我國貝藻養殖對海水富營養化的影響及其與海上新能源融合發展路徑研究綜述

摘要：隨著我國工業和養殖業快速發展，陸源污染物排放和近海養殖尾水排放日益增加，對近海海水水質產生了負面影響。文章介紹了貝類和大型藻類對海水水質的影響及其凈化海水水質的機理，并在此基礎上研究了開放式貝藻養殖與海水水質治理融合發展的路徑，一是通過利用貝藻養殖的特性在構建海洋生態產品實現路徑，促進海洋生態產品價值實現的同時，也能達到凈化近岸海水水質的目的;二是探索貝藻類養殖與海上光伏和海上風電立體確權，充分利用風電和光伏確權海域空間資源，利用其凈化海水水質的特性在提升近岸海域海水水質的同時，還可以帶來一定的經濟收益，降低海上風電和光伏的投資回報周期。

關鍵詞：貝類養殖;大型藻類養殖;富營養化海水治理;生態產品價值實現;海上光伏;海上風電

中圖分類號：P74 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2024）08-0127-09

根據2022年中國海洋生態環境狀況公報[1]，我國管轄海域的海水水質總體保持穩定向好的趨勢，但仍有部分海域夏季成富營養化狀態，主要集中在遼東灣、長江口、杭州灣、珠江口等近岸海域。近岸海水養殖區排放富含N、P 等營養元素的養殖廢水[2]、海岸帶開發與建設[3]和陸源入海排污[4-5]等因素是造成近岸海域海水富營養化的主要因素。海水富營養化會破壞近岸海域生態平衡[6]，主要表現為浮游植物生物量水平升高、大型藻類和有毒有害藻類暴發性生長[7-8]，使部分海域水體出現缺氧和低氧區，進而會引起魚類、貝類等水生生物及海底沉水植物的死亡[9]，破壞海洋生態系統的平衡與穩定。生物修復具有成本低、效果好等特點，是目前的研究熱點。大型藻類可以較好地改善海水富營養化程度，目前的應用也較為廣泛[10]，大型藻類可以直接吸收海水中的氮磷用于自身生長，同時還可以控制海水中營養鹽的濃度[11]、改善水體缺氧和海水酸化的情況[10]。貝類可將海水水體中的有機氮、磷轉化為氮磷無機營養鹽，被水中微生物吸收后，間接控制水體富營養化程度[12-13]。貝藻養殖是一種環境友好型的海水養殖模式，除此之外，貝藻養殖可在較為碎片化的海域開展且不需要較多的看護，因此具備較好的與其他產業融合發展的前景。因此本文將對開放式藻類和貝類養殖對海水富營養化的影響進行綜述，在此基礎上研究開放式貝藻養殖與海上風電、光伏融合發展潛力，并提出相關建議。

1 貝藻養殖對近岸海水水質的影響及其機理

1.1 大型藻類對營養鹽去除能力概述

我國主要栽培的大型海藻包括石莼（Ulvalactuca）、海帶（Saccharina japonica ）、龍須菜（Gracilarialemaneiformis）、鼠微藻（Sargassumthunbergii）、石花菜（Gelidium amansii）、紅毛菜（Bangiaatropurpurea）和紅皮藻（Rhodophyta）等[14-15]，大型海藻適合在營養鹽波動較大的海水環境中生長，可將營養鹽吸收轉化為自身組織，這一特性使得它可以更好地改善海水富營養化程度[16]。常見的幾種大型藻類對氮磷等營養鹽的去除能力見表1。

大型海藻生長過程中可對氮、磷等營養鹽富集吸收，因此在營養鹽濃度較高的區域合理控制養殖密度可以有效控制海水富營養化程度。人工養殖大型海藻具有單位面積產量高、生長速度快等優勢[22]，通過大型海藻海水養殖活動，可以將海水中的營養元素進行富集。大型海藻的收獲也較為容易。通過收獲大型海藻水產品可以將營養鹽帶回陸地，可以有效降低海水富營養化程度，起到凈化海水水質的目的[23]。

1.2 濾食性貝類對營養鹽等污染物的去除能力概述

雙殼貝類通過濾食海水中的浮游植物，也能緩解海水富營養化程度[24]，除此之外雙殼貝類對海水的凈化能力更強，在其生長繁殖過程中還可以富集積累海水中的有機污染物[25]和重金屬[26]，除了可以緩解水體富營養化以外還能凈化海水水質。目前利用貝類凈化海水水質的研究主要以與工廠化魚蝦養殖混養為主，常見的幾種貝類對氮磷營養鹽、懸浮顆粒物等污染物的去除能力見表2。

海洋開發與管理 2024年貝類具有較強的濾水能力，能夠快速對水體中大量的懸浮顆粒物（生物碎屑、浮游植物和浮游動物等）進行過濾，并通過濾食、吸收同化、排泄和生物沉積等過程凈化海水水質[30]。貝類凈化海水的機理可以歸納為表3。

雖然貝類可以改善海水水質，但由于貝類在規模化養殖過程中會產生大量的排泄物，排泄物中氨的排泄量較高，會破壞養殖區的氮、磷平衡造成養殖區水體富營養化[32]，因此利用貝類處理富營養化海水時需要注意控制貝類養殖的養殖規模和養殖量。

2 開放式貝藻養殖生態產品價值實現路徑及其融合發展潛力

2021年4月，中辦、國辦印發《關于建立健全生態產品價值實現機制的意見》，系統性地對生態產品價值實現進行了闡述，并提出加快完善形成可持續的生態產品價值實現路徑。目前國內外生態產品價值實現路徑主要包括：生態保護補償、生態權屬交易、生態產業開發、區域協同發展等[33]。相比較陸地，海洋生態產品具有更高的價值，因此探索海洋生態產品實現機制和路徑具有重要的意義，目前海洋生態產品可歸納為以下幾類，見表4。

由于貝類和藻類養殖具有較高的生態特性，可以提供海洋生物資源產品、海洋舒適資源產品和海洋權屬資源產品等，具有較高生態產品的價值。大型海藻和雙殼貝類是較為常見也易于成產和獲取的經濟作物[35]，除了可以作為食物以外，大型海藻可用于醫藥研發、飼料生產等領域[36]。除此之外，養殖尾水等陸源污水和富營養化海水也是放錯地方的資源[37]，可以利用貝類和藻類通過低沉本、低環境擾動和環境友好的方式開發海洋生態產品，通過開發可使其生態產品價值實現并能產生一定的增值效應。此外，開放式貝藻養殖除了有養殖產品帶來的經濟效益外，還可以通過生態權屬交易帶來額外的收益，有研究發現貝藻養殖是一個增匯的過程，可以帶來較高的碳匯經濟價值[38]，因此通過漁業碳匯項目方法學[39]對貝藻養殖項目有針對性地進行開發和交易，從而使貝藻養殖項目的生態產品價值進一步實現。因此從不同角度剖析，貝藻養殖具有較高的生態產品價值。

海上風電與光伏建設空間利用上并不充分，而貝藻養殖對海域空間的整體性要求并不高因此貝藻海水養殖與海上風電與光伏融合發展在空間利用上具有以下優勢，一是貝藻海水養殖、海上風電和光伏發電可以在同一海域內進行布局，實現海域空間的綜合利用。二是貝藻海水養殖可以利用海水養殖貝類和藻類，海上風電可以利用海風發電，光伏發電可以利用陽光發電。三者相互之間可以實現資源的優化配置，提高資源利用效率。三是降低建設成本，通過在同一海域內進行布局，可以減少基礎設施建設和維護成本。四是促進產業協同，貝藻海水養殖、海上風電和光伏發電相互之間可以形成產業鏈條，促進產業協同發展。例如，海上風電和光伏發電可以為貝藻海水養殖提供清潔能源支持，貝藻海水養殖可以為海洋風電和光伏發電提供水質凈化服務，形成互利共贏的產業合作關系。

綜合以上優勢，貝藻海水養殖與海上風電與光伏具有較高的融合發展潛力，有助于推動海洋經濟的可持續發展。

3 貝藻養殖與海上新能源融合發展研究

3.1 貝藻養殖與海上風電融合發展研究

風電場在建設和運營期可能會影響其周邊海底底質和生物生態環境[40]。上述表明貝類和藻類養殖可以有效降低水體中懸浮物的濃度，提升水體溶解氧濃度，促進碳、氮和磷的循環。因此，在海上風電建設完成后，利用風電平臺與貝藻養殖相結合可以改善風電建設對海洋生態環境的影響[41]。除此之外，將貝藻養殖與海上風電結合是節約集約用海的新興發展模式。21世紀初歐洲多國試驗性地將貝藻養殖設施固定在風機上，在二者融合發展方面做出了試探[42]。挪威、荷蘭、法國、英國和德國等多個國家均研究將上風電場和貝類養殖區相鄰布設，利用風力發電的同時種植貝類，實現資源共享和產業協同，形成了一個生態友好的海洋產業鏈，實現了能源和食品生產的雙重效益，促進了能源、食品和生物制藥的多元化產業發展。目前國內外學者也開展了海上風電與網箱養殖模式的穩定性[43-44]。也有部分省市開始了融合發展的相關實踐，例如福建三明灣海域，在海上風電場周邊區域，布設了貝類養殖區和藻類養殖區。貝類養殖區域主要養殖牡蠣、扇貝等貝類，而藻類養殖區域則主要培育海帶、紫菜等藻類，形成一種多元化的海洋產業模式。盡管中國的風電建設起步較晚，但發展速度迅猛，目前海上風電的裝機容量占比較高，處于領先地位[45]。但也會隨之帶來一些問題，海上風電占用海域面積較大且有一定的排他性，近岸海域空間資源較為寶貴，會影響其他產業的發展，因此將兩個產業融合發展是具有較高的發展前景。將二者融合，一是可以改善建設海域生態環境;二是可以節約集約利用資源;三是可以帶來額外的經濟效益。

貝藻養殖與海上風電融合發展需要重點加強以下幾個方面的研究：一是需要加大對海水養殖和海上風電融合技術的研發投入，包括開發新型的海水養殖設施和設備，以及提高風電設施與養殖設施的協同性。二是建立綜合的管理框架，協調海水養殖和風電場之間的空間利用和環境保護，確保養殖和風電活動之間的協調和可持續發展。三是加強對海水養殖與風電融合系統對海洋生態系統的影響評估研究。四是促進政府、行業、學術界和社會各界的合作與參與，共同推動貝類和藻類海水養殖與海上風電融合的發展。

3.2 貝藻養殖與海上光伏融合發展研究

目前，貝藻養殖與海上光伏產業融合發展正處于初步探索階段。近年來，一些地區開始嘗試將貝藻養殖與海上光伏發電相結合，以提高海域資源的綜合利用效率。例如，在浙江舟山群島附近的海域，一些養殖基地開始嘗試在養殖區域安裝浮式光伏發電設備，實現了貝藻養殖與海上光伏的融合發展。國外也有研究討論了海上漂浮式光伏發電設備與貝類養殖網箱設備相結合的可行性，研究發現該模式可以集約節約利用資源，還能帶來一定的生態效益[46]。貝藻養殖與海上光伏融合發展可以實現資源的共享和互補，提高海域的資源利用效率，降低能源消耗，減少對環境的影響。

但貝藻養殖與海上光伏融合發展仍面臨一些限制。首先，技術研發方面存在一定挑戰，例如，如何在海水養殖區域安全、穩定地布置光伏設備以及如何解決光伏設備與養殖設施之間的協同運行等問題，需要進一步研究和解決。其次，生態環境影響方面需要深入研究，融合發展對海洋生態系統的影響尚不清晰，需要開展更多的實地觀測和模擬研究。除此之外，經濟效益方面也需要進一步分析，包括融合發展對能源利用效率、成本降低和產值提升等方面的影響。

貝藻海水養殖與海上光伏融合發展可以從以下幾個方面進行發力。一是加強技術研發，提高貝藻海水養殖與海上光伏融合發展的可行性和安全性。二是加強生態環境影響評估，深入研究融合發展對海洋生態系統的影響，制定科學的保護措施。三是加強經濟效益分析，評估融合發展對資源利用效率和產值的影響，為政策制定提供科學依據。同時，加強政策支持和產學研合作，推動貝藻海水養殖與海上光伏融合發展的實踐與創新，促進相關產業的可持續發展。

4 結語

（1）貝藻海水養殖作為一種生態友好型的養殖方式，可以有效凈化海水、改善水質、提高海洋生態環境質量。同時，海上風電和光伏發電作為清潔能源的代表，可以有效減少對傳統能源的依賴，降低碳排放，推動能源結構轉型。將這三者進行融合發展，不僅可以實現資源的互補利用，還可以形成產業鏈條，促進海洋經濟的多元發展。

（2）在當前全球環境問題日益嚴峻的背景下，實現海水養殖、海上風電和光伏發電的融合發展具有重要的必要性和緊迫性。首先，海水養殖可以有效凈化海水、改善水質，而海上風電和光伏發電可以提供清潔能源支持，從而實現資源的高效利用和能源的清潔生產。其次，融合發展可以促進產業協同，形成海洋經濟的新動能，推動相關產業的創新和發展。此外，通過融合發展，還可以提升海洋經濟的整體競爭力，推動海洋經濟的可持續發展。因此，加強貝藻海水養殖與海上風電與光伏融合發展的研究和實踐，對于推動海洋經濟的轉型升級具有重要意義。在未來的發展中，需要進一步探討貝藻海水養殖與海上風電與光伏融合發展的技術路線和政策支持。同時，還需要加強政府、企業、科研機構和社會各界等多方合作，形成產業聯盟，共同推動融合發展的實施，為海洋經濟的可持續發展做出更大的貢獻。

參考文獻（References）：

[1] 生態環境部.2022年中國海洋生態環境狀況公報[EB/OL].[2023-05-29].https：//www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/jagb/.

[2] 馬佳瑩，戴家偉，胡芳露，等.大型海藻對富營養化海水養殖區的修復[J].農村經濟與科技，2016，27（11）：6-7.

[3] 陳火春，樓毅，劉誠，等.對我國海岸帶生態保護與修復的思考[J].林業調查規劃，2022，47（5）：96-99.

[4] 姜歡歡.渤海灣近岸海域海水增養殖區富營養化評價[D].青島：中國海洋大學，2012.

[5] 姚海燕，趙蓓，劉娜娜.天津濱海新區的生態環境特征及其對區域經濟發展的影響[J].海洋通報，2012，31（3）：341-346.

[6] 林曉娟，高姍，仉天宇，等.海水富營養化評價方法的研究進展與應用現狀[J].地球科學進展，2018，33（4）：373-384.

[7]GERLACHSA.Nitrogen，phosphorus，planktonandoxygendeficiencyintheGermanBightandinKielBay[J].KielerMeeresforSchungen，Sonderheft，1990，7：341.

[8]RABALAISNN，TURNERRE，JUSTICD，etal.NutrientchangesintheMississippiRiverandsystemresponsesontheadjacentcontinentalshelf[J].Estuaries，1996，19（2B）：386-407

[9]BURKHOLDERJM，NOGAEJ，HOBBSCH，etal.Newphantomdinoflagellateisthecausativeagentofmajorestuarinefishkills[J].

[10] 徐姍楠，溫珊珊，吳望星，等.真江蘺（Gracilariaverruco）對網箱養殖海區的生態修復及生態養殖匹配模式[J].生態學報，2008，28（4）：1466-1475.

[11] 陳思旺，許凱，王文磊，等.南日島養殖海帶的生長、碳氮磷元素含量及對海水顆粒和溶解有機物的影響[J].水產學報，2020，44（8）：1306-1316.

[12] 張潤一，鮑格格，趙淳樸，等.四種雙殼貝類對養殖尾水的凈化作用[J].河北漁業，2023，350（2）：1-8.

[13] 方磊，劉健，陳錦輝，等.貝類生態修復作用及固碳效果研究進展[J].江蘇農業科學，2011，39（3）：7-11.

[14] 卜雪峰.貝藻處理海水養殖廢水的應用研究[D].青島：中國海洋大學，2004.

[15] 何培民，段元亮，劉巧，等.我國近海大型海藻生態修復策略與典型案例[J].應用海洋學學報，2021，40（4）：557-563.

[16] 毛玉澤，楊紅生，王如才.大型藻類在綜合海水養殖系統中的生物修復作用[J].中國水產科學，2005（2）：225-231.

[17]BRITOLO，ARANTESR，MAGNOTTIC，etal.WaterqualityandgrowthofPacificwhiteshrimpLitopenaeusvannamei （Boone）in co-culturewithgreenseaweedUlvalactuca（Linaeus）inintensivesystem[J].AquacultureInternational，2014，22，497-508.

[18] 沈淑芬，魏婷，孫瓊花.等.海帶對羅源灣養殖區海水的生物修復研究[J].福建師范大學學報（自然科學版），2013，29（4）：103-108.

[19] 湯坤賢，游秀萍，林亞森，等.龍須菜對富營養化海水的生物修復[J].生態學報，2005（11）：252-259.

[20] 關春江，劉青，趙冬至，等.鼠尾藻對養殖水體凈化的圍隔試驗[J].海洋環境科學，2012，31（5）：701-703.

[21] 王翔宇，詹冬梅，李美真，等.大型海藻吸收氮磷營養鹽能力的初步研究[J].漁業科學進展，2011，32（4）：67-71.

[22] 黃道建，黃小平，岳維忠.大型海藻體內TN和TP含量及其對近海環境修復的意義[J].臺灣海峽，2005（3）：316-321.

[23] 林貞賢，汝少國，楊宇峰.大型海藻對富營養化海灣生物修復的研究進展[J].海洋湖沼通報，2006（4）：128-134.

[24] KELLOGG，M.LISA，SMYTH，ASHLEYR.，LUCKENBACH，MARK W.，etal.Useofoysterstomitigateeutrophicationincoastalwaters[

[25] 方磊，劉健，陳錦輝，等.貝類生態修復作用及固碳效果研究進展[J].江蘇農業科學，2011，39（3）：7-11.

[26] 李學鵬.重金屬在雙殼貝類體內的生物富集動力學及凈化技術的初步研究[D].杭州：浙江工商大學，2008.

[27] 張少軍，周毅，張延青，等.濾食性雙殼貝類對工廠化養殖廢水中懸浮物的生物濾除研究[J].農業環境科學學報，2010，29（2）：363-367.

[28] 張繼紅，吳桃，高亞平，等.5種濾食性貝類對牙鲆的糞便、殘餌及網箱養殖區沉降物的攝食行為[J].水產學報，2013，37（5）：727-734.

[29] 黃琳，徐勝威，王雪磊，等.3種灘涂貝類對凡納濱對蝦養殖尾水凈化效果的比較研究[J].寧波大學學報（理工版），2020，33（6）：7-12.

[30] 齊占會，史榮君，于宗赫，等.濾食性貝類養殖對浮游生物的影響研究進展[J].南方水產科學，2021，17（3）：115-121.

[31] HAVENDS，MORALESALAMOR.Biodepositionasafactorinsedimentationoffinesuspendedsolidsinestuaries[J].IN：EnvironmentalFrameworkofCoastalPlainEstuaries，

[32] 印麗云，楊振才，喻子牛，等.海水貝類養殖中的問題及對策[J].水產科學，2012，31（5）：302-305.

[33] 吳豐昌.國內外生態產品價值實現的實踐經驗與啟示[J].發展研究，2023，40（3）：1-5.

[34] 李京梅，王娜.海洋生態產品價值內涵解析及其實現途徑研究[J].太平洋學報，2022，30（5）：94-104.

[35] 郝記明，章超樺，洪鵬志.南海雙殼貝資源的利用價值及其開發途徑[J].廣東海洋大學學報，2002，22（1）：72-75.

[36] 王增福.鼠尾藻的生理生態和繁殖生物學研究[D].北京：中國科學院研究生院（海洋研究所），2007.

[37] 劉慶輝，余祥勇，張鶴千，等.微藻對水產養殖尾水中氮磷去除效果的研究進展———基于水產養殖尾水資源化利用角度分析[J].水產科技情報，2019，46（5）：290-295.

[38] 賀加貝，孫俊榮，趙強，等.煙臺市貝藻養殖的碳匯貢獻及能力評價[J].海洋湖沼通報，2022，44（3）：117-122.

[39] 張繼紅，劉毅，吳文廣，等.海洋漁業碳匯項目方法學探究[J].漁業科學進展，2022，43（5）：151-159.

[40] 張晶磊，楊紅，王春峰，等.江蘇濱海海上風電場建設對近岸海洋生態環境的累積影響評價[J].海洋環境科學，2019，38（6）：884-890.

[41] 李彥平，劉大海.基于立體化開發的海域資源配置方法研究[J].海洋環境科學，2019，38（3）：435-440.

[42] BUCKBH，LANGANR.Aquacultureperspectiveofmulti-usesitesintheopenocean：theuntappedpotentialformarineresourcesi heanthropocene[M].Cham：Springer，2017.

[43] LEIY，ZHENGXY，LIW，etal.Experimentalstudyofthestate-of-the-artoffshoresystemintegratingafloatingoffshorewindturbinewithasteelfishfarmingcage[ J].MarineStructures，2021，80：103076.

[44] SU H，BIC W，ZHAOYP.Numericalanalysisofthedynamicresponseofanintegratedstructureofthefloatingwindturbineandthe fishcagetoregularwave[C]//The9thConferenceonComputationalMethodsinMarineEngineering（MARINE2021）.2022.

[45] 黃超，徐瑩瑩，胡潔.關于“十三五”時期海上風電產業發展情況及未來趨勢的思考[J].海洋經濟，2022，12（5）：81-87.

[46] HALWEILB.Farmingfishforthefuture[Z].2008.