来研究工作的重点。

2生态高效型生境修复和生物资源养护设施设备

生态高效型设施设备的研发是生境修复与生物资源养护工作的基础。该领域未来工作的热点将主要集中在生态高效型人工鱼礁、藻礁与海珍品增殖礁的研发，资源与环境远程监测设施设备的研制，水下摄像与测量仪器的研制等方面。

3环境友好型生境修复和生物资源养护新技术

生境修复与生物资源养护技术是实现预期修复效果的核心。未来研究的重点将集中在生境修复与生物资源养护关键物种的筛选与功能群构建技术、碳汇渔业新技术、海洋牧场构建技术、智能型远程监测与预警预报技术等方面。

4海洋生境修复和生物资源养护监测、评价与管理模型

监测、评价与管理是修复行动有效实施的关键。未来研究工作的重点将集中在监测、评价与管理的智能一体化系统，监测、评价与管理的动态模型等方面。

海洋生物修复技术篇2

为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。

1.发展特点

表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。

1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石

海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC 2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。

1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面

目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。

表1 近期IMBC大会研讨的主要内容

表2 近期IMBC大会和《Marine Biotechnology》学报论文统计表

1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面

利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。

1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题

其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。

2. 重点发展领域

当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:

2.1发育与生殖生物学基础

弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。

2.2基因组学与基因转移

随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物

的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。 2.3病原生物学与免疫

随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。

  2.4生物活性及其产物

海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。

2.5海洋环境生物技术

该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。

3.前沿领域的最新研究进展

3.1发育与生殖调控

应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝脏和脾脏mRN A的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501A cD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞 EST中分离出596个 cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的?一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。

3.3基因转移

分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。

3.4分子标记技术与遗传多样性

研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动

物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8 S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类 tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。 3.5 DNA疫苗及疾病防治

构建了抗鱼类坏死病毒的 DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNV DNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了Latrunculin B毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。

3.6生物活性物质

从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zostera marina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一? 趾Q笙妇?蟹掷氪炕?鲮一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。

3.7生物修复、极端微生物及防附着

研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。

4.展望与建议

海洋生物修复技术篇3

（中国科学院烟台海岸带研究所，山东烟台264003）

摘要：我国海洋牧场开发近几年取得了重要进展。本文在简要介绍海洋牧场概念、我国海洋牧场开发历史与现状基础上，指出当前我国海洋牧场开发建设中尚存在布局不合理、选址不科学、结构类型单一、运营模式粗放、管理困难等突出问题和挑战，并从体制转变、制度完善、政策引导和技术创新等方面提出了对策建议。

关键词 ：海洋牧场；人工鱼礁；我国；问题

我国是海洋渔业大国，海洋捕捞产量和海水养殖产量均连续多年居世界首位。近年来，我国经济社会发展迅速，人民生活水平提高，推动海洋水产品需求不断增长，水产品质量安全也越来越受关注，这对我国当前的海洋水产品生产系统形成了不小的挑战：由于捕捞过度和生态破坏，我国近海渔业资源严重衰退，持续压缩近海捕捞能力仍将是我国未来很长一段时期内的基本渔业政策；海水养殖的蓬勃发展虽然在很大程度上减轻甚至消除了海洋捕捞产量“零增长”的影响，但是由于生产模式粗放，累积至今已引起了严重的环境污染、病害和品质退化等问题，养殖边际收益下降。此外，近年来我国沿海地区城市化、工业化进程加快，基础设施建设、滨海新城和工业区开发等占用了大量的传统养殖岸线和海域，适用于传统养殖模式的海域空间迅速减少。因此，加快转变海洋渔业发展模式，调整产业发展方向，拓展产业发展空间，提升产业发展的生态友好水平，已成为保障我国海洋渔业可持续发展和满足广大人民群众日益变化的海洋水产品需求的必然选择。海洋牧场因为空间布局选择余地大，环境友好，生产力高，能够同时缓解我国海洋渔业发展中面临的多项突出矛盾，被我国专家学者和沿海各地区所看中，近几年中逐渐走入了快速发展的轨道。但是，在快速发展的同时，也出现了一些问题或困难，梳理这些问题和困难并探讨有效对策，有利于引导我国海洋牧场开发建设的正确方向，保障产业快速、健康发展。

1海洋牧场的范畴边界与开发实践中的相关讨论

1.1海洋牧场的范畴与边界

日本在1971年的海洋开发审议会上首先提出了“海洋牧场”的构想。追踪日本海洋渔业发展的历史可知，日本“海洋牧场”概念的提出主要是基于其栽培渔业（增殖放流）的发展。日本是一个内陆资源贫乏的国家，对海洋渔业的高度依赖使其成为海洋渔业大国之一。随着本国沿岸渔业资源的枯竭和200海里专属经济区动议的提出，日本转而注重发展本国沿海的栽培渔业。后来对栽培渔业在适用的空间范围、鱼种以及增殖效果等方面的期望不断提高，最终形成了海洋牧场的概念和构想。但是，日本对海洋牧场的定义多是从内容和分类角度作出，随着海洋牧场开发技术的进步，这些内容也在不断变化，导致日本的学者们对海洋牧场的定义并没有形成统一意见，“海洋牧场”的概念也没有形成稳定清晰的边界，特别是与我国传统海水养殖业态的关系并不清晰。

我国学者目前采用较多的“海洋牧场”定义是：在特定海域里，为有计划地培育和管理渔业资源而设置的人工渔场[1]。虽然学者们对海洋牧场定义的字面表述较为统一，但是对概念的解释则不尽相同，有的解释相对宽泛，如“主要通过放流、底播、移植等方式将经中间育成或人工驯化的生物苗种放流入海，利用天然饵料或微量投饵育成，并进行高水平的生物管理和环境控制，扩大海洋生物资源量”[2]。有的解释则相对具体而严苛，如“它先营造一个适合海洋生物生长与繁殖的生境，再由所吸引来的生物与人工放养的生物一起形成一个人工渔场。依靠一整套系统化的渔业设施和管理体制，如人造上升流、人工种苗孵化、自动投饵机、气泡幕、超声波控制器、环境监测站、水下监视系统、资源管理系统等，使得人们可以利用先进的科技力量，将各种海洋生物聚集在一起，就像赶着成群的牛羊在广阔的草原上放牧那样，建立可以人工控制的海洋牧场”[3]。

笔者认为，在我国海洋渔业生产实践中，“海洋牧场”无法也不应遵循统一标准，依空间、对象、资金投入强度等的不同，形式应有差别，技术复杂程度也应有高低之分。只要具备以下三个共性的基本特征，都可以称为“海洋牧场”：一是必须有一定程度的人工干预，特别是海洋生境的人工营建或改造，而不是完全在天然环境下生长；二是完全利用天然饵料，或仅有微量的人工投喂；三是生长环境必须开阔、开放，没有人工的物理阻隔或圈养设施。按照这一标准，初级的海洋牧场可能仅仅是：选定某一海区或滩涂，通过人工改造，营建一个适合海洋生物生长、繁殖的环境，吸引野生海洋生物聚集、定居，依靠天然饵料繁殖、生长，达到一定阶段后进行采捕。而随着人工干预程度和技术复杂程度的增加，海洋牧场的等级也升高，例如，为了弥补野生群体数量不足，适当投放人工种苗；为了弥补天然饵料不足和加速生物生长，适当人工投放饵料；为了防止生物逃逸，采取各种控制和驯化措施等。当今世界上最先进的海洋牧场系统融合了海洋生物学、海洋生态学和海洋工程技术等多学科最前沿的研究成果，采用了系统化的管理体制和系统配套的大型渔业设施（包括苗种孵化厂、大规模鱼礁群、先进的鱼群控制技术、无人值守的投饲和环境监测装置等）。

海洋牧场是以栽培渔业（增殖放流）为基础，在继承捕捞、增殖和养殖三者的合理做法又规避三者的一些弊端基础上发展而来，因此，它与三者有较大面积的交集，但是，作为一个相对独立的范畴，它与三者也有诸多明显不同：与传统的海洋捕捞相比，海洋牧场注重对生物资源的养护和补充，而不是单纯的采捕；与传统的海水养殖相比，海洋牧场更遵从生态学原理，牧场中的生物完全在开放海域中生长，可实现物质和能量多营养级利用，有效降低投入品对海域环境的影响，拓展了增养殖生物的活动空间，提高了养殖产品的品质；与单纯的人工放流相比，海洋牧场注重生境修复和资源管理，保证了增殖目标生物的成活率与回捕率。这些不同构成了海洋牧场模式区别于其它海洋渔业模式的本质特征。有日本学者将海水养殖纳入了海洋牧场的范畴，就我国目前变革现行海水养殖模式、拓展海水养殖空间的迫切需求而言，显然不适宜，只有集环境保护、资源养护、人工养殖和景观生态建设于一体的新型生产模式才是我国海洋渔业未来的发展方向。

1.2海洋牧场开发实践中的相关讨论

海洋牧场模式虽然适用于鱼虾贝藻等几乎所有海洋经济生物种类，但是该模式的提出更大的价值在于解决以鱼虾为代表的游泳生物的放养问题。营底栖生活的非游泳生物由于活动空间范围小，放养相对简单。而游泳生物活动空间范围大，善逃逸，传统上一直采用构建人工圈围设施“圈养”的方式，放养的难度很大。因此，海洋牧场理念提出后，以游泳生物特别是鱼类为对象的海洋牧场便成为世界各国研究和实践的重点。

人工鱼礁投放、藻场营建等生境改造工程以及人工苗种放流对于以游泳生物为主要对象的商业化海洋牧场而言十分关键。它能够吸引相关海洋生物聚集，使生物定居或滞留于礁区的时间延长，并使生物得到增殖。商业化的海洋牧场，虽然不构筑物理的圈围设施，但也会采取一些声、光、电等科技手段，防止牧场内鱼类逃逸。

随着海洋牧场实践的开展，特别是海洋牧场的商业化开发，一些原则和方向性的问题也随之涌现并引起了各界的广泛讨论。其中，讨论最多的是两个方面：

一是增养殖对象品种的单一化和多样化问题。从商业角度，一处海洋牧场要达到商业水平，一定程度的单品种、大量增殖是必要的。但是有观点认为，只繁殖单一种会出现弊害，应从生态系统角度考虑造成有饵料生物、有天敌生物、生物之间取得平衡均势状态的渔场，从中捕捞特定种，才能保持其复元力。此外，也有人从经济效益着眼，担心大规模单一种增殖导致高产降价问题，因而提倡对象鱼种多样化、少量化[4]。实际上，抛开单一化和多样化孰优孰劣不谈，单就单品种大量增殖而言，环境容纳力无疑是需要考虑的重要方面。增殖数量和密度过大，势必造成天然饵料不足，需要人工投喂，而高密度单一种和人工投喂的海洋牧场无异于回到了“圈养”的老路。海洋牧场的建设必须吸取捕捞和养殖业由盛转衰的教训，不论是单一品种增养殖还是多品种增养殖，都需要根据生态容量、最适渔获量等合理规划海洋牧场规模，控制捕捞强度。

二是增殖放流的生态风险问题。大量实践和研究表明，一些增殖放流活动在修复衰退渔业资源种类、提升增殖水域渔业产出能力的同时，也会给野生资源种类的种群结构、遗传多样性、健康状况以及增殖水域生态系统的结构与功能带来诸多生态风险。例如，当野生种群资源密度较高或接近增殖水域对该种类的最大容纳量时，大规模的增殖放流会加剧种内竞争，使野生种群显现负密度依赖效应，影响其存活、生长和繁殖投入；增殖群体与野生种群若存在生殖交流，野生种群的遗传结构及多样性特征可能受到负面影响[5]。关于这些风险的理论、规避方法和技术等仍在讨论和发展之中。

2我国海洋牧场开发现状与问题

2.1开发历史与现状

我国贝类、海珍品底播养殖开展较早，但是以增殖放流、人工鱼礁投放为主要内容的较高级形式的海洋牧场开发则起始于上世纪70年代末。1979年，广西壮族自治区水产局筹资在防城近海投下26座小型鱼礁，其后又逐年在北海、合浦、钦州等地投放了人工鱼礁。1981年起，中国水产科学研究院黄海水产研究所和南海水产研究所先后在山东省胶南、蓬莱和广东省大亚湾、电白、南澳沿海投放了人工鱼礁，并进行了相关的试验研究工作。此后，农业部主持推广人工鱼礁建设，拨款300万元，地方自筹300万元，成立了全国人工鱼礁技术协作组，组织全国水产专家指导各地人工鱼礁试验，试验开展了3年，在全国沿海省、市建立了24个人工鱼礁试验点，投放了28700多个人工鱼礁，共投放礁体8.9万m3。但限于当时的国情和对人工鱼礁建设认识上的不足，人工鱼礁建设总体投入较小，效果不明显，导致我国人工鱼礁的研究和建设工作在上世纪90年代中断[6]。

2000年广东省海洋与水产厅重启人工鱼礁试验，2001年，广东省在全国率先以“人大”决议的形式确定投资8亿元在沿海建设100座人工鱼礁，并在珠海东澳和阳江双山两个礁区进行试点投放。此后，我国沿海各省市先后跟进，使得我国停滞十几年的人工鱼礁建设工作又迎来了一个新的规模化发展时期。截止目前，人工鱼礁建设工作已在我国沿海各省市广泛开展，并不断有新的建设规划和计划产生。山东省自2005年开始实施渔业资源修复行动计划以来，人工鱼礁建设发展迅猛，截至2013年10月底，全省共建设规模以上的人工鱼礁区170多处，投放各类礁体1000万多空方，建成礁区面积1.5万hm2，已经成为我国人工鱼礁建设规模最大、管理最规范、效果最突出的省份。

2.2主要问题

持续开展的海洋牧场开发建设取得了较好的生态、经济和社会效益，保护了我国近岸产卵场和索饵场，养护了近海生物资源，增加了鱼、虾、贝、藻资源量。但是，目前来看，在模式、运营和管理等方面也存在一些问题：

一是项目建设缺乏总体规划和标准化管理。人工鱼礁的投放没有放在区域用海的总体框架下统筹考虑，导致经常出现与旅游、航运等部门的用海冲突；在个别地区，私投乱建现象比较突出，给今后的海洋综合利用和管理埋下了隐患。此外，鱼礁建设在礁体设计、材料、制作工艺、成礁机理、工程工艺及施工技术规范等方面缺乏科学指导，部分地区自行设计、投放的礁体，质量和区域适宜性不能保证，影响到了人工鱼礁建设的整体效果。

二是项目选址缺乏科学论证。并不是任何海域都适合海洋牧场建设，海洋牧场的选址需要综合考虑渔业结构、气候条件、生物资源、已有基础、水质、水深、底质类型、海底坡度、波浪、离岸距离、海浪海流等多种因素。缺乏科学选址论证的鱼礁投放，不仅没有效果，还会造成人力、物力、财力的大量浪费。例如，有的鱼礁投放缺乏对底质的考察，造成日久鱼礁被沉积物掩埋；有的鱼礁投放对海流因素考虑不够，导致礁体发生漂移等。

三是牧场类型结构不合理。目前我国开发的海洋牧场，仍以近岸浅水区的海珍品养殖或增殖占主体，以鱼类为对象和深水牧场开发数量有限；养殖型增殖型鱼礁投入多，而一些公益型人工鱼礁却乏人问津。这大大限制了海洋牧场对海洋渔业资源和生态环境的修复作用。

四是运营模式粗放。牧场生境的营造，基本上以石块礁和小型构件礁为主，部分以废旧淘汰木质渔船改造而成，结构稳定且能产生较好规模效应的大型鱼礁、利于贝藻等生物附着的亲生物性鱼礁、修复改善荒漠化海底的功能性鱼礁等缺乏；资源增殖中较多的采用幼体放流，但放流后对其成活率有很大影响的饵料生物发生技术、幼鱼庇护技术几乎为零；鱼类行为驯化技术在海水或海洋牧场中尚未见报道；产出规模控制是海洋牧场可持续、高效发展的重要环节，但国内海洋牧场区域内还处于空白状态。总体上，海洋牧场开发建设的科技含量与发达国家和地区相比还有很大差距。

五是牧场的运营管理面临挑战。海洋牧场区域面积大、分布广，传统上，牧场的管理，特别是公益性牧场的看护管理主要依赖渔政部门，而在人力、能力有限的情况下，后续管理跟不上，或者没有管理，导致不少礁区成了酷渔滥捕的围猎场，不仅没有起到护渔效果，反而加深了对资源的破坏。承包海域的情况虽然稍好，但偷渔偷海现象也比较普遍。

3对我国海洋牧场开发的几点思考

上述问题的产生，有体制的原因，也有制度、政策、环境和技术等方面的原因。针对这些问题，提出以下几点思考：

3.1推动海洋牧场运营管理的社会化

目前，我国实践中常见的海洋牧场主要有四种类型：一是增养殖型海洋牧场。此类牧场以渔业生产或海珍品、鱼类的种苗养殖、繁育为主要目的，增养殖品种多样，技术水平和复杂程度各异；二是生态修复和保护型海洋牧场。此类牧场以大型海藻场的营建、人工鱼礁的投放和渔业苗种的增殖放流为手段，以渔业资源、海域生态环境修复或珍稀濒危物种保护为主要目的；三是休闲观光型海洋牧场。此类牧场随着休闲渔业的兴起而出现，以休闲观光为主要功能，是海洋牧场建设的一种衍伸形式；四是综合型海洋牧场。此类牧场一般兼具多项功能，常见的是在渔业增养殖型海洋牧场开发休闲垂钓功能，或在生态修复型海洋牧场开发休闲观光功能和鱼类增养殖功能。

从牧场的运营方式来看，目前社会资本更倾向于投资海珍品底播增殖为主的资源增殖型牧场和休闲观光型牧场，生态型牧场则主要由政府投资。而在实践效果上，社会资本投资建设的牧场要明显好于政府投资建设的牧场。这主要是由于，政府投资建设的牧场属于公共财产，存在“公共草地的悲剧”，管理难度大，成本高，而社会资本的进入使得牧场开发的成本、收益内部化，利于扩大牧场建设投资，利于牧场的看护和管理，从而提升了牧场的开发效益和资源的养护效果。因此，在今后的牧场开发中，应适当减少纯公益性牧场的比例和领域，按照“谁投资，谁受益”的原则，将更多的经营管理权授予社会资本。政府资金则主要投向产卵场保护、种质资源保护、幼鱼保护等难以社会化或不宜社会化的领域。

3.2完善海洋牧场开发建设的法律法规

虽然我国现有法律法规中有涉及人工鱼礁（海洋牧场）建设的内容，但是还没有一套针对人工鱼礁（海洋牧场）建设的系统性的法律法规，海洋牧场开发的很多方面仍没有明确规定，这成为制约我国海洋牧场开发规模和进程的重要因素。因此，应进一步完善我国海洋牧场开发建设的法律法规，规范海洋牧场开发与管理秩序。其中，需要重点明确的内容主要包括：一是用海审批制度和审批程序、技术规范等；二是投资分配制度，包括海洋牧场的开发主体、投资来源、收益分配方式等，特别是要立法保护社会资本对所投资海洋牧场的经营管理权和收益权；三是海洋牧场的运营与维护制度：对社会资本投资的海洋牧场，由投资主体负责运营与维护，对政府投资的海洋牧场，应明确运营维护主体与管制措施，并通过设置禁渔区、限制作业渔船数量、捕鱼时间、使用的渔法、捕捞数量等手段加强对牧场的管理；五是惩罚措施：对违反相关管理规定的行为，要加大惩罚力度。

3.3强化对海洋牧场开发建设的政策支持与引导

通过政策支持引导牧场开局、选址的科学化和结构、模式的优化，推动海洋牧场布局向外海、深海发展，推动社会资本投资生态型海洋牧场，推动企业技术引进和技术创新，提升海洋牧场建设的科技含量和规模化、生态化水平。一是要在充分论证的基础上，制定海洋牧场建设规划体系，统筹海洋牧场建设与航运、旅游、养殖等产业发展空间，合理安排海洋牧场建设选址和布局；二是加强对海洋牧场开发的用海支持，优先安排海洋牧场建设用海，并合理预留适宜海洋牧场建设的海湾及海岛海域；二是加大对海洋牧场建设的资金支持，适度减免海洋牧场的海域使用费，对社会资本投资海洋牧场给予财政补助或低息贷款，享受国家农业开发政策；三是拓宽融资渠道，鼓励国家及地方的政策性基金和蓝色产业基金向海洋牧场建设项目倾斜，鼓励地方建立海洋牧场专项基金。

3.4加快海洋牧场开发技术创新

技术的落后是导致我国海洋牧场开发模式粗放、布局不合理的重要原因。在日本、韩国等先进国家和地区，海洋牧场已经发展成为一项融合海洋生物学、海洋生态学、海洋工程技术等多学科前沿知识的高科技系统工程，而我国海洋牧场建设技术积累相对薄弱，尚无法为海洋牧场建设实践提供有力的科技支撑。构建民产学研合作机制，提高科技创新能力，突破海洋牧场开发关键技术，已成为我国政府、学术界和产业界面临的共同课题。

参考文献：

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黄宗国.海洋生物学辞典[M].北京:海洋出版社,2002:224

[2]杨红生,赵鹏.中国特色海洋牧场亟待构建[J].中国农村科技,2013(11):15

[3]陈力群,张朝晖,王宗灵.海洋渔业资源可持续利用的一种模式——海洋牧场[J].海岸工程,2006(4):71-76

[4]刘卓,杨纪明.日本海洋牧场研究现状及其进展[J].现代渔业信息,1995(05):14-18

[5]姜亚洲,林楠,杨林林,程家骅.渔业资源增殖放流的生态风险及其防控措施[J].中国水产科学,2014(2):413-422

[6]于广成,张杰东,王波.人工鱼礁在我国开发建设的现状及发展战略[J].齐鲁渔业,2006(1):38-41

Discussiononthedevelopmentofchina’smarineranching

DUXiaoyan,WUXiaoqing,GAOMeng,WANGDe

(YantaiInstituteofCostalZoneResearch,ChineseAcademyofsciences,Yantai264003,China)

Abstract：China’smarineranchinghasmadearapiddevelopmentinrecentyears.Onbasisofabriefintroductiontoconceptofmarineranchingandthedevelopingprogressofchina’smarineranching,thisarticleconsidersthatchina’smarineranchingisconfrontedwithanumberofproblemsandchallenges,includingunreasonablespatialarrangement,unscientificlocation,singletype,extensiveoperationmode,anddifficultiesinmanagement,anddiscussedaccordinglythecountermeasuresfromaspectsofsystemtransform,institutionimprovement,policydesignandtechnologicalinnovation.

海洋生物修复技术篇4

关键词:海洋生态文明;绿色发展;在线监测;海洋浮标;海洋遥感

1引言

我国沿海海域面积只占全国陆域总面积的13%,但却贡献了60%的GDP[1]。海洋通过海水养殖、渔业捕捞、港口航运、滨海旅游、石油矿藏、潮汐风电、海洋药物等多种方式为我国的经济社会发展做出了巨大贡献。然而随着经济的快速发展,沿海自然岸线、滨海滩涂湿地不断减少[1],红树林、珊瑚礁面积大幅减少[2],海洋生态环境污染状况日趋严重,海水富营养化不断加剧,褐潮、绿潮、赤潮等海洋生态灾害频发,迁徙水鸟及海洋生物多样性面临严重威胁。十把“生态文明建设”纳入中国特色社会主义事业“五位一体”的总布局,指出要“保护海洋生态环境”“建设海洋强国”。海洋生态文明是生态文明的重要组成部分,也是建设海洋强国的重要意识保障。海洋经济又被称为“蓝色经济”,是以健康的海洋向人类提供可持续的物资和服务。要保持海洋的健康,就要走低能耗、低排放、少污染、可持续的绿色发展之路。绿色发展是十八届五中全会提出的指导我国“十三五”时期发展甚至是更为长远发展的新型发展模式。海洋经济的绿色发展是建立在关心海洋、认知海洋的基础之上的,海洋环境监测是认知海洋的重要技术手段。随着海洋强国战略的全面实施,海洋生态文明建设和绿色发展模式的深入推进,“水清、岸绿、滩净、湾美、岛丽”的健康美丽海洋建设目标,需要进一步细化落实到海洋生态环境监测网络布局[3],需要不断拓展包括在线监测在内的海洋生态环境监测业务体系。

2海洋生态文明

2.1海洋生态文明的内涵人类社会的发展经过了原始文明、农业文明、工业文明,以及到现在的后工业文明时代,人类的社会生产力得到了巨大的发展,科技进步神速。人类在利用生产力和科技实力肆意改造大自然的同时,也受到了大自然的惩罚。这使得生态文明成为人类社会发展进步的必然选择,是人类与自然协调发展和可持续发展的必经途径[4]。谢平[5]指出生态文明的本原是要维持好地球生命系统在一定平衡域附近震荡的良性循环,其自然基础是一系列生态系统的良性循环。ZHANG等[6]指出生态文明是以尊重和保护自然为基础,以实现人与人、人与自然、人与社会的和谐共生为目的,以建立可持续生产和消费为内容,强调人类的和谐、可持续发展。归根结底,生态文明是处理经济发展和环境保护的一种意识形态。海洋生态文明是生态文明的重要组成部分,是建立以海洋资源环境承载力为基础,以自然规律为准则,以可持续发展为目标的海洋开发、利用、保护等理念和活动方式,实现人与海洋和谐相处、协调发展[7]。建设海洋生态文明,一方面海洋经济发展应以维护海洋生态系统平衡为前提;另一方面以海洋生态系统的良性循环促进海洋经济的更大发展[8],即采取不同政策和市场手段调节不同空间和时间的人类(陆-海、海-海、当代与下一代)公平正义地共享海洋资源环境[9],实现海洋资源开发利用与海洋环境保护的协调统一。

2.2海洋生态文明建设的载体海洋生态文明建设主要包括海洋生态意识、行为、道德、制度和海洋生态产业文明等方面[10]。可以通过海洋自然保护区、海洋特别保护区、海洋公园、海洋风景名胜区、海洋生态文明示范区、海洋生态红线区、海洋牧场示范区七大载体来开展海洋生态文明建设研究。本研究只对海洋生态文明示范区和海洋生态红线区两大载体进行介绍。2.2.1海洋生态文明示范区(试验区)示范区即先行先试、引领示范。2012年2月国家海洋局下发了《关于开展“海洋生态文明示范区”建设工作的意见》,推动海洋生态文明建设进入一个新阶段。2013年2月和2015年12月,国家海洋局公布了两批24个部级海洋生态文明建设示范区名单[11]。2016年8月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于设立统一规范的国家生态文明试验区的意见》和《国家生态文明试验区(福建)实施方案》指出目前仅在福建、江西、贵州3省开展试验区试点,并且下发了福建方案。通过实验探索,到2020年,试验区率先建成较为完善的生态文明制度体系,形成一批可在全国复制推广的重大制度成果,资源利用水平大幅提高,生态环境质量持续改善,发展质量和效益明显提升,实现经济社会发展和生态环境保护双赢,形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局。2.2.2海洋生态红线区海洋生态红线是生态红线的重要组成部分,目前其研究尚处于起步阶段,国内相关报道仅见于海洋生态红线的概念及其组成体系研究[12]。例如,黄伟等[2]以海南省为例,研究了海洋生态红线区划,并给出了海洋生态红线区的概念:是指依据海洋自然属性以及资源、环境特点,划定对维护国家和区域生态安全及经济社会可持续发展具有关键作用的重要海洋生态功能区、海洋生态敏感区和脆弱区并实施严格保护,旨在为区域海洋生态保护与生态建设、优化区域开发与产业布局提供合理边界,实现人口、经济、资源、环境协调发展的海洋管理制度。许妍等[13]从“生态功能重要性、生态环境敏感性、环境灾害危险性”3个方面建立了渤海生态红线划定指标体系。曾江宁等[12]对中国海洋保护区进行了系统研究,指出了从海洋保护区走向海洋生态红线区的必然性,同时认为海洋生态红线区划指标体系可以参照海洋保护区绩效评估、保护区选划与评估指标。

3海洋经济绿色发展

海洋经济是开发利用海洋的各类海洋产业及相关经济活动的总和,它的发展是一个不断向前的过程,这个过程以获取经济利益、满足人类各项需求为目的,其必然伴随着对海洋资源的开发利用、对海洋生态环境的污染破坏。绿色发展是建立在环境容量和资源承载力约束条件的基础上,将生态环境保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式[14],强调发展要低能耗、低排放、少污染、可持续。海洋经济绿色发展就是在获取经济利益的同时,兼顾海洋资源的开发利用与海洋生态环境的保护,在开发中保护,在保护中开发,保护是为了更好的开发,最终实现资源、环境、经济、社会协调发展。2012年6月,联合国可持续发展大会提出以发展绿色经济为主题,明确了全球经济向绿色转型的发展方向,由此绿色经济和绿色发展成为全球广泛共识[15]。近年来,江苏、浙江、福建、广东等省在海洋经济绿色发展方面进行了一定的探索,相关报道见诸于绿色发展的内涵、发展模式、政策制度、指标体系、存在问题及对策建议等方面[14,16-18]。长期以来,为了实现经济利益的最大化,海洋经济的发展很大程度上属于高消耗、高污染的粗放型发展模式,由此造成了渔业资源的大幅减少和海洋生态环境的严重破坏。实施绿色发展必须强调海洋渔业经济转型升级和海洋生态修复治理。

3.1海洋渔业经济转型升级传统的海洋渔业以海水养殖和捕捞为主。海水养殖主要集中在近岸和海岛周边海域,有围塘养殖、筏式养殖、网箱(鱼排)养殖等方式。圈滩围塘养殖对沿海滩涂的自然岸线造成了很大破坏,筏式和网箱养殖中的不合理投饵和用药对海洋环境造成污染,是水体富营养化的主要因素之一[19]。渔业捕捞以近海捕捞为主,存在违规捕捞、过度捕捞、采用资源破坏型渔具进行违法捕捞以及对“三无”渔船治理难度大等问题。走海洋经济绿色发展之路,必须实施海洋渔业经济转型升级,由近岸养殖向深海远海养殖转变,由近海捕捞向远海远洋捕捞转变,提高科技含量在养殖、捕捞中的比重,发展环境友好型海水养殖模式,发展远洋捕捞装备、冷冻、海产品加工、物流、渔船补给等关键技术[20];实施增殖放流、用海养海、耕海牧渔,积极发展海洋牧场;倡导渔民转产转业,开发滨海、海岛生态旅游,开办渔家乐。

3.2海洋生态修复治理健康的海洋生态环境是实施海洋经济绿色发展的基础和保障。2015年6月国家海洋局印发的《国家海洋局海洋生态文明建设实施方案》(2015-2020年)中指出要“加强海洋生态保护与修复,体现生态保护与修复整治并重,既注重加强海洋生物多样性保护,又注重实施生态修复重大工程”,以“蓝色海湾”“银色海滩”“南红北柳”“生态海岛”为载体开展海洋生态环境治理修复。“蓝色海湾”综合治理工程着重利用污染防治、生态修复等多种手段改善污染严重的重点海湾和沿海城市毗邻重点小海湾的生态环境质量。“银色海滩”岸滩修复工程主要通过人工补砂、植被固沙、退养还滩(湿)等手段,修复受损岸滩,打造公众亲水岸线。“南红北柳”湿地修复工程计划通过在南方种植红树林,在北方种植柽柳、芦苇、碱蓬,有效恢复滨海湿地生态系统。“生态海岛”保护修复工程将采取制定海岛保护名录、实施物种登记、开展整治修复等手段保护修复海岛。

4海洋环境实时监测海洋生态文明建设

作为海洋经济发展的一种新的认知理念和意识提升已经上升为国家战略,绿色发展强调转变传统海洋经济发展方式,注重海洋资源保护和生态环境修复治理,是实现经济、社会、资源、环境协调发展、可持续发展的新型发展模式。海洋环境监测是认知海洋环境现状、保障海洋生态文明建设和海洋经济绿色发展的重要技术手段。

4.1在线监测海洋环境监测是海洋经济发展、海洋资源开发利用和海洋生态环境保护的重要技术保障。传统的海洋监测以网格化布点、船舶走航式监测为主,已经难以满足现代海洋发展的需要。区别于依靠船舶外出定点采样、带回陆上实验室进行分析测定的离线监测,在线监测是指监测载体(如,浮标)在远程指令控制下自动开展现场采样、现场分析测定,测定结果直接传输至岸站接收平台的一种自动化监测方式;在线监测具有自动、长期、连续、实时收集海洋环境资料的能力,且不受恶劣海况的影响。我国的海洋浮标在线监测研究起步于20世纪60年代,但直到1996年完成了FZF2-2型海洋资料浮标的技术改造,成功应用了Inmarsat-C卫星通信,才实现了浮标监测数据的实时在线传输[21]。2002年初我国正式加入国际Argo计划,并成立中国Argo实时资料中心,承担中国Argo浮标的布放、实时资料的接收和处理、资料质量控制技术/方法的研究与开发等[22]。自2004年起,厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门附近海域陆续投放了5台海洋水质在线监测浮标,成为国内首批由海洋部门建设的在线监测系统。2006年,罗续业等[23]提出了区域性海洋环境立体监测系统的设计原则和设计方法。近年来,山东、广西、海南、浙江、广东、河北等地先后开展了近岸海域水质浮标在线监测系统建设。海洋水质浮标、海洋水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)、高频地波雷达和Argo浮标等构成了当前海洋环境在线监测的主体,此外,还有潜标、无人船、波浪滑翔器等辅助及新兴在线监测手段。

4.1.1海洋水质浮标由浮标体及传感器、供电及防护系统、通信系统、锚系和接收站等部分组成,监测要素包括水温、水深、盐度、电导率、pH值、溶解氧及其饱和度、叶绿素、浊度、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、碳氢化合物等,可自动完成数据实时采集、处理、存储及传输。浮标上还可以加载风向、风速、气温、气压、湿度、降水、光照度、紫外线等常规气象参数。浙江省自于2011年正式启动“浙江省近岸海域浮标实时监测系统建设”项目,计划在5年内基本建成能覆盖浙江省近岸海域海水增养殖区、海洋保护区、赤潮高发区、滨海旅游区以及海洋生态敏感区等区域的海洋水质浮标在线监测系统,以获取常规水文、气象、水质(含营养盐)、海洋生物(叶绿素a)以及油类等参数数据,为海洋生态环境保护和防灾减灾提供决策支撑,为社会公众提供海洋生态环境状况实时信息服务,为节能减排提供环境基础资料[24]。截至2015年12月全省(含宁波市)已完成17套海洋水质浮标系统建设,并实现了所有浮标监测参数的在线监测、实时传输、接收、存储和显示[24];预计至2016年12月将完成全部计划中的18套海洋水质浮标系统建设。

4.1.2海洋水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)和高频地波雷达海洋水文气象浮标通常是指直径大于或等于10m,能够全天候、连续、自动采集和传输海上水文气象资料的圆盘形浮标,由浮体、各类传感器、通信、锚系和岸站接收装置组成。主要观测海洋水文气象和水动力参数,包括:风速、风向、气温、气压、降水、湿度、能见度、水温、盐度、叶绿素、浊度、波浪和海流等。波浪浮标是专用于对海面波浪的高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行自动观测的小型浮标,直径通常在1m以下。潮位站(验潮井)由验潮仪、井外水尺、井内水尺系统、基本水准点、校核水准点和测站潮高基准面(水尺零点)等组成[25],主要用于海水潮位观测,潮位观测数据是警戒潮位划定和防灾减灾的重要技术支撑数据。高频地波雷达(HFGWR),即高频表面波雷达(HFsurfacewaveradar),是一类利用短波(3~30MHz)电磁波沿海面绕射传播特性而工作的雷达。主要由天线和馈线、发射分机、信号分机和终端分机4个部分组成,利用垂直极化的高频电磁波沿导电海水表面的绕射传播时能量衰减较小的特性,实现对海洋环境状态和海上移动目标超视距的监测与探测定位[26-27],能够探测到300km外的目标。高频地波雷达常成对使用(如,浙江舟山的朱家尖、嵊山两站和福建的龙海、东山两站),可以全天候超视距监测海洋环境(风、浪、流)和海上移动目标(舰、船)。以上两类浮标、潮位站(验潮井)和高频地波雷达主要由国家海洋局负责建设和管理,分布于北海、东海和南海三大海区。据调查,水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)、地波雷达等在浙江管辖海域均有投放和建设,可实现间隔1h的数据采集传输,监测数据可用于海洋环境预报、防灾减灾(如台风、海啸预警报)、海上交通、海洋工程、海洋调查及海洋环境污染监测等。沿海风暴潮监测主要靠沿岸的验潮井进行,连续长期和准确的潮位资料对提高风暴潮预报起到了极其重要的作用。高频地波雷达对海流的探测已达到常规业务化观测水平,但对海浪、风参数的探测还有待突破[26-27]。

4.1.3Argo浮标Argo剖面浮标又称自持式剖面自动循环探测仪,是一种对海洋次表层温度、盐度进行剖面测量的循环探测浮标。布放后会自动潜入2000m深处,随海流保持中性漂浮,到达预定时间后自动上浮,在攀升过程进行温度、盐度剖面测量;到达水面后会再次下潜,进行下一个攀升循环测量。Argo浮标主要应用于ARGO(arrayforreal-timegeostrophicoceanography)全球海洋观测试验项目,计划在全球海洋中每隔3个经纬度投放一个浮标,总共约为3000个,每年可提供10万个温度/盐度(T/S)剖面和参考层速度[28],主要采用Argos卫星系统进行浮标定位和数据传输。目的在于快速、准确、大范围收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面资料,以提高气候预报的精度和有效防御全球日益严重的气候灾害。2002年初我国正式加入国际Argo计划,截至2015年年底,我国Argo计划已在太平洋、印度洋和地中海等海域布放了353个剖面浮标,已获取累计38000余条温度、盐度剖面资料[29]。Argo浮标资料已经在台风、风暴潮、海洋环流、中尺度涡、湍流、海水热盐储量与输送、大洋水团以及海洋天气/气候业务化预测预报等方面发挥了巨大作用。

4.2海洋遥感监测遥感即遥远感知,是在不直接接触的情况下,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术,通常利用电磁波获取物体的信息[30]。常用的遥感监测有航空遥感和航天遥感。航空遥感主要利用飞机(载人机/无人机)、热气球、飞艇等搭载特定传感器开展有目的的监测。航天遥感主要是利用航空飞机、卫星等搭载一定数量的传感器开展短期或长期监测。目前用于海洋遥感的国产卫星主要有“风云”系列气象卫星(FY-1、FY-2、FY-3)和海洋系列卫星(HY-1、HY-2、HY-3)。FY系列卫星在海洋领域主要应用于海洋天气预报和台风、海啸、风暴潮等海洋灾害的监测、预报预警。HY系列卫星目前在轨运行的有HY-1B、HY-2A和HY-3高分卫星。HY-1B为海洋水色卫星,于2007年4月11日发射,目前已经在轨运行超过7年,以可见光、红外探测水色水温为主,重点满足赤潮、渔场、海冰和海温的监测和预测预报需求。HY-2A为海洋动力环境卫星,于2011年8月16日发射,目前在轨运行,以主动微波探测全天候获取海面风场、海面高度和海温为主,满足海洋资源探测、海洋动力环境预报、海洋灾害预警报和国家安全保障系统的需求。HY-3为海洋监视监测卫星,于2016年8月10日发射成功,是我国首颗C频段全极化合成孔径雷达(SAR)卫星,具有全天时、全天候对地观测能力,分辨力可达1m,以探测海面目标为主,满足海洋环境监测、海洋目标监视、海域使用管理、海洋权益维护和防灾减灾等多方面全天时、全天候、近实时监视监测需求。

5展望立足

“十三五”海洋环保和海洋生态文明建设需要,推进海洋环境监测由走航监测为主向走航监测与实时立体监测相结合的转变,提升在线、遥感等技术在业务化监测中的运用[3]。(1)以物联网技术整合现有在线监测和遥感监测系统,推进岸(岛)海天(空)全方位立体化实时监测观测网络建设。为切实落实海洋生态文明建设,推动绿色发展,未来可以:以岸(岛)基、海基、天(空)基组网监测为基础,构建国家海洋环境实时在线监控系统。岸(岛)基在线监测系统,在沿岸、海岛建设高频地波雷达站,开展海面风、浪、流等海洋动力监测观测;在陆源入海排污口、江河入海口、海岛入海排污口、重点港湾、码头附近区域建设岸基站(房)、潮位站(验潮井),开展海洋环境污染状况在线监测和潮位监测。海基在线监测系统,在近岸/近海滨海旅游区、海水增养殖区、海洋保护区、赤潮高发区、重大海洋工程区等海洋生态敏感区建设桩基站、鱼排站、水质浮标、波浪浮标、水文气象浮标,在远海海域建设波浪浮标、水文气象浮标、大型海洋综合观测平台,结合海洋综合观测调查船、志愿观测船、无人船等走航式监测,开展海洋水文、气象、水质、生物、生态和海洋动力等环境状况监测观测,开展赤潮、溢油、台风、海啸、风暴潮等海洋灾害监测预报和防灾减灾;借助潜标、Argo浮标、拖曳式浮标、波浪滑翔器等载体开展海水表层以下水体分层要素监测。建设近岸海底观测网,通过设置一定的海底节点,将观测仪器置于海底,通过光/电缆连接网络,向各个观测点供能、并收集信息,实现海面与海底的观测视角“从上向下看”到“从下往上看”模式的转变,随时了解海底生物及环境状况[31]。天(空)基在线监测系统,以航空飞机、航天飞机、遥感卫星为主,以无人机、热气球、飞艇等为辅开展海洋环境大面监测观测,开展大洋海流、湍流、中尺度涡等科学研究,开展台风、海啸、海冰、风暴潮等海洋灾害监测预报和防灾减灾。构建“岸-海-岛”“天空-海面-海底”“点-线-面-层”立体化、全方位、实时监测系统。(2)推进在线监测关键技术攻关及配套服务建设。推进海水水质多参数监测传感器国产化关键技术攻关,开展传感器及水下监测设备防腐、防污、防海生物附着等关键技术研究,开展以物联网为基础的浮标、岸站、船测、遥感等多源数据采集、加密、传输技术及数据质量控制研究。加强在线监测仪器设备维护技术队伍建设,建立在线监测配套服务准入制度,鼓励社会力量共同参与。

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海洋生物修复技术篇5

技术领域：先进制造

技术优势：“多次取芯富钴结壳潜钻”系统适用于深海底浅地层地质勘探取芯等科学研究的需要，其关键技术包括一次下水多次取芯技术、水下大功率锂电池供电及电液传动技术、万米脐带缆高速无中继数据传输与多视频监控技术、海底高效高适应性薄壁金刚石取芯钻进技术等，其主要创新点是，在世界上首次实现了一台钻机“一次下水取多个岩芯”功能；另外在上述各个关键技术中均有创新，整机和主要关键技术具有完全自主知识产权，且实现了较高的国产化水平。技术整体达到国际先进水平，在取样成功率和取样效率方面达到国际领先水平。设备样机已在我国“大洋一号”远洋科考船2004年DY105―16航次和2005年DY105―17环球航次中应用，取得良好应用效果，为我国大洋富钴结壳资源勘探，圈定我国富钴结壳矿区作出了重大贡献，同时验证了其技术的可靠性和实用性。

目前设备样机已经被中国大洋协会接收，成为“大洋一号”船常规调查设备，由科研成果成功转化为海洋高技术产品。我国大洋富钴结壳勘探工作今后还将大规模展开，本课题技术的直接应用前景将十分广阔。同时本课题技术还可推广应用到深海深孔岩芯钻机等我国目前急需的大型深海机电设备上。

铬渣堆场污染土壤微生物修复新技术

技术领域：节能环保

技术优势：该技术工艺简单、操作简便、设备少、投资及运行成本低、无二次污染、修复速度快、高效彻底，同时能回收一部分铬，能明显改善土壤理化性质。该项技术已申请了2项国家发明专利，开发了一套完整的土壤修复设备。铬污染土壤微生物修复技术不仅可用于Cr（VI）面源污染土壤，而且对铬渣堆场严重污染的土壤修复具有明显的技术优势。其创新点：铬渣堆场污染土壤微生物修复新技术利用铬还原菌直接将土壤Cr（VI）还原修复，无需调节土壤酸碱度，不破坏土壤结构，不改变土壤的理化性质，开辟了一条环境友好型铬渣堆场污染土壤修复新途径；生化回灌修复铬渣堆场污染土壤，在土壤得以修复的同时，一部分铬的回收，实现铬重污染土壤治理与铬资源化回收利用；开发生化回灌修复工艺为国内外首创，对铬重污染土壤的治理具有重要的示范作用和推广价值。

快速除砷除硒新工艺的研究及应用

技术领域：节能环保

技术优势：采用多种化工原料科学配制的快速除砷除硒剂，代替纯碱除砷、除硒，未见国内处文献报导，是锑冶炼技术和重大进步，是一次技术创新，牌国际领先水平。与传统锑精炼工艺比较，采用快速除砷除硒剂的锑精炼工艺有如下突出优点：（1）能一次性同时深度除去砷和硒，产品含砷降至0.002%以下，硒降至0.00008%；（2）消耗的原材料不到纯碱的一半；（3）精炼渣量少，锑的直收率较纯碱法提高2～4%；（4）精炼速度快、时间短，提高了设备的利用率，降低了劳动强度；（5）砷、硒在精炼渣中的富集度高，渣含砷右达20%，为砷碱渣的后续处理创造了有利条件。对锑冶炼的环境保护具有重要意义。

氧化锌低酸上清经还原再用锌浮渣沉铟的研究与应用

技术领域：节能环保

技术优势：生产铟的原料为铟富集渣，也即沉铟渣，即炼锌过程产生的浸出渣经挥发窑挥发产出氧化锌，然后氧化锌经中性、酸性浸出再经锌粉置换富集，就得到了生产铟的原料--沉铟渣。由于原料中铟品位降低及Fe、Cu等杂质含量的升高，含铟450mg/L以上的氧化锌低酸上清液用锌粉置换富集时得到的沉铟渣含In由2000年的2.5%以上降为现在的1.0%～1.2%，而沉铟渣中的Zn、Fe等杂质含量大幅提高，这样，不仅加大了置换时锌粉耗量，使生产成本升高，更影响后续的铟回收，难以提高铟的回收率。

海洋生物修复技术篇6

一、海洋牧场概念和发展现状

通俗地讲，海洋牧场就是人为的把鱼贝藻类等海洋生物投放到特定的自然海域里生长，就像在陆地上放牧牛羊一样。科学的定义，海洋牧场则是指通过改善或改造海洋局部环境条件，将人工培育到成活率较高阶段的生产对象幼苗释放到自然海域，提高自然海域的生产力，实现自然海域的“农牧化”生产，其实质是为了培育和管理渔业资源而在特定海域设置的人工渔场。这种生态型渔业发展模式颠覆了以往单纯的以捕捞、设施养殖为主的传统渔业生产方式，克服了由于过度捕捞带来的资源枯竭，以及由近海养殖带来的海水污染和病害加剧等弊端，可以说是海洋渔业生产的一次革命。海洋牧场的构想是日本海洋专家在 1970 年提出的，最初思路是在海底连片放养贝类、大型藻类等非游泳生物，进行海底栽培。后来随着栽培渔业的发展，开始投放人工鱼礁和鱼苗增殖放流，逐渐发展形成了“海洋牧场”建设理念。日本早在1978-1987年就开始推进“栽培渔业”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。至今日本沿海已有三分之二海域、107处海区建设了海洋牧场。挪威、韩国、美国、英国等渔业发达国家则是从上世纪 90 年代开始把建设海洋牧场作为振兴海洋渔业经济的战略对策，澳大利亚、意大利、西班牙等几十个国家也都相继开展了海洋牧场的研究和建设。我国在上世纪 80 年代初就提出了海洋牧场建设设想。进入本世纪以来，海洋牧场建设开始提上议程并逐步铺开。国家发展改革委、农业部、国家海洋与渔业局近几年每年都安排资金在全国沿海地区开展海洋牧场示范区建设。至今，北起辽宁，南至海南，沿海大部分省市和地区都在开始启动海洋牧场规划和建设。辽宁省是我国最早建设海洋牧场的沿海省份，大连的獐子岛已成为我国目前最大的海洋牧场；山东省提出了海洋渔业资源修复工程，在全省沿海大规模开展海洋牧场建设；连云港海州湾、厦门五缘湾、珠海万山群岛、海南三亚等地也在建设不同规模的海洋牧场；浙江舟山市争取到了白沙、马鞍列岛两个国家农业部海洋牧场项目，并已启动建设。宁波作为我国东南沿海的海洋经济大市，应顺应渔业发展新趋势，凭借优越的地理区位和自然条件，争取海洋牧场建设走在全国前列。

二、宁波市建设海洋牧场的作用

在开放海域建设海洋牧场，既是一种生态型的养殖模式，又是保护与恢复海洋渔业资源的重要手段，其在优化渔业产业结构、修复或重建海洋生态环境、提高沿海土地集约利用、缓解渔民转产转业压力、增加渔民收入等方面起到重要作用。

（一）优化渔业产业结构，加快渔业发展方式转变

宁波沿海曾是我国渔业资源最丰饶的海域之一，但随着海洋污染的加剧和捕捞强度的增大，渔业资源严重衰退。单位捕捞强度渔获量急剧下降，且低值鱼类的比重逐年上升，已到了资源利用的极限，难以长期维系。此外，由于近年来工业化、城市化进程加快，导致宁波市海水养殖区 域 逐 渐 萎 缩。据 统 计，在2004-2009 年六年间，由于滩涂围垦、沿岸开发等原因，海水养殖面积减少了13 万亩，约占全市养殖面积的 20%，而今后几年养殖区减少的速度还将加快。面对强大的捕捞压力和严峻的生态压力，仅仅依靠捕捞和设施养殖已难以保证海洋渔业的可持续发展。开展海洋牧场建设，将改变以往单纯“捞海”的渔业生产方式，向“耕海”、“养海”的渔业生产方式转型升级，从而实现土地利用最小化，产出结果最大化的目标。以大连獐子岛海洋牧场为例，其面积1000km2，年产量却有5万吨，差不多是宁波沿岸海水池塘、滩涂养殖产量的 1/4，相当于 15 万亩养殖面积的产量，并且其产品质量和价值更远高于一般的养殖品种。

（二）保护海洋环境，恢复渔场资源

海洋经济的可持续发展需要健康的海洋生态环境作为依托和载体。近年来宁波市海洋环境质量不容乐观，据宁波市海洋环境公报报告，全市近岸海域未达清洁和较清洁标准的海域面积为4672km2，占总海域面积的 47.88%，其中严重污染海域面积为 2233km2，中度污染海域面积为696km2，轻度污染海域面积为 1743km2，水体中的主要污染因子为无机氮和磷酸盐，局部海域还受到石油类和铅的污染。由于海洋牧场建设不投饵料，完全靠海洋自然生产力养育海洋生物，不但大大减少因养殖带来的环境污染，还可通过大型底栖藻类的移植和贝类底播，大量吸收海水中的氮、磷和二氧化碳，较好地改善近岸富营养化的海域环境、减缓赤潮等海洋环境灾害，达到节能减排的目的。同时，海洋牧场建设对恢复渔业资源起到重要作用。通过人工鱼礁、海藻移植等方法，吸引海洋中的自然生物在海洋牧场区集聚，为它们营造一个栖息、索饵、繁衍和躲避天敌的场所；在牧场区限制渔业捕捞作业，使牧场区的资源量可以快速的恢复和增长，由于是自然增长，可以达到从初级生产力到三、四级生产力种群、环境之间的平衡，实现海洋渔业资源的优化结构。国内外的研究表明，1m3海洋牧场区比一般海区平均每年多增加 10kg资源量。另外，由于海洋牧场是一种纯自然的养殖方式，可以保证养殖产品的品质。

（三）充分利用海域空间，协调海洋产业发展

宁波市沿海土地和海岸线资源紧张，用海、用地需求不断增加，矛盾十分突出。根据宁波市滩涂围垦规划，“十二五”期间全市沿岸新增围垦面积将达 25 万亩，而且滨海旅游、临港工业以及城镇建设等开发利用也将大量挤用养殖用海、用地，近岸渔业发展的空间越来越小。而距陆地仅十多公里的宽阔海域却完全没有利用起来，根据初步估算，除近岸及航道外，我市至少有一半即4000 多平方公里海域没有利用。因此，在离岸一定距离的海域或港湾建设海洋牧场，是替代部分沿岸海水养殖设施，充分利用海域空间，协调海洋产业发展的趋势所在，在一定程度上可以缓解宁波市用海、用地需求紧张的矛盾。（四）缓解渔民转产转业压力，增加渔民收入渔业是宁波市的传统产业，从业人员达 13.6 万。随着区域产业资源的衰退和结构的调整，全市需要大量渔民转产转业。此外，全市每年还有大量的失地养殖渔民也需要转产转业。由于渔民大多文化程度低、年龄偏大，转产转业困难较大，解决这些渔民的出路问题，成为政府比较棘手的、又备受人们关注的一个社会问题。海洋牧场建设则是一个比较适合渔民同时又有发展前途的转产转业项目，它的建设、运行都需要大量有经验的渔民来参与，这样不但缓解了渔民转产转业的压力，而且还可通过发展海洋休闲游钓，引导转产渔民从事游钓服务，解决部分渔民、渔船的出路，增加渔民收入。

三、宁波市建设海洋牧场基础条件和主要问题

（一）自然条件

宁波地处亚热带季风气候区，气候适中，四季分明；三面环海，海岸线绵延曲折，根据 2006 年海域勘界工作量算结果，全市海域面积为8232.92 km2，有岛礁1000余个；咸淡水交汇，海区基础生产力较高；沿岸岛礁生物资源丰富，为鱼、虾、贝、藻繁殖生长奠定了丰富的营养物质和饵料基础，这些是建设海洋牧场的有利条件。从地理位置来看，宁波近海可分为杭州湾海域、金塘水道、象山港、象山东部沿岸、三门湾、韭山列岛和渔山列岛等海域，除金塘水道是主要港口区外，其余海域均可建设海洋牧场。

（二）放养基础

宁波市一直重视增殖放流工作，海区增殖放流已有 20 多年历史，放养基础扎实。先后设立了韭山列岛海洋生态自然保护区和渔山列岛海洋特别保护区，并在渔山列岛东北侧海域和象山港白石山海域进行了人工鱼礁试验性投放，为建设海洋牧场提供了一定的建设经验。2009年全市还在渔山海域进行了试验性底播养殖，先后放养了鲍鱼和海参苗，为今后规模化底播养殖积累了基础资料。同时，现在全市有各类水产育苗厂40 余家，育苗种类达 30余种，可以保障增殖放流和海底移植苗种的需求。

（三）科技优势

通过数十年的努力，全市先后建立了国家科技兴海技术转移宁波中心等一批海洋技术中心、海洋研究机构和重点实验室，整合组建了宁波市海洋与渔业研究院、宁波大学海洋科学工程研究院、宁波海洋开发研究院等三个综合性海洋研究机构，建立了教育部应用生物技术重点实验室等五个海洋科研重点实验室，海洋科研体系日益完善。依托科研机构，宁波市在海洋牧场建设相关技术环节如养殖苗种繁育、养成、资源管理等方面走在全国前列，在海洋基础调查、海洋生物资源开发、海洋环境修复、水产苗种培育等方面成果先进，这些都为建设海洋牧场，提供强有力的技术保障。

（四）主要问题

海洋牧场是一种新兴的渔业生产方式，宁波市尚处于摸索阶段，主要存在以下几方面问题：一是规划统筹问题，目前全市还没有建设海洋牧场的系统规划，缺少对各海区海洋牧场建设适宜性的统筹指导；二是制度保障问题，我国现行的相关法律、法规，没有海洋牧场建设方面的相关规定，宁波市现有的渔业生产经营以个体为主，其相关政策和管理办法也不适应海洋牧场建设和管理需求；三是技术保障问题，海洋牧场在宁波市属起步阶段，有很多技术问题需要研究解决，如适合宁波海域底质条件的海底环境再造技术（包括人工鱼礁的结构类型、区域选择，藻类移植品种、移植方式的甄选等）、适宜的增养殖品种的筛选和规模化培养、增殖鱼类的行为控制、环境效益评估等。

四、宁波市建设海洋牧场的基本思路

（一）总体思路

以科学发展观为指导，坚持生态修复和资源利用相结合，社会效益和经济效益相统一的原则，围绕发展海洋经济和生态市建设，调整渔业产业结构，发展滨海海上旅游，保护近岸海洋生态系统，促进渔业产业转型升级，通过实施生物技术引进工程、栖息地改造和增殖放流工程、增养殖品种更新优化工程，打造“一港两岛三区”规模化新型海洋牧场，实现宁波海洋渔业经济的全面发展。

（二）建设内容

未来宁波打造的“一港两岛三区”规模化新型海洋牧场，其中“一港”是指象山港区域。象山港因其资源和环境条件优势，可作为试验区先行启动。通过投放人工鱼礁、规模化移植大型海藻、底播增殖经济贝类，创建管理模式，获取海洋牧场养殖水域养殖容量等各项技术指标，研究探索适合宁波海域乃至整个浙东沿海岛屿型海洋牧场建设模式；“二岛”是指在韭山列岛海洋自然保护区和渔山列岛海洋特别保护区开展海洋牧场建设。渔山列岛依托人工鱼礁建设、人工藻场引入以及自然海藻场，开展规模化底播增养殖，调整优化深水网箱养殖规模和品种，建设海珍品增养殖基地，积极发展休闲垂钓渔业，争取把该区域建成宁波乃至浙江沿海最主要的海洋牧场区。韭山列岛在海洋生态自然保护区建设的基础上，以渔场自然种群资源的保护与恢复为重点，投放以资源保护型为主的人工鱼礁，通过政府公益性投入带动社会资金，共同建设保护区海洋牧场；“三区”是指象山东部近海海域、三门湾和杭州湾区域。“三区”的建设内容，视“一港、二岛”的建设效果，再进一步确定建设内容。

五、推进宁波市海洋牧场建设的对策建议

海洋牧场建设是一项规模较大的系统工程，是渔业新的发展方式，必须在观念上有创新，技术上有突破，管理上有跟进，制度上有保障，政策上有扶持。

（一）提高认识，加强领导，切实把建设海洋牧场作为海洋经济发展的战略性重点工作

海洋牧场建设涉及面广，受海洋自然环境条件的限制较多，既要有大量的资金投入，又要有较高的技术支撑和管理手段，需要各级党委、政府真正把此项工作摆上议事日程。为保障海洋牧场建设的顺利实施，建议由市海洋渔业局牵头，发改、财政、规划、农业、交通、海事、环保、科技等部门共同参与，成立宁波市海洋牧场建设领导小组，并把海洋牧场建设纳入当地政府的政绩考核内容。同时，根据国家相关的法规，结合宁波的实际情况，制定海洋牧场建设实施意见，建立生态补偿制度，规范企业用海行为，保护海洋生态环境和投资者的利益。

（二）合理规划，科学布局，有序推进海洋牧场建设

目前宁波海域已实施了修复渔业资源的诸多办法，但系统的海洋牧场建设规划尚未出台。为避免海洋牧场的无序推进，需要编制海洋牧场发展规划。在规划前需对拟选建设区进行系统调查，包括资源状况、水质环境、水深条件、底质及承载力、区域海洋开发利用等，在此基础上进行研究分析，确定海洋牧场的建设范围、规模、类型和时间，统筹建设方向、路径和目标。建设过程中，要按照先易后难的顺序，先从建设人工鱼礁、建立本地原种繁育场、开展人工增殖放流、设立增殖保护区、制订禁渔措施、构建渔业资源和环境污染监测网等做起，再到改造牧场的海洋生物结构、配备音响设备训化鱼类等行为，分步实施，逐步规范。

（三）多元筹资，加强投入，设立海洋牧场建设专项资金

海洋牧场建设投入大，融资难，必须采用多条腿走路的办法多方筹集资金。一是建议设立海洋牧场建设专项资金，从海洋工程包括围海造地的海域使用费、环保部门征收的超标准排污费中提取一定比例的资金，建立海洋牧场专项资金，专项用于海洋牧场建设；二是前期海洋牧场示范建设需要有国家或地方财政支持。海洋牧场建设在开放海域，需要有一定规模才能有效益，前期投入较大，且效益显现有时间上的滞后性，在投资效益不确定的情况下, 社会资金投入有一定的难度，需要政府财力作引导。特别是当前宁波市即将建设的象山港海洋牧场建设试验区，承担着象山港生态修复功能和全市海洋牧场建设示范功能，应以公益性投入为主，同时要抓住国家推进海洋牧场建设的契机，争取国家财政的支持；三是制订优惠政策，运用市场机制，按照“谁投入，谁受益”的原则，吸纳民间资本进入海洋牧场建设领域。

（四）创新体制，强化管理，建立有效市场化运作模式

海洋牧场建设，既是改善海洋环境、恢复渔业资源的公益性项目，又是海洋增养殖的效益性项目，创新管理体制和运作模式是一个核心问题。我市海洋牧场建设必须突破传统的渔业管理模式，建立产权（或使用权）清晰的管理体制，要按照“政府推进、行业联动、市场运作、社会参与”的运作方式，让政府、企业、渔民三者共同参与，调动各方的积极性。要在统一规划的指导下，把管理体制与投入机制联系起来，鼓励渔民以合作的形式参与海洋牧场的建设、管理，使保护义务和利用权益相挂钩，引入有实力、有意愿的企业投资海洋牧场建设，明确和保障企业的利用权益。

（五）人才支撑，科技引领，构筑技术保障体系

海洋牧场建设涉及到多学科的交叉应用，技术要求高，解决海洋牧场建设中的技术难题是实施海洋牧场工程的关键。需要加强与国内外科研机构的联系和合作，引进技术人才，建立海洋牧场建设协作机制，构建技术保障体系。一是要建立一支强有力的技术支撑队伍，邀请国内外专家和已实施海洋牧场建设省份的专家为宁波出谋划策；二是要整合市内海洋科学与渔业技术力量，成立海洋牧场建设综合课题组，对有关重大科研项目进行先期攻关研究；三是依托宁波大专院校和海洋科研院所，建立海洋牧场产学研平台，为全市海洋牧场建设提供技术支撑。

海洋生物修复技术篇7

我县黄湾岛位于县黄岐湾南侧,筱埕镇后澳海面,北纬26°。17′13〞、东经119°49′22〞,面积约0.068平方公里,岛形似香蕉,略呈三角形,呈南北走向,岸线长1.38公里。周围水深6-15米，无人居住，海域滩涂面积为本岛的20倍。位居亚热带海洋季风区，四季气候温和，水温稳定适中，水质清澈无污染，浮游生物十分丰富，环岛沿边的虾、蟹、贝、藻种类不下100多种，其中珍贵物种龙虾、海参、鲍鱼常年生长在岛屿周边。长期以来，由于滥捕，疏于管理，野生资源受到严重破坏，为优化海洋生态环境，充分利用黄湾岛资源，实施海洋经济可持续发展战略，特制定黄湾岛海岛生态保护示范岛方案如下：

一、目的意义：

以海洋资源可持续利用为宗旨，通过对海洋无居民岛屿实施综合整治及周边海域的保护，达到海洋生态系统平衡，生物多样性丰富、地方特色物种的典型性、衡有性得到有效地保护，最终形成人与自然和谐共处。

二、整治时段及目标：

工程实施时间为三年。

通过区域范围的水质及生物监测网络建设、清除岸线和区域范围内的海漂垃圾、实施生态修复、开展海区生物增值放流、投入人工鱼礁等措施，达到自然生态的优化，区域环境优美，生物资源丰富，促进海洋经济健康发展，促进人与自然和谐共处。

三、整治范围：

黄湾岛及周边3海里范围海域。

四、工作原则：

黄湾岛及周边海域综合整治与保护工作按照科学规划、详细调查、生态修复、逐步实施的原则进行。

五、整治的主要内容：

黄湾岛及周边海域综合整治与保护工程包括以下五个部分：

1、开展生物基础状况调查；

2、建设区域水质及生物监测网络；

3、实施封岛栽培进行增殖放流；

4、投入人工鱼礁；

5、开展岸线及区域海域巡查；

生物基础状况调查项目：对海岛植被、土壤进行调查登记，对区域海域进行水体和潮间带生物基础调查，每年春秋两季进行调查，布设五个断面，五个站点，连续调查两年，对该海域生物基础状况及变化作出判断，并提供报告，为开展该区域生态修复及制定保护措施提供科学科学依据。

建设区域水质及生物监测网络：委托有资质的中介机构对该海域进行常年生态监控。

实施封岛栽培：①宣传管理工作：通过张贴通告、标语、散发宣传小册子等方式，提高保护区周边群众的海洋环境保护意识。

②在岛上及陆上建立标志牌，增强警示力,在黄湾岛建立标志碑，上书保护区简介、示意图等，以及破坏保护区的行为及应负的法律责任。

③选派专职管理员进行日常管理、检查，防止群众进行保护区乱采乱挖。海监及渔政队伍不定期进行巡查管理。

进行增殖放流：

在黄湾岛周边海域进行增殖放流，另外，开展底栖物种等常规品种的人工放流，以恢复岛周边海域因过度捕捞而造成的破坏的生物种群资源。

投入人工鱼礁：

建设人工鱼礁，是我县实施渔业可持续发展战略的重要组成部分，其建设对于调整海洋捕捞结构，促进海洋产业的优化升级、带动滨海旅游业、休闲渔业等相关产业发展，修复和改善海洋生态环境、生物多样性保护等均具有十分重要的意义。

人工鱼礁增殖对象为底层贝类、鱼类及藻类。选择经过处理的废旧渔船或制作钢筋混凝土预制模型进行投放。

计划投入钢筋混凝土构件3座，废旧渔船4艘，投资70万元。

开展岸线及区域海域海监巡航巡查：

组建一支由镇海洋渔业工作站、公安边防派出所及当地村民组成的资源管护队伍，在该海域开展日常管护工作。

六、工作要求：

无居民岛屿保护工程是大规模、综合性的海洋环境整治项目，要在上级主管部门的指导下开展工作，按照省局的要求实施，确保完成整治作务。

要加强黄湾岛保护工作的组织领导，县海洋与渔业局成立领导小组，具体负责协调及落实项目的开展。

项目所属乡、村各有关部门要各负其责，密切配合，并取得涉海有关单位的支持与帮助，共同做好黄湾岛及周边海域综合整治与保护工作。

密切与省内外各海洋科研院所、水产技术单位合作，引进海洋生态环境修复和治理的新技术、新方法，以促进我们的工作。

加大海洋环境保护的宣传力度，提高领导、企业、群众的认识，形成全社会共同参与海洋环境保护的工作氛围。

海洋生物修复技术篇8

关键词 海洋生态；综合管理；措施

中图分类号 X171 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0220-01

如今经济迅猛发展的时代，人们的生存空间一再受到破坏，往往在发展的同时，却忽略了环境问题，海洋生态坏境也不例外，为此，海洋生态修复工程迫在眉睫，解决好海洋生态问题必须强化海洋综合管理水平，本文从海洋生态面临的现状和强化海洋综合管理水平的措施两个方面进行阐述，进一步明确了海洋生态修复工程的重要作用。

1 海洋生态面临的现状

1.1 海洋渔业资源衰退

海洋渔业资源一直在衰退，因为人们的过度捕捞，严重破坏了生态平衡，导致鱼类生物明显减少。在20世纪90年代，鱼类生物的多样性不断的减少，普遍从3.5下降到2.4，游泳动物种类也由4.5﹪下滑到2.2﹪，例如：我国的辽东湾渔场，有些鱼类已经开始一步步灭绝，特别是凤尾鱼、鱼虾蟹等基本上都面临着死亡，我国的海洋渔场也步入了危机的行列。海洋渔业资源的衰退，全球渔业资源中过度捕捞一直在20﹪左右，渔业资源必须得到保护，才能更好地维持海洋生态平衡。

1.2 海洋生物不断减少

海洋生物不断减少，其一是因为珍稀的生物受到污染导致海洋生物死亡，其二是因为资源利用的不合理，大规模的水工建筑以及围湖造田等导致海洋生物多样化下降，我国海洋生物调查表明，生物多样化持续减少，特别是遗传多样性，得不到合理的保护。我们必须明确保护海洋生物资源的合理开发，在陆源排污中，对领近海域进行统计，55﹪的海洋水域受到污染，严重影响着海洋生物的生存和发展，海洋生物种类趋向单一化，海洋生物也随之不断减少，已经成为事实。

1.3 海洋生态污染严重

海洋生态一直都受到严重的破坏，主要是工厂所排放的废气物以及大量的垃圾，造成海洋生态污染，超出了海洋本身所能承受的净化能力，特别是从陆地排入的污染资源，污染水体达到298亿吨，海入口污染为1?378万吨，污染物一般是无机物质、石油、活性磷、有机物质等，而且海洋污染一直都在蔓延。我国到目前为止，设置了200多个排污口，切实处理了养殖区环境的退化问题，有利于海洋近海养殖的发展，但是往往也受到环境的影响，损害了海洋生物的繁殖。

1.4 赤潮对海洋生态的威胁

赤潮是大海对人类排污入海的回报，根据海洋相关部门的调查，1985年以后，我国海洋的赤潮现象非常严重，而且赤潮次数相当频繁，覆盖面积也逐步扩大。赤潮是海水中某些浮游生物，在短时间内增殖所产生的一种现象，2005年发生在我国海域90次赤潮，面积达到25?520平方公里，发生在长江口的外滩海域6?859平方公里，赤潮发生时，海面必然会有臭水等，严重导致海洋内的鱼大面积死亡，破坏生物生存的环境，造成海洋养殖严重的经济损失。

2 强化海洋综合管理水平的措施

2.1 明确海洋管理的宗旨

明确海洋管理的目标、任务内容和方法与技术，基于海洋生态系统的综合管理、海洋区域管理和统筹协调的海洋综合管理的实施，必然从不同的方向、侧面转变并丰富海洋管理的组织方式、目标任务、内容方法及其相关的法律与技术制度和支持保障工作体系。比如海洋区划必须进行海域生态系统类型及其功能的区划，并制定出各种生态系统功能的健康指标和其他标准、规范类的技术制度。可以作出如下认识结论：任何一个管理新理念的采用和实施，其影响都是系统整体及其组成部分，这必然是不依人的意志转移的客观规律。

2.2 构建海洋管理规划

构建海洋管理规划，保护海洋管理的有序进行。近几年，我国的沿海城市，制定了海洋管理规划，主要涉及到海洋功能，提高海洋的综合性管理水平，促进海洋综合管理的系统化、科学化、规范化、健全海洋法律规定，例如：《厦门市海洋综合管理条例》，有利于使海洋管理列入依法治理的轨道。针对于海洋管理的规划，必须从海域开发建设为根本出发点，加强生态环境保护工作，同时，我国海洋管理相关部门必须灵活的运用地理信息，提高对海洋的污染等问题的管理。

2.3 加强海洋生态文明

海洋生态文明，可以促进海洋的生态平衡。它是一种和谐的发展理念，并不是要求人们不断地索取海洋资源，而是在海洋领域，必须有效地把握海洋的发展规律，主动地发挥海洋的利用价值，改造海洋，同时进行产业调整，改变海洋生态的经济增长方式，建立海洋生态经济发展模式，不断地深化海洋生态文明理念，积极的解决海洋生态中所带来的不必要的污染问题，促进海洋生态的可持续性发展，进一步实现海洋经济增长方式的根本性转变，减轻海洋事业发展中资源与环境的压力。

3 结束语

海洋生态，可以说是海洋生物生存的空间环境，包括渔业资源。但是随着经济的发展，海洋生态环境一直都受到严重的破坏，特别是人为行为，从而使海洋表面受到严重的污染，人们也不断意识到海洋生态修复工程的重要，提出了强化海洋综合管理，达到了海洋生态环境的净化目的。

参考文献

[1]张丽君.从海洋生物多样性保护看我国海洋管理体制之完善[J].广东海洋大学学报,2010,02.

海洋生物修复技术篇9

关键词：埕岛油田；海底管道；水上修复技术；水下修复技术

埕岛油田经过近20年建设，已具备较为完善的海底管网设施，截至2013年底，建成了海底输油输气管线300多公里，这些错综复杂的综合海底管网成为埕岛油田的动脉，实现埕岛油田高效生产及输送，在油田开发中发挥了至关重要的作用，为埕岛油田的高速发展和稳产增产奠定了基础。随着时间的推移，一些海底管道的运营寿命已接近后期，由于自然因素和人为因素的影响，近几年海底管道故障出现的频率在逐年增加。不同的损伤机理造成海底管道损伤的形式可以分为管道变形、穿孔泄露和破损断裂三种形式，针对这三种形式研究制定的海底管道修复技术，主要分为水上修复法、水下修复法、断裂或变形处打卡等施工方法。

1水上修复法施工技术

水上修复法就是将管线的损伤位置用浮吊吊出水面，在水面上将损伤部分管段切除掉，再重新安装焊接新的管段的方法进行修复，水上修复法主要适用于新建管线且所处水域深度在20m之下的损伤处进行修复。

1.1施工前准备

施工准备主要包括：施工船舶的改造、施工工艺措施的编制、焊接工艺评定的准备、机具材料的准备、管线现场勘察、海底管线的清淤和整条海管内的液氮置换。

1.2海上施工过程

1.2.1浮吊在辅助船只的协助下就位于海底管线损伤位置。潜水员将尼龙吊带缠绕至管线与抱杆相对应的位置，施工人员使用卡环将尼龙吊带与抱杆施放的钢缆相连接。收紧绞车缆绳，潜水员下水探摸清淤确认起吊部分管线已经完全松动并达到起吊条件时，启动绞车管线开始起吊，起吊到一定程度时，停止绞车，潜水员继续探摸清淤，确认部分管线已经完全松动达到起吊条件时，启动绞车继续吊起管线，如此反复直至将管线起吊到船舷位置，并将管线固定于船舷。

1.2.2管线切割：管线固定在船舷边后，采用火焰切割将损伤处部分管段切割下来，套管切割长度控制在800mm左右，芯管切割长度在600mm左右。在套管切割完毕后为防止内管与套管夹层内的油气燃烧，对套、芯管环型空间充泡沫，并用石棉绳涂抹黄油后塞入环形空间阻止套、芯管环型空间内油气向漏点处回流。切割完毕后，将新的管段组对焊接到海底管线上，将海底管线连通。并对对焊缝进行100%超声波检测。然后对管段防腐保温。最后浮吊上的4台绞车同时启动，管线匀速的被施放于海底泥面。

1.2.3上水试压、检测，合格后将清淤出的160m管线使用驳载挖沟装置重新挖沟，挖沟深度1.5m。

2水下修复法施工技术

水下修复法就是制做一个干式装置，干式装置有足够的强度和足够的空间，用干式装置将海底管线在水下与海水隔断，人进入干式装置内，对损伤处进行封堵盲板修复，将管线损伤处修复好。水下施工法主要适用于建造使用时间较长的海底管线，且水深不能超过3米。

2.1施工前准备

主要包括施工船舶及机具的准备、施工工艺措施的编制、焊接工艺评定的准备、力学性能实验准备、干湿装置的制作和管线内原油进行液态氮置换。

2.2海上施工过程

2.2.1浮吊就位于管线损伤处位置，抛设4个定位锚。锚点抛设依据GPS定位系统，防止损伤附近海域海底管线与海底电缆。然后在管线漏点处冲出长7米、宽5米、深管道以下1.5米的坑，再用浮吊将干式装置吊放于管道之上。关闭干式装置底部锁定装置，使用潜水泵将干式装置内海水抽出，清理干净干式装置内淤泥，安置鼓风机等通风设施，并安装好防爆照明灯。管线卡子拆除并对现场可燃气体检测确认操作环境安全后，对套管进行扩孔，孔径以φ200mm为宜，开孔采用机械开孔。为方便内管修补施工，并防止内管与套管夹层内的油气燃烧，将石棉绳涂抹黄油后塞入环形空间，使油气混合物不能进入作业空间。

2.2.2芯管动火前用可燃气体检测确认操作环境安全后方可施工。在内管孔洞处切割一个φ100的圆孔，并切割出30°坡口。在与海底管线母材相同的管段上切割一块φ100的圆板，并切割出30°坡口。将原板安装到海底管线漏点处切割的孔洞上，焊接并无损检测，防腐保温。根据套管孔洞大小，在与海底管线母材规格相同的管段上切割封堵板材。板材边缘开30°坡口。将板材安装到套管孔洞上，焊接并无损检测，防腐。

2.2.3管线修复完毕，将干湿装置拆除，上水试压、检测，达到要求后放压、投产。

3水下高压卡具封堵技术

CB12A-中心一号（CB12A端）海底输油管线在前期海管立管调查项目中发现如下问题：距立弯约4m处的水平弯位置海管外管完全断开，外管断开的间距最大约35cm，断裂处两端外管已不同轴，而且海管悬空总长度约45m，最大悬空深度为2m。针对此种情况决定在不停产的前提下采取对管线损伤处加固封堵及海管悬空部分进行抛砂治理的施工方案。

3.1陆地预制高压卡具

先对高压卡具安装位置进行海生物清理、打磨，然后由潜水员制作了能够真反映海管断裂部位现状的模具，并将模具交付于高压卡具制作方制作卡具并确定水下管卡的安装位置及高压卡具尺寸。

3.2浮吊就位后，海上安装高压卡具

在海管断裂处拴系定位浮漂，拴系用钢缆拴系高压卡具，起吊。根据定位浮漂位置，利用浮吊将高压卡具吊到水下预安装位置。潜水员下水到预安装位置，密切注视放到水下的卡具。当卡具快到安装位置时，潜水员通知水面人员，指挥浮吊将管卡合拢在海管上，调整卡具位置及角度。初步找正后，由潜水员预紧螺栓，直至卡具不能活动为止。上紧螺栓，安装完成。对高压卡具试压，试验压力逐步增加到1.0MPa（表压），并且稳压4个小时。

3.3平台近端海底管线投砂防护

投砂时砂袋在海底管线两侧均匀堆放，砂袋顶应超过管线上端50cm，砂袋顶面宽度根据管线悬空高度而变化，砂袋底面根据管线悬空高度应适当增宽，保证砂袋的稳定性，砂袋之间应尽量增大接触面积，不得留有较大空隙，防止水流冲刷。

4结论

水上修复施工和水下采用干式装置修复施工与海上水平口施工次序基本一致，可以把管道修复控制在干环境下进行。但此种方法对天气较为敏感，由于施工需要5天以上的好气象才能一次性完成修复施工，海洋采油厂在埕岛油田的海底管道修复施工中，积累了一定的经验，下步通过引进国内外先进设备，吸收国内外先进技术和管理经验，缩短施工工期，提高施工质量，减小天气对施工的影响，从容面对海底管线的突况，保障油田生命线的安全运行。

参考文献：

[1]国家海洋局第一研究所.埕岛油田灾害地质研究成果报告[R].青岛：国家海洋局第一研究所，2006.

[2]中国海洋大学.海底管线安全防护对策研究报告[R].青岛：中国海洋大学，2007.

[3]侯涛安国亭.海底管道损伤处的修复方法[J].中国造船，2002.

海洋生物修复技术篇10

关键词：深海石油勘探 海洋平台装备 海洋钻修井装备 水下生产装备 现状

中图分类号：TN4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0084-01

近年来，随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快，海洋领域内的油气勘探开发已成为新的焦点，越来越多的国家把原油的勘探由陆地转移到海洋中。我国也制定了相应的深海石油勘探计划，根据我国海洋石油2015年远景规划，在未来5年内，我国将有30多个油田待开发，需建造70多座平台，新建或改装10多艘FPSO，同时，采油平台的导管架、采油平台的各种配套设备的需求量也会进一步加大，海洋石油工程行业有巨大的发展空间。

1 我国深海石油勘探的现状

国外的海洋石油工程业起步发展比较早，目前国际上海洋石油工程业几乎被欧美日韩企业垄断，相对来说我国在海洋石油工程勘探方面处于初级阶段，与国际著名的海洋工程相比，在规模、装备、技术和项目管理水平等方面都存在一定的差距，经笔者总结，现表述如下几点。

（1）设备国产化程度低虽然我国在一些比较先进的油气工程装备方面己实现国产化，但对工程装备的水平只停留在对基础零散件的制备上，对于机器的配套组装技术还比较落后，更不用说是对机器件的改造及设计了。机器设备的关键技术仍掌握在国外厂商的手中，落后的技术水平和制造能力严重制约着深海石油规模的开发和勘探。据统计，我国的海洋石油钻井平台的国产化率仅在30%左右，70%的部分都是依靠国外厂商完成。国内自配套产品范围较窄，性能和质量同国外有较大差距。此外，海洋钻采装备的配套设备制造业严重落后，关键的、主要的设备、部件全部依赖进口，进口所用费用几乎占到设备建造费用的50%以上。

（2）初步具备设计建造常规水深钻采装备的能力。一些关键设计建造技术还未能掌握，在深水、超深水装备设计和建造上仍是空白。目前我国油气资源开发主要在200 m水深以下的海域，深海平台技术研究尚处于起步阶段，对于关键的技术仍然不能掌握，还在研究试验阶段，与世界先进的国家相比，在技术上仍有很大的差距。要完成本国海域上深海资源的开发，也不得不依靠国外的力量来合作开发。

（3）海洋石油装备配套基础差、配套能力不足在石油钻采装备的配套基础方面，我国无论从动力上、控制上及设备综合配套能力等多个方面与发达国家相比仍存在很大的差距。如在海洋钻井控制系统方面，海洋钻井平台上使用的钻杆、隔水管、海洋水下设备自动输送、安装、起吊装置等，国外使用历史均在10年以上，而在我国至今仍处于分析研究阶段，对一些装置的原理及结构仍不是很清楚。

以上是我国海洋石油工程建设中存在的问题，这些问题直接影响我国深海石油开发的进度和能力，在开采中应用国外的设备也使得大量的利益流向国外，在一定程度上抑制了我国海洋工程的发展。

2 我国海洋石油装备发展展望

（1）海洋平台装备发展展望随着现代高科技技术的发展，石油的开采由陆地转移到海洋中，在深海中为保证开采的安全性，需要加大对科技力量的投入，预计海洋钻井平台将会朝着可靠性、自动化方向发展。海洋开采与陆地相比，环境恶劣复杂，随时有风、浪等因素的影响，故海洋油气能否顺利开发是以石油装备的可靠性为前提的。同时，为了适应平台作业效率高效化的趋势，降低工人的劳动强度及增加精确度，海洋装备已向着自动化和智能化方向发展。新型的多功能海洋平台不仅具有钻井功能，同时还具备修井、采油、生活和动力定位等多种功能。

（2）海洋钻修井模块发展展望钻修机模块化设计已成为海洋钻修机产品设计的发展趋势，当然也已经被各国工程技术人员所重视。目前海洋钻修井模块朝着高适应性、大功率及自动化控制等方向发展。我国海上油气田日益活跃的开发为海洋钻修机产业提供了广阔的发展空间，未来我国海上油气田应根据实际装备条件、技术水平、作业费用等因素，灵活选用合适的海洋钻修井机设备。我国海洋钻修井机产业应进一步提高海洋钻修井机装备的可靠性、先进性和经济性，缩小与国外海洋钻修井机装备的差距。

（3）海洋水下钻采装备技术发展展望海洋水下钻采装备主要包括海洋立管、水下井口、井控装置及海洋集输系统等。我国对于海洋水下装备的研究开发方面还处于初始阶段，没有可实用的经验，都要靠科研人员一步步的探索。虽然如此，我国已初步具备了海洋水下装备的开发研制能力。在今后的5～10年内我国必将在海洋立管、钻井隔水管、水下防喷器等多个单元技术上取得重大突破，同时也会在今后的10～20年全面实现海洋水下装置的国产化。

3 结语

近年来，世界各国的石油科技都有了很大的发展，我国的海洋石油勘探开发也进入了新的时代，国家也加大了对海洋资源的勘探力度。当前我国虽然在海洋平台建造及技术研究方面做了大量工作，取得了较好的成绩，但是在海洋装备技术和开采水平方面与发达国家间还存在很大的差距。因此，为早日让我国发展成世界海洋勘探石油装备的强国，我们必须加快技术科研的步伐，加大技术开发的力度。我们坚信经过几年的发展时间，我国一定能够实现海洋石油工程行业的全面跨越式发展。

参考文献

[1] 廖谟圣，杨本灵.世界石油设备发展的新特点及机遇与挑战[J].石油矿场机械，2007，36（9）：126.

[2] 黄悦华，任克忍.我国海洋石油钻井平台现状与技术发展分析[J].石油机械，2007，35（9）：157-160.

[3] 王定亚，王进全.浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J].石油机械，2009，37（9）：136-139.

[4] 王传荣.世界海洋油气资源钻采设备发展现状与趋势[J].船舶物资与市场，2006（6）：213-215.