石瑞 胡欣 楊志勇 陳寅杰 甚慶元

摘要 [目的] 了解我國電捕魚工具使用現(xiàn)狀，為國家制訂漁業(yè)資源保護政策與導向提供科學依據(jù)。[方法] 采用實地收集魚具，測定電捕魚工具可擊昏魚的作用范圍、輸出電壓、波形，分析該類工具在性能上的演變，評價電捕魚工具對水生資源的影響。[結(jié)果]現(xiàn)有電捕魚工具以脈沖輸出為主，直流輸出為輔，沒有收集到交流輸出樣品。現(xiàn)有電捕魚工具的平均輸出電壓是1975年的1.6倍、1959年的3.0倍，平均擊昏作用距離是是1975年的1.3倍，1959年的1.7倍;個別工具的輸出電壓達到1975年的4.3倍，1959年的8.0倍;可擊昏作用半徑達到1975年的2.3倍及1959年的2.9倍。研究結(jié)果還表明現(xiàn)有的電捕魚工具通過提升輸出電壓、改為脈沖輸出等方法，提升捕魚效率、擴大作業(yè)范圍，會引發(fā)魚等水生生物資源的加速消亡。[結(jié)論] 該試驗分析方法及作用半徑的評估方法，可用于電捕魚工具對水生資源影響的評估，有利于推進我國農(nóng)牧水產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

關鍵詞 電捕魚工具;性能;擊昏;作用半徑

中圖分類號 S937;S969;S972 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）33-11986-03

Electrical Properties Study and Scope Evaluation of Electric Fishing Tools in Fresh Water

SHI Rui1， 2， 3， HU Xin1， 2， 3， YANG Zhi-yong1， 2 et al

（1.The National Supervision and Testing Center of Fishery Machinery and Instrument， Shanghai 200092; 2. Fisher Machinery and Instrument Research Institute， Chinese Academy of Fishery Science， Shanghai 200092; 3. Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering， Ministry of Agriculture， Shanghai 200092）

Abstract [Objective] To study the utilization status of electric fishing tools in China， and provide scientific basis for policy-making and guidance of fishery protection. [Method] The scope of immobilized fish with electric fishing tools， output voltage， wave form were determined，evolution of the tools performance was analyzed， effects of electric fishing tools on aquatic resource were evaluated. [Result] It was indicated most of them had strong effects by outputting pulsed waveforms， only two of them outputting DC waveforms with low voltage values， none of them was found outputting AC waveform in now days. In the result of voltage values was showed， the most powerful sample reached 4.3 times and 8.0 times corresponding with them acted in 1975 and 1959. While in the result of average voltage values was showed， they were 1.6 times and 3.0 times than they was in 1975 and 1959. Kelieyier electric field formula was used to calculate the immobilized range. In the result of range was showed the most powerful one was 2.3 times and 2.9 times than they acted in 1975 and 1959. It was indicated that in now days， the electric fishing tools improved fishing efficiency， expanded the fishing range by the way of enhancing the output voltage， changing to pulse output mode. While what worries us is this will cause more consumption on aquatic biological resources like fishes. [Conclusion] Test methods in this study， the role of the radius of assessment methods and the resulting data can be used for aquatic resource evaluating values， will help promote the sustainable and healthy development of Chinas agriculture and animal husbandry aquaculture industry.

Key words Electric fishing tools; Electrical properties; Immobilized; Scope

基金項目 南岸干渠攔魚設施項目（NAZG-0109042）;農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點開放實驗室（2013005）。

作者簡介 石瑞（1969- ），男，山東青島人，副研究員，從事漁業(yè)儀器裝備研究。

收稿日期 2014-10-28

我國《中華人民共和國漁業(yè)法實施細則》第17條及第20條，明令禁止使用電力捕魚;我國《野生動物保護法》、《中國自然保護綱要》等法律提出了生物資源保護的要求[1]。但是在我國使用電捕魚作業(yè)仍然較為普遍，因此研究電捕魚工具性能，及其對魚有多大作用范圍十分重要，可用于水生資源影響評估，有利于推進我國農(nóng)牧水產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展[2]。

電捕魚工具是通過在水中電極放出高壓電，引發(fā)附近魚的向陽極游動，嚴重時引發(fā)魚的昏迷，甚至死亡而達到捕魚目的[3～5]。常見的電捕魚工具由蓄電池、主機、兩根粗電纜及連接主機的控制開關等部件組成[6]。蓄電池負責供電，連接主機的2根電纜間隔若干米通入水中，作業(yè)人員通過開關控制主機作業(yè)。如果看到河面泛起死魚的情形，那是有人在使用電捕魚工具，電捕魚工具致人傷亡的新聞也常見諸報端[7]。

國內(nèi)外有關魚電刺激行為的研究報道較多[8-11]，而對電捕魚工具的研究[12]時間較為久遠且數(shù)量少，多主要集中在攔魚保護方面[13-19]，不能反映魚具的發(fā)展狀況。為比較準確地了解我國電捕魚工具的使用現(xiàn)狀，該文研究了歷年有關電捕魚工具的性能，以期為提升我國漁業(yè)裝備整體性能[20-21]，為國家制訂漁業(yè)資源保護政策與導向提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品來源

每年3～5月間，尋找江浙滬郊縣的河流、湖泊邊安裝有電捕魚工具進行作業(yè)的船只，進行測量與觀察。于（2012～2014）年共采集35套樣品，其中33套為脈沖輸出類型，2套為直流輸出類型，該文選取9個典型樣品進行分析。

1.2 測試方法

有多種方法可測試電捕魚工具，如電壓、電流、電場等[4-5，22]。選用固定阻性負載的電壓測試法，可直接觀測輸出波形，便于對樣品的輸出特性進行分析，不受環(huán)境條件的影響，不需要采用復雜的分流法去測試電流[8]，經(jīng)過換算能得出輸出電流值;也不需要測試電場時加測試水溫、水體電導率和電極尺寸等環(huán)境參數(shù)[9]，已知水電導率和電極布設條件，可用電壓值換算出電場值。因此電壓測試法具有成本低廉、方法簡單易行的特點，便于分析比較數(shù)據(jù)。該試驗選用電壓測試法。

電捕魚工具有輸出電壓高、功率大等特點。在測試脈沖輸出類樣品時，在輸出端接入阻性負載，并聯(lián)總值為100K/20W的電阻，經(jīng)分壓抽頭測試電壓;在測試直流輸出類樣品時，不接阻性負載只接入分壓電阻測量電壓。綜合電捕魚工具輸出特點、河水電導率范圍、電捕魚工具電極尺寸以及布置間距等情況，阻性負載選取3 Ω/1kW[23-24]能較好地適應各種脈沖輸出類淡水電捕魚工具的工作。

測試時，使用耐壓值為1 kV的福祿克數(shù)字萬用表監(jiān)測電壓，當確定分壓段電壓值低于300 V（示波器耐壓限值）后接入安捷倫監(jiān)視示波器，測量輸出波形、輸出電壓、重復周期和脈寬等數(shù)值[9]。測試時，還應考慮采取隔離措施隔離，防止損壞測試設備。測試前后應了解并統(tǒng)計電捕魚工具作業(yè)情況及電極布設情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 電捕魚工具的基本工作性能

在33臺被測樣品中，31臺采用脈沖輸出，其余2臺為直流輸出型，未發(fā)現(xiàn)交流輸出型設備。大多被測樣品具有輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕或頻率調(diào)節(jié)旋鈕。抽取7臺脈沖型和2臺直流型電捕魚工具進行測試結(jié)果見表1。由表1可知，各種魚具的最大可輸出電壓值[25]、脈寬[14]及重復周期[26]。抽取的這7種典型樣品脈沖輸出波形為一連串重復的尖脈沖（圖1），部分樣品輸出波形為成組的尖脈沖（圖2）。

表1 電捕魚工具性能的測試結(jié)果

圖1 電捕魚工具的典型分壓輸出波形1

圖2 電捕魚工具的典型分壓輸出波形2

實際作業(yè)觀察發(fā)現(xiàn)，魚具

通過在水中電極放出電，引發(fā)附近魚的感電（逃避）、趨陽、昏迷和死亡等4種反應，感應電擊的魚體，其電壓閾值有逐級升高的特點。根據(jù)已有的魚對電反應研究成果表明，當在水中設置金屬電極，通以電壓產(chǎn)生電流，在水中建立了電場[3]。由于魚本身是一種導體，在電場范圍內(nèi)的魚因受電場影響，在魚體上產(chǎn)生魚體電壓降，隨著魚體電壓的變化，魚會被動產(chǎn)生各種強制性反應。實際觀察證明，當電壓較小時，魚因受到弱刺激，會游離電場強的區(qū)域;當電壓大到某一程度時，魚會游向陽極，呈趨陽反應;當電壓繼續(xù)增大到某一閾值，魚失去行動能力昏迷[1];繼續(xù)加大電壓，會導致魚的死亡。

2.2 輸出方式

脈沖輸出是電捕魚工具提高捕撈效率的一種手段。由于主機廣泛采用電容儲能放電技術，因而輸出的脈沖波呈指數(shù)下降特征。一般電捕魚工具有脈沖、直流和交流等多種輸出類型，而指數(shù)脈沖波和1/4正弦波的輸出對魚能產(chǎn)生更顯著的趨陽效果[9]。據(jù)文獻記錄，歷年電捕工具的輸出電壓：1959年，交流型為380 V[26];1975年，交流型為450～500 V[26]、直流脈沖型為（600～700）V[26];至2014年，直流型為530.4 V、而脈沖型電壓輸出值高達3 025 V。此次普查結(jié)果證實，電捕魚工具電壓輸出方式經(jīng)歷了從交流到直流再到脈沖輸出方式的變化特點，證實了脈沖輸出已成為今后的發(fā)展趨勢。

提升電壓是提高效率擴大捕魚范圍的另一種手段。當水的電導率、溫度等環(huán)境條件不變時，根據(jù)電場強度的公式：

E=US。

當電捕的范圍（距離S）變大，要對同品種同尺寸魚體施加原定的魚體電壓，只能通過提升電捕魚工具的輸出電壓（U）來實現(xiàn)。如今，使用的電捕魚具脈沖型電壓輸出值已高達3 025 V，說明了這種發(fā)展趨勢。

由圖3可知，現(xiàn)有電捕魚工具的平均輸出電壓，已是1975年的1.6倍，

圖3 歷年電捕魚工具的輸出電壓提升趨勢

是1959年的3.0倍;現(xiàn)有個別電捕魚工具的輸出電壓，已是1975年的4.3倍，是1959年的8.0倍。改善電捕魚工具的輸出波，提高其輸出電壓，可增大作用半徑、提升捕撈效率，但是，電壓過高會直接引發(fā)魚的死亡，這種過度的生物資源消耗會引發(fā)資源匱乏。因此我國《中華人民共和國漁業(yè)法實施細則》明確禁止對魚類濫捕濫殺的行為，《水生野生動物保護實施條例》、《中國自然保護綱要》等法律法規(guī)，也對類似情形作了限制[27]。

2.3 作用半徑評估

2.3.1 作用半徑評估方法。

采用克列伊爾電場作用范圍計算公式：

r=ILρ4πU-Iρ4πE

式中：r—作用范圍的半徑，單位為m;I—設備輸出電流值，單位為A;L—魚體長度，單位為m;ρ—水的電阻率，單位為Ω·m;U—魚體狀態(tài)電壓，單位為V;E—產(chǎn)生某反應的電場強度，單位為V/m[4]。

2.3.2 計算參數(shù)的選取。

河水電導率σ為100 цs/cm，換算為電阻率ρ為100 Ω·m;陽極與陰極布設間距根據(jù)實際

電捕魚作業(yè)的統(tǒng)計，按10 m計算;電流I依據(jù)電壓與負載關系

計算獲得;根據(jù)已有研究結(jié)果，選擇魚體狀態(tài)電壓參數(shù)選用

情況如下：

①體長15 cm[5]鯽魚（carp[28]），魚體昏死（immobilization[29]）狀態(tài)電壓4.0 V[5];

②體長15 cm鯽魚[26]，魚體昏死狀態(tài)電壓2.865 V，源于擊昏閾值19.04 V/m[26] （經(jīng)計算獲得）;

③體長45 cm[5]草魚（grass carp[28]），魚體昏死狀態(tài)電壓為5.2 V[5];

④體長63 cm[5]草魚，魚體昏死狀態(tài)電壓為2.4 V[5];

⑤體長40 cm鯉魚，魚體感知狀態(tài)電壓0.996 V，源于按電擊感電閾值2.49 V/m[30] （經(jīng)計算獲得）;

⑥體長40 cm鯉魚，魚體昏死狀態(tài)電壓11.604 V，源于按擊昏閾值29.01 V/m[30] （經(jīng)計算獲得）。

2.3.3 范圍評估。

要擴大作用距離需要大幅提高輸出電壓，隨輸出電壓的升高，可作用面積與電壓變化呈線性關系。根據(jù)作用半徑評估方法，將9種被測樣品連同1959年380 V交流型、1975年500 V交流型、700 V直流脈沖型設備的作用半徑數(shù)據(jù)，列于表2。

由表2可知，在同樣電擊條件下，同種類同尺寸的魚，作用距離還受到其它因素的影響;同種類的魚，大尺寸魚相對小尺寸的電擊反應更為敏感，受影響的作用距離更遠;同種同尺寸的魚，低級感電（逃避）反應的作用距離比高級昏死反應的更遠 。

表2 電捕魚工具的作用半徑

m

將近年來提升電壓后的電捕魚工具，其相對歷年作用距離的變化增長率列于表3。由表3可知，現(xiàn)有電捕魚工具的平均作用距離，是1975年的1.3倍，是1959年的1.7倍;現(xiàn)有個別電捕魚工具的作用半徑，是1975年的2.3倍，是1959年的2.9倍。

3 結(jié)論

盡管不同的電捕魚工具電性能差異很大，但都可按輸出方式分為脈沖、直流和交流3種類型?，F(xiàn)有電捕魚工具以提高捕魚效率為目的，通過提升輸出電壓、改變?yōu)槊}沖輸出方式等方法，提升了捕魚效率，擴大了作用半徑。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年來電捕魚工具以輸出指數(shù)脈沖波形為主，其平均輸出電壓是1975年的1.6倍、是1959年的3.0

倍;其作用半徑分別對應1975年的1.3倍和1959年的1.7倍;個別電捕魚工具的輸出電壓是1975年的4.3倍、是1959年的8.0倍，最高電壓達到3 025 V;其作用半徑分別對應1975年的2.3倍和1959年的2.9倍，導致?lián)艋璩Ｒ婔~類的作用半徑可達17.2～36.5 m。

表3 被測電捕魚具作用半徑的相對增長率

%

電捕魚工具作用范圍的擴大，會造成過度捕撈生物資源，引發(fā)資源枯竭，不利于農(nóng)牧水產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

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