林 竹 明

(1.福建省海洋預(yù)報(bào)臺(tái)，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)中心，福建 福州 350500)

?

海上養(yǎng)殖區(qū)海漂垃圾收集方法研究綜述

林 竹 明1,2

(1.福建省海洋預(yù)報(bào)臺(tái)，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)中心，福建 福州 350500)

簡(jiǎn)述了傳統(tǒng)海漂垃圾的回收方法，從海上垃圾桶、海漂垃圾回收器、海漂垃圾攔截回收系統(tǒng)等方面，介紹了國(guó)內(nèi)外最新的海漂垃圾回收方法，并提出了海漂垃圾處理的研究方向，有利于保護(hù)海洋的生態(tài)環(huán)境。

海漂垃圾，海上養(yǎng)殖區(qū)，垃圾回收器，海洋環(huán)境

0 引言

美國(guó)佐治亞大學(xué)研究組于2015年在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全球每年流入海洋的塑料垃圾達(dá)480萬(wàn)t～1 270萬(wàn)t。其中中國(guó)是全球垃圾流出量最多的國(guó)家(132萬(wàn)t～353萬(wàn)t)。根據(jù)我國(guó)國(guó)家海洋局發(fā)布的《2015年中國(guó)海洋環(huán)境狀況公報(bào)》[1]，我國(guó)海域海面漂浮垃圾主要為聚苯乙烯泡沫塑料碎片、塑料袋和塑料瓶等[2]，多集中在養(yǎng)殖區(qū)。大塊和特大塊漂浮垃圾平均個(gè)數(shù)為30個(gè)/km2；中塊和小塊漂浮垃圾平均個(gè)數(shù)為2 206個(gè)/km2，平均密度為20 kg/km2。聚苯乙烯泡沫塑料類(lèi)垃圾數(shù)量最多，占46%，其次為塑料類(lèi)和木制品類(lèi)，分別占31%和16%。91%的海面漂浮垃圾來(lái)源于陸地，9%來(lái)源于海上活動(dòng)。相同統(tǒng)計(jì)參數(shù)在近五年的統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。隨著全球沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，海漂垃圾已成為危害海洋環(huán)境的主要污染物之一。

表1 近五年我國(guó)海面漂浮垃圾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

海漂垃圾對(duì)自然界生物、人類(lèi)及海洋環(huán)境的危害是多方面的，大量的海漂垃圾不僅造成嚴(yán)重的海洋污染問(wèn)題，破壞海岸、沙灘景觀、妨礙船只正常航行，影響食品安全，也給海洋生物造成嚴(yán)重的傷害。海洋生物經(jīng)常被較大的海漂垃圾纏繞或是撞傷，較小的碎片則常被誤食從而引起海洋生物的各種疾病甚至死亡。此外，海漂垃圾上附著的各種細(xì)菌、藻類(lèi)、被囊類(lèi)、水螅蟲(chóng)和藤壺等作為入侵物種和其上的有毒物質(zhì)將被帶到世界各地[3]。目前，海漂垃圾對(duì)海洋生物的傷害已達(dá)到驚人的程度：每年至少有100萬(wàn)只海鳥(niǎo)、不計(jì)其數(shù)的海洋哺乳動(dòng)物因其喪生。更糟的是，這些漂浮垃圾直接危及像夏威夷僧海豹、赤蠵龜?shù)榷喾N瀕臨滅絕的海洋生物[4]。為此在減少排放的同時(shí)如何采用合適的方法回收海洋漂浮垃圾已成為擺在人們面前的重大課題。

1 現(xiàn)有海漂垃圾回收方法

1.1 傳統(tǒng)海漂垃圾回收方法

隨著全球沿海城市和風(fēng)景區(qū)海面漂浮垃圾日益嚴(yán)重，各國(guó)政府都加強(qiáng)了對(duì)海漂垃圾回收的重視，在極力控制排放的同時(shí)紛紛采用各種方式回收海漂垃圾，其中應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)海漂垃圾清理方式有：水上垃圾攔截浮體清理、人工小船清理和專(zhuān)業(yè)垃圾船清理。

水上垃圾攔截浮體主要應(yīng)用于一些需要重點(diǎn)保護(hù)及海漂垃圾比較嚴(yán)重的沿岸人口密集區(qū)及風(fēng)景區(qū)等，其主要優(yōu)點(diǎn)是收放簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)是只能將垃圾擋在浮體一側(cè)，垃圾被擋一側(cè)來(lái)去自由且往往回收還需要其他配套裝置。專(zhuān)業(yè)垃圾船清理主要應(yīng)用在海漂垃圾極為嚴(yán)重且海漂垃圾相對(duì)集中的海域，主要缺點(diǎn)是消耗能量較多，對(duì)于零散分布的海漂垃圾清理成本太高。人工小船清理是目前各地最為主要的海漂垃圾清理方式，政府環(huán)保部門(mén)一般采用直接成立海漂垃圾清潔船隊(duì)或是鼓勵(lì)當(dāng)?shù)匕傩沼米约旱拇瑏?lái)進(jìn)行垃圾清理回收，同時(shí)對(duì)每一艘船給予補(bǔ)助的方式來(lái)應(yīng)對(duì)沿海城市日益嚴(yán)重的海漂垃圾問(wèn)題。人工小船靈活機(jī)動(dòng)雖然能相對(duì)較好的處理部分海漂垃圾，但依靠人工清理分散的海漂垃圾依然極為耗時(shí)耗力。

1.2 國(guó)內(nèi)外最新海漂垃圾回收方法

面對(duì)嚴(yán)峻的海洋污染，由于傳統(tǒng)海漂垃圾回收方法都極為耗時(shí)耗力且效率不高，所以人們正積極探索實(shí)踐更加環(huán)保高效的海漂垃圾回收方法。近些年，許多創(chuàng)新的海上漂浮垃圾回收方法屢見(jiàn)不鮮。比較典型的有以下幾種：

1)“海上垃圾桶”——該種方法是由兩名澳大利亞人Pete Ceglinski和Andrew Turton共同完成，起名為“Seabin”。這種海上垃圾桶設(shè)計(jì)固定在船塢或者碼頭上，通過(guò)一個(gè)岸上水泵來(lái)提供動(dòng)能。在水泵的工作下，垃圾桶邊緣會(huì)和周?chē)Ｋ好嫘纬梢粋€(gè)高度差，水面高度差帶動(dòng)周?chē)w向“垃圾桶”內(nèi)運(yùn)動(dòng)，最終使得漂浮在海面上的垃圾自動(dòng)進(jìn)入垃圾桶，完成對(duì)海上垃圾的收集工作。同時(shí)，水泵的另一端接入海水里，將海水重新排入大海，形成一個(gè)循環(huán)?！昂Ｉ侠啊钡睦牟鹦对O(shè)計(jì)十分方便，通過(guò)更換垃圾袋使得垃圾桶持續(xù)工作。

2)“基于洋流作用的海漂垃圾回收器”——此項(xiàng)方法由名為BoyanSlat的荷蘭學(xué)生設(shè)計(jì)而成。該設(shè)計(jì)的“海洋清理”裝置主要利用洋流產(chǎn)生的動(dòng)力，漂浮在海面上的塑料被長(zhǎng)距離的浮柵欄攔截后，將順著海水的流動(dòng)聚集到裝置中央收集設(shè)備的收集口，并被收集儲(chǔ)存在收集設(shè)備的后部。洋流將帶著所有的漂浮生物，一起在浮柵底部通過(guò)，浮柵欄沒(méi)有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)海洋生物構(gòu)成威脅，被攔截收集的廢棄塑料還能回收利用。通過(guò)數(shù)值模擬，100 km長(zhǎng)的該設(shè)備能夠在10年的時(shí)間里清除“太平洋垃圾島”42%的垃圾。效率方面，設(shè)備能將80%碰到的塑料搜集到中央的船形箱子中且每千克垃圾的清理成本僅為現(xiàn)有清理海洋漂浮物垃圾成本的3%。

3)“太陽(yáng)能水車(chē)海漂垃圾回收器” ——該項(xiàng)方法由非營(yíng)利組織海濱合作伙伴(Waterfront Partnership)在2014年5月設(shè)計(jì)完成，用來(lái)清理受到城市污染的巴爾的摩內(nèi)港。該裝置由“V”形海漂垃圾攔截浮柵欄和位于浮柵欄中央位置的太陽(yáng)能水車(chē)?yán)厥赵O(shè)備組成。由于靠近港口的瓊斯佛爾斯溪的水流的作用，靠近浮柵欄的海漂垃圾主動(dòng)向柵欄中央集結(jié)。該裝置同樣利用瓊斯佛爾斯溪的水流產(chǎn)生動(dòng)力讓水車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，從柵欄中央將垃圾提出，接著送到垃圾接駁船。水流不夠時(shí)，就由30片太陽(yáng)能板幫助提供動(dòng)力保持水車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置每天可以收集五萬(wàn)磅垃圾，不到兩年的時(shí)間，已經(jīng)幫港口抽出了大量垃圾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這個(gè)耗資75萬(wàn)美金的漂流垃圾水車(chē)已經(jīng)從巴爾的摩地標(biāo)及旅游景點(diǎn)清理了超過(guò)350 t垃圾，其中包括8萬(wàn)支塑膠瓶、超過(guò)9萬(wàn)個(gè)保麗龍盒、36 000個(gè)購(gòu)物塑膠袋、66 000個(gè)用餐袋以及400萬(wàn)個(gè)煙蒂。

4)“海漂垃圾攔截回收系統(tǒng)”——這項(xiàng)方法是中國(guó)香港某公司為海漂垃圾回收而設(shè)計(jì)并實(shí)施的，主要是基于漲落潮水流作用。該系統(tǒng)主要由海洋垃圾攔截平臺(tái)和回收轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)兩部分組成。收集的海漂垃圾為海洋養(yǎng)殖器具廢棄物(廢舊泡沫浮球、木材、漁網(wǎng)碎片等)和陸源入海生活廢棄物(塑料瓶等)等較大海漂垃圾。海漂垃圾攔截平臺(tái)采用具抗風(fēng)浪性能的HDPE聚乙烯注塑組件模塊和金屬攔截網(wǎng)片組裝的拼接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同海域的海況及海漂垃圾漂流帶大小設(shè)計(jì)成相應(yīng)長(zhǎng)度的海漂垃圾攔截平臺(tái)，利用漲落潮水流作用將海漂垃圾攔截集中于攔截平臺(tái)一端，最后通過(guò)回收分揀平臺(tái)的履帶式提升裝置將集中后的海漂垃圾提升到垃圾回收轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)集中轉(zhuǎn)運(yùn)陸地垃圾處理場(chǎng)處理。

除了以上四個(gè)海漂垃圾回收方法，還有一些獨(dú)特的回收方法。比如：“垃圾輪子”(Trash Wheel),“海上漂浮平臺(tái)”以及各式各樣的“海漂垃圾收集船”等等。這些設(shè)計(jì)都為現(xiàn)今海漂垃圾的回收提供了可貴的參考。

2 海漂垃圾回收新思考

雖然傳統(tǒng)海漂垃圾回收方法仍是現(xiàn)在處理海漂垃圾的主要方式，各種新式的海漂垃圾回收裝置也正起著越來(lái)越重要的作用，但是面對(duì)日趨嚴(yán)重的海面漂浮垃圾，現(xiàn)有方法大多只適用于某特定海況條件下，且在臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等海漂垃圾嚴(yán)重的時(shí)期很難發(fā)揮作用，因此難以滿(mǎn)足人們對(duì)海漂垃圾處理的迫切需要。

在此背景下，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)沿岸風(fēng)力、水動(dòng)力等條件對(duì)海漂垃圾漂浮聚集路徑影響的研究。特別應(yīng)加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮、暴雨等惡劣氣候條件下海洋漂浮垃圾運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究。在掌握不同外界環(huán)境下海漂垃圾運(yùn)動(dòng)路徑后，我們就可以在海漂垃圾運(yùn)動(dòng)的路徑上或者聚集的區(qū)域運(yùn)用風(fēng)力、沿岸水動(dòng)力等外界條件來(lái)協(xié)助我們利用“V”形柵欄加回收設(shè)備進(jìn)行無(wú)能耗主動(dòng)式海漂垃圾回收，從而更加高效環(huán)保的對(duì)大面積的海上養(yǎng)殖區(qū)海漂垃圾進(jìn)行回收再處理。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著海上養(yǎng)殖區(qū)海漂垃圾的日益嚴(yán)重，為了防止對(duì)海洋生態(tài)的嚴(yán)重破壞，維護(hù)沙灘和為沿海居民提供一個(gè)舒適干凈的生存環(huán)境。人們?cè)诜e極倡導(dǎo)減少海漂垃圾排放的同時(shí)提出了許多海漂垃圾回收方法，這些方法正在對(duì)全球海漂垃圾的回收起著重要的作用，但由于海漂垃圾回收的難度極大，目前還缺少處理大量零散海漂垃圾實(shí)用的方法。本文介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的海漂垃圾回收方法，并在對(duì)現(xiàn)有方法分析的基礎(chǔ)上提出了對(duì)海上養(yǎng)殖區(qū)海漂垃圾無(wú)能耗高效回收的方法，以為今后海漂垃圾回收提供參考。

[1] 國(guó)家海洋局.2015年中國(guó)海洋環(huán)境狀況公報(bào)[Z].

[2] 國(guó) 峰,周 鵬,李志恩,等.2011年?yáng)|中國(guó)海沿岸海域海洋垃圾分布、組成與來(lái)源分析[J].海洋湖沼通報(bào),2014(3):193-200.

[3] Derraik J G B.The pollution of the marine environment by plastic debris: a review[J].Marine Pollution Bulletin,2002,44(9):842-852.

[4] Marine Anthropogenic Litter[M].Cham:Springer International Publishing,2015.

A review of the methods of recycling the garbage floating at sea

Lin Zhuming1,2

(1.FujianCoastalForecast,Fuzhou350500,China; 2.FujianMarineDynamicMonitoringCenter,Fuzhou350500,China)

This paper simply discussed the traditional sea floating garbage collection method, from the sea trash, sea floating garbage collection period, sea floating garbage interception and recycling system and other aspects, introduced the latest sea floating garbage collection methods at domestic and abroad, and put forward the research direction of sea floating garbage, conducive to protection of sea environment.

sea floating garbage, marine culture area, garbage collector, marine environment

1009-6825(2016)27-0182-03

2016-07-17

林竹明(1971- )，男

X705

A