傅圣雪 鄭偉波

（中國海洋大學(xué)，山東 青島 266100）

針對滸苔的聲學(xué)特性以及其所處觀測環(huán)境，采用聲納對沉降滸苔進(jìn)行探測、獲取滸苔分布數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)手段有著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。本文對聲納探測滸苔分布的技術(shù)進(jìn)行了探討，并根據(jù)實驗結(jié)果分析其可行性及應(yīng)用前景。為及時有效的應(yīng)對滸苔爆發(fā)，需要對滸苔分布進(jìn)行有效的監(jiān)測。目前，對于漂浮在水面的滸苔，已經(jīng)有了衛(wèi)星、航拍、水面艦船監(jiān)測等諸多手段，在時效性及可靠性上都能令人滿意。但對于所觀測到的滸苔，其分布厚度究竟如何？目前尚無高校的探測手段；而對于水下的滸苔，尚無有效的監(jiān)測方法，基本沒有辦法對其進(jìn)行跟蹤。本文探討并試圖解決此問題。

一 滸苔及其危害簡介

滸苔（Entermorpha prolifera），屬綠藻門石莼目石莼科植物。主要生長在潮間帶，在我國野生藻類中存量豐富，尤其在東南沿海一帶分布廣泛。滸苔常見于淺海水域，但在淡水中也可生長。

滸苔屬速生藻類，在適宜水溫、光照條件下，生長、繁殖十分迅速，單日凈重增加率能夠達(dá)到15%。爆發(fā)增殖的滸苔可在短時間內(nèi)覆蓋大片海域，形成與赤潮相似的"綠潮"。

1.1 滸苔、綠潮的危害

滸苔的爆發(fā)性生長，乃至形成綠潮，是近年來逐漸收到關(guān)注的新問題。與廣為人知的赤潮不同，綠潮本身對所爆發(fā)水域并無大的直接破壞；事實上，形成綠潮的緣管滸苔對形成赤潮的赤潮異灣藻還有強(qiáng)烈的抑制作用。滸苔爆發(fā)對環(huán)境的危害，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

*破壞水體生態(tài)平衡 滸苔爆發(fā)、直至形成綠潮后，本身對覆蓋水域水質(zhì)并無直接影響。但大量的滸苔在生長過程中，會大量消耗水體養(yǎng)分；并且形成片漂浮的滸苔會形成遮蔽效應(yīng)，阻礙海中其它浮游藻類的生長；

*影響海岸景觀 大量聚集的滸苔，不僅會覆蓋沿海海面，還會隨海潮上岸堆積，腐爛后產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，嚴(yán)重影響沿岸的濱海景觀；

*引發(fā)次生生態(tài)災(zāi)難 滸苔生命周期約15～30天。由于滸苔粗蛋白含量約13.2%，聚集的滸苔死亡后，容易發(fā)生腐爛。由于滸苔爆發(fā)數(shù)量巨大，此過程會消耗水體氧氣、并釋放有毒物質(zhì)，對沿岸生態(tài)環(huán)境造成極大破壞；

*破壞沿海養(yǎng)殖業(yè) 滸苔在生長周期中，常常發(fā)生沉降，從而將上述負(fù)面作用帶入下層水體，造成沿海水下養(yǎng)殖生物、特別是貝類的大量死亡。

1.1 滸苔的沉降

滸苔是一種漂浮藻類，在生長成熟期一般都漂浮于海面。對于漂浮于海面的滸苔，由于景象十分“壯觀”，且嚴(yán)重影響海岸景觀及水面運(yùn)動項目的進(jìn)行（如青島奧帆賽），近期引起了極大關(guān)注，其危害性無需贅言。但對于存在于海面以下的沉降滸苔，目前尚未引起足夠的重視。在滸苔藻體細(xì)胞內(nèi)，有一體積約占細(xì)胞體積50%的空泡；滸苔主要依靠改變空泡體積，來調(diào)整自身在水體中的分布。根據(jù)對滸苔生長史的研究，滸苔在生長初期，合子具有負(fù)趨光性，或由配子直接進(jìn)行單性生長，其生長地點(diǎn)一般位于淺海海床，滸苔多以假根依附于海底礁石上。在生長成熟后，假根消失，滸苔即變?yōu)槠顟B(tài)，直至生長周期結(jié)束而老化、死亡，最終沉入海中。

處于生長初期的滸苔雖然位于海底，但形體尚小，且處于正常生長期，并不會造成生態(tài)災(zāi)害。在滸苔大量爆發(fā)性生長、聚集于海面時，則能夠觀測到相當(dāng)數(shù)量的旺盛滸苔發(fā)生沉降，并大量聚集于海底。目前，對于滸苔沉降的具體原因，尚未有定論；分析可能與滸苔大量聚集、消耗水面養(yǎng)分，造成部分滸苔生命活動受抑制有一定關(guān)系。

1.2 沉降滸苔的危害

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，作為可被海洋生物食用的藻類，懸浮于海底水層的滸苔，可以作為海生生物、特別是貝類的食物。但近期在青島海岸線進(jìn)行的抽樣觀測，卻發(fā)現(xiàn)在海岸沿線的水下，可見大量沉降滸苔；層疊的滸苔覆蓋在沿岸海底，引起了養(yǎng)殖貝類（鮑魚、扇貝等）的成批死亡。究其原因，在于滸苔的大量反常繁殖，造成沉海滸苔數(shù)量隨之暴增，數(shù)量巨大的沉降滸苔耗盡了水層氧氣（沉降滸苔光合作用微弱，釋放氧氣尚不足以支持自身需求），超過了底層水體的承載能力，最終形成生態(tài)災(zāi)害。

沉降滸苔與漂浮滸苔一樣，最終都會進(jìn)入消亡分解期。由于沉降滸苔在海面上無法觀測，有造成突發(fā)性生態(tài)災(zāi)害的可能。近幾年來，青島及周邊海域多次發(fā)生養(yǎng)殖貝類和海洋生物成批死亡的案例；聯(lián)系到這些年來滸苔災(zāi)害從無到有、由輕至重的發(fā)展態(tài)勢，這些沒有明顯肇因的生態(tài)災(zāi)害，很可能就是沉降滸苔的腐爛分解造成。

總之，滸苔爆發(fā)時，漂浮滸苔和沉降滸苔都會形成相當(dāng)程度的生態(tài)災(zāi)害。由于沉降滸苔發(fā)生相對隱蔽，監(jiān)測控制難度更大，所以其造成的災(zāi)害更加難以遏制。

總之，大數(shù)據(jù)時代的到來使得財務(wù)管理實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，朝著管理會計方向轉(zhuǎn)變，同時便于提高工作的信息化、數(shù)據(jù)化和專業(yè)化。從數(shù)據(jù)的搜集、利用、處理和分析構(gòu)建新型財務(wù)管理模式，實現(xiàn)了管理效果的提升。

二 滸苔災(zāi)害的監(jiān)測

如前所述，滸苔的爆發(fā)，其危害是巨大的。為了能及早發(fā)現(xiàn)滸苔爆發(fā)的跡象，在出現(xiàn)滸苔爆發(fā)、或綠潮征兆時，能夠及時進(jìn)行監(jiān)控并指揮清除，乃至對綠潮進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期從根本上找到應(yīng)對策略，這些工作的進(jìn)行都有賴于對滸苔及時、準(zhǔn)確的監(jiān)測。

2.1 傳統(tǒng)滸苔監(jiān)測手段

作為一種新近受到關(guān)注的自然災(zāi)害，目前對藻類爆發(fā)災(zāi)害的監(jiān)控，多使用應(yīng)用于其他目的的、較為成熟的觀測方式。目前使用較成熟的檢測手段主要有：

衛(wèi)星圖像判別 采用衛(wèi)星傳回的海面圖像進(jìn)行分析，對于綠潮區(qū)域可見明顯的綠色斑塊。但衛(wèi)星受限于海域氣候狀況，在多云天氣基本上失去作用；

航空遙感 派出飛行器攜帶相關(guān)設(shè)備進(jìn)行探查，或直接使用肉眼觀察。該方法受天候影響較小，但對大片海域的綠潮進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，費(fèi)效比很低；而且由于航空遙感的不連續(xù)掃描特性，很難對綠潮的分布、規(guī)模等做出精確估計。

海面監(jiān)測 主要依靠船只搜索觀測。該方法成本較低，但受限于海況，海清惡劣時無法使用；且船只機(jī)動能力也不強(qiáng)，導(dǎo)致觀測時效性較差。

水下監(jiān)測派出潛水員或ROV觀察水下藻類分布狀況。該方法效率很低，只能用于特定水域的點(diǎn)觀測。

2.2 監(jiān)測沉降滸苔的難度分析

目前，針對滸苔等藻類爆發(fā)性災(zāi)害的監(jiān)測手段，主要是衛(wèi)星照片、航拍、水面監(jiān)測等。這些手段只能監(jiān)測海面漂浮的滸苔。而如果使用潛水員下水探測，雖然所得信息翔實、可靠，但效率很低，且代價高昂。滸苔的爆發(fā)，往往在夏季6至9月份。此時正值夏季多風(fēng)期，海水能見度較低；使用傳統(tǒng)檢測手段，包括潛水員與ROV，都很難得知沉降滸苔的分布狀況。監(jiān)測手段的缺乏，在一定程度上加劇了沉降滸苔的生態(tài)危害。

三 聲納探測海底滸苔試驗

聲納是利用聲信號在水下的優(yōu)良傳播特性，進(jìn)行目標(biāo)探測的一種水聲設(shè)備。要使用聲納探測滸苔，首先要對滸苔的水聲特性進(jìn)行研究。

3.1 實驗原理與設(shè)備介紹

水體中的滸苔，不論漂浮還是沉降狀態(tài)，都不是密實、均一的結(jié)構(gòu)體。故對于滸苔聲學(xué)特性進(jìn)行分析時，不能簡單的將其視為一種材料，而應(yīng)以實驗為基準(zhǔn)。

滸苔在水中呈懸浮狀態(tài)時，所在水體的聲阻抗和純水體不同，但差值應(yīng)屬有限，造成聲波在滸苔與水體分界面上部分反射，部分穿透；且由于含滸苔水體的內(nèi)在不均勻性，造成反射波的雜亂，在聲納上很難得到清晰的回波。

圖示設(shè)備即為滸苔探測試驗管。該設(shè)備可以模擬滸苔的漂浮和沉降狀態(tài)，使用示波器配合聲納，可以完成 探測海底沉降滸苔和 聲納測定漂浮滸苔厚度 兩項試驗。

3.2 海底沉降滸苔聲反射實驗

將濕潤的滸苔裝入魚線材質(zhì)的網(wǎng)兜內(nèi)，加配重放置在水池底部，利用滸苔本身的浮力特性，可以控制網(wǎng)兜中滸苔的懸浮形態(tài)。改變滸苔富集密度和厚度，使用可變頻聲納探頭，在不同頻段對滸苔進(jìn)行掃描。

考慮到滸苔在海底的富集程度可能有相當(dāng)大的差異，實驗取定若干組厚度值，使用不同頻率超聲對其進(jìn)行測定。

首先記錄無滸苔分布時的聲納回波狀況。當(dāng)聲納工作頻率200KHz、靈敏度為6時，可以觀測到清晰的水底回波。而當(dāng)頻率更換為50MHz時，由于回波干擾較嚴(yán)重，則觀察不到明顯回波。根據(jù)對滸苔升學(xué)特性的分析，可以認(rèn)為50KHz超聲不適合探測淺水區(qū)的滸苔分布。

當(dāng)投放10cm厚的沉降滸苔后，聲納回波發(fā)生了變化，在相同頻率、靈敏度下不再能檢測到水底回波。提高靈敏度后，在靈敏度10時開始出現(xiàn)水底回波，11時開始出現(xiàn)滸苔回波；當(dāng)靈敏度16時，可以觀測到明顯的滸苔回波。值得注意的是滸苔的回波并不是窄帶，而是在分界線下有連續(xù)的中等回波強(qiáng)度區(qū)，這一反射特性，對于通過屏幕顯示判定海底狀況很有幫助。

投放20cm厚沉降滸苔的結(jié)果，與前述有所不同。在靈敏度11時出現(xiàn)滸苔回波，但水底回波直到靈敏度13時才出現(xiàn)；靈敏度17時回波穩(wěn)定，此時滸苔回波的強(qiáng)度超過了水底回波。出現(xiàn)這樣的回波，與滸苔吸收聲波、產(chǎn)生對水底的遮蔽有關(guān)。

通過對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，可以看出聲納對水底滸苔的探測效果是較好的。在200KHz工作頻率下，聲納對海底的滸苔分布探測的靈敏度較高，海底分布少量滸苔即可從顯示變化上檢出；且隨著滸苔分布密度的增加，聲納回波也相應(yīng)發(fā)生變化，從而為定量分析海底滸苔分布狀況提供了較好的分析依據(jù)。

3.2 水面滸苔厚度測量實驗

測量漂浮滸苔的厚度，是依據(jù)滸苔在水中的聲反射原理，使用水下垂直于海面的聲納探頭向上探測，從而根據(jù)潔凈水體-含漂浮滸苔水體反射面及海面反射面之間的差值，得到漂浮滸苔的厚度。實際操作中，還可以用實測的聲納探頭距海面深度代替海面反射測量值，從而得到更精確的結(jié)果。

使用直徑約12cm的有機(jī)玻璃圓管，底部垂直向上放置聲納探頭，注水后，投入滸苔，即可模擬滸苔漂浮于海面的狀態(tài)，可以使用聲納自水下對其厚度進(jìn)行測量。由于給定厚度的滸苔漂浮狀態(tài)唯一，故只對不同設(shè)定厚度的滸苔，用不同頻率進(jìn)行測試。

四、結(jié)論與探討

本文所探討的兩種基于聲納的滸苔監(jiān)測方法，設(shè)備復(fù)雜度低、操作簡單，具有較強(qiáng)實用性，可以迅速應(yīng)用于海洋綠潮災(zāi)害的監(jiān)測與防控，具備較高實用價值。在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步發(fā)展簡便易用的水下超聲監(jiān)測裝置，用于目的更廣泛的水下監(jiān)測任務(wù)，以覆蓋ROV、潛水員等光學(xué)探測技術(shù)的盲區(qū)。

在方法的可靠性方面，目前尚待解決的，主要是淤泥質(zhì)海底的探測問題。由于淤泥的聲反射特性與沉降滸苔相似，可能會對滸苔監(jiān)測產(chǎn)生一定干擾。雖然目前滸苔危害海域主要為礁石、沙質(zhì)海床，但這一問題仍然需要足夠的重視。

此外，利用聲納探測的方法，還可以用于海面漂浮滸苔的厚度監(jiān)測，可以快速得知漂浮滸苔的準(zhǔn)確厚度，為準(zhǔn)確統(tǒng)計災(zāi)害嚴(yán)重程度、定量安排清除提供決策依據(jù)。

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