黃一心，鮑旭騰，孟菲良，鞏沐歌，丁建樂，梁 澄，周海燕，田昌鳳

(農業(yè)農村部漁業(yè)裝備與工程技術重點實驗室，中國水產科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海，200092)

漁業(yè)節(jié)能減排是指在漁業(yè)生產過程中，采用科學的技術和工藝，降低能源消耗，減少廢氣、廢水、廢渣及其他垃圾的排放。漁業(yè)是一個對能源和資源有較大依賴的行業(yè)，中國漁業(yè)經過幾十年的發(fā)展，取得令人矚目的成績，2019年漁業(yè)生產總值達到12 934.49億元[1]。但是，漁業(yè)在快速發(fā)展的同時也出現了一些問題，由于中國漁業(yè)發(fā)展方式總體比較粗放，一些生產單位能耗比較大，而且養(yǎng)殖尾水、漁船油污水、水產品加工廢棄物等的排放，給環(huán)境產生了一定的負面影響，使得漁業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的壓力加劇。針對這種情況，近年來國家農業(yè)農村部等采取了一系列的措施，積極推進漁業(yè)節(jié)能減排工作的開展，為實現漁業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎。

1 漁業(yè)節(jié)能減排狀況發(fā)展現狀

1.1 水產養(yǎng)殖

中國是水產養(yǎng)殖大國，水產養(yǎng)殖產量占世界產量2/3，由于水產養(yǎng)殖生產中不可避免產生殘飼、排泄物等污染物，這些污染物中所含氮、磷和有機物等營養(yǎng)物質進入水體，從而造成水體的富營養(yǎng)化，隨著養(yǎng)殖尾水的排放，給環(huán)境帶來了一定的影響，因此對養(yǎng)殖尾水的治理成為養(yǎng)殖節(jié)能減排的首要任務。

近年來，國家高度重視水產養(yǎng)殖的節(jié)能減排工作。2019年新中國成立以來第一個經國務院同意、專門針對水產養(yǎng)殖業(yè)的指導意見《關于加快推進水產養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見》頒布，為水產行業(yè)的節(jié)能減排工作指明了方向。國家還通過產業(yè)體系等支持節(jié)能減排技術的發(fā)展，取得了不少成果，主要集中在養(yǎng)殖模式、水質凈化、養(yǎng)殖裝備等方面。

養(yǎng)殖模式方面，主要是通過構建魚-微生物、漁農結合等方式，實現養(yǎng)殖尾水的零排放。“十三五”期間，在全國形成許多新的模式，尤其是在全國淡水漁業(yè)主產區(qū)，采用了池塘設施化工程技術、池塘環(huán)境生態(tài)設施與裝備技術等，形成了黃河灘涂提質增效型養(yǎng)殖模式等綠色高效養(yǎng)殖典型模式，并以此為基礎建立14個養(yǎng)殖模式示范點(表1)，取得良好的經濟和示范效果。

表1 大宗淡水魚綠色高效養(yǎng)殖典型模式

在水質凈化方面，主要是通過研究物理、化學和生物技術去除水中氨氮等污染物質。“十三五”期間，中國在設施、臭氧、電解化學等物理化學方法上開展了一些研究，努力提升各類雜質的去除能力，但更多的研究集中在生物技術方面，一方面研究通過選用合適的水生植物(或水生動物配合)，吸收養(yǎng)殖水體中的有機物，從而減少水質污染。如賈成霞等[2]研究了16種觀賞植物對工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖水體污染的凈化作用，得出黃菖蒲、花葉蘆竹和千屈菜可作為生態(tài)浮床的潛力凈水植物；陶玲等[3]研究了蓮藕和茭白對養(yǎng)殖尾水中氮、磷營養(yǎng)物質的消減和利用情況，認為可以降低水產養(yǎng)殖污染排放和改善池塘養(yǎng)殖環(huán)境。另一方面研究有效的微生物培養(yǎng)方法，通過微生物去分解養(yǎng)殖水體中的有機物。如彭磊等[4]對聚丙烯塑料發(fā)泡材料(EPP)、懸浮球、海綿生物填料對細菌吸附性能的差異，以及對養(yǎng)殖廢水處理效果進行研究，均取得一定效果。

在節(jié)能設備方面：一是研發(fā)了能使用清潔能源的養(yǎng)殖裝備，雷增強等[5]設計了光伏推流系統(tǒng)，大大降低了能耗，提高了水的溶氧質量濃度和分布均勻性；研發(fā)的首座半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺，使用波浪能發(fā)電和太陽能發(fā)電于一體，實現綠色能源自給自足[6]。二是研發(fā)了能提升效能的養(yǎng)殖裝備，研制的變頻增氧機可節(jié)省40%～50%的用電量[7]。三是注重了能量循環(huán)利用，應用新型海水控溫及熱能循環(huán)利用技術，降低了能耗，體現了節(jié)能、綠色養(yǎng)殖的新理念[8]。

1.2 水產捕撈

中國是世界上漁船數量最多的國家，漁船排出的廢棄物不可避免地對周圍環(huán)境產生負面影響。2018年新的《船舶水污染物排放控制標準》頒布，對漁船含油污水、生活污水及垃圾排放做了規(guī)定，也推動了漁船減排的發(fā)展。相較于減排，捕撈和漁船的節(jié)能更引起關注，中國雖然是漁船大國，但裝備老化現象嚴重，技術落后，捕撈效率遠低于發(fā)達國家，柴油消耗占捕撈生產成本已達70%。為此，早在1987年，國家就開始對海洋捕撈漁船數量和功率實行總量控制，“十三五”期間提出了更新改造1.4萬艘海洋捕撈漁船，積極推進新材料、新技術、新設備、新能源在漁船上的應用，取得了不少的成績，不斷提升漁船及裝備的現代化水平。

與木質漁船相比，同樣大小的玻璃鋼漁船可節(jié)省能耗10%左右，因此推廣和使用玻璃鋼等新材料漁船成為“十三五”漁船節(jié)能的一項重要工作。成立了唯一一家專業(yè)的漁業(yè)玻璃鋼船舶設計研究院，組建了全國玻璃鋼漁船專家咨詢委員會，開展了玻璃鋼漁船帽型骨材剖面的寬深比對骨材截面面積、最大變形量和應力集中的影響[9]等基礎研究，部分地區(qū)推出了木質改玻璃鋼漁船項目，推動了玻璃鋼漁船的發(fā)展[10]。自行研發(fā)、設計、建造的總尺度最大、設備配備最先進的大洋性玻璃鋼超低溫金槍魚延繩釣船前往太平洋公海海域進行金槍魚捕撈作業(yè)，開啟了中國遠洋漁業(yè)漁船裝備升級的新征程[11]。

中國漁船油耗的60%～70%被動力推進系統(tǒng)占據，因此研究動力系統(tǒng)效能的提升和新型動力推進系統(tǒng)是漁船節(jié)能減排的重要措施。李納等[12]通過綜合分析方法，研究形成標準化漁船低阻力船型性能優(yōu)化技術方案，努力提升船機漿網的有效配合，實船示范應用節(jié)能20%以上。董曉妮等[13]針對船舶交流電力推進系統(tǒng)在使用中的諧波干擾和危害問題，設計了混合型濾波器，為船舶電力推進系統(tǒng)諧波抑制提供解決方案；與此同時，新建和改造了一批新能源的漁船，建成66 m電推燈光圍網漁船，不僅減少船舶的燃料消耗、降低生產成本，而且還減輕漁業(yè)水域環(huán)境污染[14]；對漁船進行燃氣化技術改造，改造為液化天然氣(LNG)/柴油雙動力漁船，燃油替代率可達70%[15]。

近年來，新技術、新材料也在中國捕撈裝備上得到運用。遠洋漁船開始使用LED集魚燈替代鹵素燈，油耗節(jié)約40%以上，也改善了船員工作環(huán)境[16]。研發(fā)了漁用中高分子量聚乙烯繩索、中高分子量聚乙烯/聚丙烯/乙丙橡膠網線、聚烯烴耐磨等節(jié)能網片，可降耗20%～35%[17]。與此同時，還注重了能量的回收利用，田興旺等[18]設計了鼓泡蒸發(fā)式漁船尾氣海水淡化裝置，可直接利用漁船尾氣的熱量，減少淡水的裝載量，達到節(jié)能的目的。

1.3 水產品加工

中國水產品加工機械化水平較低，能耗和排放也較高。“十二五”以來，國家提出了要建立低碳、低耗、循環(huán)、高效的加工流通體系，開展水產品加工綜合利用技術研究，推進加工副產品、廢棄物的資源化利用，大力推廣節(jié)電、節(jié)水技術，降低冷凍冷藏電耗。研發(fā)并推廣加工清潔生產技術，減少廢氣、廢水、廢渣排放。近年來，水產品加工節(jié)能減排重點在能耗的降低和廢棄物綜合利用上。

在節(jié)能方面，一是使用太陽能等清潔能源，減少能耗，如朱燁等[19]設計了以陽光大棚為主體，空氣熱泵、集熱板為能源的海帶太陽能輔熱耦合干燥系統(tǒng)，不僅降低了能耗，而且還提高了干燥品質和作業(yè)效率。二是提升加工裝備的信息化程度，減少原料的浪費，注重能量的回收利用，如研發(fā)了紫菜智能烘干機，換熱高效，并對尾氣進行干濕分離回收，二次循環(huán)利用，提升了熱能利用率，節(jié)能環(huán)保[20]。在廢棄物綜合利用方面，主要是利用物理加工和生物技術，對各種魚[21-22]、蝦[23]廢棄物進行綜合利用，提升副產物價值。

2 國外發(fā)展情況

2.1 水產養(yǎng)殖

國外的水產養(yǎng)殖節(jié)能減排研究應用，已經深入到養(yǎng)殖的各個層面。國外一直在探索使用各類清潔能源，如西班牙研究在養(yǎng)殖過程中使用氫能源，可節(jié)省能源30%左右[24]；挪威鮭魚養(yǎng)殖場采用電池儲能系統(tǒng)，使養(yǎng)魚場的柴油總消耗降低了60%[25]；國外不斷開發(fā)新的飼料源，如使用禽類成分代替魚粉和魚油[26]；推進含藻類成分鮭魚飼料的應用[27]，從而降低水產養(yǎng)殖部門的環(huán)境足跡。開發(fā)各類高效、廉價的養(yǎng)殖設施和裝備，如開展循環(huán)水魚菜共生系統(tǒng)研究[28]，使用裝有木屑的生物反應器處理養(yǎng)殖廢水[29]，可節(jié)能80%以上的新型變速泵[30]等。國外還十分重視對養(yǎng)殖廢棄物的綜合利用，丹麥Bakkafrost公司建立生物沼氣廠，將魚類養(yǎng)殖和奶牛養(yǎng)殖的廢棄物生產可再生能源和液態(tài)肥料，每年節(jié)省11 000 t的CO2排放量[31]。

2.2 水產捕撈

經過幾十年的發(fā)展，國外一直在探索能源利用的多樣性及有效性，挪威漁船配備液化天然氣和柴油的組合以及大型電池組，可減少相當于5萬輛小客車的氮氧化物(NOx)排放量[32]；研究和探討將甲醇作為未來船舶的燃料[33]；在漁船上使用波浪能發(fā)電系統(tǒng)，從而使?jié)O船具有無限航程[34]；嘗試將煎炸廢油通過酯基轉移轉化成生物柴油，并將其用于圍網漁船上[35]。

國外還大量使用了鋁合金、玻璃鋼等輕質型材料用于漁船建造；不斷采取多種方式提高螺旋槳效率，從而降低油耗[36-39]；研發(fā)了新型電力驅動延繩釣機械化設備[40]，可降低15%阻力的高能效的遠洋拖網漁船網板[41]等各類高效節(jié)能捕撈裝備，提升了捕撈性能和燃油效率，減少對海洋的污染。

2.3 水產品加工

一些漁業(yè)發(fā)達國家的水產品加工技術一直處于領先地位，在生產過程中始終注意節(jié)能、節(jié)水。西班牙通過設計并實施了生態(tài)高效的生產計劃，以減少長鰭金槍魚和金槍魚罐頭的用水量[42]。冰島某公司研發(fā)的解凍系統(tǒng)，可完全控制解凍時間、水溫、每小時產量和能耗，在提升產量的同時，保證更好質量，并減少用水量[43]。國外更加關心廢棄物的綜合利用，挪威將利用魚類加工設備產生的廢物與其他有機廢物混合，產生沼氣，這些沼氣將用于游輪上替代對環(huán)境不利的重質燃料[44]。埃及和英國研究利用蝦殼里的殼聚糖生產可降解塑料袋[45]。建立專門用天然藻類生產藻油的加工廠，生產設施現場將完全沒有廢棄物，可成為魚油的替代品，有助于縮小ω-3 EPA和DHA的供需缺口。

3 國內外情況對比

3.1 水產養(yǎng)殖

近年來，中國水產養(yǎng)殖在水體的調控等方面上取得了不少的成果，人工濕地、生物浮床等得到了廣泛的運用，提升了中國養(yǎng)殖節(jié)能減排水平。但是，不少研究主要體現在技術的綜合凈化效果上，對生態(tài)工程形成的機制缺乏更深入的研究，因此對于水體凈化的時效性、關鍵影響因子把握不準。國外很早就開展水產養(yǎng)殖的基礎研究，在收集了大量的基礎數據和試驗的基礎上，分析了養(yǎng)殖水質變化的原理、水質與底質的關系，并提出了改善的方法。國外還注重通過建立保護自然環(huán)境，維護生物多樣性，以及生產高質量、健康產品的生態(tài)綜合系統(tǒng)，推動有機水產養(yǎng)殖的發(fā)展。國內對水產養(yǎng)殖減排的研究往往集中在對污染物的處理上，而國外還十分重視對飼料投喂控制，研發(fā)了基于監(jiān)聽攝食聲音反饋的投飼設備，開發(fā)了新的軟件，不僅計算可見顆粒，還完成了對魚的行為的詳細分析，幫助水生動物進食，實現精準投喂，減少殘飼的出現，從而進一步減少對環(huán)境的影響(表2)。

表2 國內外漁業(yè)節(jié)能減排狀況比較

3.2 水產捕撈

捕撈和漁船節(jié)能減排的重點在漁船的節(jié)能減排上，雖然國內在很早就開始了漁船的“雙控”(控制漁船數量和控制主機功率)，并取得了顯著的成效，但新技術、新材料推廣緩慢。而國外卻使用的較為普遍，美國1959年建造了9 m長的玻璃鋼捕蝦船，20世紀60年代開始推廣，目前美國近海漁船大都采用玻璃鋼材料制造。隨著新材料、新工藝的不斷成熟，碳纖維等質量更輕的復合材料，得到了更廣泛的應用。國外除通過自動化捕撈設備、優(yōu)化船型等方式提高捕撈效率外，還注重利用信息化手段，對能源利用的控制，如俄羅斯計劃利用物聯網智能監(jiān)測漁船油耗，減少不必要的能耗，從而實現節(jié)省燃油成本10%以上[46]。國外建造的延繩釣漁船，發(fā)動機冷卻和熱回收系統(tǒng)回收用于冷卻其發(fā)動機的水，并將捕獲的熱量重新用于生產飲用水、生產熱水和給船舶供暖，可收集和處理船上所有水和廢物，排放達到了Tier III排放標準，避免污染海洋[47]。

3.3 水產品加工

近年來，中國在水產品開發(fā)上做了很大的努力，在精深加工和副產品的利用方面取得了一定的成績。一些成果也獲得了國家級的獎勵，為中國水產品加工產業(yè)的綠色健康發(fā)展支撐，但與國外相比，中國水產品加工總體存在著基礎研究薄弱、綜合利用水平較低的問題，許多下腳料除作為生產飼料外，大多數直接丟棄。國外早在20世紀20年代就著手對魚、貝、蝦、藻類進行基礎研究，為魚糜、魚油等的生產，“微凍”保鮮的方法等的形成奠定了理論基礎，促進水產品的開發(fā)，提高水產品的質量和附加值。國外還十分重視對設備的研究，除研究精準加工裝備減少浪費外，還重視對廢棄物的利用，如開發(fā)了生產高品質魚蛋白濃縮物的系統(tǒng)，大幅度提升魚廢棄物的價值，并建造加工廠，可100%利用魚類物。國外還探討了從水產品加工廢水中回收養(yǎng)分并將其用在食品或養(yǎng)殖飼料中的可能性。此外，國外還注重對包裝的回收，西班牙魚罐頭和海鮮罐頭行業(yè)通過回收利用在2018年節(jié)省了72 163 t當量CO2[48]。

綜上所述，國內漁業(yè)節(jié)能減排工作與國外相比還存在著較大的差距，節(jié)能減排之路還任重道遠。

4 發(fā)展建議

4.1 積極采取措施，促進生產方式向節(jié)能減排方向轉變

要加強宣傳，樹立清潔生產的理念，針對水產現實生產力水平，創(chuàng)造積極的發(fā)展條件。一方面，加強監(jiān)管性政策研究，建立和完善對水產生產過程中產生的廢氣、廢水、廢渣排放管理法規(guī)，研究建立水資源費收取政策等，開展養(yǎng)殖清潔生產評價，從而限制粗放生產方式的生存空間，逼迫產業(yè)實施生產方式的轉變。另一方面，要制訂積極的經費扶持政策，設立扶持專項，加強與促進與水產節(jié)能減排有關的惠農政策及扶持經費支持力度，促進對現代漁業(yè)產業(yè)轉型升級，如在農機購機補貼政策實施中增加節(jié)能裝備比重，提高池塘設施改造，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)基礎設施的改造、水質調控設備的購置補貼力度等，加大對減少漁船、漁船更新改造、建設基于物聯網信息化系統(tǒng)的養(yǎng)殖產品可追溯監(jiān)管系統(tǒng)等的支持力度，并注重在政策的實施中，注意鼓勵先進設施裝備、生產方式的運用，避免造成對落后生產方式的保護，幫助產業(yè)度過調整的過渡期，走上良性發(fā)展的軌道。

4.2 加強基礎性關鍵性技術研究，推進傳統(tǒng)生產方式轉型升級

中國漁業(yè)節(jié)能減排的水平落后的重要原因之一是自主創(chuàng)新的研究基礎不夠。要積極學習引進國外節(jié)能減排先進技術和先進思想理論，構建國內節(jié)能減排新體系，提高中國漁業(yè)節(jié)能減排生產力水平。一是要設立重點專項，加強對水產技術的研究，加強基礎性的研究，要開展養(yǎng)殖系統(tǒng)及養(yǎng)殖環(huán)境有效構建技術研究，掌握可控水體主養(yǎng)品種與環(huán)境操縱機制，建立調控模型。開展水動力學特性研究，優(yōu)化基礎船型參數，優(yōu)化船、機、槳、網的配置。要加強對水生動物學的研究，為水產品加工節(jié)能減排打下基礎。二是加強應用型的研究，研發(fā)出智能化投喂控制系統(tǒng)，減少殘飼的出現，研發(fā)出使用清潔能源的各類節(jié)能裝備，推動水產綠色發(fā)展，要加強對生產工藝的研究，改變魚糜加工等耗水量大的加工方式，要加強對各種生產副產物和廢棄物綜合利用技術和裝備的研究，推動水產生產少排放，甚至零排放。三是加強監(jiān)管性裝備的研究，利用無人機、網絡等信息化手段，研發(fā)在線監(jiān)控設備，對污染物處理設備的運行和污染物的排放實現實時監(jiān)管。

4.3 加強新產品、新技術的示范推廣，建立引領性水產高效生產新方式

科技成果只有進行轉化了，才能真正推動生產力的發(fā)展，而成果的轉化離不開中試和示范。因此應加強多技術集成創(chuàng)新與示范效應，重視中試試驗和示范對技術集成的優(yōu)化作用以及技術標準的建立，加強中試基地建設，建立設施裝備及生產系統(tǒng)運行安全性實測評價能力。通過中試系統(tǒng)的生產運行與展示，示范先進設施裝備及系統(tǒng)模式的運行效果，在現代漁業(yè)結構調整、生產方式轉變中發(fā)揮引導作用，有效帶動產業(yè)的整體發(fā)展。

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