張長煒,徐艷東,朱金龍,孫 偉*,李煥軍,魏 瀟,王 菡1,,聶超輝1,,由麗萍

(1.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院,上海 201306;2.山東省海洋資源與環(huán)境研究院,山東 煙臺 264006;3.江蘇省灌云縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,江蘇 灌云 222200)

引 言

海洋垃圾是指人造的或經(jīng)加工的在海洋和海灘環(huán)境中被丟棄的持久性的固體物質(zhì)[1]。隨著人們對海洋沿岸不斷地開發(fā)利用,海洋垃圾等污染物對海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物資源損害日趨嚴(yán)重[2]。海洋垃圾不僅破壞了旅游海灘的美學(xué)價值,而且對運輸業(yè)、漁業(yè)和旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)造成了一定程度的負面影響[3]。海洋垃圾主要包括海灘垃圾、海面漂浮垃圾和海底垃圾,其中海灘垃圾直接對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康以及旅游岸灘景觀價值產(chǎn)生負面影響[4]。國內(nèi)外研究表明,海灘垃圾存量較高且以塑料類為主,如比利時海灘垃圾碎片最高平均密度可達6 429±6 767萬個/km2[5],其中塑料垃圾約占95%;南非的海灘垃圾密度約為3.74萬個/km2,塑料類垃圾數(shù)量約占83%,而且旅游海灘塑料垃圾的種類多樣[6];我國北方的山東省7處主要典型岸灘的海灘垃圾密度約為7.59萬個/km2[7]。針對山東的某一具體海灘,Pervez等[8-9]通過海灘垃圾回收裝置的方法調(diào)查統(tǒng)計了青島第一海水浴場與石老人海水浴場的海灘垃圾存量分別為4 476個和11 528個,總質(zhì)量分別為330.2 kg和218 kg;趙新月[10]利用紅外光譜儀在桑溝灣區(qū)域分析了塑料類垃圾組成成分,其中聚乙烯纖維繩(29%)、聚丙烯薄膜繩(24%)和聚苯乙烯泡沫類(13%)占比較高;Zhou等[11]調(diào)查了日照萬平口等海灘,其海灘垃圾數(shù)量和質(zhì)量密度分別為25.91萬個/km2和3 413.9 kg/km2。

威海市位于山東半島的東端,東、南、北三面臨海,海岸線長約985.9 km,其中砂質(zhì)岸線117.29 km[12]。威海市經(jīng)濟發(fā)達,涉海產(chǎn)業(yè)眾多,支柱產(chǎn)業(yè)主要以現(xiàn)代化制造業(yè)、海洋產(chǎn)業(yè)以及旅游度假業(yè)為主[13]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,威海市2019年總?cè)丝?83.6萬人,全年接待旅游總?cè)藬?shù)達5 100余萬人次[14]。從產(chǎn)業(yè)以及人口數(shù)量等方面來看,這都會對威海市海洋環(huán)境造成負擔(dān)。雖然目前已有對威海市海灘垃圾的研究,但主要限于某些特定區(qū)域海灘垃圾的統(tǒng)計,且對威海市區(qū)域海灘垃圾的存量和分布研究相對較少,特別是從長時間尺度研究威海市海灘垃圾的豐度和來源等資料鮮有報道。本研究通過對威海市主要典型岸灘的海灘垃圾的系統(tǒng)分析和深入研究,掌握了威海市海灘垃圾的種類、組成、豐度等特征,對海灘垃圾來源進行了初步源解析,并針對岸灘特點提出具體化應(yīng)對建議,為進一步防治海洋垃圾和制定針對性治理措施,改善海洋生態(tài)環(huán)境提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

1 監(jiān)測區(qū)域與方法

1.1 監(jiān)測區(qū)域

2020年6月,綜合考慮了威海市海洋垃圾歷年監(jiān)測區(qū)和威海市其他較為典型的岸灘,對威海第二國際海水浴場、威海國際海水浴場、金海灘海水浴場以及威海海上公園等4處典型岸灘進行了海灘垃圾的監(jiān)測與研究。根據(jù)《海洋垃圾監(jiān)測與評價技術(shù)規(guī)程(試行)》[1]中的斷面布設(shè)原則,在監(jiān)測區(qū)域為長度≤2 km的海灘,宜布設(shè)≥2個監(jiān)測斷面,監(jiān)測斷面應(yīng)均勻分布于監(jiān)測區(qū)域。共布設(shè)海灘垃圾斷面6條。具體監(jiān)測區(qū)域見圖1和表1。

表1 威海市海灘垃圾監(jiān)測斷面

圖1 威海市海灘垃圾監(jiān)測斷面布設(shè)示意圖

1.2 樣品采集

對監(jiān)測的岸灘隨機選擇海灘垃圾調(diào)查斷面,樣品采集在低潮位前后3 h內(nèi)完成。海灘垃圾調(diào)查斷面寬度為5 m,長度為從浸水邊際線至平均高潮線處或植被覆蓋區(qū)域(圖2),在調(diào)查斷面的四個頂角分別插入標(biāo)簽棍并用標(biāo)簽繩連接,由2—3名監(jiān)測人員并排往返多次采集海灘垃圾樣品。樣品采集時,對于人力無法搬動的大塊或特大塊垃圾可現(xiàn)場測量及稱重,對于易破碎的小型垃圾樣品小心放入樣品瓶中,其余垃圾樣品可收集至樣品袋內(nèi)帶回。記錄采樣時間、經(jīng)緯度、海灘長度及寬度、岸灘臨近海洋功能區(qū)等相關(guān)信息。根據(jù)監(jiān)測岸灘的實際狀況,應(yīng)設(shè)置平行樣品采集斷面以保證數(shù)據(jù)可靠性。

圖2 海灘垃圾監(jiān)測斷面布設(shè)示意圖

1.3 樣品處理與分析

按照《海洋垃圾監(jiān)測與評價技術(shù)規(guī)程(試行)》[1]對采集到的樣品進行分類、測量以及數(shù)據(jù)記錄。將海灘垃圾碎片進行簡單清洗、分類、計數(shù)、測量并稱重,樣品分類以及測量方法包括目視法以及鏡檢法等。在實驗室進行樣品統(tǒng)計和分析時應(yīng)注意對易碎垃圾的保護,小心清除樣品攜帶的泥沙,布類、泡沫類等吸附類海灘垃圾,需用純凈水沖洗后在30—40 ℃條件下烘干樣品所含水分再進行稱重。海灘垃圾碎片可分為塑料類、聚苯乙烯泡沫塑料類、玻璃類、金屬類、橡膠類、織物(布)類、木制品類、紙類和其他人造物品及無法辨識材料類,垃圾碎片測量規(guī)格分為:小塊垃圾(尺寸>0.5 cm且<2.5 cm)、中塊垃圾(尺寸≥2.5 cm且≤10 cm)、大塊垃圾(尺寸>10 cm且≤1 m)和特大塊垃圾(尺寸>1 m)。海灘垃圾的密度統(tǒng)計主要包括海灘垃圾數(shù)量密度以及質(zhì)量密度等,見公式:

式中,D為海灘垃圾密度,單位為個/km2或kg/km2;n為海灘垃圾的總數(shù)量或總重量,單位為個或kg;li為第i個監(jiān)測斷面的長度,單位為km;k為監(jiān)測斷面數(shù)量;w為監(jiān)測斷面寬度,單位為km。

海灘垃圾樣品源解析采用西太平洋組織(NOWPAP)的統(tǒng)計方法(表2)[15-16],其來源包括人類海岸活動、航運/捕魚活動、吸煙用品、醫(yī)療/衛(wèi)生用品、其他廢棄物等五個方面。

表2 海洋垃圾來源分類表[15-16]

表3 威海市海灘垃圾斷面數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2 結(jié)果與討論

2.1 威海典型海灘垃圾種類特征

威海典型海灘垃圾樣品按垃圾材料類型可分為塑料類、聚苯乙烯泡沫類、金屬類、木制品類、紙類、其他類和織物(布)類共7類,未發(fā)現(xiàn)玻璃類和橡膠類垃圾(圖3)。按數(shù)量統(tǒng)計,塑料類數(shù)量最多(73.93%),其次為聚苯乙烯泡沫類(10.12%),其余5類海灘垃圾約占總量的15.95%,織物(布)類垃圾數(shù)量最少(0.78%)。按質(zhì)量統(tǒng)計,塑料類垃圾質(zhì)量占比最高(59.68%),其次為其他人造物品類(15.26%),其余5類垃圾共約占總質(zhì)量的25.06%,織物(布)類垃圾占比最小(1.37%)。本調(diào)查結(jié)果表明,塑料類垃圾是海灘垃圾的主要組成成分,這與印度洋圣布蘭登珊瑚環(huán)礁區(qū)域(塑料類垃圾數(shù)量占79%)[17]、美國夏威夷海岸沙灘(塑料類垃圾占海洋垃圾總重的72%)[18],南非旅游海灘(塑料類垃圾數(shù)量占83%)[6]等調(diào)查結(jié)果相一致。按斷面統(tǒng)計,在6個海灘垃圾監(jiān)測斷面中(圖4),斷面1、2、4和6的塑料類垃圾所約占比例超過80%,這表明塑料類垃圾普遍存在且存量較大,需采取措施重點處理塑料類海灘垃圾。金屬瓶蓋(圖5-a)等金屬類垃圾集中在斷面5,約占該斷面海灘垃圾的47.06%,超過其余5個斷面金屬類垃圾的占比數(shù)量,說明斷面5可能存在游客無序聚餐等活動,應(yīng)加以重點防范。在斷面2、3、4和6中發(fā)現(xiàn)存在的木制品及金屬類海灘垃圾具有尖銳的木刺或金屬角,應(yīng)及時撿拾此類垃圾,避免劃傷游客。按規(guī)格統(tǒng)計(圖6),調(diào)查的4處海灘垃圾多為中塊垃圾(尺寸≥2.5 cm且≤10 cm),中塊塑料類垃圾種類以香煙過濾嘴(圖5-d)以及塑料包裝(圖5-f)等為主,金屬類垃圾以金屬瓶蓋為主,無小塊以及特大塊垃圾。

圖3 威海市海灘垃圾數(shù)量及質(zhì)量占比

圖4 威海市各海灘垃圾斷面豐度圖

圖5 威海市部分海灘垃圾樣品(a.金屬瓶蓋;b.漁網(wǎng);c.磚塊;d.香煙過濾嘴;e.浮漂;f.塑料包裝)

圖6 威海市海灘垃圾種類規(guī)格圖

2.2 威海市海灘垃圾豐度特征

威海市4個典型海灘垃圾數(shù)量密度平均為15.18萬個/km2,質(zhì)量密度為259.38 kg/km2。按斷面統(tǒng)計,斷面5海灘垃圾數(shù)量密度最高,為23.85萬個/km2,其次為斷面3、斷面2、斷面4以及斷面6,其海灘垃圾數(shù)量密度分別為18、17.2、17.14、12.66萬個/km2,斷面1海灘垃圾數(shù)量密度最低,僅為8.42萬個/km2;斷面1海灘垃圾質(zhì)量密度最高,為589.47 kg/km2,其次為斷面2、斷面4、斷面3以及斷面6,其海灘垃圾質(zhì)量密度分別為255.81、225.71、132、126.67 kg/km2,斷面5海灘垃圾質(zhì)量密度最低,僅為105.26 kg/km2。分析表明,斷面2、3、4和5海灘垃圾數(shù)量密度均高出平均水平,需提高海灘垃圾回收效率。斷面1為處于開發(fā)狀態(tài)的海灘,存在有重量較大的建筑類垃圾(圖5-c),導(dǎo)致海灘垃圾質(zhì)量高出平均水平。威海市岸灘環(huán)境總體環(huán)境狀況相對較好,大多低于文獻報道的國內(nèi)外不同地區(qū)海灘垃圾密度。其中中國深圳、地中海土耳其東部、克羅地亞、以色列地中海海岸、智利等地區(qū)垃圾數(shù)量密度水平比本次調(diào)查高出1～2個數(shù)量級,而皮特凱恩群島早在20年前海灘垃圾數(shù)量就已超過現(xiàn)今威海市垃圾存量水平(表4)。查詢文獻可知,目前海灘垃圾調(diào)查大多采用隨機區(qū)域的海灘垃圾取樣,取樣范圍等存在一定的差異,如智利海灘垃圾斷面采用3×3 m的小區(qū)域[27],摩洛哥海灘垃圾調(diào)查分季度采用100×20 m斷面[30]。本研究采樣斷面亦是建立在隨機選取的基礎(chǔ)上,均可客觀反映所在區(qū)域海灘垃圾的豐度水平。

表4 國內(nèi)外不同地區(qū)海灘垃圾豐度

2.3 威海市海灘垃圾來源分析

威海市6個海灘垃圾斷面來源統(tǒng)計分析結(jié)果(表5)表明,來源于人類海岸活動的海灘垃圾數(shù)量最多(42.8%),其次為吸煙用品(21.01%),航運/捕魚活動、其他廢棄物的海灘垃圾分別占20.62%、15.18%,來源于醫(yī)療/衛(wèi)生用品的海灘垃圾數(shù)量最少(0.39%)。總的來說,約79.38%的海灘垃圾來源于陸地,輸入方式包括外流河沖刷、風(fēng)攜帶、人類丟棄或遺失等,這些可歸為人類陸地活動,其他的(20.62%)來自于海上運輸業(yè)及海上捕撈養(yǎng)殖活動。

表5 威海市海灘垃圾斷面NOWPAP數(shù)據(jù)統(tǒng)計

需要注意的是,來源于吸煙用品類垃圾數(shù)量較大(21.01%),且普遍存在于具有旅游功能的海灘中,這表明游客存在將香煙過濾嘴隨意丟棄的行為。香煙過濾嘴(圖5d)主要為醋酸纖維素成分,是在催化劑作用下進行酯化而得到的一種熱塑性樹脂,文獻報道中一般將其作為塑料類海洋垃圾[31]。香煙過濾嘴含有尼古丁、焦油等有毒有害物質(zhì),其大量存在會影響海灘的美觀以及旅游價值,并一定程度提高了海灘的生態(tài)風(fēng)險。漁具垃圾約占海灘垃圾來源組成的20.62%,主要來源于海上漁業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)中遺棄或丟失的漁具漁網(wǎng)(圖5b)、浮球以及繩索等隨海水輸運至海灘,這種輸入方式使得海灘均存在一定數(shù)量的漁業(yè)垃圾,具有普遍性。世界動物保護協(xié)會(WSPA)發(fā)布第二版《海洋“幽靈漁具”污染研究報告》顯示,全球每年丟棄在海洋中的漁具碎片約有8×108kg,占海洋塑料污染總量的10%[32]。廢舊漁網(wǎng)漁具等海洋垃圾材質(zhì)大都為塑料成分,強度高韌性大,自然降解速度極慢,對海洋生物及生態(tài)環(huán)境危害巨大,會影響海洋生物的生存與海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2.4 威海市海灘垃圾時空分布特征

根據(jù)本研究與《中國海洋環(huán)境狀況公報(2009—2017)》《中國海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報(2018—2019)》《山東省海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報(2009—2019)》以及孫偉等[7]統(tǒng)計結(jié)果對比表明(圖7和圖8):威海市2009—2019年11 a間海灘垃圾平均數(shù)量密度低于同期中國以及山東省海灘垃圾平均水平,三者在2018年以后均有大幅增長;威海市多年海灘垃圾平均質(zhì)量密度高于前兩者,在2014年三者海灘垃圾質(zhì)量皆達到峰值,之后均明顯下降。威海市2009—2019年11 a間僅進行了第二國際海水浴場海灘垃圾監(jiān)測[7,33],為本次調(diào)查岸灘其中之一。分析第二國際海水浴場樣品數(shù)據(jù)表明該岸灘2009—2020年12 a間海灘垃圾同樣表現(xiàn)出數(shù)量密度逐年增多,質(zhì)量密度逐年下降趨勢;數(shù)量密度增多、質(zhì)量密度下降的原因與海灘功能的變化密切相關(guān)。根據(jù)《山東省海洋功能區(qū)劃(2011—2020)》部分監(jiān)測岸灘臨近海域兼?zhèn)浜Ｑ蟊Ｗo區(qū)、農(nóng)漁業(yè)區(qū)、旅游娛樂區(qū)及港口航運區(qū)等多種功能區(qū)[34],涉及漁業(yè)養(yǎng)殖、旅游、航運、岸灘設(shè)施建設(shè)等多種人類活動。隨著岸灘整治及旅游設(shè)施的完善,這些岸灘向單一的旅游功能轉(zhuǎn)變,人為活動造成輕質(zhì)類塑料垃圾增多,從而表現(xiàn)出海灘垃圾總體數(shù)量多、質(zhì)量輕的特點。

圖7 海灘垃圾數(shù)量年際變化特征[7,33,35-36]

圖8 海灘垃圾質(zhì)量年際變化特征[7,33,35-36]

3 結(jié)論與建議

(1)威海典型岸灘海灘垃圾調(diào)查數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,威海海灘垃圾平均數(shù)量密度為15.18萬個/km2,質(zhì)量密度為259.38 kg/km2。海灘垃圾中塑料類垃圾的數(shù)量和質(zhì)量占比均為最高。威海典型岸灘海灘垃圾呈現(xiàn)數(shù)量多、質(zhì)量輕的特點。威海市多年間海灘垃圾總體呈現(xiàn)數(shù)量逐年增長、質(zhì)量逐年下降趨勢,多年來威海市海灘垃圾種類和數(shù)量變化與海灘開發(fā)活動轉(zhuǎn)變密切相關(guān)。

(2)斷面3(威海國際浴場)、斷面4(威海金海灘海水浴場)、斷面6(威海海上公園)等采集樣品中香煙過濾嘴等有毒有害垃圾賦存量較高,需要重點管控游客的吸煙行為。斷面5(威海海上公園)采集樣品中金屬瓶蓋賦存量較高,需重點管控飲酒等聚餐行為。漁業(yè)用具垃圾大量存在于威海海灘,需進一步規(guī)范漁業(yè)養(yǎng)殖行為。斷面1(第二國際海水浴場)海灘垃圾質(zhì)量較高,需重點管控建筑類垃圾的回收利用。塑料包裝以及食品包裝塑料多屬于人為丟棄垃圾,應(yīng)及時出臺相應(yīng)的管理制度,增強游客環(huán)保意識從而減少海灘垃圾。

(3)針對海灘垃圾影響海灘的旅游價值和生態(tài)環(huán)境這一問題,建議通過以下多種方式有效減少海灘垃圾的產(chǎn)生。

①加大吸煙監(jiān)管力度,減少煙蒂亂丟行為:設(shè)立海灘無煙區(qū)以及吸煙專用場所,將煙蒂集中處理;在《公共場所控制吸煙條例》明確指出海灘為禁止吸煙場所,推行“禁煙令”,加強人員監(jiān)督;設(shè)置禁煙標(biāo)語以及廣播,增強海灘游客的禁煙意識。

②對游客以及漁民進行宣傳,加強廢舊漁網(wǎng)漁具無害化處置與回收再利用:在海邊酒店、沿海公交車等游客場所設(shè)置環(huán)保廣播,提醒游客注意海灘環(huán)保;每年休漁期,開展船長培訓(xùn)課程,講解海上環(huán)保措施。將廢棄漁具漁網(wǎng)進行有效回收和循環(huán)利用,進而恢復(fù)再生成新的產(chǎn)品,將其危害降到最低程度。

③提高海灘垃圾回收效率:海灘垃圾的回收效率直接影響海灘旅游價值以及海洋環(huán)境,可以通過當(dāng)?shù)亻_展垃圾回收活動,例如組織志愿者進行海灘垃圾清理活動、社會公益組織開展定期的海灘環(huán)衛(wèi)活動,減少海洋垃圾的產(chǎn)生。