中國沿海污損生物研究進(jìn)展綜述

周家麗，劉 麗，王學(xué)鋒，傅建融

(廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524088)

0 引言

海洋污損生物是指固著或者棲息在船舶和各種人工設(shè)施水下部位、對人類經(jīng)濟(jì)活動產(chǎn)生不利影響的所有海洋生物總稱[1]。據(jù)統(tǒng)計，全世界記錄的污損生物有4 000 余種，主要包括一些大型藻類、水螅、外肛動物、龍介蟲、雙殼類、藤壺和海鞘[2]。這些生物長期附著于網(wǎng)箱等海洋設(shè)施上、對人類活動產(chǎn)生不利影響[3]。

作為世界上最大的海產(chǎn)品出口國，海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖已然是我國重要的經(jīng)濟(jì)支柱之一，而污損生物是深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖管理中的一大難點。污損生物與經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖對象如魚類等生物爭奪附著基和餌料，堵塞養(yǎng)殖設(shè)施的網(wǎng)孔，阻礙內(nèi)外環(huán)境水體交換，甚至直接附著在養(yǎng)殖對象上干擾其生長發(fā)育過程從而降低其品質(zhì)，給海水養(yǎng)殖事業(yè)造成嚴(yán)重危害[4-5]。因此，應(yīng)高度重視污損生物的危害性，深入了解污損生物的生態(tài)特點，以尋找破解方法。

目前鄭成興、王建軍、林盛和李傳燕等[6-9]分別對黃渤海的海鞘類、多毛類、腔腸類和苔蘚蟲作了較為詳細(xì)附著量和種類記載；曾地剛等[10]對東海污損生物群落組成和分布進(jìn)行了記錄；方芳等[11]對南海污損生物區(qū)域分布和物種數(shù)量進(jìn)行了詳細(xì)記錄。但發(fā)現(xiàn)所記錄的數(shù)據(jù)多集中在20世紀(jì)90 年代，年限久遠(yuǎn)，記錄數(shù)目相對較少，代表性不強(qiáng)，理清各個區(qū)系污損生物群落的結(jié)構(gòu)特點及演變規(guī)律是有效治理污損生物危害的前提，據(jù)1990—2021 年有關(guān)污損生物主題聚類分析可知，目前相關(guān)研究主要集中在群落種類分布和防污技術(shù)，如圖1所示，因此針對四大海域的污損生物的生態(tài)調(diào)查非常有必要。

圖1 1990—2021 污損生物主題引用聚類分析圖Fig.1 1990—2021.Cluster analysis of subject references of fouling organisms

本研究根據(jù)多年的文獻(xiàn)資料，對中國沿海污損生物生態(tài)狀況和海水網(wǎng)箱材質(zhì)進(jìn)行了綜合分析，同時也對下一階段針對某一海域開展不同材質(zhì)網(wǎng)箱掛網(wǎng)實驗研究進(jìn)行了探討，以期為進(jìn)一步研究提供參考。

1 四大海域污損生物狀況

1.1 渤海海域

渤海是我國的內(nèi)海包括遼東灣、大窯灣港、營口港、青島港等多個港灣[1]。渤海海域?qū)儆跍貛夂?，由黃河、海河、遼河三大流域和七個水系組成，年入海泥沙為13×108t[12]，大量泥沙入海使渤海海域海水呈透明度小、鹽度低的特點，且年水溫差較大，冬季水溫偏低[13]。上述環(huán)境特征對渤海海域污損生物群落特征起到了決定作用，其種類組成較為簡單，以溫帶種和廣溫種為主，本次收錄到10個門類的污損生物主要有軟體動物[13]、苔蘚動物[9]、甲殼類、多毛類[7]、腔腸動物[8]、海鞘[6]和藻類[13]等，而收錄的總種類數(shù)有81 種，其中致密藤壺、長牡蠣、曼哈頓皮海鞘和柄瘤海鞘是渤海污損生物群落中最主要的優(yōu)勢種,其它常見污損生物種類為腸滸苔、滸苔、環(huán)口線螅、大室膜孔苔蟲、相似膜孔苔蟲、泥藤壺和蜾蠃蜚等[1，6-9]，如表1 所示。

表1 渤海海域污損生物門、種類分布及數(shù)量情況Table 1 Distribution and quantity of fouling organisms in Bohai Sea

渤海已建成的石油平臺超百座，該地區(qū)石油平臺污損生物是最為典型的生物污損案例[13]。據(jù)大量文獻(xiàn)統(tǒng)計，平臺海域全年都有大量的污損生物附著。渤海污損生物的季節(jié)變化，污損生物的附著季節(jié)（月份）主要為6—10月，其中7—9月是附著盛期，且生物附著量以7月為最高；11月至翌年4月污損生物較少出現(xiàn)。綜合金州灣、秦皇島、渤海灣、萊州灣、渤海海峽等港灣，可知6—9月為渤海海域污損生物附著盛期。

1.2 黃海海域

黃海海域包括遼東半島、山東半島、膠州灣、連云港、呂四洋海域等多個港灣[1]。黃海海域?qū)儆跍貛^(qū)域，黃海寒暖流交匯，黃海海水透明度變小，黃海海水的鹽度也較低，上述的環(huán)境特征，對黃海海域污損生物特征起了決定作用，本次收錄到8個門類的污損生物主要有綠藻門、節(jié)肢動物門、苔蘚動物門、軟體動物門等，而收錄的總種類數(shù)有107種，主要優(yōu)勢種有東方縫棲蛤、多室草苔蟲、玻璃海鞘、紫貽貝、大室膜孔苔蟲、紋藤壺、太平洋牡蠣、華美盤管蟲等[14-15]，如表2所示。

表2 黃海海域污損生物門、種類分布及數(shù)量情況Table 2 Distribution and quantity of fouling organisms in Huanghai Sea

黃海的青島海域污損生物具有種類多、數(shù)量大,可全年附著的特點，該海域優(yōu)勢種為柄海鞘、海苔蟲[16-17]。黃海污損生物的季節(jié)變化，蘇秀榕等[18]研究指出黃海海域春、秋兩季適宜藪枝螅等腔腸動物的附著，其中7月是柄海鞘的附著高峰期，紫貽貝在8月的附著量最大；冬季則為大型褐藻附著的時間。污損生物附著的種類及生物量隨季節(jié)變化明顯，夏季為黃海海域污損生物附著高峰期，且不同種類污損生物具有各自的季節(jié)特點。

1.3 東海海域

東海海域包括北關(guān)港、洋山深水港、舟山港、閩江港等多個港灣。東海水質(zhì)極差，赤潮出現(xiàn)頻率較高，海水透明度較低，屬于亞熱帶海洋性氣候，上述的環(huán)境特征，對東海海域污損生物特征起了決定作用，其污損生物群落的類型眾多[19]。東海污損生物主要由兩大類群種類組成，即沿岸溫帶廣溫種和亞熱帶暖水種。我國沿岸溫帶廣溫種，本次收錄到14 個門類的污損生物主要有節(jié)肢動物門、環(huán)節(jié)動物門、軟體動物門、綠藻動物門等等，而收錄的種類數(shù)有304種，主要種類有剛毛藻、腸滸苔、滸苔、水云、中胚花筒螅、中國不等蛤、近江牡蠣、僧帽牡蠣、紋藤等，亞熱帶暖水種，主要種類有翡翠貽貝、珠母貝、網(wǎng)紋藤壺、三角藤壺等[20]，如表3所示。

表3 東海海域污損生物門、種類分布及數(shù)量情況Table3 Distribution and quantity of fouling organisms in Donghai Sea

東海海域舟山港的污損生物種類主要有水螅蟲、?？Ⅺ湺捪x、鉤蝦、藤壺等。東海污損生物季節(jié)分布，東海海域全年都有污損生物附著，附著高峰期出現(xiàn)在水溫較高的夏秋季，其附著種類數(shù)多，附著密度大，附著低谷期出現(xiàn)在水溫較低的冬春季，其附著種數(shù)少，附著密度低，因此，6—9月為該海域防治污損生物的主要季節(jié)[10，20]。

1.4 南海海域

南海海域包括汕頭港、珠江口、莆田、興化灣等多個港灣。南海自然環(huán)境比較復(fù)雜，除珠江、韓江等少數(shù)河口水域外，大部分海域的鹽度高，溫度高，透明度大，附著生物種類多，生長迅速，附著量大，是我國污損生物生態(tài)調(diào)查的重點海域之一[11]。本次收錄到14個門類的污損生物主要有節(jié)肢動物、軟體動物、苔蘚動物、環(huán)節(jié)動物、腔腸動物、被囊動物和藻類[28-30]，主要種類有翡翠貽貝、藤壺、沙蠶和鉤蝦等，如表4所示。

表4 南海海域污損生物門、種類分布及數(shù)量情況Table4 Distribution and quantity of fouling organisms in Nanhai Sea

在華南沿岸水域無柄蔓足類是最主要的致污種類，其中網(wǎng)紋藤壺為絕對優(yōu)勢種[11，31]；而有柄蔓足類的種類和數(shù)量隨離岸距離增加顯著增大，尤其在遠(yuǎn)離陸地的近海水域污損生物群落中占據(jù)優(yōu)勢地位[32]；而苔蘚動物也是污損生物群落的常見種類之一[33-34]。南海污損生物季節(jié)分布，該海域污損生物一年四季均可附著，但有明顯的季節(jié)變化，一年有兩個附著高峰期，第一個附著高峰在4—5月,另一個在10—12月；而且不同季節(jié)的優(yōu)勢種不同[30]。

2 網(wǎng)箱材質(zhì)分類與特點

網(wǎng)衣是海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的重要組成部分，慎重選用適配性好的網(wǎng)衣對于養(yǎng)殖戶來說很有必要的[38]。20 世紀(jì)70 年代以來，我國海水養(yǎng)殖業(yè)興起，傳統(tǒng)網(wǎng)箱主要以松木板、毛竹、松木桿和鋼管為框架，以聚乙烯為網(wǎng)片[39]?，F(xiàn)有海水網(wǎng)箱可以分為柔性網(wǎng)衣和剛性網(wǎng)衣[38]，柔性網(wǎng)衣包括PE網(wǎng)衣、PA 網(wǎng)衣和UHMWPE 網(wǎng)衣等[40-43]，剛性網(wǎng)衣包括龜甲網(wǎng)、金屬網(wǎng)衣等。

聚乙烯網(wǎng)衣又稱為PE網(wǎng)衣，由普通的PE單絲組成，主要有PE 有結(jié)網(wǎng)、PE 經(jīng)煸網(wǎng)和PE 絞捻網(wǎng)三種類型，它具有密度小、不吸水、濾水性好、價格低廉等特點，是目前使用最廣的網(wǎng)衣材料，如挪威的HDPE 圓形網(wǎng)箱、TLC 張力框架網(wǎng)箱，中國臺灣的浮繩式網(wǎng)箱等[44]。PA 網(wǎng)衣也是傳統(tǒng)網(wǎng)衣的常用材料之一，具有密度大、吸水性好、延伸性大和耐磨性好，價格適中等特點[41]。UHMWPE 網(wǎng)衣由UHMWPE 纖維構(gòu)成，屬于新型網(wǎng)衣材料，具有密度小、高強(qiáng)度、耐磨性好、延伸性小等特點，在網(wǎng)箱運用上較為廣泛，推動了網(wǎng)衣技術(shù)的升級[44-47]。PE 網(wǎng)衣、PA 網(wǎng)衣和UHMWPE 網(wǎng)衣三種柔性網(wǎng)衣均易附著海洋污損生物。

龜甲網(wǎng)主要有EcoNet、HopeNet和HRNet等品類[42]，它是由PET單絲編織而成，具有綜合性能好、壽命長、光滑堅硬的特點。金屬網(wǎng)衣具有“0”生物附著、健康環(huán)保等優(yōu)點，但較其它網(wǎng)衣相比，它的價格較昂貴且重量大。石建高[43]、陳昌平[47]、邱志福[48]和聶政偉[49]等人開展了剛性網(wǎng)衣的研發(fā)和應(yīng)用。剛性網(wǎng)箱市面上較少投入使用，但也是有使用范例，如美國OST 網(wǎng)箱(蝶形網(wǎng)箱)為半剛性海水[50]。綜合來看，剛性網(wǎng)衣較柔性網(wǎng)衣防污能力更強(qiáng)，但因其價格昂貴、重量較大等特點，因此投入使用較少，如表5所示。

3 污損生物特點綜合分析

參考周斌等人二十余篇文獻(xiàn)可知，目前節(jié)肢動物門、軟體動物門、環(huán)節(jié)動物門、綠藻門、腔腸動物門、苔蘚動物門、脊索動物門、紅藻動物門、扁蟲動物門、海綿動物門、棘皮動物門、紐形動物門、線蟲動物門、毛腭動物門和星蟲動物門，其中節(jié)肢動物門、軟體動物門、環(huán)節(jié)動物門為各個海域污損生物常見優(yōu)勢種，在各個季節(jié)均有分布。四季比較，夏季的附著強(qiáng)度明顯高于其余三季，滸苔、藤壺、中胚花筒螅和牡蠣為各海域常見種。所調(diào)查海域鑒定出的污損生物530 種，不同海域的差異較大，其中渤海有128 種、黃海有183 種、東海有424 種、南海有322 種，由調(diào)查數(shù)據(jù)可知，東海、南海相較于渤海、黃海更適于污損生物的生長，這與南方熱帶和亞熱帶季風(fēng)性氣候和海域環(huán)境有關(guān)，其中溫度成為關(guān)鍵的生態(tài)因子，但根據(jù)目前收錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)南海物種總數(shù)較東海少，這表明目前數(shù)據(jù)仍需補(bǔ)充和驗證，特別是針對各個海域污損生物的生態(tài)調(diào)查。

經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，目前污損生物的樣品收集的材料來源大多是環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板，環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板是目前船體、石油平臺等海上設(shè)施常用防污絕緣體材料，發(fā)現(xiàn)該材質(zhì)可附著多種污損生物，目前市場使用廣泛的柔性網(wǎng)衣如PE網(wǎng)衣、PA網(wǎng)衣、UHMWPE網(wǎng)衣污損生物附著情況也較為嚴(yán)峻，這會給養(yǎng)殖戶造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，但較環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板污損生物調(diào)查研究少，因此，探索出防污能力更強(qiáng)的網(wǎng)箱材料是目前重要的研究方向。

4 發(fā)展與展望

海洋污損生物群落是由復(fù)雜生物、化學(xué)、物理的共同相互作用下形成的獨特生態(tài)環(huán)境[51]。胡煜峰等[52]指出網(wǎng)箱污損生物的附著情況，一直以來是海洋養(yǎng)殖戶的關(guān)注重點。通常情況下，人們會根據(jù)污損生物的附著情況，定期采取有關(guān)的防除措施來減少污損生物的附著。但現(xiàn)存的很多防除手段，如人工機(jī)械清除、倒籠法、爆曬法和海水過濾法等等[53]，這些傳統(tǒng)手段效率低，耗時耗力耗材，防污手段的改進(jìn)應(yīng)結(jié)合區(qū)域污損生物的生態(tài)特點進(jìn)行研發(fā)改進(jìn)。

而關(guān)長濤[53]、林德芳[44]等人指出大型深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖模式是我國海洋網(wǎng)箱養(yǎng)殖的發(fā)展趨勢。但目前對于離岸的污損生物了解尚淺[54-55]，甚至有可能比近岸區(qū)域污損嚴(yán)重，事先了解各海域的污損生物生態(tài)狀況是非常有必要的。目前，中國沿海的污損生物生態(tài)的研究基本局限在近海區(qū)域、海港區(qū)域、淺海區(qū)域等，有關(guān)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的污損生物調(diào)查，僅水柏年等[56]做了相關(guān)研究，故加強(qiáng)對各海域的污損生物生態(tài)情況了解是必要的。

至于有關(guān)海洋污損生物的防污技術(shù)的研究是較為深入的，劉珊珊等[51]將海洋污損生物防除手段分為物理清污、化學(xué)清污和生物清污三大類，其中物理清污主要指人工輔助的機(jī)械清除手段[57]，化學(xué)清污主要指網(wǎng)箱的涂層防護(hù)[58]、網(wǎng)箱合成材料的自身化學(xué)防護(hù)和藥物浸泡法除污等等[51]，生物清污指的是利用海洋生物的生物關(guān)系形成的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行生物制約，從而減輕污損生物附著的防污模式[59-61]?；诘捅砻婺芊牢弁苛稀⑻烊环牢郛a(chǎn)品對環(huán)境友好[52]，故應(yīng)加大力度對該方面的研究，以探索出更加低消耗高收益的防污措施，探究網(wǎng)箱的生物附著規(guī)律無疑為其提供了更為全面的研究基礎(chǔ)。

表5 網(wǎng)箱材質(zhì)分類與特點Table5 Classification and characteristics of cage materials

目前市面上的網(wǎng)箱材質(zhì)較為局限，大多是聚乙烯和尼龍網(wǎng)衣，缺少針對各種材質(zhì)的污損生物的附著規(guī)律探究，其中不同防污手段下的網(wǎng)箱附著污損生物的生態(tài)特點也需進(jìn)一步探究，以為海洋網(wǎng)箱養(yǎng)殖漁民提供更好的網(wǎng)箱養(yǎng)殖手段。深入探究污損生物群落的物種分布規(guī)律、季節(jié)變化等多種生態(tài)因素，將有助于掌握網(wǎng)箱污損生物的生長規(guī)律，從而更好地做好網(wǎng)箱養(yǎng)殖的防除措施。

5 結(jié)語

綜上所述，開展海洋污損生物的生態(tài)研究是確保海洋環(huán)境友好發(fā)展和海洋設(shè)施的長期防護(hù)至關(guān)重要的一環(huán)。探討海洋污損生物的附著規(guī)律和分布規(guī)律不僅有益于網(wǎng)箱養(yǎng)殖和海洋設(shè)施防護(hù)，而且也是探究生物科學(xué)的重要科學(xué)依據(jù)，對促進(jìn)海洋生態(tài)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)作用。今后，污損生物的研究應(yīng)綜合物理、化學(xué)、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科特點，在實踐中尋找更適宜的手段解決生物污損問題。