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1水環(huán)境修復(fù)與保護(hù)

水環(huán)境修復(fù)的目標(biāo)是將生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到未被破壞前的近似狀態(tài)，并能夠自我維持動(dòng)態(tài)平衡，是實(shí)現(xiàn)漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。具體措施包括降低水體中的污染物濃度，開展生境的修復(fù)與保護(hù)工作及水生生物種群保護(hù)與恢復(fù)工作。水污染處理技術(shù)可分為物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)三個(gè)類別，其中生物技術(shù)應(yīng)用最普遍，在國際上已經(jīng)形成了成熟的方法。水生的植物、動(dòng)物和微生物在滿足自身生長需求的同時(shí)將污染物分解，并有效控制水中N、P等營養(yǎng)物質(zhì)釋放，增加水中的溶解氧含量，抑制藻類生長，穩(wěn)定水體生態(tài)平衡。對(duì)于受干擾的自然水體，一方面要建立人工魚礁、牡蠣礁等工程設(shè)施，人工魚礁的歷史可追溯到20世紀(jì)60年代，由日本首先列入國家計(jì)劃，主要材料為混凝土和鋼鐵，當(dāng)前也有利用生物制品如牡蠣殼作材料，為典型優(yōu)勢(shì)生物如華盛頓近岸河口太平洋大蟹提供棲息生境;另一方面要建立重要物種自然保護(hù)區(qū)，除了保護(hù)自然生境外，更重要的是在不破壞生態(tài)平衡的前提下對(duì)自然棲息地進(jìn)行修復(fù)和重建。國內(nèi)處理水體中污染物較常見的操作方式有設(shè)置生物浮床、混養(yǎng)底棲生物和投放微生態(tài)制劑等，修復(fù)的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長。此外，也要采取措施控制污染物的排入總量，尤其重視養(yǎng)殖區(qū)域的非點(diǎn)源排放，從源頭防止生態(tài)環(huán)境破壞。人工設(shè)施方面我國起步較晚，20世紀(jì)80年代才開始試點(diǎn)建設(shè)人工魚礁，使用的材料從早期的舊輪胎、舊船體等廢舊品逐漸發(fā)展成現(xiàn)在的鋼筋混凝土、鋼材、玻璃鋼，并逐步從小型魚礁過渡到大型魚礁。人為構(gòu)建牡蠣礁也顯著增加了礁上大型底棲動(dòng)物物種數(shù)和總生物量，提高了固碳能力，同時(shí)魚類洄游通道和產(chǎn)卵場人工修復(fù)措施已成為我國的研究特色。近年來，我國越來越重視自然保護(hù)區(qū)建設(shè)，國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)投資10年間增長了2．3倍，達(dá)到82．5美元/hm2。根據(jù)我國國情，構(gòu)建水生自然保護(hù)區(qū)分為三個(gè)步驟:①評(píng)估擬建區(qū)域內(nèi)的資源總量，漁業(yè)資源調(diào)查是珍稀水生生物種群保護(hù)與恢復(fù)工作的前提，首先要建立長期基礎(chǔ)性調(diào)查體系，由國家資金持續(xù)穩(wěn)定支持;②根據(jù)實(shí)際需求建立新自然保護(hù)區(qū)和加強(qiáng)現(xiàn)有保護(hù)區(qū)管理，目前我國共有自然保護(hù)區(qū)2349個(gè)，其中水生生物自然保護(hù)區(qū)230個(gè)，約占總數(shù)的10%，目前存在缺乏專門管理機(jī)構(gòu)，未建立健全規(guī)范的水質(zhì)和生物監(jiān)測流程等問題，并亟需構(gòu)建適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;③通過開展增殖放流恢復(fù)被破壞的漁業(yè)資源，其中增殖放流效果評(píng)估是重中之重，主要利用放流個(gè)體標(biāo)記和回捕率分析來衡量，目前除傳統(tǒng)實(shí)物標(biāo)記外，分子標(biāo)記和耳石標(biāo)記等新型標(biāo)記法也逐漸成為研究熱點(diǎn)。此外，增殖放流對(duì)野生種群規(guī)模和遺傳多樣性、生物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)的影響及風(fēng)險(xiǎn)防控研究也需要引起重視。

2污染事故應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的高速發(fā)展，突發(fā)性水污染事故頻繁發(fā)生如松花江水污染事故、太湖藍(lán)藻暴發(fā)、銅礦水滲漏事故等，造成重大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也嚴(yán)重污染了水環(huán)境，因此，事故應(yīng)急監(jiān)測和應(yīng)急處置方面的研究非常必要?？傮w來看，發(fā)生頻率高、污染影響大的水環(huán)境污染事故主要有溢油、化學(xué)和有機(jī)污染物、重金屬和水體富營養(yǎng)化污染等幾個(gè)類別。針對(duì)海底管道泄漏和海底井噴兩種原油泄露源，分別對(duì)應(yīng)水下干法、濕法維修和蓋帽虹吸法、打減壓井法等不同的封堵技術(shù)。2010年美國BP墨西哥灣溢油事故應(yīng)急處置案例中將上述關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，形成了一套應(yīng)急處置方案，最終原油消除率達(dá)到80%以上。針對(duì)化學(xué)物質(zhì)和有毒有機(jī)物泄漏類污染事故，標(biāo)準(zhǔn)的處置流程為:首先，采取措施堵塞排水口，盡可能減少化學(xué)物質(zhì)隨著排污水管線流入天然水體;其次，根據(jù)自然條件如風(fēng)向等確定污染區(qū)域，進(jìn)行布點(diǎn)采樣監(jiān)測，確定水體中污染物的濃度;然后，根據(jù)泄漏化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)，選擇燃燒、投加活性炭、投入試劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)、微生物分解等手段，降低污染物濃度;最后，對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，掌握污染物變化趨勢(shì)，確保完全消除對(duì)環(huán)境造成的有害影響。針對(duì)重金屬污染處理的傳統(tǒng)方法包括離子交換法、硫化物沉淀法。目前，污染小、去除率高的電化學(xué)凝聚法及微生物和植物吸收法是目前的研究熱點(diǎn)，更適用于靜態(tài)水體(如濕地或池塘)污染時(shí)使用。例如有研究表明利用鳳尾蕨除砷，3個(gè)月內(nèi)砷濃度可以從10．2μg/L降至2μg/L，砷積累量達(dá)161mg/kg。針對(duì)水體富營養(yǎng)化，通過研究藻類生長機(jī)制、環(huán)境條件等控制因素，用生態(tài)工程技術(shù)控制藻類暴發(fā)，能夠從源頭抑制水體富營養(yǎng)化。隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的高速發(fā)展，突發(fā)性水污染事故頻繁發(fā)生，但處置水平還稍顯不足，需要借鑒發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)、裝備和材料的研發(fā)，形成應(yīng)對(duì)不同類型污染事故的標(biāo)準(zhǔn)流程。針對(duì)海上溢油開發(fā)環(huán)保型表面活性劑、高性能吸油氈等，還可進(jìn)行微生物分解原油的篩選和探索，從根本上提升溢油應(yīng)急處置能力。針對(duì)化學(xué)物質(zhì)污染，在我國苯類物質(zhì)泄漏事件的發(fā)生幾率較高，目前常用燃燒法進(jìn)行處置，但難以完全消除有害影響，對(duì)其消解規(guī)律和新型治理方法的研究應(yīng)引起特別重視。針對(duì)重金屬污染，我國學(xué)者對(duì)砷、鉻、鎘等的處置方法也進(jìn)行了大量研究，以鐵或鋁作為陽極，生成的氫氧化物可作為絮凝劑與砷酸根離子發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到除砷效果;以水洗廢啤酒酵母為吸附劑，對(duì)鎘的去除率大于96%;采用堆肥－零價(jià)鐵混合滲透性反應(yīng)墻(permeablereactivebarrier，PRB)除鉻，去除率接近100%，但利用電化學(xué)和植物吸收重金屬的方法還未見報(bào)道。針對(duì)水中的氮、磷以及有機(jī)污染物積累引起的藻類暴發(fā)，大部分湖泊地區(qū)采取人工打撈收獲藻類的傳統(tǒng)方法，雖然能有效減輕局部水華災(zāi)害，緩解藻體死亡分解引起的毒素污染，但只是暫緩藍(lán)藻進(jìn)一步蔓延，并造成人力資源、水資源浪費(fèi)，亟需借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)變污染處置的理念，從治理轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防，研究控制藻類爆發(fā)的有效方法。

3重點(diǎn)發(fā)展方向

通過對(duì)漁業(yè)生態(tài)環(huán)境學(xué)科研究現(xiàn)狀的系統(tǒng)梳理，可以看出近十年我國在生態(tài)環(huán)境學(xué)科方面的研究取得了顯著進(jìn)展，主要的技術(shù)和流程也日趨成熟。而針對(duì)目前的政策導(dǎo)向和研究熱點(diǎn)，今后應(yīng)更重視機(jī)理性、規(guī)律性研究和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，明確學(xué)科重點(diǎn)發(fā)展的方向。

3．1國家級(jí)大型環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

網(wǎng)構(gòu)建研究我國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)的基本架構(gòu)已經(jīng)比較成熟，未來研究重點(diǎn)應(yīng)放在運(yùn)用新型設(shè)備采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并由政府相關(guān)部門牽頭構(gòu)建大型環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。新型水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備如電化學(xué)傳感器能夠顯著提高監(jiān)測相關(guān)參數(shù)的效率和準(zhǔn)確性，減少人工成本。環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)屬于政府支持的長期基礎(chǔ)性科研數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的重要組成部分，其中包括環(huán)境監(jiān)測專題數(shù)據(jù)庫，涵蓋所有監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測指標(biāo)如水溫、水體pH、典型污染物的濃度等，由環(huán)境監(jiān)測站定期錄入，可供環(huán)境相關(guān)研究人員查詢;此外，還包括遙感影像數(shù)據(jù)庫，涵蓋全國多時(shí)相的衛(wèi)星影像和資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

3．2災(zāi)害預(yù)警的機(jī)理性研究

目前，我國對(duì)環(huán)境災(zāi)害的預(yù)警還停留在經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法和統(tǒng)計(jì)分析法，對(duì)災(zāi)害的機(jī)理性研究偏少，理論研究方法比較落后，與國外相比還有較大差距。并且我國對(duì)赤潮預(yù)警的研究相對(duì)較多，對(duì)其他環(huán)境災(zāi)害的研究目前還很欠缺。下一步的研究重點(diǎn)首先應(yīng)該放在構(gòu)建穩(wěn)定合理的赤潮災(zāi)害預(yù)測模型上，選取赤潮多發(fā)的典型區(qū)域，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，合理運(yùn)用數(shù)值分析方法如模糊推理法，通過各種物理－化學(xué)－生物耦合生態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型模擬赤潮的發(fā)生、發(fā)展、高潮、維持和消亡過程，盡可能排除環(huán)境因子選取的主觀性和盲目性，提高赤潮災(zāi)害預(yù)測的精準(zhǔn)度。除赤潮外，洪澇、海冰、海嘯等由多種因素綜合引起的環(huán)境災(zāi)害都可借鑒這種數(shù)值預(yù)測方法。

3．3分子水平上污染物對(duì)生物毒理作用和遺傳變異規(guī)律研究

目前對(duì)常見污染物在水體中的存在形式、富集狀況和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究較多，但污染物在分子水平上對(duì)生物的毒理作用和遺傳變異研究還不夠，特別是重金屬和持久性有機(jī)污染物在生物體內(nèi)富集和沉積，長期過程中對(duì)本體細(xì)胞產(chǎn)生的影響，其致癌、致畸、致突變作用的機(jī)理等仍沒有進(jìn)行深入和系統(tǒng)的挖掘。加強(qiáng)分子水平上的研究能夠明確污染物對(duì)生物造成危害的具體位置和作用機(jī)理，并跟蹤和監(jiān)測DNA的變化，從而為研究消除典型污染物危害的方法提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

3．4水環(huán)境修復(fù)與健康養(yǎng)殖的整體策略

研究人工魚礁、洄游通道等設(shè)施的構(gòu)建都是水域環(huán)境修復(fù)的常用手段。目前，海洋牧場、池塘一體化養(yǎng)殖等整體性環(huán)境修復(fù)與健康養(yǎng)殖結(jié)合的策略逐漸受到關(guān)注。該策略把資源環(huán)境、裝備、養(yǎng)殖等學(xué)科有機(jī)結(jié)合起來，在一定水域內(nèi)采用規(guī)?；瘽O業(yè)設(shè)施和系統(tǒng)化管理體制，利用自然的海洋、湖泊、池塘生態(tài)環(huán)境，將人工放流的水生生物聚集起來，對(duì)魚、蝦、貝、藻等生物資源進(jìn)行有計(jì)劃和有目的的放養(yǎng)，在海上范圍更廣，稱為海洋牧場;在淡水池塘中的一體化養(yǎng)殖則需要更多的人工干預(yù)如投喂、水質(zhì)監(jiān)測等。海洋牧場和池塘一體化養(yǎng)殖既能夠修復(fù)被破壞的環(huán)境和自然水體中的生物群落，又能夠保證一定的經(jīng)濟(jì)效益，是目前環(huán)境修復(fù)的研究熱點(diǎn)。

4展望

我國的漁業(yè)生態(tài)環(huán)境研究工作近十年來取得了一系列重要進(jìn)展和重要成果，在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)構(gòu)建、環(huán)境災(zāi)害預(yù)警技術(shù)研究、水域污染生態(tài)學(xué)效應(yīng)、環(huán)境修復(fù)與保護(hù)、污染事故應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)等研究方向上都有顯著進(jìn)展，但目前仍存在很多問題，包括環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)的覆蓋面不夠廣、監(jiān)測指標(biāo)不夠全面、技術(shù)較為落后等;對(duì)環(huán)境災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理性研究欠缺;對(duì)分子水平上生物的毒理作用和遺傳變異規(guī)律探索不夠;以及水環(huán)境修復(fù)與健康養(yǎng)殖的整體策略構(gòu)建不完善等。今后將針對(duì)欠缺的研究方向開展攻關(guān)，重點(diǎn)研究漁業(yè)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域前沿創(chuàng)新技術(shù)，全面改善和提升可持續(xù)利用技術(shù)水平，遏制我國漁業(yè)環(huán)境惡化的趨勢(shì)，使?jié)O業(yè)環(huán)境與功能得到恢復(fù)，為我國漁業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：李丹徐瑞永孫昭寧鐘汝杰單位：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院