山东青岛遭浒苔侵袭:人类活动致海水富营养化

2011-8-01 07:54 来源: 中国青年报
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  这个夏天,阳光、沙滩、海水,这些青岛的城市名片,暂时让位给了“草原”。“到青岛看草原”已经成了当地一句戏谑。

  所谓“草原”,其实是海水中一种大型绿藻浒苔高度聚集而引发的生态“奇观”。这些个体呈管状中空结构的单层细胞藻类,最短几十厘米,最长2米,无数的个体缠绕着、簇拥着,在风海流的作用下,源源不断地涌向近海岸边,吞噬着美丽的海岸线。

  海洋学家将“草原”称为“绿潮”。

  从2007年至今,青岛这个海滨城市已经第5次遭受浒苔侵袭。浒苔围城,水产养殖业、海洋环境和旅游业遭受巨大冲击。

  国家海洋局发布的《中国海洋灾害公报》显示,2008年5~8月,黄海海域暴发的浒苔灾害造成直接经济损失13.22亿元,2009年发生的浒苔灾害对山东省造成的直接经济损失达6.41亿元。

  一个让当地百姓困惑的问题是:浒苔缘何而生?事实上,科学家在对浒苔现象进行深入探究的过程中,不仅看到人类过度经济活动对生态环境的影响,同时也期待能将此类灾害纳入人类可控范围,甚至“变废为宝”。

  困城:那片“骇人的亮绿色”

  “7月6日,没错,是那一天。”这一天令青岛市第六海水浴场场长韩培金印象深刻。

  当天早晨,在浴场巡视的韩培金看到零星的浒苔漂浮在不远处的海面上。这意味着从这天起,浴场全部工作人员又要投入到一场打捞浒苔的战役中。近年来,打捞浒苔已成为青岛市各大海水浴场夏季的常态化工作。

  为保证浴场正常开放,韩培金带领60多人迅速开展打捞。从7月6日至今,他们每天早上6点多钟就开始捞,到下午一两点,基本能将当天涌来的浒苔捞完。退潮时间不一,打捞时间也会有所调整。

  韩培金估算,最多时,他们每天能打捞四五十吨。捞起的浒苔被打包装车,运往胶州进行无害化处理和资源化利用。

  相比浒苔的来袭速度,打捞工作有时会显得不够及时,这令韩培金很无奈。

  大海深处的大片浒苔似乎更令人恐惧。曾有海洋学者前往深海海域考察,事后对中国青年报记者形容当时的场景:“感觉自己完全迷失在一片绿色中。”

  每次浒苔这样的海洋生态灾害袭来,都意味着青岛将进入全城“临战”状态。

  来自国家海洋局北海分局的消息,7月6日监测显示,绿潮覆盖面积约410平方公里,分布面积约14700平方公里。当晚21时,北海分局紧急启动绿潮二级应急响应。6月13日,绿潮分布面积超过5000平方公里,北海分局启动绿潮三级应急响应。

  根据2009年5月出台的《青岛市海洋大型藻类灾害应急处置工作预案》,海洋大型藻类灾害预警级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级警报,分别表示特别严重、严重、较重、一般。二级预警意味着“近岸海域出现较大面积的海洋大型藻类,实际分布面积5平方公里以上或重大活动海域覆盖率0.5%以上,海藻出现聚集现象,可能对海上重大活动产生较大影响”。

  与之相应的二级应急响应意味着“由市应急指挥部办公室报请市应急指挥部总指挥同意后启动相应应急预案,并向市主要领导报告。市应急指挥部总指挥、副总指挥等主要领导应赶赴现场或到市应急联动指挥中心进行指挥,有关部门和属地区市政府组成相应的工作组,负责具体指挥和处置”。

  该预案的出台与2008年夏浒苔对这座城市的大规模侵袭不无关系。有资料显示,当年黄海海域暴发迄今为止世界范围内有文献记录以来的最大规模绿潮,仅青岛地区打捞浒苔量高达100万吨,据专家估计,当年黄海浒苔绿潮生物量可能突破1000万吨。

  今年的浒苔来袭规模虽不及2008年,但来得较晚,有学者预测往年8月初就会结束侵袭的浒苔,今年或许会推迟结束侵袭的时间。至于明年浒苔是否会来,海洋科学家们几乎众口一词:基本可以肯定会来,并将在今后几年持续影响山东沿海。

  困战:天灾?人祸?

  2007年之前,绿潮并不是青岛的海洋科学家们研究的重点。尽管这座城市高级海洋专业人才占全国的30%,涉海领域两院院士占全国的70%左右,海洋科技优势明显。

  “可以肯定的是,绿潮现象并非中国所特有。”叶乃好,黄海水产研究所副研究员,这位主攻藻类生物学与资源化利用的年轻博士,从2008年起开始研究浒苔。

  叶乃好介绍,浒苔是石莼属的一个种,是形成绿潮现象的重要物种之一。绿潮多数以石莼属大型绿藻种类脱离固着基,形成漂浮增殖群体所致,是世界沿海各国普遍发生的海洋生态异常现象。一般发生在春夏两季,大多数在夏季高温期结束。

  “20世纪70年代初,法国布列塔尼沿海发生大规模绿潮现象,之后是20世纪90年代的美国,再后来是本世纪初的日韩,以及近几年的中国,几十年时间内,绿潮遍及欧洲、北美洲和亚洲北温带的多个沿海国家。世界范围内,近年来绿潮发生频率和生物量总体呈明显上升趋势。”叶乃好说。

  浒苔为何会暴发?黄海水产研究所研究员庄志猛将其原因归结为“气候变化与人类活动”。

  “浒苔暴发取决于是否有足够多的种子、充足的阳光,以及足够的营养源。这些年,全球变化为浒苔暴发提供了重要的环境因素。人类过度经济活动造成的海水富营养化,也是浒苔暴发的重要原因。”庄志猛说。

  庄志猛解释,所谓富营养化是指环境中以磷和氮为主的无机营养盐,超出了环境自身的调节能力,而引起的水质污染现象。海水富营养化主要与沿海区域工农业的迅猛发展、沿海城镇化的持续加快有关。

  历数绿潮频发的国家,都是经济较发达的,“俗话说,条条江河归大海,经济发达意味着人类改变沿海环境的能力提高,相应的,破坏环境的能力也提高了。”叶乃好说。

  “过去几十年,我国城市化、工业化和农业的快速发展以及人口的快速膨胀,工业废水和生活污水的入海量剧增,加上地表径流带来的农田化肥、农药和其他污染物中的氮磷等营养盐,为浒苔暴发提供了充足的外部营养条件。”庄志猛说。

  富营养化问题显然已成为海洋科学家们近年来关注的焦点。2009年7月,在青岛召开的主题为“近海可持续生态系统及其对人类活动和气候变化的响应”的学术讨论会上,海洋学者专题讨论了“我国近海富营养化及生态系统异常响应”问题,与会者一致认为,近海富营养化已成为严重的环境问题,如不重视,可能会像太湖蓝藻一样,引发严重的生态安全问题。

  关于山东沿海浒苔的源头,叶乃好介绍,目前研究表明,山东沿海没有黄海绿潮的主因种。暴发的浒苔主要来自黄海海域中南部,受海洋风场和表层流场的作用,漂浮浒苔由南向北漂移,逐渐靠近山东半岛南岸附近海域,并在漂移过程中迅速生长,最终成灾。

  随着研究的深入,浒苔的生长速度之快,以及繁殖方式之多样,令科学家们惊讶。叶乃好介绍,实验数据表明,在适宜条件下,浒苔的日生长速率一般为15%~20%;繁殖方式包括有性繁殖、无性繁殖和营养繁殖3种,繁殖能力很强。相比于其他藻类,浒苔吸收营养盐速率、光合速率,以及生长速率是非常高的,这无疑使其具有较强的竞争优势。

  “浒苔本身是一种无毒的海洋植物,但高度聚集就会造成诸多危害。”长期研究有害藻华的中国科学院海洋研究所于仁成研究员说,他从2008年起专注于浒苔危害性研究。

  2008年,浒苔绿潮后期导致山东沿海一线养殖的海参、鲍鱼大量死亡,造成巨大经济损失。于仁成所在课题组随即进行24~96小时浒苔急性毒性实验,模拟海参、鲍鱼密闭的养殖环境,观察浒苔对其影响。

  结果显示,浒苔腐烂分解后,所产生的氨氮、硫化物及腐烂过程导致的缺氧对海洋生物具有急性毒性,特别是在封闭、半封闭的养殖海域,这是导致养殖海参、鲍鱼大量死亡的主要原因。

  于仁成介绍,腐烂浒苔所产生的氨氮和磷酸盐会刺激部分微藻生长,有可能在局部海域导致赤潮发生,造成次生灾害。同时,浒苔漂浮有可能对生物地球化学过程带来一定影响。他同时指出,在开放的水体环境中,浒苔灾害对水质影响很小。

  但于仁成坦言,目前,关于浒苔的来源、演变机制、生态效应等,海洋科学界仅提出不同科学假设,还存在诸多未知。

  青岛的海洋专家历时一年完成了重点课题“浒苔大规模暴发应急处置关键技术研究与应用”。专家们建议,为有效应对浒苔灾害,应建立跨省市、跨部门的协调工作机制,开展合作调查与评估,提高应急响应和协同工作能力;同时建议加强近岸海洋环境生态保护,制定针对浒苔等藻类大规模暴发的综合防治措施。困局:合理利用难以形成产业化

  浒苔是一场场海洋灾害的“元凶”,但海洋科学家们逐渐开掘出了浒苔的另一面。

  研究表明,浒苔干物质中微量元素丰富,可作为一种低污染的高膳食纤维、高蛋白、低脂肪、矿物质丰富的新型海洋饲料。此外,浒苔具有味道鲜美、极易生长繁殖等特点,是一种极具开发价值的海洋藻类饲料资源。

  在这一领域,青岛的几家企业已捷足先登,却几乎同时遭遇了尴尬和困惑。

  青岛友清海产有限公司是一家专门生产海藻食品的企业。据该公司董事长陈子林介绍,2009年,该公司看准浒苔产品的商机,自主研发了相应设备和一条生产线,专门生产浒苔面条,“当时生产了十几吨,味道挺不错,全部售完”。

  令陈子林始料未及的是,这条生产线仅使用了一年,便被搁置在一旁,至今仍作为试验性质的新工艺,摆放在厂房中。

  “最难过的是防腐关。”陈子林介绍,由于浒苔面条较湿,常温下仅能保存三五天。选择真空包装可放两三个月,但会损害口感。将其完全冷冻,则不便于销售。最后,陈子林不得不放弃。

  困扰陈子林的还有浒苔的前处理设备问题:“将新鲜浒苔打捞起来后,加工前需要进行除砂、压榨等程序,购买相关设备,需要上百万元资金。即使配齐设备,产品如何推广也是难题,毕竟市场认可具有滞后性,企业一旦无法收回成本,则会面临很大风险”。

  在陈子林看来,要在浒苔来袭的两三个月内消化掉如此庞大数量的浒苔,对企业的清理能力、加工能力、推广能力、销售能力,都是巨大挑战,“这就需要政府提供一定援助”。

  同样介入浒苔利用的还有中国海洋大学生物工程开发有限公司(以下简称“海大生物”)。 这是一家从事海洋生物资源开发和工程化利用的国家高新技术企业。据该公司董事长单俊伟向中国青年报记者介绍,2007年浒苔侵袭青岛以来,该公司一直在研制浒苔的无害化处理方案,引起了市政府重视。

  2009年,青岛市政府通过青岛华通国有资本运营(集团)有限责任公司投入2000万元,入股海大生物,在公司的胶州生产基地建设“青岛市浒苔资源化利用基地”,初步实现了浒苔上岸定点压榨脱水和工厂化无害处理,目前该公司已研制出几十种浒苔饲料及肥料产品,出口国内外。

  单俊伟坦言,若没有政府投资,公司的浒苔项目必然会亏损,“对浒苔的开发利用需要政府财政支持和企业的市场化行为相结合。”

  一个饶有意味的细节是,2010年夏,复旦大学环境科学与工程系的张士成副教授和陈建民教授曾受青岛科技局之邀前往考察浒苔的开发利用。

  就在这一年的6月23日,这两位学者所在课题组经过多次研究探索,采用水热液化工艺,成功地完成了将浒苔转化为生物质油的试验,这意味着浒苔有望成为一种制造新能源的绝佳原材料。该研究成果刊登在当年的美国化学学会期刊《能源与燃料》(Energy &Fuels)上。

  陈建民向媒体介绍,如果要投入工业化生产,需二三千万元投资,半年左右可建成投入使用;从实验室数据来看,若投入使用,每天可消耗1000吨浒苔,产出200吨左右生物质油。这一成果显然引起了青岛方面的关注。

  接受中国青年报记者电话采访时,张士成回忆,接到青岛科技局邀请时,曾感到意外。考虑到青岛是浒苔的“重灾区”,而两位学者也期待“尽快把实验室里的研究成果应用到工业生产上”,在对方盛邀下,两学者欣然前往。

  海大生物成为两位学者考察的一站。单俊伟回忆,两位学者考察了海大生物的厂房和产品,提出希望投入一两千万设备进行中间试验环节,而这是决定产品能否最终走向大规模生产的关键。

  考虑到企业风险,单俊伟当时没有应允,“后来的事我就没有参与了”。而此事在张士成返沪后也没有了下文,青岛方面再未和他联系。张士成曾坦言,他期待双方进一步合作,但需要有项目支撑。

  “目前,国内对浒苔的开发利用还无法形成产业。”黄海水产研究所研究员曲克明指出,原因在于浒苔在一年中仅来袭两三个月,原料供应太集中,缺乏稳定性,此外,新鲜浒苔富含水分和杂质,分离成本高,储存费用高,这些都制约了浒苔的规模化应用。

  “现在看来,浒苔的产业化还有很长的路要走”单俊伟说。