黄海浒苔绿潮源自紫菜养殖筏架或者江苏紫菜养殖扩张的假设,是否科学合理?当我们收到热心读者推荐的3篇相关论文原稿及中译稿后,进行了研读与讨论,得出了几点可能会影响到该“假设/观点”科不科学、合不合理的疑义,并谈了些粗浅想法,算是抛砖引玉。希望日后在针对黄海浒苔绿潮防控/防治决策时,能够广开言路,去芜存菁,早日寻找到积极应对、而非盲目应付的“治本之策”。
据悉,这3篇论文是业内公认、也是引起广泛争议,并较早公开发表在国外学术刊物上的、涉及黄海浒苔绿潮源自紫菜养殖筏架或者江苏紫菜养殖扩张论题的代表作,分别是:
1、World’s largest macroalgal bloom caused by expansion of seaweed aquaculture in China/中国海藻养殖扩张引发世界最大绿潮;
2、Recurrence of the world’s largest green-tide in 2009 in Yellow Sea, China:Porphyra yezoensis aquaculture rafts confirmed as nursery for macroalgal blooms/2009年中国黄海再次出现世界最大绿潮:紫菜养殖筏架被确认为大型藻华的苗圃;
3、Inter- and intra-annual patterns of Ulva prolifera green tides in the Yellow Sea during 2007–2009, their origin and relationship to the expansion of coastal seaweed aquaculture in China/2007-2009年黄海浒苔绿潮的年际和年内格局、成因及其与中国沿海海藻养殖扩张的关系。
前两篇的第一作者为我国从事海洋藻类生态学研究的学者,第二作者则为澳大利亚从事卫星遥感反演方法研究的学者;后一篇的一、二作恰好是前两篇的二作与一作,互换了排名。
需要指出的是,这3篇代表作均公开发表在一份名为《Marine Pollution Bulletin》(海洋污染通报)的国外学术期刊(据查询,该刊物缩写名为MPB,是一份在英格兰注册的开放获取(OA)期刊,只发线上文章,没有纸质版;每年发表近千篇文章,每篇版面费约2.5万元---平台注)上,发表年份分别为2009年、2010年和2011年。
二、文章中被发现的问题
(1)2009年文“青岛绿潮清理过程中去除的海藻总氮负荷的计算方法如下:在北京奥运会/青岛奥帆赛开始前清除了约100万吨浒苔,且已知同属海藻肠浒苔的湿重是干重的7倍,因此清除的肠浒苔干重约为142,857吨;而肠浒苔的氮含量干重为20毫克/克,所以,清除的肠浒苔含氮量为2,857吨。假定生活污水含氮量为每人每天4.5公斤,那么从青岛绿潮中去除的海藻氮含量,仅相当于634,921人一年的污水排放量。”
事实上,按照该文给出的相关参数并计算,似乎无法得到“仅相当于634,921人一年的污水排放量”的结果,而仅仅是“1,763人”。下面给出了两名热心读者提供的核实材料:
读者一:目前城镇污水处理厂污染物排放标准中要求,总氮浓度排放标准一级B要求为20毫克/升,一级A为15毫克/升。北京市综合污染物排放标准,一级B总氮排放低于15毫克/升,一级A总氮排放低于10毫克/升。纺织染整工业水污染物排放标准表一要求,总氮小于20毫克/升。
另据孙永利等(2020年)发文称,他们曾在常州市某楼宇实测3个月居民排放的日生活污水污染物,得到的检测期间居民生活污水人均日产生量为216升(与国标给出的日人均产出污水量200升十分接近)。其中楼宇排水口COD、BOD5、NH3-N、TN(总氮)和TP的日均浓度分别为549、259、45.43、79.23和7.45毫克/升,人均日污染物产生量分别为121、59、9.5、17.0(总氮)和1.6克;也就是说,每人每年会产生约6公斤总氮的生活污水。
因此,该读者认为,2009年文中的“每人每天4.5公斤”应该不是一天、而是一年的量;但比起上述的6公斤又似乎低了些。
读者二:据赵芳(2010年)文章称,山东农村人口近5000万,每年生活污水排放量为14亿吨,其中氨氮9万吨,总磷8万吨,可得山东农村人口平均氨氮排放量为4.93克/(人·日),总磷排放量为4.38克/(人·日)。另据张维等(2022年)对常州某居民楼宇人均日生活污水排放量报道,人均日生活污水污染物产生量、污染物排放浓度和浓度比值均呈现冬季较高、夏季较低的变化规律,夏季产生NH3-N、TN和TP平均值为10.24、17.10和1.62克/(人·日),夏季平均值分别为8.94、13.50和1.45克/(人·日)。
还有李永球等(2023年)的文章称,新郑市农村生活污水治理项目覆盖人群7万户,污水处理规模共计17,077吨/天,厂站进水平均水质如TN、NH3-N、TP含量分别为98.71、85.38、12.76毫克/升。据此测算,人均排放TN、NH3-N、TP分别为24.08、20.83、3.11克/(人·日)。
为此,该读者认为,2009年文中的推算有误。如根据TN人均排放量20克/(人·日)测算,2857吨TN相当于39.14万人每年的排放量;若按文中的每人每天排放值缩小1000倍,即4.5克/(人·日)测算,2857吨TN相当于174万人每年的排放量。
于是,我们按照上述两位读者的核算思路,将2009年文中的“每人每天4.5公斤”,看作为“每人每年4.5公斤”,就可以得出“634,889人”,与原文的结果十分接近。
尽管2009年文在引用他人文献数据时,可能是笔误、也许是排版时出错了,但文章审稿专家也是难辞其咎。不过,也有读者直截了当地指出,文章试图通过估算“青岛绿潮清理过程中去除的海藻总氮负荷”来直接排除黄海浒苔绿潮不是由海水富营养化引起的可能性,这一命题本身就存在问题。
不说黄海沿岸海域水体中的总氮负荷,除了沿岸城市的生活污水外,更多的还有来自于沿岸的工业园区污水和养殖池塘废水,以及由众多入海河流携带的、来自内陆地区的各种污水、废水和农业退水等这一事实;单说苏北浅滩海域含有的总氮负荷,除了被青岛一地清理的暴发种浒苔利用外,更多的还会被在海上自然衰亡的、比登岸的生物量多上10倍,甚至几十倍的浒苔所吸收;同时,还有被沿海的养殖紫菜,以及难以估算的天然藻类所摄入等。
显而易见,这种命题或者假设本身就缺乏科学依据,而且仅利用江苏3个沿海城市生活污水中的总氮排放量,与青岛一地“绿潮清理过程中去除的海藻总氮负荷”来做比较,更是在以偏概全,没有科学合理性可言。
(2)2009年文“十天以后(2008年5月30日),绿色斑块迅速增大,覆盖面积达1,200平方公里,影响面积达40,000平方公里,并离开江苏沿海进入山东青岛附近的黄海海域。”
而2010年文则称“2008年6月,中国青岛附近的黄海沿岸出现了世界上最大绿潮,面积约600平方公里(指覆盖面积),威胁到2008年奥运会帆船赛。”并称“这一预测在2009年6月被证明是正确的,总计1,227平方公里的绿潮斑块影响了黄海24,000平方公里的面积。”
2011年文又称“漂浮藻类所覆盖的区域在2007年是82平方公里(分布面积10,638平方公里),而2008年为3,489平方公里(84,109平方公里)和2009年为4,994平方公里(70,382平方公里)。”
据查询当时国家海洋局发布的《海洋灾害公布》,虽然没有2007年的统计数据,但2008年和2009年的绿潮最大覆盖(分布)面积还是有的,分别为630平方公里(25,000平方公里)和2,100平方公里(58,000平方公里)。
显然,与3篇文章中引用的统计数据有较大出入;况且,普遍高估了1.2-5.5倍。即便是3篇文章本身,引用的绿潮面积数据也有较大偏差。这对一篇科学论文来说,显然不够严谨;何况这些数据还被用来支持文章观点、结论的,不免草率了。
(3)2009年文“连云港、盐城和南通是卫星图像中呈现小绿色斑块的3个主要沿海城市。在过去的5年里,这些城市用于条斑紫菜养殖的沿海面积从2003年的9,460公顷(约14.19万亩)增加到2008年的22,974公顷(约34.46万亩)。”
2010年文“我们推测江苏沿海地区约22,974公顷(约34.46万亩)的紫菜养殖场,可为浒苔生物量的积累提供一个良好的附着‘苗圃’。”;“基于4月份两个物种的生物量和3个研究城市的紫菜养殖总面积,我们估算了这两个物种的总产量。6个采样点的紫菜养殖总面积为17,961公顷(约26.94万亩),可产生3,679吨浒苔和943吨肠浒苔。然而,3个城市的紫菜养殖总面积为22,974公顷(约34.46万亩)。据估计,在紫菜养殖筏架上的总生物量,浒苔约为4,956吨,肠浒苔约为2,013.9吨。”
2011年文“近年来,潮间带岸线紫菜养殖面积从2004年的9,400公顷(约14.10万亩)增加到2008年的28,500公顷(约42.75万亩),增长了3倍甚至超过200%。可以看出,在此期间,连云港地区的紫菜养殖面积从2,633公顷(约3.95万亩)增加到6,800公顷(约10.20万亩),增长了158%,南通地区的紫菜养殖面积从5,600公顷(约8.40万亩)增加到13,333公顷(约20.00万亩),增长了138%。而同期盐城地区紫菜养殖面积从1,173公顷(约1.76万亩)增加到8,333公顷(约12.50万亩),增长了610%。”
然而,根据读者提供的一份历年江苏省紫菜养殖面积统计表,可以看到,在2004-2005年紫菜养殖季,即2005年度全省紫菜栽培面积为14.05万亩;2008年为28.71万亩,其中:连云港8.50万亩、南通15.42万亩、盐城4.79万亩。即使是在2008-2009年紫菜养殖季,即2009年度全省紫菜栽培面积也仅为33.08万亩,其中:连云港9.02万亩、南通18.94万亩、盐城5.12万亩。
对照可见,文章中引用的江苏紫菜养殖面积,无论是2003年(14.19万亩)还是2004年(14.10万亩),均略高于当地2005年统计结果(14.05万亩),但并不离谱,可以接受。不过,2011年文中引用的2008年养殖面积,无论是全省的,还是分地区的,似乎都高出了不少,其中全省的偏高约14.04万亩;即使是2009年度,江苏全省的紫菜养殖面积也只有33.08万亩,偏高约9.67万亩。其中分地区的养殖面积,特别是南通-盐城地区的,更要高出8.44-12.29万亩。
不知文章中引用的江苏紫菜养殖面积数据是从什么渠道获取的?2008年或者2009年的养殖面积普遍偏高,尤其是南通-盐城地区的偏高更加离谱,难免会让读者猜疑,文章可能在为论证或者抛出“海藻养殖扩张引发世界最大绿潮”观点,有意铺垫。
(4)2009年文“尽管充足的光照和可利用的营养物质,在浒苔最适生长中也起着重要作用,但在绿潮发展和迁移的42天时间里,确实存在着有利于浒苔生长的条件,而且恰恰依赖于如此高的生长率,浒苔的生物量才在这样的时段里增加了100-100,000倍。”
2010年文“利用已知黄海中浒苔每天10-37%的生长速度,我们计算出4,956吨浒苔足以在17天和56天内引发2008年规模的绿潮(约100万吨)。
其实,2009年文和2010年文对“超过100万吨绿藻被从海滩和海岸清除”均有表述,也就是说,2008年绿潮的总生物量应该还要多得多,“100万吨”仅是被青岛一地清除的绿藻生物量而已。有报道称,2008年夏季沿岸打捞清理的浒苔总量,估计只占当年绿潮总生物量的1/10。
此外,文章还显而易见地忽略了来自养殖区域以外的其他人工设施,如堤坝、海上建筑物等,以及自然岩礁、砂砾和悬浮颗粒等,附着基上同样可以附着生长浒苔的可能性,以及对巨大生物量贡献的事实。所以,这里提到的浒苔生物量可以增加“100-100,000倍”,纯粹是管见所及,并无科学合理性可言。
有业内专家提出,倘若暴发种浒苔真有文章中所说的“生长率”,那么,绿潮规模大小应该与紫菜养殖面积扩不扩张,没有太大的联系。因为,即使近5000吨的紫菜养殖区杂藻入海,到了北方海域就是50万吨至5亿吨的浒苔生物量;如果只有500吨或者50吨杂藻,也足以形成绿潮,而且还是生物量高达500-5,000万吨规模的绿潮。
为此,也有业内学者专门撰文阐述,对于一种能在适宜条件下快速繁殖的生物来说,种源的多少并不是决定性因素,充其量也就是早几天晚几天的事。浒苔这种绿藻,在海洋中是广布的,只要条件允许,就可能大量繁殖。所以,种源很难成为浒苔绿潮暴发的限制性条件。但光照、温度和营养盐则可能成为其限制性条件。因为光照、温度会随着天气转暖,慢慢满足浒苔的生长要求,所以营养盐最有可能是引起浒苔绿潮暴发的重要因子。
2、提出的假设/推论缺乏事实依据
(1)2009年文“按照我们的计算,青岛沿海清除的浒苔氮含量相当于约63.50万人每年排放污水的氮含量。然而,黄海沿岸大约生活着4,400万人,其中连云港4.68万人,盐城4.60万人。因此,富营养化不可能是造成绿潮的主要原因,而且短期内任何减少氮污染的措施,都不可能阻止以条斑紫菜栽培区为源头的绿潮暴发。”
事实上,黄海沿岸又何止生活了4,400万人。除了黄海西岸的江苏、山东,还有东岸的朝鲜和韩国,应该远不至这个数字;再者,也有读者指出,文章依据上述难以置信的估算数据,以及完全忽略了我国是一个农业大国,大量使用化肥等产生的农业退水汇入河流、海洋,会比沿海地区排放生活污水中的含氮量要高得多这一事实,盲目否定水体富营养化是造成绿潮主因的普遍认知,显然不只是管见所及了,而是在与近几十年来国内外学者对全球频发的赤潮、绿潮等生态异常现象深入调查研究后达成的普遍共识,唱对台戏了,是缺乏真实科学依据支持的伪创新。
(2)2009年文称,“这一事件表明了减少沿海营养物质污染的需求已经十分迫切,但这个问题在我国短期内可能是难以解决的。江苏省紫菜养殖业的快速扩张为绿潮藻浒苔提供了大量来源,很可能是青岛发生大规模绿潮的原因。”
2010年文又称,“目前还不清楚黄海绿潮发展所需的氮含量,但黄海中的营养物质含量很高,几乎可以肯定足以满足引发绿潮。不过,黄海绿潮形成主因并不能归咎于此,因为这种富营养条件已持续多年,而绿潮却是在2006年条斑紫菜养殖面积扩张之后才发生的。”
2011年文还称,“2009年(也是2008年和2007年)的源头被追踪到中国江苏省南通和盐城之间的海岸线上,那里最近扩大的紫菜养殖很可能为藻华提供了生物质来源。”
显而易见,文章对黄海存在高含量营养物质,并足以引发绿潮的事实,也是心知肚明的,但却依然自相矛盾地把引发浒苔绿潮的源头,指向可以显著降低海域富营养化水平的紫菜养殖业扩张,甚至是养殖设施上。这不只是在本末倒置,更是完全忽略了庞大浒苔生物量同时可以消耗掉巨大的氮磷等营养物质和二氧化碳,以及降低水体富营养化水平的正面作用与影响。
其实,国外已有大量研究表明,富营养化,特别是人为氮输入被认为是控制绿潮发生的主要因素。另据国内其他学者的研究结果,来自紫菜养殖设施上的附着浒苔,也并非都是暴发种浒苔;实际上,2010年文也有明确表述,除了暴发种浒苔外,还存在生物量同样可观的肠浒苔。还有读者指出,黄海浒苔绿潮形成中的庞大生物量,更多的种源还可能来自养殖设施以外的其他人工设施、自然岩礁、砂砾和悬浮颗粒等形式丰富多样的附着基。
此外,文章也全然没有考虑到自然环境,如温度上升、入海污染物剧增并超过水体自净能力等阈值因素的作用与影响。尤其是在2007年前后,国内也不乏有一些大小湖泊暴发蓝藻水华现象的报道,且大都在采用引进大江大河的水量来稀释湖泊富营养化水体,以及提高湖泊的水交换能力等;而由湖泊排出的大量富营养污水,往往又被江河携带入海,汇入近岸海域。这样的突发、客观因素,显然同样不能在相关问题的研究中置之不理。
2009年文“中国和其他一些国家鼓励大规模栽培有价值的海藻,作为解决沿海水域富营养化问题的一种补救措施。然而,从本文所描述的后果来看,可能会得不偿失,而且还会将负面影响从源头传播到更远的地方,甚至可能从一个国家传播到另一个国家。”
看来文章对我国长期以来在沿海地区发展大型经济海藻养殖业,作为建设海上粮仓的重要组成部分,以及借此来降低沿岸海域水体富营养化水平的努力与实践,抱有很大成见;甚至在为处于同一海域的周边省份、国家打抱不平,则有些别有用心了。好在近几十年来,不仅在我国、在东南亚,甚至在欧美等国,大力发展海藻养殖业几乎已是人心所向。认识到海藻是这个星球上最大的未开发资源,它可以是有营养的食物、塑料的替代品,也可以恢复我们的海洋及生物多样性,甚至帮助应对气候变化,故已越来越受到人们的广泛关注。
至于文章强调的浒苔绿潮“异地成灾”说,硬把紫菜养殖业发展看作是池鱼之殃,而把自然因素的作用与影响置诸度外。有业内专家指出,依据国内外早期普遍公认的黄渤海环流形势图来看,靠近黄海西海岸的表层水体或者漂浮物体,最大可能沿着西侧海域由南向北(夏季)或者由北向南(冬季)迁移,但至今还没有发现存在由西向东流动的海流证据。不过,按照黄海沿反时针方向旋转的环流特性推测,位于南黄海东则的水体与物质,倒极有可能随着环流由东部进入西部沿岸海域。
所以说,“将负面影响从源头传播到更远的地方”,应该是有可能的,因为这完全取决于海域自然环境因素的分布、特征与演变规律;但“可能从一个国家传播到另一个国家”,则有点危言耸听了。倘若由于自然环境条件(如海面风及其风漂流、海流)导致的漂浮物随波逐流远距离迁移,也是十分正常的现象,不值得大惊小怪,更不应该烘托渲染。