余小青

（厦门南方海洋科技有限公司，福建厦门 361000）

1 研究背景

海洋环境污染是一个综合性、复杂性、全球性的问题。海洋承载着陆源污染物入海的巨大压力。我国海岸线较长，近岸海域污染严重，海洋生态系统健康状况堪忧，海洋生态环境风险较大，保护海洋生态环境任务艰巨。

随着全球人口的增长以及沿海地区海洋经济活动的快速发展，海上漂浮垃圾成为危害人类居住环境、海洋环境的主要污染物之一。大量的漂浮垃圾会破坏生态，影响水质，加重航道整治任务，阻碍城市发展及旅游景点建设，对生物造成极大危害，如何治理海漂垃圾成为迫切需要解决的难题。

控制入海污染物总量、加强海洋环境污染治理是海洋生态文明建设的重要工作之一。人们日常产生的海洋垃圾仅在太平洋就超过300 万km2，已经超过印度的国土面积，从各国沿海漂出的海漂垃圾在海洋中汇集成海洋垃圾带、垃圾山随洋流漂移。

海漂垃圾对海洋生态系统的健康具有严重影响。我国河口海域分布多个红树林保护区，据九龙江口实地调查发现，红树林堆积的漂浮垃圾厚度达2～3 m。海漂垃圾会通过改变海水的理化性质和微生物的生存环境，使红树林的生物多样性大幅度降低，对红树林生态系统构成严重威胁，甚至使整个红树林生态系统消失。

海漂垃圾漂浮在海面或沉降至海底，不仅会对海洋生存环境造成严重破坏，还会出现海域内的海洋哺乳动物误食海漂垃圾致伤致死的情况。海漂垃圾会通过生物链危害人类身体健康。海漂垃圾会造成海水浑浊、大肠杆菌严重超标，海漂垃圾中的重金属和有毒化学物质可能被鱼类食入在体内富集，对人类健康构成威胁。

海漂垃圾中的固体废弃物危害性最大，有害固体废弃物携带的有害成分将影响水体的清洁度。淤积或沉底的垃圾逐渐溶解出的有害成分也会对水质造成威胁，导致水体严重缺氧、富营养化等情况，通过水流交换作用，对整个水系的水资源造成严重的影响，污染沿河沿岸居民的生活用水，危害居民的生命健康。

2 国内外研究进展概述

漂浮垃圾治理类型主要包括人工小船打捞治理、固定式拦截治理、活动式拦截治理和综合拦截打捞治理等类型。固定拦截式水上垃圾收集装置大多运用在江河和库区的坝前，在沿海地区或者大面积的湖区主要运用人工小船清理等传统的漂浮垃圾收集方法，也有一些专业垃圾清理船在杭州西湖和三峡库区等得到运用。近年来，国内外针对漂浮垃圾的研究主要包括采用固定式新型电驱动垃圾回收装置、结合海洋特性利用水动力驱动的固定式垃圾回收装置以及带压缩自漂浮拦截装置、改进垃圾打捞船的设计、设计无人驾驶垃圾打捞船等。

2.1 拦污排

固定式拦污排指将两端的锚头锚固在闸墩或支墩内的拦污排。固定式拦污构造简单，但适应性较差。固定式拦污排仅适用于水库水位变幅不大或变幅在几米范围内的水电站。

根据简单、可靠、有效、维护成本低的原则，朱洋立[1]介绍了一种用于清除电站进水渠道的拦污网设计方案，方案可以对表层漂浮物进行拦截，效果明显，维护简单。方案可归结为使用卧式浮筒上的全断面挂网拦截垃圾杂物。在岸边设置体积较大的锚块悬挂拦污网，在左右两岸的锚块间张拉钢丝绳。浮筒上端通过尼龙绳挂在钢丝绳上，下端通过锚链连接水底锚块，以此限制浮筒的漂浮位置；拦截网上端既挂在浮筒上，又通过尼龙绳挂在钢丝绳上，拦截网下端挂在水底小锚块上。

2.2 齿耙回转式拦污清污系统

回转式清污机是集拦污栅和清污机于一体的连续清污设备，以拦污栅为基础，通过绕栅回转链条驱动清污耙，实现拦污及清污目的。

巴江口水电站拦污清污系统主要由拦污栅和回转式清污机构成[2]。回转式清污机主要由拦污栅体、驱动传动机构、回转齿耙装置、安全保护装置和电气控制系统等组成。清污机可以清耙各种污物，如竹子、树枝、杂草、生活垃圾等，单耙清污能力达到1 t以上，连续清污能力达到30 t/h以上。

2.3 “河绠+拦截网”一体设施

河绠设施多用于库区清理漂浮垃圾，在非汛期，一些流速缓慢的河段能够阻拦垃圾漂浮物，该方法最早用于河道中的拦木设施，分为顺河绠和横河绠。

（1）顺河绠。

根据表层水流向，选择在河岸一侧占部分河道阻拦漂浮物，不影响通航。

（2）横河绠。

对非通航河道、小河道、溪流等横向拦断整个河道，或采用占全河道横向收网式阻拦木材。

李知[3]改进设施，在河绠上添加拦截网，制作“河绠+拦截网”一体设施。该设施由绠绳、绠漂、网、坠子和绠座等结构组成，绠绳采用胶绳线等聚氯乙烯等材料编制而成，绠绳直径主要由网的尺寸决定，末端固定在小河岸的绠座或拖船上。

2.4 漂浮“簸箕”式垃圾拦截收集系统

该方案最早由荷兰的Boyan Slat提出并实施，是在较为宽阔的海域中设置一个人造海岸线式垃圾拦截收集系统。该系统有一组漂浮在海面上的U形的长距离浮栅，浮栅长度可以根据实际需要进行设计，浮栅栏中部设有空隙，浮栅的张口顺着海流的方向，装置中间为垃圾收集压缩。垃圾拦截收集系统的动力依托水流动力和太阳能。

装置运行时，漂浮在海面上的垃圾顺着海流自动聚集到中间的收集压缩装置，该装置可以收集小至1 cm的塑料、大至数十米的大型废弃渔网，且浮栅栏中部和底部可使鱼类等海洋生物通过。系统配备一个基于互联网的远程控制和监控系统，实时遥测监测每个系统的状况、性能和轨迹。该装置可以有效清理大部分漂浮在海面上的垃圾，对于较小的微型塑料的“捕获率”则较差。

2.5 浮动式海上垃圾桶拦截收集

浮动式海上垃圾桶概念于2015年12月由Andrew Turton及Pete Ceglinski首次提出。该设备的目的是收集各种尺寸的污染物，最小拦截直径2 mm的浮动碎屑，能够收集石油，发生溢油事件时能够发挥巨大作用。预估每个垃圾桶每年可拦截20 000个塑料瓶或83 000个塑料袋。

浮动式海上垃圾桶主体是由可循环材料制作的可漂浮于海上的圆筒，通过水下小型抽水泵提供动力。装置运行时，抽水泵工作，保持桶内的水面低于海平面，形成小漩涡。流速较小，但能够将周围水面浮动的垃圾卷入垃圾桶中，塑料袋、空瓶、纸张等垃圾均落入垃圾桶处理袋中，海水过滤后从处理袋中流出，垃圾被留在处理袋中，装满后将清空处理袋。浮动式海上垃圾桶还可以加装油水分离器，收集海中泄露的石油。

该装置小巧、便于安装、单个装置造价低廉，适用于码头、港口等任何水体中，可以根据需要投放的位置设计利用太阳能、波浪等更清洁的能源为其运行提供动力。目前，浮动式海上垃圾桶已在英国朴次茅斯、芬兰赫尔辛基海岸等地安装试用。

2.6 水车式垃圾拦截收集系统

水车式垃圾拦截收集系统又名垃圾轮先生（Mr.Trash Wheel），是在海上设置的、由V形拦截浮栅栏和位于浮栅栏中央位置的太阳能水上垃圾回收设备组成的太阳能水车垃圾拦截收集系统。该技术由非营利组织海滨合作伙伴于2014年5月设计完成，已在美国巴尔的摩内港得到良好应用。

水车式垃圾拦截收集系统的运行原理为长臂将垃圾汇聚后，利用太阳能与水力发电带动传送带运行，将垃圾带动至装置后方的可分离式垃圾收集装置中，垃圾满时可以触动警报装置提醒人员更换垃圾箱。水车式垃圾拦截收集系统的运行主要依靠水流动力，水流动力不足时由太阳能提供动力；遇水流较急及垃圾较多时，能够自动加快传动带收集速度。该装置身形较大，移动性较弱，适用于较窄的河岸。

另一类似的系统由荷兰的Boyan Slat于2019年10月在海洋清理（The ocean cleanup）计划中推出，是完全由太阳能驱动的全自动河流塑料垃圾截留趸船。这种趸船可以固定在河床上，借助河流运动截留塑料垃圾。趸船的形状类似双体船的船体，重心较低，几乎不怕浪大翻转。趸船每天可以收集5 万kg的河流垃圾，等同于100万个汽水瓶。收来的垃圾被自动装入这些垃圾桶里，所有的垃圾桶均收集满后，趸船会自动向当地的工作人员发送求救信号。将I全自动河流塑料垃圾截留趸船驻守在河流会经过的比较狭窄的通道，能够在截留垃圾的同时不阻碍通行。目前，已经在印尼的雅加达和马来西亚部署两艘全自动河流塑料垃圾截留趸船。

3 建议

3.1 陆海统筹、治本治理

陆海统筹、海陆互动及综合治理是海漂垃圾拦截项目实施的关键点，仅在海上进行拦截无法根除污染。陆源污染治理应当作为项目的重点，海上漂浮的垃圾主要为岸上的生活生产垃圾，需要专门针对陆上垃圾进行防治。

对临海陆上垃圾进行集中处理，开展宣传活动，积极调动沿海乡镇居民开展海漂垃圾整治，对海上养殖业垃圾实行收集处置与管理。管理部门应加大对入海径流、城市内河和排污口的排污治理力度，积极完善乡村垃圾基础配套设施，建立垃圾处理信息化平台，对每个村镇的垃圾收集处理情况进行统计。沿河道或沿海岸安装监控系统，监控垃圾的倾倒情况。

3.2 项目管理与实施的风险管控

海漂垃圾拦截项目的难点为台风天的设施维护和效用保证，应在项目实施前对项目开展风险管理，做好风险管理的计划和措施。通过主动有意识地策划、组织、协调、控制和采取预防措施，可以避免或减少风险事故，尽可能降低风险损失，保证海漂垃圾拦截项目总体目标的实现。