摘要：海洋渔业水域环境是海洋渔业资源赖以生存和发展的重要物质基础,为鱼类的生长和繁殖提供了必要的生存空间和适宜的生态条件,其状况和变化更是对渔业生产发展起着决定性的作用。保护海洋渔业水域环境不仅是海洋渔业生产可持续发展的需要,也是确保人民群众身体健康的需要。
当前中国海洋渔业水域环境恶化、渔业资源衰退,严重制约了海洋渔业的健康发展。按照科学发展观的要求,必须加强对海洋渔业水域环境的保护,建立并完善海洋渔业水域环境保护的法律制度,维护海洋渔业水域的生态平衡,防止海洋渔业水域环境的污染,改善海洋渔业生物资源的养护载体,实现海洋渔业的可持续发展[1]。为此,本文以中国海洋渔业水域环境的研究现状为中心,从面临的问题、破坏的原因及保护、修复研究等方面就目前中国海洋渔业水域环境的研究及存在的不足加以综合评述,以期对以后的研究工作有所启示。
1中国海洋渔业水域环境现状
由图1可知,2001~2008年,中国未达到清洁水质标准的海域总面积在上下波动中呈现出一定的下降趋势。但是在未达到清洁水质标准的海域总面积下降的表象下,伴随着的却是较清洁海域面积的大幅下降。
污染海域面积特别是中度及严重污染海域面积的比重持续较高。如: 2008年,中国未达到清洁水质标准的海域总面积约为7·2万km2,比2007年减少约2·2万km2,但中度及严重污染海域面积的比重达到31%,与2007年基本持平。可见,中国海洋环境的质量并未出现明显的好转。
图1 2001 ~ 2008年中国不同污染程度海域面积的变化趋势Fig 1 The trend of sea areawith different levelsofpollution during 2001-2008 in China据《2008年中国海洋环境质量公报》[2]显示, 2008年,中国污染海域面积减少,较清洁海域面积增加,但总体污染程度依然较高。全海域未达到清洁海域水质标准面积约13·7万km2,比2007年减少约0·8万km2。较清洁海域、轻度污染海域、中度污染海域和严重污染海域面积分别约为6·5、2·9、1·7和2·5万km2。
严重污染海域主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。
另外,据《2008年中国近岸海域环境质量公报》[3]显示,中国海洋渔业水域环境状况总体保持稳定,局部渔业水域污染仍比较严重,主要污染物为氮、磷、石油类和铜。中国海洋天然重要渔业水域主要受到无机氮、活性磷酸盐和石油类的污染。无机氮污染以东海区、黄渤海区部分渔业水域和珠江口相对较重;活性磷酸盐污染以东海区、渤海及南海近岸部分渔业水域相对较重;石油类污染以渤海部分渔业水域相对较重。
海水重点养殖区主要受到无机氮、活性磷酸盐和石油类的污染。无机氮污染以东海区和南海区部分养殖水域相对较重;活性磷酸盐污染以东海区部分养殖水域相对较重;石油类污染以南海区和渤海部分养殖水域相对较重。海洋渔业水域沉积物中,主要受到镉、砷、铜和铅的污染。镉、铜污染以东海区和南海区及渤海部分渔业水域相对较重;砷污染以南海区和渤海部分渔业水域相对较重;铅污染以南海区部分渔业水域相对较重。
以上表明,中国海洋渔业水域环境状况总体上保持良好,但局部渔业水域的污染较为严重,海洋渔业水域环境严重受损,海洋渔业经济面临的生态环境十分恶劣(表1)。
2中国海洋渔业水域面临的主要问题及原因2.1中国海洋渔业水域面临的主要问题2. 1. 1渔业水域富营养化,赤潮频发环境污染引起的富营养化使得近年来中国沿海赤潮发生次数增多,发生时间提前或者延长,主要赤潮生物种类增多,总次数和累计影响面积逐年大幅度增加。2008年,中国海域共发生赤潮68次,累计发生面积达到约1·4万km2,造成的直接经济损失约为0·02亿元[4]。赤潮的多发海域北移,已逐渐影响到黄海和渤海海域,且持续的时间呈上升趋势。如:2008年2月,在辽宁省大连湾附近海域就发生了面积达到108 km2的赤潮[4]。赤潮的频繁发生对海洋渔业水域的生态平衡,海洋渔业资源以及人类健康起着巨大的破坏作用。
2.1.2 水产品质量下降,经济损失严重由于海洋渔业水域环境受到污染,一些水产品受到汞、镉、病原体等污染;此外,养殖水体环境恶化,导致病害频繁发生,水产品中的残留污染物出现了致癌物和对人体健康造成严重危害的物质。由渔业水域环境引发的水产品质量问题,已经开始导致中国水产品市场竞争力下降,丧失了部分市场的准入资格,造成了巨大的经济损失。
2.1.3 渔业水域污染事故频繁,渔业损失巨大污染事故主要有溢油污染、化学危险品污染、液化气船重大事故污染等[5]。污染事故对渔业水域环境造成的危害特别大。由此还引发许多社会矛盾,影响渔区的社会稳定。2008年,全国共发生海洋渔业水域污染事故88次,污染面积约1814hm2,造成直接经济损失约3680万元。其中,影响最大的海洋渔业污染事故为: 2008年9月24日,在广东江门川岛以东飞沙州海域,韩国籍货轮“ZEUS”因遭遇台风“黑格比”袭击发生断裂翻沉溢油,造成该海域42家养殖户约4000 m2网箱养殖鱼类受到不同程度的污染,其主要养殖品种芝麻斑、青斑、红鱼、红鱿等大量死亡,经济损失达800万元[4]。
2.1.4 渔业水域生态功能退化,渔业资源衰退海洋渔业资源栖息环境的破坏导致了生物组成结构的变化,生物种群结构趋向单一,生物多样性在不同程度上遭到破坏。监测资料表明:中国海洋生物多样性指数明显降低,生物物种减少;底栖生物生物量下降;传统主要经济鱼类资源先后衰退;水生野生物种、国家保护的水生生物急剧减少和消失[6]。如曾是渤海最重要渔业种类的对虾、小黄鱼、带鱼资源已经严重衰退,而小型中上层鱼类成为渤海的优势种,渤海生物资源结构发生了变化[7]。又如东海传统的渔获物小型化、低龄化和性成熟提早的现象日趋严重,其中小黄鱼和带鱼年渔获量中均以补充群体和幼鱼为主[8]。种类交替、数量下降、渔获个体小型和低质化,严重制约了渔业资源的可持续利用。
2.2中国海洋渔业水域环境破坏原因2.2.1 陆源污染陆源污染是指从陆地向海域排放的对海洋渔业的生长、增殖、索饵造成或者可能造成威胁的污染物,包括工业废水、城镇生活污水、农业废水等点源污染和非点源污染[9]。海洋污染物总量的85%以上来自于陆源污染物[5]。工业废水是渔业水域最严重的污染源,其含有大量的悬浮物、有机物和还原性物质,以及多量的有毒有害物质,工业废水导致的渔业污染事故占总发案率的70%[9]。生活废水来源于人们日常生活中产生的各种混合性污水,其中含无机盐类、有机物及多种致病性微生物,是造成渔业水质有机污染、生物污染和产生富营养化作用的主要来源。
农业废水是指通过大气降水、地表径流的冲刷进入渔业水域的含有大量农药、化肥的废水,其加速水体富营养化进程,该非点源污染对近岸海域的氮、磷污染较大。
2.2.2 养殖业自身污染一方面,海水养殖的生产过程和发展需要清洁、未污染的水质;另一方面,随着近年来养殖产业规模不断扩大,养殖方式由半集约化向高度集约化发展,养殖自身污染问题显露且日渐突出。
养殖区残存的饵料、排泄的废物、施用的化肥等直接影响水体富营养化产生过程,成为诱发局部海域赤潮的原因之一;其次,在养殖的过程中,为预防养殖疾病、清除敌害生物、消毒和抑制有毒有害生物而大量使用化学药品,这些含有不同程度毒物的治疗药物、消毒剂和防腐剂已成为直接影响海洋渔业水域环境的重要因子。
2.2.3 海上事故及不合理的海洋开发由于不可抗力致使船舶触礁、碰撞、搁浅、爆炸等事故,使有害物质进入海洋,对局部海域造成重大污染,这类事故对海洋渔业水域环境造成的危害特别巨大[3]。此外,由于缺乏严格的法规规范和宏观调控,各行业和各类工程建设对海洋水域环境的影响日益加重,尤其是不合理的围涂造地、河口造田、炸岛采石、海底挖砂、海洋倾废排污及违法捕捞,改变了海域的自然地形地貌、底质分布和潮(水)流条件,导致亿万年来自然形成的优越的水产动物产卵场、育肥场和越冬场等逐渐消失,近岸海域生物种类不断减少,海洋和渔业资源日趋衰退,海洋渔业水域环境遭到了不可逆转的损害[9]。例如:中国曾在20世纪50年代和80年代分别掀起了围海造田和发展养虾业两次大规模围海建设热潮,使沿海自然滩涂湿地总面积缩减了约一半。滩涂湿地的自然景观遭到了严重破坏,重要经济鱼、虾、蟹、贝类生息繁衍场所消失,而且大大降低了滩涂湿地调节气候、储水分洪、抵御风暴潮及护岸保田等能力。据不完全统计,中国沿海地区累计已丧失滨海滩涂湿地面积约119万hm2,另因城乡工矿占用湿地约100万hm2,两项之和相当于沿海湿地总面积的50%。对沿海滩涂的破坏面积仍呈逐年上升趋势[5]。
3 海洋渔业水域环境的研究
3.1海洋渔业水域环境保护的研究为维护海洋渔业资源的生态平衡,促进资源、环境的可持续发展,实现海洋渔业水域环境状况的根本好转和渔业经济的健康、快速增长,必须加强对海洋渔业水域环境的保护措施。中国在水域环境污染控制和保护治理方面的研究起步较晚,从目前保护措施的研究成果来看,概况起来主要有如下几点:3.1.1 加强宣传力度,树立可持续发展观念海洋渔业水域环境保护是关系到渔业经济可持续发展的大事,要开展持续的、形式多样的普法宣传教育活动,努力增强全社会的渔业水域环境保护和可持续发展意识,形成全民的懂水、爱水、护水、富水意识,争取社会各界对海洋渔业水域环境保护工作的关注和支持,为海洋渔业经济的可持续发展创造良好的社会环境,在全社会形成人人理解、关心和支持水域环境保护工作的良好氛围。
3.1.2 完善保护法规,加强污染源的控制渔业水域环境是一个有机统一体,渔业水域环境保护方面的法规不应仅限于单项的管理控制,而要考虑引起污染的每一方面。中国现有涉及水域环境保护的法规多为单项法规。因此要加快环境保护综合性法规的制订,以法规的形式规定管理机关的责任与权力,建立完善的监督管理约束机制,加强对污染源的控制,实现对污染事故的事后治理向事前防范的转变。
3.1.3 加强修复技术的研究海洋渔业水域环境的恶化已成为制约中国海洋渔业持续发展的主要因素之一,实施海洋渔业水域环境修复工程,恢复海洋渔业水域环境的正常功能将是中国海洋渔业发展亟待解决的非常关键的问题之一。环境修复技术是近年来伴随着环境污染和环境大规模治理的实施而发展起来的。中国的环境修复技术还刚刚起步,但在许多方面已取得了相当的成绩。
3.2海洋渔业水域环境修复的研究环境修复技术有物理修复、化学修复及生物修复。
其中,生物修复方法是利用微生物、植物及其他生物,将环境中的危险性污染物降解为二氧化碳和水或转化为其他无害物质的工程技术系统。相对于物理和化学修复技术来说,具有费用低廉,处理操作简单以及安全性较高等优点,是一项发展潜力较大、环境友好的处理技术,已成为当前环境修复研究的热点及趋势[10]。根据生物修复的生物类群,目前的生物修复可分为:微生物修复、植物修复、动物修复等其他修复技术。
3.2.1 微生物修复技术微生物修复技术就是利用水中的异养微生物分解有机物质。有机物质在微生物特别是细菌产生的各种酶的作用下,经过好氧或厌氧过程,发生一系列化学反应,被逐步降解,最后转化成无机元素(矿化)而被植物吸收利用的技术。Pritchard等[11]利用微生物进行阿拉斯加石油泄漏后的环境修复,取得很好的效果。有学者在筛选环境微生物的基础上寻找功能基因,对构建超级工程菌进行大尺度生态修复进行研究[12-13]。中国也在该基础上启动了渤海典型海岸带生物环境修复技术。在菌类筛选方面,Chakrabarty[14]使用具有四种降解质粒的“多质粒超级菌”,使海上浮油在几个小时内即可降解。李秋芬等[15]从虾池底泥中筛选到10株有机降解菌, 72h内化学耗氧量(COD)去除率分别达到60%和70%以上。
于明等[16]使用光合细菌在富营养化水体治理中也显示出良好的效果。
微生物修复技术在受污染水域的净化和水生生态系统的恢复中具有巨大的功效和独特的优势,优点明显。不过,微生物修复对磷的处理效果有限,而且微生物处理相对于物理化学方法来说处理速度较慢,受处理环境变化的影响较大[17]。目前,微生物修复技术正逐渐从应用机理和基础研究转向实际应用方面,并取得了明显的效果,但仍未真正大规模、大范围地应用到海洋渔业水域环境修复工程中。
3.2.2 植物修复技术植物修复就是利用植物根系(或茎叶)吸收、富集、降解或固定受污染土壤、水体、空气中的污染物,以实现消除或降低污染环境的污染强度,达到修复环境的目的[18]。在该研究过程中,一些大型海藻因特殊的生理功能而受到关注。与浮游植物和其他清洁生物相比,大型藻类体内的营养贮存机制使其更适合在营养盐波动的水体环境中生长,其不仅能够净化水质,还能与赤潮微藻进行营养竞争,向环境中分泌相生相克类的化合物,抑制赤潮微藻的生长,起到防止赤潮生物爆发性繁殖与增长的作用。Nakai等[19]发现大型海藻海膜(Halymenia floresia)能够持续分泌一种不稳定的、对蓝藻生长具有抑制作用的化合物。Jin等[20]发现石莼(Ulva lactuca)分泌一些化合物,抑制共培养体系中赤潮异湾藻(Heterosigma akashiwo)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)的生长。Hogetsu等[21]研究发现,大藻(Pistia stratiotes)分泌的相生相克类化合物能够抑制其它藻类的生长,并首次提出利用大藻的克生作用作为微藻生长的控制手段。
植物修复相对于其他修复技术方式有着自身的优点,其适用于大面积、低浓度的污染,成本低,适用范围广,可处理多种污染物和多种环境;是一个自然过程,安全性较高;收获相对容易,而且有相当多的种类可获得额外的经济效益。植物修复的优点让植物修复技术的研究得到不断的加强。但是植物修复过程较慢,营养物质集中在植物体内并没有真正去除,植物的收获需要增加额外的费用,环境因子对植物的生长和去除效率影响较大[17]。
3.2.3 其他生物修复技术除了微生物修复以及植物修复以外,还有动物修复以及一些特殊的生物应用到水域环境中的修复方式,这一类的修复技术主要是通过一些底栖生物或者滤食性生物的摄食习性对水域环境中的有机物利用。已有报道指出[22],滤食性贝类、某些棘皮动物等可以去除富营养化水中的营养物质,进而净化水环境。沈新强等[23]通过投放以巨牡蛎(Crassostrea sp·)为主的底栖动物在长江口水域开展底栖生物修复试验的效果明显。此外,多毛类(Poly-chaetes)在海洋生态系统食物链的能量流动和物质循环中处于关键环节,可很好地利用底质中的有机污染物和一些重金属转化为自身的生产力,其作为海洋食物链中的一个分室且生产单元,能够净化底质,使系统内部的废弃物再利用和循环,增加环境生态效益,是海洋渔业水域环境中原位生物修复的重要生物种类[24]。
相对于微生物和植物修复技术来说,目前此类生物修复技术的研究报道较少,多集中在养殖区水域环境,且使用要求较高,单独使用难度较大。
4 展望
良好的海洋渔业水域环境是中国渔业稳定持续发展的基本保证。事实表明,渔业水域环境恶化已经成为新时期中国海洋渔业发展的最主要、最突出的制约因素;是中国海洋渔业由数量型向质量效益型转变的最大障碍;是中国海洋渔业发展战略调整中最急需解决的关键问题。因此,正确认识中国海洋渔业水域环境现状,加强海洋渔业水域环境的保护、修复及相关领域的研究,是中国渔业发展刻不容缓亟待解决的重大关键问题。
4.1 保护措施的研究
渔业水域环境监测为渔政机构对渔业环境的管理提供科学的数据与评价资料,为执法提供可靠的依据,对海洋渔业水域环境保护具有特别重要的意义。中国海洋渔业水域环境监测网络还有待健全,集中的海洋环境监测管理机构也有待建立。今后的研究工作应主要围绕渔业环境有害物质和有害生物有效监测体系的设计和建立,各类环境样品中痕量污染物质快速分析方法的开发,生态环境影响综合评价方法等。
从海洋渔业水域环境保护出发,重点对需优先控制的污染物(有机氯化合物和其它有机污染物、重金属、石油烃、天然毒素、人工药物、病原菌等)开展研究,掌握其在自然水域中对海洋渔业水域环境结构和功能的不利影响。此外,渔业水域环境质量管理是渔业水域生态环境保护工作的一个重要组成部分。今后可通过对渔业环境质量管理技术和措施两方面的研究,为渔业行政主管部门制定渔业环境质量标准体系和相关的法律、法规提供重要的理论支持。
4.2修复技术的研究
在海洋渔业水域环境修复技术的具体使用上,由于各种修复技术都有一定的缺点,一定要合理选取最适合的应用方法。鉴于生物修复的巨大优势,应着重加强这方面的研究工作。如可以把现代生物技术应用到修复生物的改良中,加快生物修复技术规模化、工程化培育等应用技术以及相关领域的研究。
从海洋渔业水域环境修复出发,今后应重点加强修复作用菌的研究,筛选出高效作用菌或利用现代生物技术构建高效基因工程菌;加强环境因子对修复菌的修复能力影响的研究,提高微生物修复在实际应用中的效率;加强微生物修复技术的应用性和大范围推广的研究以及微生物技术在海洋渔业水域环境修复的应用;选择高效、高适应性植物修复品种或通过现代生物技术研究筛选新型修复植物;加强经济修复植物的研究,降低处理成本;加强修复植物的大规模生产培育技术以及实际应用过程中的工程管理技术的研究和推广;结合各种生物修复技术的优缺点,加强对新的生物修复技术及高效综合生物修复技术的研究等。
* 稍后学术顾问联系您
