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海洋恢复生态学
1.6.3.2.5 五、绿潮的治理
五、绿潮的治理

绿潮难于治理,且一旦暴发将造成很多危害,因此提前预防是很重要的。加强跟踪监测是这一过程中非常重要的环节。监测可以分为船舶监测、卫星监测、飞机监测以及建设海洋监测站监测等。应对绿潮措施主要有以下几方面:

1.人工捞除和机械采收

目前对绿潮的应急治理主要是海上打捞和陆上机械采收(图16-20)。

图16-20 青岛对浒苔绿潮的应急处理措施

2.化学法

有实验室内研究表明,氯化钠、硫酸铜、“84消毒液对浒苔均有一定的杀灭作用。但是绿潮往往大规模暴发,这样一来如果使用化学试剂,处理成本太大。而且将大量化学药品投入海中,可能对海洋环境造成破坏,得不偿失。

3.资源化利用

目前对浒苔的资源化利用研究范围还很小,生产链主要划分为低端与高端两个层面。低端生产链主要集中于生物质肥料和生物质能源的开发,高端生产链主要围绕食品及其添加剂、饲料、药品、浒苔生物活性物质以及工程材料等几个方面。

(1)浒苔可用于食品、保健品、饲料等的开发。目前有研究表明,浒苔具有很高的营养价值和药用价值,陈灿坤等研究,浒苔当中含有丰富的粗蛋白、脂肪、多糖、粗纤维、各种维生素、各种矿物质盐分等。浒苔在日本被称作“青海苔”,在当地非常受欢迎,在我国的福建南部、江苏、浙江等地也以浒苔作为食品。浒苔氨基酸所含种类比较全面(表16-3)。浒苔中还含有活性物质,可用于制成肥料或饲料。如此,就可以将收集浒苔与经济收入联系起来,促使更多人收集浒苔,从而利于绿潮的治理。

表16-3 浒苔常规营养成分及氨基酸含量
(单位:%,干物质基础;林英庭等,2009)

续表

浒苔含有大量的浒苔多糖、绿藻蛋白、不饱和脂肪酸和天然的矿物质等。浒苔多糖的化学组分比较复杂,主要由糖醛酸、硫酸根和单糖组成,其中糖醛酸和硫酸根的含量相对比较稳定。浒苔多糖在单糖组成和含量方面既存在共性也存在差异性。在分析的多种浒苔多糖中,鼠李糖和葡萄糖是最稳定的单糖组分,在所有多糖中都存在,分布最广泛;半乳糖和木糖含量也比较多,在多种浒苔多糖中都存在;而甘露糖、阿拉伯糖和艾杜糖含量相对较少,仅在个别浒苔中存在(魏鉴腾,2014;见插文)。

现代科学研究表明,浒苔多糖等活性成分具有抗氧化、抗肿瘤、降血脂等生物学功能(Kim等,2011;Jiao L等,2009)。浒苔多糖应用广泛:作为海洋生物医药原料可以提高免疫力,清除人体自由基;在动物饲料中使用添加浒苔多糖,可以起到提高动物免疫力、预防动物流行病的传播等作用。

多 糖

多糖(polysaccharide)是由糖苷键连接的由醛糖或酮糖组成的聚合度大于 10的大分子,其通式为(C6H10O5x。根据分布情况可分为细胞壁多糖、胞间多糖以及胞内多糖。其化学性质如下:无甜味;不溶于水;不能通过细胞膜,不可直接被吸收,故必须先水解成单糖才可被细胞吸收和利用;只能形成胶体,非还原糖,无变旋性,有旋光性。

多糖的3D结构图(图片来自Mills B)

海藻多糖就来源可分为褐藻多糖、红藻多糖、绿藻多糖和蓝藻多糖四大类,其中前两者研究较多。

(1)红藻多糖:红藻多糖主要有琼胶、卡拉胶和琼胶-卡拉胶中间多糖,均是以半乳糖为单位结合而成的半乳聚糖。

(2)褐藻多糖:褐藻多糖主要来自海带、巨藻、泡叶藻和墨角藻等,有褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉。

(3)绿藻多糖:绿藻多糖为构成绿藻细胞壁填充物的木聚糖和或甘露聚糖,还有少量存在于细胞质内的葡聚糖。

(4)蓝藻多糖:目前对蓝藻多糖的研究较少,主要以螺旋藻多糖为代表。

中国海洋大学海大生物集团于2013年8月建设浒苔资源高值化利用基地,总建筑面积达3.6万平方米。该基地主要用于海藻多糖提取、海藻寡糖制备、海藻微生物制剂生产,是国际上唯一的规模化进行绿藻多糖提取、纯化、制备以及绿藻多糖系列制剂生产的基地。该基地投入使用可大幅度提高青岛市的浒苔资源化利用能力,并实现浒苔资源的高值化利用,可形成年产高纯度的浒苔多糖1000多吨、高端绿藻糖肽生物制品300t、新型海藻有机水溶肥料20000t、动物免疫增强剂1000t,具有显著的经济效益和社会效益。

(2)海藻可以被用作燃料。有些国家收集绿潮藻,对其进行处理,制造生物气。绿潮藻的粗纤维含量为7% 左右,虽低于陆生植物但因其总量巨大,所以应用前景非常广阔。处理过程包括水解和滤液甲烷化,在发酵过程中,在产酸和产甲烷阶段之间会发生固液分离,使得提取有机质成为可能,这也就为生物柴油、乙醇等清洁能源的制备提供了前提。图16-21一个浒苔滤液的酸化及产甲烷的装置(根据Morand,2006的文献绘制)。

图16-21 浒苔滤液的酸化及产甲烷阶段装置

1.酸化反应器;2.预消化泥;3.螺旋压榨;4.压缩泥;5.水解液储藏池;6.甲烷产生器;7.沼气炉;8.贮气器

4.生态治理的方法

Valiela(1997)等研究表明,在较浅的河口以及港湾等近岸海域,通过上行效应以及下行效应的控制可以达到控制大型海藻暴发的目的。该方法包括以下几点:通过种质鉴定和遗传溯源技术寻找大型海藻的聚生地,控制限制性营养盐的过量输入;通过增殖浮游动物和藻食性动物以及应用营养竞争性海藻进行生态恢复;增加生态系统的多样性以减少绿潮藻的栖息地环境,转变其单一生物群落结构的生态系统,使系统能量和物质的输入、产出达到均衡状态。这是一种较物理、化学方法更为有效和健康的生态防治办法。