海上養殖區海漂垃圾收集方法研究綜述

林 竹 明

(1.福建省海洋預報臺，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用動態監視監測中心，福建 福州 350500)

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海上養殖區海漂垃圾收集方法研究綜述

林 竹 明1,2

(1.福建省海洋預報臺，福建 福州 350500; 2.福建省海域使用動態監視監測中心，福建 福州 350500)

簡述了傳統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等方面，介紹了國內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，有利于保護海洋的生態環境。

海漂垃圾，海上養殖區，垃圾回收器，海洋環境

0 引言

美國佐治亞大學研究組于2015年在美國《科學》雜志上發表的統計結果顯示，全球每年流入海洋的塑料垃圾達480萬t～1 270萬t。其中中國是全球垃圾流出量最多的國家(132萬t～353萬t)。根據我國國家海洋局發布的《2015年中國海洋環境狀況公報》[1]，我國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]，多集中在養殖區。大塊和特大塊漂浮垃圾平均個數為30個/km2；中塊和小塊漂浮垃圾平均個數為2 206個/km2，平均密度為20 kg/km2。聚苯乙烯泡沫塑料類垃圾數量最多，占46%，其次為塑料類和木制品類，分別占31%和16%。91%的海面漂浮垃圾來源于陸地，9%來源于海上活動。相同統計參數在近五年的統計情況如表1所示。隨著全球沿海地區經濟的快速發展和人口的增長，海漂垃圾已成為危害海洋環境的主要污染物之一。

表1 近五年我國海面漂浮垃圾統計數據

海漂垃圾對自然界生物、人類及海洋環境的危害是多方面的，大量的海漂垃圾不僅造成嚴重的海洋污染問題，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重的傷害。海洋生物經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菌、藻類、被囊類、水螅蟲和藤壺等作為入侵物種和其上的有毒物質將被帶到世界各地[3]。目前，海漂垃圾對海洋生物的傷害已達到驚人的程度：每年至少有100萬只海鳥、不計其數的海洋哺乳動物因其喪生。更糟的是，這些漂浮垃圾直接危及像夏威夷僧海豹、赤蠵龜等多種瀕臨滅絕的海洋生物[4]。為此在減少排放的同時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 現有海漂垃圾回收方法

1.1 傳統海漂垃圾回收方法

隨著全球沿海城市和風景區海面漂浮垃圾日益嚴重，各國政府都加強了對海漂垃圾回收的重視，在極力控制排放的同時紛紛采用各種方式回收海漂垃圾，其中應用最為廣泛的傳統海漂垃圾清理方式有：水上垃圾攔截浮體清理、人工小船清理和專業垃圾船清理。

水上垃圾攔截浮體主要應用于一些需要重點保護及海漂垃圾比較嚴重的沿岸人口密集區及風景區等，其主要優點是收放簡單，主要缺點是只能將垃圾擋在浮體一側，垃圾被擋一側來去自由且往往回收還需要其他配套裝置。專業垃圾船清理主要應用在海漂垃圾極為嚴重且海漂垃圾相對集中的海域，主要缺點是消耗能量較多，對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，政府環保部門一般采用直接成立海漂垃圾清潔船隊或是鼓勵當地百姓用自己的船來進行垃圾清理回收，同時對每一艘船給予補助的方式來應對沿海城市日益嚴重的海漂垃圾問題。人工小船靈活機動雖然能相對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耗力。

1.2 國內外最新海漂垃圾回收方法

面對嚴峻的海洋污染，由于傳統海漂垃圾回收方法都極為耗時耗力且效率不高，所以人們正積極探索實踐更加環保高效的海漂垃圾回收方法。近些年，許多創新的海上漂浮垃圾回收方法屢見不鮮。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”。這種海上垃圾桶設計固定在船塢或者碼頭上，通過一個岸上水泵來提供動能。在水泵的工作下，垃圾桶邊緣會和周圍海水液面形成一個高度差，水面高度差帶動周圍水體向“垃圾桶”內運動，最終使得漂浮在海面上的垃圾自動進入垃圾桶，完成對海上垃圾的收集工作。同時，水泵的另一端接入海水里，將海水重新排入大海，形成一個循環。“海上垃圾桶”的垃圾袋的拆卸設計十分方便，通過更換垃圾袋使得垃圾桶持續工作。

2)“基于洋流作用的海漂垃圾回收器”——此項方法由名為BoyanSlat的荷蘭學生設計而成。該設計的“海洋清理”裝置主要利用洋流產生的動力，漂浮在海面上的塑料被長距離的浮柵欄攔截后，將順著海水的流動聚集到裝置中央收集設備的收集口，并被收集儲存在收集設備的后部。洋流將帶著所有的漂浮生物，一起在浮柵底部通過，浮柵欄沒有網狀結構，不會對海洋生物構成威脅，被攔截收集的廢棄塑料還能回收利用。通過數值模擬，100 km長的該設備能夠在10年的時間里清除“太平洋垃圾島”42%的垃圾。效率方面，設備能將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有清理海洋漂浮物垃圾成本的3%。

3)“太陽能水車海漂垃圾回收器” ——該項方法由非營利組織海濱合作伙伴(Waterfront Partnership)在2014年5月設計完成，用來清理受到城市污染的巴爾的摩內港。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能水車垃圾回收設備組成。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向柵欄中央集結。該裝置同樣利用瓊斯佛爾斯溪的水流產生動力讓水車運轉，從柵欄中央將垃圾提出，接著送到垃圾接駁船。水流不夠時，就由30片太陽能板幫助提供動力保持水車轉動。該裝置每天可以收集五萬磅垃圾，不到兩年的時間，已經幫港口抽出了大量垃圾。據統計，這個耗資75萬美金的漂流垃圾水車已經從巴爾的摩地標及旅游景點清理了超過350 t垃圾，其中包括8萬支塑膠瓶、超過9萬個保麗龍盒、36 000個購物塑膠袋、66 000個用餐袋以及400萬個煙蒂。

4)“海漂垃圾攔截回收系統”——這項方法是中國香港某公司為海漂垃圾回收而設計并實施的，主要是基于漲落潮水流作用。該系統主要由海洋垃圾攔截平臺和回收轉運平臺兩部分組成。收集的海漂垃圾為海洋養殖器具廢棄物(廢舊泡沫浮球、木材、漁網碎片等)和陸源入海生活廢棄物(塑料瓶等)等較大海漂垃圾。海漂垃圾攔截平臺采用具抗風浪性能的HDPE聚乙烯注塑組件模塊和金屬攔截網片組裝的拼接結構設計，可根據不同海域的海況及海漂垃圾漂流帶大小設計成相應長度的海漂垃圾攔截平臺，利用漲落潮水流作用將海漂垃圾攔截集中于攔截平臺一端，最后通過回收分揀平臺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運平臺集中轉運陸地垃圾處理場處理。

除了以上四個海漂垃圾回收方法，還有一些獨特的回收方法。比如：“垃圾輪子”(Trash Wheel),“海上漂浮平臺”以及各式各樣的“海漂垃圾收集船”等等。這些設計都為現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

雖然傳統海漂垃圾回收方法仍是現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越重要的作用，但是面對日趨嚴重的海面漂浮垃圾，現有方法大多只適用于某特定海況條件下，且在臺風、風暴潮等海漂垃圾嚴重的時期很難發揮作用，因此難以滿足人們對海漂垃圾處理的迫切需要。

在此背景下，我們應該加強對沿岸風力、水動力等條件對海漂垃圾漂浮聚集路徑影響的研究。特別應加強臺風、風暴潮、暴雨等惡劣氣候條件下海洋漂浮垃圾運動規律的研究。在掌握不同外界環境下海漂垃圾運動路徑后，我們就可以在海漂垃圾運動的路徑上或者聚集的區域運用風力、沿岸水動力等外界條件來協助我們利用“V”形柵欄加回收設備進行無能耗主動式海漂垃圾回收，從而更加高效環保的對大面積的海上養殖區海漂垃圾進行回收再處理。

3 結語

隨著海上養殖區海漂垃圾的日益嚴重，為了防止對海洋生態的嚴重破壞，維護沙灘和為沿海居民提供一個舒適干凈的生存環境。人們在積極倡導減少海漂垃圾排放的同時提出了許多海漂垃圾回收方法，這些方法正在對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用的方法。本文介紹了國內外現有的海漂垃圾回收方法，并在對現有方法分析的基礎上提出了對海上養殖區海漂垃圾無能耗高效回收的方法，以為今后海漂垃圾回收提供參考。

[1] 國家海洋局.2015年中國海洋環境狀況公報[Z].

[2] 國 峰,周 鵬,李志恩,等.2011年東中國海沿岸海域海洋垃圾分布、組成與來源分析[J].海洋湖沼通報,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

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