時間：2023-03-16 15:47:51
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇海洋化學論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
英文名稱：Advances in Marine Science
主管單位：國家海洋局
主辦單位：中國海洋學會;國家海洋局第一海洋研究所
出版周期：季刊
出版地址：山東省青島市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1671-6647
國內刊號：37-1387/P
郵發代號：24-58
發行范圍：
創刊時間：1983
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
關鍵詞: 海洋技術 實習基地建設 特點 目標
海洋技術專業是綜合了原海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋地質等專業中側重于應用的部分而產生的新專業。鹽城工學院海洋技術專業成立于1999年,是為適應江蘇“海上”的開發戰略而設,在目前《江蘇沿海地區發展規劃》上升為國家戰略時仍然是人才培養與輸送基地之一。作為一所地方性普通工科院校,鹽城工學院海洋技術專業主要是培養適應社會主義現代化建設和地方經濟發展需要,德、智、體、美全面發展,具有海洋技術專業(海洋生物資源與環境監測、水產動物營養與飼料科學)和相近專業的理論知識,有較強的實踐能力、創新精神和社會責任感,能在水產養殖、飼料、海洋生物資源開發、海洋保護與管理相關行業從事生產、營銷、質檢、科研和企業管理等工作的本科應用型創新技術人才。
應用型創新技術人才就是具有創新精神和創新能力、表現出靈活、開放、好奇的個性,具有精力充沛、堅持不懈、注意力集中、想象力豐富及冒險精神,能夠把成熟的技術和理論應用到實際的生產中去,具備深厚的科學基礎理論的人才。對大學生進行對創業教育,培養具有創新、創造、創業能力的高素質人才是當前高校的重要任務,創新精神和實踐能力的培養是新時期人才培養目標的核心[1]。實習基地應成為學生自主訓練,激發創新思維的基地。
一、實習基地的現狀與不足
鹽城工學院海洋技術學科經過10年的建設與發展,已經初具規模,學科發展方向明確、教學規模適中、科研水平有一定提升、教師學緣組成相對合理,尤其在培養應用型人才的思路與實踐上有了較大的收獲,但由于學校的整體發展要求、所處的地區性差異及其他一些客觀條件,我校海洋技術學科仍然有諸多改進與提高之處,尤其表現在培養應用型創新技術人才的實習基地建設上。
1.基地沒有完全體現海洋技術人才培養特色
海洋技術專業主要是培養具備海洋高科技和海洋工程方面的基本理論、基本知識及海洋高新技術開發研究的能力,具有從事海洋調查和海洋科學研究方面的基本能力,能從事海洋高科技、海洋資源開發及海洋工程工作的高級專門人才。各個學校可以根據實際狀況進行適當調整,我校的海洋技術專業目前偏重向水產動物營養與飼料科學,在目前的實習基地中大多數是與淡水養殖相關的一些企業,如養殖飼料生產廠、魚種繁育場等,而對于以海洋生物資源、海洋化學資源等研究對象及一些海洋高科技研究的實習場所很少。
2.實習基地提供的實習內容單調
培養計劃中實習包括認識實習、綜合實習、畢業實習及畢業設計四個方面,不同的實習時間、內容是與理論講授的內容相適應的,目前除畢業設計需要投入系統的研究過程外,其他的實習形式基本上都是觀摩學習,浮于表面,對實習基地的整體沒有深入的了解。
3.部分實習內容檔次低
畢業論文(設計)是對學生理論與實際相結合程度與水平的一種檢驗方法,也是對培養創新應用型人才體系優劣的考核,目前海洋技術專業學生的畢業論文大多數是由本專業理論課老師指導,絕大多數內容是在學校實驗室中完成,研究內容基本上是理論課多個實驗內容的重復,更重要的是學生自主思路少,完全是按照老師的完整方案執行。
4.適應應用型創新人才培養目標的實習基地較少
海洋技術專業主要是以海洋科學、海洋資源與環境等方面為主要研究對象的,鹽城工學院海洋技術專業方向是海洋生物資源與環境監測、水產動物營養與飼料科學,是以生物體為具體研究對象的,生物的生長周期較長,如鹽地堿蓬的一個生長周期需要6―7個月,魚從幼體長成成體也需要數月,而目前較多的實習單位是飼料生產企業、水產品養殖企業,以直接程序化操作為主,加上實習單位的管理章程、效益要求,學生到實習單位后僅僅是看看、望望、逛逛,無法真正上手操作。
二、應用型創新人才實習基地的建設目標
鹽城工學院是面向地方建設的一所省市共建普通院校,服務地方,培養應用型人才是其發展定位,在目前沿海大開發的利好形勢下,海洋技術學科的發展前景廣闊。
培養應用型創新人才,加強學科實習基地建設是重頭戲之一,在海洋技術學科應用型創新人才實習基地建設過程中,地方政府、業務單位和高校三個方面要共同參與基地建設;調整與提升現有基地層次,發展與完善基地特色;在發展過程中只有相互尊重、目標明確、效益兼顧,才能完成海洋技術學科創新應用型人才實習基地的建設目標。
1.基地組成的層次性
實習內容的多樣性決定了基地組成的層次性,包括認識實習、綜合實習、畢業實習以及畢業設計四個方面,針對不同的實習內容,可以組建不同內涵層次的單位。不同層次包括有單位的整體經濟實力、研究實力、與海洋技術專業的相關程度等。認識實習、綜合實習主要是給學生以加強專業知識的了解、明確專業在社會的應用狀況,學時較少,基于此目的的實習單位需要與海洋技術學科相近的即可,如水產養殖場、水產品加工、微生物研究所、灘涂濕地保護區等。畢業實習和畢業設計是給學生專業課程的全面檢查與實際應用能力的考核,所耗的時間較長,基于此目的的實習單位就需要與專業科學較為密切的單位,如海洋化工生產企業、灘涂資源研究機構、海水養殖場、海洋生物技術研究機構等。
2.發展方向的多元性
人才培養方向與發展的多元性決定了實習基地發展的多元性,海洋技術專業創新性人才包括創新應用型人才、創新研究性人才。由于自身的發展,實習單位在基地組成層次中可以易位,原來主要作為認識實習的單位可以發展成畢業實習單位,原來科研型單位可以發展成科研生產一體化的單位,實習單位多元化與創新人才的多元化培養是相輔相成的。
校內實習基地建設與發展是必不可少的,校內基地是校外實習基地多元化發展的必要補充,校內基地的建設應當采用最先進的儀器設備和軟件系統,實習指導教師也應具有較強的科研和實踐能力,保證學生學到本行業最先進的技術和管理方法,完善校內基地培養創新型人才的功能[2]。
3.實習內容的完整性
整合基地單位優質資源,同類實習基地要各具特色,采取學生在不同單位輪換實習的方式彌補實踐內容單一的缺陷,保障實習效果,并對不能達到要求或效果不理想的實習基地及時予以淘汰。在畢業實習和畢業論文設計過程中,實習內容的完整性顯得更為重要。海洋技術主要是以生物為研究對象的,研究對象生長周期長,任務完成需要時間也長,要求學生的動手能力強及與社會有較強的溝通能力,如果研究失敗,則付出的時間和經濟上的代價就較大。因此,畢業實習與畢業論文的時間要相互調劑,與實習單位的生產周期或者研究周期相適應。
4.實習過程的理論性
實習指導教師是專業實習中的組織者和領導者,發揮著主導作用,實習指導老師的素質、水平是學生實習質量的保證,在一定程度上甚至比理論老師更為重要。高水平的實習基地離不開高水平的實習指導教師。實習指導教師既要有較全面的專業理論水平,更重要的是要有較強的實踐能力,同時還應了解和熟悉企業的運營情況[3]。
在校外實習基地指導的老師大多數都有較強的實際工作能力,解決實際工作的能力較強,但及時給學生以專業理論歸納解釋則缺火候,如果讓校內教師充當實習指導老師,則理論強而實踐弱,因此需要注重校外基地指導老師的培訓工作,讓校內指導老師可以作為帶隊老師直接深入到校外基地進行實踐,通過理論、實踐、提高、再應用,講懂、講通深奧晦澀的理論,提高實踐經驗和解決實際問題的能力。
學校要把加強實習指導教師隊伍建設作為教育教學工作的重中之重,建立和健全實習指導教師隊伍建設的長效機制,加快建設一支理論與實踐共優的“雙師型”教師隊伍,提升海洋技術學科創新應用型人才的培育體系。
5.基地建設的動態性
實習基地建設目標與人才培養目標相適應,人才培養與社會發展是一致的。實習基地建設是一項綜合性的系統工程。從內容上看,包括思想建設、組織建設、物質建設、師資隊伍建設等;從布局上看,有不同地域、不同背景、不同條件的實習基地的建設。同時,教育實習基地需要高等院校、教育行政部門、實習學校、當地政府等多方面通力合作與共建,因此,是一項長期而艱巨的任務[4]。
在當今市場經濟起主導作用的社會,效益是企業的生命線。要想實習基地能夠最大限度地發揮作用,校企雙方就要本著“優勢互補、互利互惠”的原則進行合作,最終實現學校、企業、社會都受益的“共贏”目標[5]。創新性實習基地的組成是相對穩定的動態平衡體系,優勝劣汰,去劣存優,校企共贏是保證其良性發展的基礎。
參考文獻:
[1]王春潮,王平祥.校內教學實習基地建設與管理探索[J].實驗技術與管理,2009,26,(5):137-139.
[2]閻玉科.論創新型人才特征及培養關鍵[J].江蘇高教,2004,(2):87-89.
[3]申忠宇,趙瑾.加強專業實習基地建設培養高素質創新人才[J].實驗室研究與探索,2005,24(sup.):106-107.
[4]李志敏.新建本科院校教育實習基地建設研究[J].黑龍江高教研究,2009,(1):59-61.
結合中國海洋大學化學化工學院在大型儀器管理方面的實踐。針對高校大型儀器管理所面臨的主要問題，從加強大型儀器購置的審查論證，建設基于網絡化的大型儀器共享平臺，加強實驗人員隊伍建設及設立大型儀器測試開放基金等幾個方面提出了具體的對策措施，以提高大型儀器的使用效率和效益。
關鍵詞
大型儀器設備;使用率;使用效益;共享平臺;隊伍建設
高等學校大型儀器設備的數量和質量不僅是衡量高校實驗教學水平的重要標志，也是高校科學研究和對外服務能力的重要體現［1］。近年來，隨著985、211工程等建設項目的實施，中國海洋大學大型儀器數量和檔次都有了較大幅度提升。但隨之而來也出現了一系列的問題，如重復購置、放置分散，封閉使用、效益較低，儀器設備運行機制不合理，缺乏有效的共享激勵和約束機制，實驗技術隊伍不健全等［2］。針對以上問題，我院于2012年8月成立了海洋化學大型儀器技術服務中心(以下簡稱中心)。中心擁有獨立的、設施優良的實驗室，面積300m2左右;擁有從事海洋化學理論與工程技術研究的各種先進的儀器設備總價值約700萬元，其中10萬元以上儀器設備20余臺/件;擁有集海洋調查、現場實驗、實驗室測定、數值模擬、工程應用與技術開發于一體的先進的研究開發平臺。中心建立起來后，如何有效管理中心的大型儀器，充分發揮其功能、實現資源共享以達到更好地服務教學科研的目的，是實驗工作者所面臨的實際問題，也是實驗中心建設中的焦點問題之一。為此中心進行了一些有益的嘗試，主要有以下4點措施。
1加強大型儀器購置的審查論證
學校大型精密儀器的申購、論證是大型儀器設備管理系統中最基礎的工作，也是整個大型儀器設備管理工作的開端，這項工作如果做不好，將影響之后儀器管理使用的質量和效益［3］。為此中心專門成立了專家論證團隊，對所需購買的儀器進行考察論證。論證主要由技術專家、管理專家組成論證小組對購置理由、效益預測、選型論證、安裝及使用條件等進行論證把關，避免出現“重購置輕開放”和“小而全”的狹隘觀念;避免重復購置和盲目追求多功能、高指標;避免單純為了某一科研課題而購置，防止課題完成后造成儀器設備的閑置，為儀器將來在使用中發揮最大功效奠定了基礎。
2建設基于網絡化的大型儀器共享平臺
建立大型儀器設備共享平臺就是要改變以往大型儀器設備分散管理的模式，打破儀器設備歸課題組或實驗室所有的做法，對其進行統一管理［4］。為此學院專門調整出400m2左右的實驗室，按照不同儀器的操作環境要求進行了裝修及配套設施的安裝。儀器設備的網絡化建設主要包括以下兩個方面。1)利用網絡化技術實現儀器設備資產信息資料的網絡化管理，對儀器設備的分布、預約情況、使用頻率、運行狀態等情況進行隨時隨地查詢，便于管理者對中心儀器的動態管理。2)利用網絡技術提升大型儀器的對外服務能力，使大型儀器設備的需求者積極了解大型儀器的工作狀態，實現網上預約和實驗結果的網絡傳輸，從而減少工作的繁瑣環節提高工作效率，有效實現大型儀器的資源共享。
3制定合理評價體系，注重實驗技術隊伍的建設
要強化大型儀器設備的管理，提高大型儀器設備的利用率和使用效益，必須加強實驗技術隊伍建設［5］，通過建立激發實驗技術人員創新意識的用人制度和鼓勵實驗技術人員勇于創新的激勵措施，以發揮他們的積極性和創造性。中心根據儀器設備使用機時，對外開放程度，利用該設備培訓技術人員的數量，利用該設備取得的科研成果或發表的論文數量，對該儀器設備功能的利用等進行評價。中心注重加強實驗人員隊伍建設，培養、引進高層次儀器管理人員;落實人員編制和崗位責任制，實施實驗系列職稱單獨評定制度確保實驗技術人員的利益，從而穩定了大型儀器管理技術隊伍。根據不同人員的實際需求和學習需要中心制定了實驗技術人員深造和進修政策，通過短期培訓、學歷深造、對外考察、學術交流等多種形式，使實驗技術人員能及時掌握儀器設備的新功能和學科前沿技術，及時更新知識結構，不斷提高業務能力。
4設立儀器設備測試開放基金，促進教學、科研和儀器使用的良性循環
設立大型儀器設備測試基金，有利于提高大型儀器的使用收益，調動了使用者和管理者的積極性，促進設備資源共享，促成教學、科研與儀器使用的良性循環［6］。大型儀器開放基金主要用于4個方面的支出。1)資助大型儀器設備對校內開放服務運行的補貼。如制定了學校、學院，以及校外三級收費標準，按照一定比例給測試者發放測試補貼費。2)補貼大型儀器設備日常所需的耗材、易損件、配件購置費及維修費。通過此項補貼使大型儀器開放進入了良性運行狀態，既支持了科研工作，也解決了儀器運行經費、維修經費不足的矛盾。3)設立目標導向性課題和自由探索型課題支持青年教師及實驗技術人員的科研工作［7］。從大型儀器運行經費中每年劃撥一定比例的資金支持沒有國家或者省級科研項目的青年教師自主開展科研工作，同時也支持實驗技術人員開展儀器新功能開發，實驗方法創新等相關工作，通過以上補貼支持了缺少儀器和經費來源教師的科研工作，讓他們盡可能充分使用學校大型儀器資源，多出高水平的科研成果。4)按照核算的工作量將部分測試費作為實驗技術人員的勞務費，從經濟上給予補助調動其工作積極性。
5結束語
為了提高大型儀器設備的使用率和效益，中國海洋大學化學化工學院在儀器共享方面進行了積極的探索與實踐，取得了較為明顯的成效。
參考文獻
［1］朱立才，孫峰，胡小剛，等.采取有力措施提高大型儀器設備的使用率與效益［J］.實驗室研究與探索，2010，29(7):176－179.
［2］藍閩波，葉肇敏.高校大型儀器共享管理平臺構建探討［J］.實驗室研究與探索，2009，28(4):268－271.
［3］賈延江，林明河，許家瑞.高校物資“網上競價”采購管理研究及實踐［J］.實驗技術與管理，2007，24(12):168－170.
［4］李剛.加強貴重儀器設備管理，努力提高投資效益［J］.實驗技術與管理，2006，23(7):132－135.
［5］馬相堂.推進大型儀器設備開放共享，提高設備資源效益［J］.實驗技術與管理，2005，22(6):128－131.
［6］王穎.論高等學校大型儀器設備的開放與共享［J］.沈陽農業大學學報:社會科學版，2009，11(4):444－446.
關鍵詞：東營;生態建設;生態文明;生態城市;生態農業;
中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A
引言:東營是中國黃河的入海口，它的石油資源非常豐富，而且上千平方公里的鹽堿灘使得在東營可以享受到如陽光、沙灘、藍色海水的濱海生活。隨著《黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃》、《山東半島藍色經濟區發展規劃》相繼出臺，東營市迎來了前所未有的發展機遇，但同樣有很多問題需待解決，如污染監測，城鎮建設規劃，產業園建設等各種社會經濟活動帶來的生態問題，所以對東營市生態建設的研究有這很重要的意義。
一、生態文明建設
文明是當地居民文化發展的一種表現，也是當地社會經濟發展情況的間接反映，生態文明內容涵蓋唯物辯證法的思想與哲學的范疇，生態文明建設是以人和自然協調發展為核心內容，著重強調人類自身發展的同時，與自然的關系保持健康與和諧，要想建設好生態文明，需要保護好生態環境的產業機構，調整增長方式、消費模式，有效控制污染排放，使城市的生態文明建設理念深入人心。
社會注意核心價值體系是中國特色社會主義的靈魂工程，它貫穿于全面小康社會和現代化建設的各個方面，在經濟社會發展的實踐中，經濟價值觀與文化價值觀的辯證與互動引領整個小康社會的建設布局，它也是價值的抽象性與具體統一性的一個過程，隨著城市規模的擴大，城鄉、城鎮的建設步伐越加迅速，民眾在滿足了基本物質需要的基礎上，追求精神文化成為他們更加關心的話題，這個過程也加速了政府價值觀的嬗變，引導民眾在實踐中深刻體會和黨的創新理論的科學性成為政府價值觀的一個縮影。在城市中定期舉辦環境保護科普知識培訓或知識競賽等活動，讓百姓參與其中，使其感受到自己的言行給社會帶來的價值，形成城市精神建設的向心力；讓百姓在植樹節時親自栽種樹苗，培養百姓的綠化意識和責任感，在百姓的精神世界里，種植生態文明建設的精神之樹。
二、生態城市建設
東營生態城市建設，應特別注意城鎮環境建設，合理布局，使城鎮環境優美，加強小城鎮的基礎設施建設；同時，相關部門要合理制定防污制度，健全污水處理系統、垃圾處理系統，有效阻止城市污染向小城鎮轉移的勢頭，確保小城鎮的健康發展，以及確保居民飲用水水質等。對于噪聲污染控制方面，相關部門要加強控制環境噪聲，限制機動車在市區的鳴笛，合理疏導交通，使城市的噪聲環境得到有效控制。除此之外，對于垃圾的處理也應給予更多的關注，如推行垃圾分類處理，倡導居民使用綠色環保餐盒及塑料袋制品，對于廢舊電池要回收集中處理等。對于環境管理、監測、信息統計等的專業人才要給予更多的優惠政策，吸引外部人才，給人才隊伍的建設提供基礎，同時要給予在職人員更多的關于環保的培訓，提高員工的環保意識和責任感。
景觀的生態建設也屬于生態城市建設的一個重要部分，它要以地形、植被等環境因素為建設導向，加大綠化建設，美化環境，對城市道路及河道兩邊的綠化建設進行規劃，強化公園的建設，使公園內部環境充滿人文關懷的色彩。
三、生態農業建設
東營處于黃河三角洲國家級自然保護區，該保護區也是我國暖溫帶最完整、最年輕、最廣闊的濕地生態系統，這樣的優越地理位置使東營成為著名的濕地之城和生態之城。要想把生態建設規劃做出特色，做出層次，必須要有方向性和目標性，根據東營的地理特點應重視四個方面：
（一）針對東營市的經濟條件和自然條件，因勢利導，將生態建設于經濟發展互相促進，互相補充。堅持因地制宜、突出特色的原則。
（二）堅持綜合治理的原則。采取植樹造林、水土保持、測土配方施肥、農業面源污染防控、清潔能源建設、農業結構調整等措施，努力提高建設水平、質量和效益[3]。
（三）要采取統籌兼顧和生態優先的原則。以改善生態環境和保障農業生產安全為主，開發的過程注意保護生態農業環境，統籌經濟社會發展與生態保護，兼顧生態效益、經濟效益、環境效益和社會效益。
（四）要重點突破、全面推進。合理布局與科學規劃并行，增強生態保護整體功能，以重點部位、重點區域的生態優化帶動全市農業生態建設的改善和提升。
四、生態工業園建設
東營市的發展一直都保持著建設與保護并行的城建理念，大力宣傳生態保護理念，近些年，多次獲得國家環保模范城市、國家級生態示范區、全國水土保持生態環境建設示范城市、國家現代林業建設示范等榮譽稱號。在工業生產企業里，幾乎所有燃煤電廠全部都配備了脫硫除塵設備，大型的石化企業建設了硫回收設施，有效地綜合治理城市環境，河水的水質逐年都得到了改善，目前約有3處河流水質自動檢測站，15個環境自動監控點，環境監控能力提升非常迅速。盡管東營在生態工業發展上取得了很大的進步，但仍然要注意企業的發展勢頭要向良好的方向發展。
（一）海洋化工產業
采用先進技術逐步提升鹽化產業，不斷更新設備，使海洋化學資源在深加工方面有突破性的成就。另外，要培養建立有核心技術的龍頭企業，使海洋化工產業發展的道路走精走細。
（二）石油產業
加強部分企業的整合重組，使其產能得到科學合理的發展，發展石油提煉技術，出臺政策鼓勵研發高附加值產品，形成良好的石油化工循環經濟產業鏈條。
（三）橡膠產業
重整或重組橡膠輪胎企業，實行向國際進軍的發展戰略，建立有特色的產業集中區，提升東營橡膠輪胎的品牌價值。
（四）服裝紡織產業
服裝及紡織產業的發展方向應向高檔面料、高檔服裝品牌、高檔家紡，竟可能創造條件使服裝紡織企業朝著良性互補的重組方向房展，創制品牌集中的服裝紡織產業園。
在生態產業園區的建設過程中，要充分吸取國內外其它地區產業園區建設的成功經驗，瞄準重大產業項目，聚集相關產業，形成局部產業鏈，綜合利用資源、建立園區的合理門檻，以清潔、環保為經營理念并有實力的環保企業為優先入園企業，寧缺毋濫，加強園區循環經濟建設，健全生態企業網絡，提升企業環保指標，監控企業的污水及廢棄物的處理過程，定期組織對園區個企業的清潔生產審核以及能源審計，使東營的生態產業園區的建設成為國家級生態工業示范區。
結束語：隨著東營生態建設理念的普及，企業的經營狀態不僅受到政府監測部門的監控，還將受到全社會的監督，該區域的生態環境將得到進一步提升，同時，經濟產業園區的建設，必將帶動東營經濟的迅速發展，這會給城市生態建設提供物質基礎，形成一個良性的循環。
參考文獻
[1] 劉利，城市規劃設計中地域特色和諧生態建設[J].建材與裝飾，2012（03）
[2] 王秉忱，快速城市化與保護水生態[J].中州建設，2012（01)
海洋微藻研究的苦與樂
時間追溯到2004年，嚴小軍在浙江樂清翁育苗場檢驗微藻餌料生物是否具有設想營養價值。剛開始，育苗場的老板并不同意，嚴小軍就用科學精神去感動他，告訴他們這樣做的目的是為了讓今后的育苗更加可靠。就這樣，嚴小軍和他的研究生每天一清晨就到育苗場干活，空余時間則在一起做不同餌料微藻的營養效果實驗，衣服不知被汗水浸濕多少回。終于功夫不負有心人，實驗得出結果，今后育苗只要選取1-2種餌料生物就可以達到更好的效果。令人意想不到的是，實驗選出的餌料在當年的育苗中就取得了更好的經濟效益，“這時候大家是何等的開心！”后來，他們把育苗場收集的樣品帶回實驗室繼續分析，最后看到了特定的脂類物質出現了選擇性的富集，“我們知道當初提出的假設成功了！”
實驗的成功無疑讓每個參與其中的人都為之振奮，但殊不知，經驗豐富的育苗高手――嚴小軍的研究助手徐繼林老師一開始并不看好他們的假設。這個餌料微藻是否會真的像嚴小軍設想的一樣是具有不同的餌料效果？餌料的效果是否真的來自脂類營養學的影響？徐繼林將信將疑，而且他也擔心在育苗場做實驗是否能取得足夠的支持和精細的樣品。
實踐是驗證真理的唯一標準，實驗之后徐繼林相信了。“徐老師在此之后成為了這一研究的主力，即使在我們獲得國家獎之后，我和他還是一直深入地探討是否有可能進一步改進我們的技術”，通過不斷努力，嚴小軍建立了國際上最先進的微藻脂類學研究方法，從而可以篩選到了更好的餌料微藻。在福建漳州詔安，他們建立了東南沿海最大的灘涂貝類育苗基地。
那么，什么是微藻脂類學研究？國際上對于脂組學的研究出現于90年代末，主要基于液質聯用的分析方法對海洋微藻全脂組成進行精準分析，該項技術曾獲2002年諾貝爾化學獎，已經成為近年來廣泛興起的蛋白質組學、代謝組學的重要研究工具。而微藻脂類物質主要包括：甘油磷脂（磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油）、甘油糖脂（MGDG、DGDG、SQDG）、甘油三酯、甘油甜菜堿酯（DGTS、DGTC、DGTA）、鞘脂（Sphingosine、Cer、GSL），這些物質結構多樣復雜并擔負不同的生理功能，脂類物質隨生理條件會出現相互轉化。
海洋微藻的大學問
對海洋微藻脂類的研究有三大意義：作為微藻本身及其食物鏈以及生物地球化學循環的重要生物指示物，作為微藻生理學代謝與營養學的重要指標，作為微藻生物能源的重要物質基礎。
所以，對微藻脂類研究勢在必行。嚴小軍所在的實驗室是國內最早開展微藻脂組學研究的研究團隊，他門采用飛行時間質譜高精度分析的技術手段，解決了一些早期研究中無法識別的精細結構的判別特征和判別規律，也發現了一些新型的脂類結構。經過近十年的持續研究，已經形成一套完整的脂類結構的分析技術和脂組學技術體系。近年來，隨著質譜技術的快速發展，鑒定極為復雜的脂類物質的結構組成為可能，同時結合不同條件下結構組變化的規律，形成脂組學新學科，是代謝組學技術中發展最快的專門領域。
目前，他們已經成為國際上較為知名的微藻脂類學研究的研究隊伍，收獲眾多前沿發現。比如，在微藻鞘脂方面發現了一些全新的糖鞘脂結構，這些糖鞘脂結構作為新的微藻化學分類學生物指標具有重要意義，且可能與微藻抗病毒的能力有關；發展了微藻甘油三酯的精確結構鑒定方法，解決了微藻甘油三酯共流出組分的精確判斷方法；在微藻脂組學研究微藻生理代謝中，發現硅藻氮缺乏是微藻生長從指數期向對數期轉變的最為關鍵的生源要素限制因素，而并非傳統認為的硅缺乏，這一發現與近期對于硅藻基因組中出現罕見的鳥氨酸循環具有科學解釋的一致性，同時還觀察到硅藻類是所有餌料微藻中能夠在進入生長平臺期后最快速積累甘油三酯，是最優良的餌料生物；在微藻分類學方面，解決了骨條藻、微綠球藻中幾株形態相似種的脂類學判別難題。
對于目前已經取得的傲人成績，嚴小軍并沒有浮躁，而是冷靜地認識到，“相對于國際上一些重要的研究團隊來說，我們對于微藻脂類學的研究技術已經處于尖端水平，但將微藻脂類學的研究方法放入一個更加宏觀的生理學與生態學研究的問題中尚顯能力不足”，美國伍茲霍爾海洋研究所的科學家采用微藻脂類學研究技術提出了藍細菌對于磷限制耐受的新觀點；以色列魏斯曼研究所的科學家利用微藻脂類學研究技術提出了顆石藻受病毒入侵的鞘脂生物合成基因橫向傳遞的新理論……
差距雖有，但令人欣慰的是，嚴小軍近期在對深海熱液口盲蝦的脂類學分析中發現了不同于光合作用層普通蝦的鞘脂差異，為深海熱液口盲蝦的生理學適應提出了一個新的視角。
除了海藻脂類學研究，嚴小軍的另一大創新性成果是――微藻脂肪酸甾醇同時分析，這是緊密圍繞微藻營養對于貝類生長發育的一項技術創新。由于貝類在攝食微藻后可能同時對脂肪酸和甾醇都有營養需求，哪個物質對貝類的生長更為重要？這時就需要同時分析兩類物質的變化規律以精確判別其重要性。如果采用傳統的脂肪酸和甾醇分開測定，不僅需要兩份樣品做平行的獨立分析，而且可能由于不同的分析批次而導致結果的系統性誤差。因此，嚴小軍在充分研究傳統分析方法的基礎上，發現了“如果將脂肪酸充分甲酯化之后，再直接對甾醇進行硅醚化衍生，進行一次性的GCMS分析就可以同時獲得分析結果”，幸運的是，他在實際分析中發現脂肪酸甲酯和甾醇硅醚在出峰時間上分別處在兩個差異顯著的時段，這大大簡化了物質結構判別中可能出現脂肪酸甲酯和甾醇硅醚混雜在一起而所帶來的潛在麻煩。有了新的分析方法，后續的實驗就順利許多，最終研究結果發現，貝類攝食微藻后，對于特定的脂肪酸具有顯著的富集作用，而對于甾醇，尤其是膽固醇，具有更加高效的富集倍率。這不僅使嚴小軍了解到了貝類對于微藻脂類營養的一些內在規律，還為選用微藻高效營養種類指明了路徑。
實現產學研的成功轉化
在嚴小軍看來，要進一步使我國的藻類資源開發利用走在國際前沿水平，我們仍然需要不斷地努力，要實現這一目標，主要解決兩個關鍵問題，一個是新型設備的產業鏈改造，我們所知，目前企業在自動化控制方面已經達到一個較高的水平，但是在新型加工工藝裝備方面，仍然依靠進口設備，缺乏自主知識產權，“短時間內無法改變這種局面，但需要下決心改進工藝設備的高端化”。
另一個問題是研發成果的產業化。“相比于老一輩科學家而言，我們更加注重學術成果，但對于產業發展的緊密結合做得不如前輩好。”近五年來，有趨勢表明，科研成果的產業化在得到有效地推進，“大家有理由相信，新產品新工藝的產業化將進入一個快速發展的新時期。”
如今，嚴小軍正在進行3項產學研合作的探索。針對螺旋藻紅球藻高質量培養與加工技術，2011年與云南程海麗江程海保爾生物開發有限公司合作，共同申報發明專利16項，包括“大規模培養雨生紅球藻和轉化蝦青素的裝置及其方法”“一種螺旋藻培養基循環利用的方法”“一種養殖螺旋藻越冬復壯保種的培養基”……研究掌握了螺旋藻重金屬積累溯源的主要途徑，突破了螺旋藻重金屬的減除技術，極大地改進了螺旋藻的產品質量和廢水處理技術。
針對海藻生物活性物質與海藻工業技術，2012年與山東日照潔晶集團股份有限公司合作，重點針對海藻化工行業產品種類趨同、利潤低下、工藝耗水量大等問題，提出了將傳統海藻工業老三樣“海藻酸鈉、甘露醇、碘”提升為新三樣“巖藻黃素、褐藻多酚、巖藻多糖硫酸酯”的產業合作創新構想。
針對微藻餌料營養供應技術，2012年與福建寶智水產科技有限公司合作，共進行了10余種灘涂貝類苗種培育，其中3個品種為首次進行規模化生產，無論是苗種的質量還是經濟效益均居全國同行業首位，2014年各項產品年銷售額突破5000萬元。建成了東南沿海規模最大的灘涂貝類育苗基地、全國灘涂貝類行業中唯一一家溫控車間――“循環溫控新品種培育車間”。
打開海洋生物科學研究的一扇窗
2013年，在北京生物芯片國家工程研究中心程京院士的指導下，嚴小軍領導建立了生物芯片北京國家工程中心寧波分中心――我國唯一的海洋領域的生物芯片分中心。該中心的目標是將生物芯片技術應用于生態環境、生物育種、海水養殖病害快速檢測等領域，是海洋生物技術科學研究和產業化的一個重大機遇。
生物芯片為何物？簡單來說，生物芯片就是一種將多數的生物分子探針取得快速檢測的方法和技術，最主要的是DNA探針微陣列技術，芯片的制造和檢測技術包括了材料學、化學、分子生物學等多學科的技術手段。其應用主要包括“物種的快速檢測”和“生物生理學變化的多參數變化規律測定”兩個方向，用途十分廣泛。
中心成立以來，嚴小軍團隊已成功建立基于LAMP-LFD技術的藍藻有毒水華的監控新技術。目前，有多位教授承擔了國家級生物芯片的重大科技計劃，取得了很大進展。其中，張德民教授采用生物芯片技術，提出了基于微生物群落結構變化的海水養殖健康診斷新方法，對于東海近海海域提出了基于微生物分子區系結構的區域劃分方法。程京院士將生物芯片技術應用于海洋，可能在生態環境診斷、生物病害篩查、生物探礦、海洋微型生物快速鑒定等領域具有廣闊的用途，“生物芯片技術有望在‘十三五’期間實現在海洋領域的產業化突破。”
今年以來，嚴小軍擔任了寧波大學副校長，主要分管國際教育和寧波海洋研究院的籌建，工作異常繁忙，“但對于科學研究和學生培養，仍然是我心中關注的中心”，作為一個科研人員，嚴小軍很贊同這樣一個觀點，“做學問要有好奇心、學術榮譽感、社會責任感”。好奇心是要對自己研究的事情有濃厚的興趣，學術榮譽感是要對自己發表的研究結果有一種自信和珍惜，社會責任感就是要時刻關注自己的研究是否可以應用于社會經濟，“這三條也是我培養學生的育人理念”。
關鍵詞：課程基地；化學學科；思考；實踐
中圖分類號：G423 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2012）21-003-2
2011年8月，我校被確定為首批省級高中化學課程基地。課程基地建設是個創新的舉措，沒有經驗可借鑒，沒有模式可依據，唯有不斷思考，不斷探索；唯有集思廣益，開拓前行。
一、我們的思考
江蘇省教育廳基教處處長馬斌指出：課程基地是以圍繞學生綜合素質提升為追求，以建設學科內容的物質呈現平臺為基礎，通過師生做中學、學中做方式，鞏固、演示、驗證、探究和拓展教學內容；以學科建設作為課程基地建設的核心內容，學校一切活動必須以學科知識作支撐。據此，我們在申報和建設課程基地時有自己的認識和思考。
首先我們以為確定申報的應該是真正意義上的課程。課程是指學校教學的科目和進程。廣義的課程包括學校教師所教授的各門學科和有目的、有計劃的教育活動；狹義的課程是指某一門學科。因此，我們“課程基地”的課程為自己學校正在進行和能夠不斷發展的課程，而且是要把握得住，可操作性強的，摒棄那些不切實際的、嘩眾取寵的、似是而非的所謂“課程”。
二是立足一門學科下功夫。也就是說，能夠由點帶面，以小擴大。利用一門學科與其它學科的綜合，開展跨學科的研究活動，最終放大學科優勢，形成整體的效應，形成學校的特色。
三是從學校的實際出發，選擇具有先進性的、能夠起引領作用的學科，而且能夠踐行學校的辦學理念，能夠體現學校的精神。我們的辦學理念是“讓我們共同獲得發展和成功”，學校精神是“永不言棄，永無止境”。我們學校的化學學科組不僅有一支業務精湛的化學教師隊伍，而且已經擁有堅實的科研成果和突出的教學業績，特別是這些年來為學校教育教學積累和示范了許多經驗。例如化學學科組的“定標導學，合作質疑，及時反饋”的互動教學模式已經成為學校各學科整體的教學復習方式，贏得了很好的教學效果。學科奧林匹克競賽也是從化學學科開始破繭化蝶的，至今數學、物理和信息學等學科競賽始終在踐行著化學學科探索出的“會者為師”的教學方法。
四是區域性人文環境和經濟發展形勢也納入到我們思考的范疇。東臺有海岸線八十多公里，而且每年都有近百畝的灘涂增加。現在正處于國家級沿海大開發的前沿，有許多灘涂、海洋的資源可成為我們形成校本課程，如灘涂爽堿、粗鹽提純、淺海養殖等。
五是尋求一些可靠的理論支撐。我們在申報化學課程基地時，就有科學發展觀、建構主義學習理論、主體教育理論以及化學新課程的基本理念等。在這些理論指導之下，我校強調課程的綜合化、個性化和生活化，形成先進的現代的課程體系，從而促進學校、教師和學生共同發展和成功。
二、我們的實踐
一年多來，我們根據學科實際和發展的需要，基于“共同發展，共享成功”的辦學理念，努力將基地建設成一個培養學生學習、實踐、創新能力的新課堂，促進教師專業成長的新平臺，推動學校特色發展的新載體。
（一）多樣性地建立自主學習、創新、實踐的實驗室
我們非常重視發揮實驗對課堂、課外學習的作用，主要將實驗室實驗臺布置成秧田式和茶館式，實驗內容有桌餐式的規定動作，也有自助餐式的自選動作，努力創造條件讓學生自我表現、有效展示，進一步提升學習、實踐和創新的能力。
1.將六個傳統化學實驗室中的四個進行了全面改造，建成四個多媒體化學實驗室。
新課程中的化學實驗已經不再明確區分教師演示實驗和學生分組實驗。我們認為只要條件許可，所有實驗都應該讓學生自己動手實踐。學校多媒體化學實驗室建成，其體現著傳統和現代的結合以及化學實驗室和普通教室的結合，既方便教師使用現代教育技術手段，也方便學生進行分組活動，給教師和學生充分的條件去進行實驗探究活動。于是我們努力將演示實驗改成學生分組實驗，甚至指導學生將部分課本知識介紹設計為新的探索性實驗。如組織學生將蘇教版高中化學（必修1）“鈉、鎂及其化合物”的“活動與探究”，設計為“探究Na2CO3和 NaHCO3的性質”的實驗。現在課程基地的化學教師們已經將蘇教版高中化學必修和選修模塊上列出的所有實驗進行整理，改進為24個學生分組實驗，一一陳列出來，并通過提供必需的儀器和用品，讓學生就這些實驗再行設計、操作和感悟、反思，從而提升了“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”三維目標的達成度。
2.利用常規化學儀器和日常用品，結合沿海大開發的地域優勢，建設綜合實踐活動實驗室。
為了讓學生進一步體驗到化學是一門與生活息息相關的學科，我們利用常規儀器、日常用品，設置了三大主題綜合實驗群，自主開發一批自助餐式的實驗。它們分別是（1）“藥箱化學”：a.阿司匹林的合成；b.胃舒平中氫氧化鋁的檢驗；c.對氨基苯磺酸的合成；d.次硫酸氫鈉甲醛的合成；e.苯乙醚的合成。（2）“廚房化學”：a.油脂制肥皂；b.食鹽中碘的檢驗及含量測定；c. NaCl與NaNO2的鑒別；d.食醋中醋酸含量的測定；e.糖的性質探究；f.測量呼出氣體中是否含有酒精的探究。（3）“海洋化學”：a.粗鹽的提純；b.海水組成、成分的確定；c.海帶中提取碘并測定；d.鹽鹵中提取溴；e.海水淡化；f.電解飽和食鹽水；g.海水與河水、井水的成分區別。實踐證明，引導學生以“廚房”、“藥箱”和“海洋”為主題，在自由選擇、親自動手的基礎上，通過安全、有趣、簡單的系列實驗，了解了化學在生產及生活中的功用，在“做中學”的自主探究中享受經歷、參與和成功的快樂。
3.組建擁有部分精密儀器和先進設備的科研實驗室。
由于學生的認知能力等方面的制約，目前高中化學課程中的實驗都是化學科學中的基礎實驗，對化學反應的動態研究、精密化定量實驗研究和物質運動規律的計算研究等基本沒有涉及。為了使學生們能在完成必要的學習任務之余開拓視野，進一步領略化學的奇妙和魅力，同時為培養拔尖人才服務，我們課程基地一行人多次到上海市青少年科技人才培養基地——華東師范大學化學實踐工作站參觀，先后到南大、南師大等高校的實驗室學習，購買了一批中學不常用的大學實驗儀器，如數據采集器和PH、溫度、壓強、電導率化學傳感器、電子天平、實驗室PH計、阿貝折射儀、數顯集熱式攪拌器、電熱恒溫鼓風干燥箱、實驗室級純水機元素分析儀、核磁共振儀、紅外光譜儀、質譜儀等等。以學習小手冊形式詳細列出每個儀器功能、使用方法和注意事項，專門安排一位化學教師負責指導，讓對化學有濃厚興趣的學生來學習、操作，為他們參加化學學科競賽、進入高校學習起著積極的推介作用，為今后從事化學學習、研究打下良好的基礎。
（二）實用性地構建網址為的教學平臺
一年多來我們整合已有信息技術資源，開發出交互功能的網絡教學平臺，包括名師課堂、名師答疑、學習論壇、研究論文、課程建設、能力測試、教學課件、視頻資料、演示實驗、化學圖庫等欄目。借助教學平臺，學生可以進行菜單式自助學習，教師可以進行網絡式遠程教學。
具體地講，學生在家中或學校的電腦登錄江蘇省化學課程基地網，點擊“用戶中心”進入“考試管理”—“題庫管理”網頁，按學習進度選擇章節、知識點、練習時間和難易度，軟件隨即生成一套練習。學生完成后點擊提交，軟件立即顯示每題正誤、所得分數。學生點擊有困惑的題目，立即顯示該題的詳細解析，包括可以鏈接得到解題所用到的知識點和方法。此系統還有一個聯系效果記錄、分析的功能，學生可以超越傳統課堂，進行自由選擇、自主建構式學習。其所有的練習、測試題目、所做答案將被收入數據庫，經過分析可以直觀顯示學生學習薄弱環節，有利于學生自我改進和教師了解其學習情況。一個班的學生練習結果匯總后，可以幫助教師了解課堂教學效果，進而改進教法和拾漏補缺，提高教學針對性和有效性。
目前，基地網站收錄有化學組全體教師最新研究論文62篇；覆蓋高中6本教材所有內容的教學課件186個；包含趣味實驗在內的視頻資料56個；以及演示實驗120個、化學圖庫46組和化學題目2000多條。
（三）先進性地整合課程結構，推進和引領多方面共同發展
“課程是學校教育的中心，是學校教育的目的和原則，課程的一切都是為了學生的發展。”要提高教育教學質量，提升學校的辦學品位，離不開多樣化、高選擇的適應多方面發展需求的課程體系。
1.構建個性化的學校課程體系。
根據新課程要求，我們注重整合國家課程、地方課程和學校課程，設置了化學學科的必修和選修課程模塊，充分體現普通高中課程的基礎性和選擇性。化學教師認真研究初高中教材；研究人教版、蘇教版和魯科版等三種版本的高中教材；研究《高中化學課程標準（實驗）》、《江蘇省普通高中高考考試說明》、《江蘇省普通高中學業水平測試考試說明》和《江蘇省普通高中課程標準教學要求》，深度解讀文本，詳細對比梳理，從本校學生的具體情況出發，清晰地為相關內容的教學定位，合理地制定教學目標，科學地確定教學線索，創造性地選擇、改造、安排教學素材，制定出符合學校特點的具體內容的教學要求。實踐中，采用“同課異構”、“異課同構”等方法研究不同教法的流程、特點與效果，逐步構建核心教學內容的模型建構，形成了具有學校特色、符合學生發展的必修和選修教材體系。
2.開發校本化的選修課程。
學校大力開發校本課程，尊重和滿足廣大師生以及學校教育人文、地域環境的獨特性和差異性，允許融入自己的教育哲學和思想，推進化學學科教學特色的創新和發展。化學各備課組都設計了具體研究內容及校本課程研究開發的具體方案，都有三至四門校本選修課程供學生選修。例如有激發興趣愛好的《化學入門》、《化學起跑線》、《生活中的化學竅門》和《趣味實驗》；有拓展類的《化學競賽知識初探》、《化學競賽系列訓練》、《創新實驗》、《化學讀本》和《大學課程》；還有地方特色類的《海水組成的測定》、《含碘食鹽檢驗》、《海帶制碘》、《粗鹽的提純》、《鹽鹵提溴》、《海苔的養殖》等系列。教師們經常帶領學生到沿海一帶，開展研究性學習活動，采用小組綜合課題研究的方式，輔以個人單科研究，到粗鹽提純車間實踐體驗，形成書面報告，最后交流、總結和評價。
3.開展多樣化的教學教研活動。
舉行校園學術節、公開教學活動和承辦省市級教學競賽是我們展示課程基地建設成果的有效窗口。去年12月份，學校以“課程基地 引領學校特色發展”為主題舉辦第十一屆學術節，開展 “紅燭杯”會教、對外公開教學、教育教學論壇等具體活動。由教科處牽頭舉辦的教學論壇和政教處主持的德育論壇，就是圍繞 “課程基地”、“學科發展”、“學校特色”等關鍵詞，各學科教師和全體班主任紛紛通過自己的想法、看法和做法。如生物學科的《淺談高中生物課程資源的開發與利用》、英語學科的《積極開發課程資源，促進中學生聽力水平的提高》、音樂學科的《談音樂課程資源的開發與利用》等。課程基地還圍繞“課程”，廣泛收集各學科教師近期在市級以上發表或獲獎的論文，匯編了《與新課程同行》、《追尋教學的有效性》、《課程能力與教育創新》和《做最好的自己》等四本論文集。
關鍵詞：長江口及其鄰近海域;無機營養鹽;分布特征
中圖分類號：P734.4+4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）23-5688-06
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2014.23.018
長江口是中國最大的河口，位于長江三角洲經濟體核心區，是中國工農業最發達的區域。然而，經濟高速發展的同時也帶來了環境污染問題，影響著長江口及其鄰近海域的生態環境，其中因污染物排放引起的富營養化問題尤為嚴重，使得生態系統失去平衡，引起大面積赤潮暴發，因此該區域亦是我國沿海赤潮高發區之一[1]。而赤潮無論發生的時間、地點還是規模在很大程度上都與營養鹽的時空分布密切相關[2]。有害赤潮會影響到海洋生物的生命活動，可以改變海洋生物種群的數量和結構，也會影響海洋生態系統，還會影響附近海域的水產養殖業、捕撈業、旅游業等海洋產業的發展，威脅著沿海居民的身體健康。2011年中國沿海共發生赤潮55次，累計面積6 076 km2，赤潮災害直接經濟損失325萬元。2012年，我國沿海共發現赤潮73次，12次造成災害，直接經濟損失20.15億元。目前關于長江口及其附近海域營養鹽的時空分布變化規律已有不少研究報道[3-7]，但由于長江入海后擴展范圍巨大，對周邊海域營養鹽理化參數影響深遠，不同區域有其獨特的特征，多數研究未將屬于長江口影響海域的杭州灣、舟山附近海域納入長江口海域進行研究，這一海域是長江口鰻苗、杭州灣鯧魚等多種經濟魚類產卵場及稚幼魚索餌場，故需對其做進一步的研究。本研究利用農業部東海區漁業生態環境監測中2012年獲得的調查資料，分析長江口、杭州灣及舟山群島西部海域無機營養鹽的時空分布，從而為該水域的漁業環境保護和海洋開發提供科學依據。
1 調查及分析方法
1.1 采樣時間和區域
于2012年5月和8月在長江口、杭州灣和舟山漁場重要漁業水域共設20個監測點，各監測點的位置如圖1所示。其中1-6點位于長江口最大渾濁帶內[8]，7-11點位于杭州灣內，12-20點位于舟山漁場西部海域。
1.2 分析項目和方法
水質監測的具體采樣、保存及分析方法均參照GB17378-2007《海洋監測規范》[9]進行。無機營養鹽分析項目包括硝酸鹽（鋅鎘還原法）、亞硝酸鹽（萘乙二胺分光光度法）、氨氮（次溴酸鈉氧化法）、磷酸鹽（磷鉬藍分光光度法）、硅酸鹽（硅鉬藍分光光度法），硝酸鹽、亞硝酸鹽和氨氮之和為總溶解無機氮（DIN）。所有數據均來自農業部東海區漁業環境監測中心2012年5月和8月的常規監測。
2 結果與分析
2.1 鹽濃度平面分布
調查海域春季表、底層海水中的鹽濃度范圍和平均值分別為0.19～28.61、17.63 mg/L和0.19～16.18、16.18 mg/L。夏季調查海域表、底層海水中的鹽濃度范圍和平均值分別為0.60～24.64、16.05 mg/L和1.05～27.21、16.79 mg/L。由圖2可知，表、底層鹽濃度的分布趨勢大體一致，底層鹽濃度稍高于表層，梯度分布明顯，都是呈現近岸低、外海高的分布特點。春、夏兩季這一海域鹽濃度的變化不大，但同一經緯度春季鹽濃度略高于夏季。
2.2 磷酸鹽平面分布
磷酸鹽是海洋中的主要營養鹽類，是浮游植物繁殖和生長必不可少的營養要素之一，也是海洋生物產量的控制因素之一，它在全部生物代謝（尤其是能量轉換）過程中起著重要作用。磷酸鹽又是水體發生富營養化的主要因素之一[10]。
春季調查海域表、底層海水中磷酸鹽的濃度范圍和平均值分別0.021～0.070、0.036 mg/L和0.019～0.079 mg/L、0.041 mg/L。夏季調查海域表、底層海水中磷酸鹽的濃度范圍和平均值分別為0.014～0.087、0.040 mg/L和0.012～0.104 mg/L、0.047 mg/L。從整個調查區域看，春、夏季調查海域磷酸鹽的分布趨勢基本一致，都呈現由近岸向外海呈遞減趨勢，最高濃度出現在長江口附近的區域，最低濃度出現在舟山漁場西部海域，但表層磷酸鹽平均濃度均高于底層。夏季磷酸鹽平均濃度高于春季（圖3、圖4）。
2.3 硅酸鹽平面分布
硅酸鹽是海洋浮游植物必需的營養鹽類之一，是硅藻類、放射蟲和硅質海綿等機體構成中不可缺少的組分。而硅藻通常是海洋浮游植物的主體之一，硅酸鹽濃度的分布除受硅藻季節性變化的影響外，主要還受江河徑流的影響。另外，海水的運動對硅酸鹽的分布變化也產生一定的影響[10]。
春季調查海域表、底層海水中的硅酸鹽的濃度范圍和平均值分別為0.907～2.891、1.771 mg/L和0.746～2.981、1.764 mg/L。夏季調查海域表、底層海水中的硅酸鹽的濃度范圍和平均值分別為0.91～4.26、2.75 mg/L和0.702～3.745、2.324 mg/L。整個調查區域從分布趨勢看，春、夏季表、底層硅酸鹽濃度分布趨勢，亦呈現近岸高、外海低的特點;春、夏季最高濃度均出現在靠近長江口的區域，最低濃度均出現在舟山漁場西部海域;夏季硅酸鹽平均濃度高于春季;春季表、底層硅酸鹽濃度接近，而夏季表層濃度明顯高于底層（圖3、圖4）。
2.4 無機氮平面分布
海水中的無機氮主要是由硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮三種形態組成，三者濃度之間的比例隨海區環境及季節變化而異。無機氮是海洋浮游植物生長繁殖所必需的營養鹽，它們的來源是陸源性徑流輸入和海洋生物體分解[10]。
春季調查海域DIN的表、底層濃度范圍和平均值分別為0.260～2.388、1.160 mg/L和0.112～2.379、1.109 mg/L。夏季無機氮的表、底層范圍和平均值分別為0.201～2.042、0.879 mg/L和0.240～1.446、0.885 mg/L。春、夏季表、底層DIN的分布趨勢呈現近岸高外海低的特點，表、底層DIN濃度基本一致，但表層均高于底層;春季DIN質量濃度高于夏季。春、夏季硝酸鹽占DIN的90%左右，是調查海水中的無機氮主要形式;硝酸鹽最高值出現在長江口附近，高濃度區主要分布在長江沖淡水影響的區域，濃度由長江口向外呈梯度遞減，表現為近岸濃度高，外海濃度低;硝酸鹽含量的變化趨勢是由長江口內向口外近海逐漸遞減，氨氮含量的變化規律與硝酸鹽相反，由長江口內向口外含量逐漸增高;亞硝酸鹽是三態無機氮循環中的中間形態，化學性質較不穩定，所以空間分布上沒有特定的變化規律（圖5、圖6）。
3 結論與討論
3.1 結論
1）磷酸鹽由近岸向外海呈遞減趨勢，底層平均濃度高于表層，夏季平均濃度高于春季，最高濃度出現在長江口附近的區域，最低濃度出現在舟山漁場海域。硅酸鹽由近岸向外海呈遞減趨勢，表層平均濃度高于底層，春季平均濃度高于夏季，最高濃度出現在靠近長江口的區域，最低濃度出現在舟山漁場海域。DIN的分布趨勢與硝酸鹽最為一致，最高值出現在長江口附近，高濃度區主要分布在長江沖淡水影響的區域，濃度由長江口內向外呈梯度遞減;氨氮含量的變化規律與硝酸鹽相反，由長江口內向口外含量逐漸增高;亞硝酸鹽是三態無機氮循環中的中間形態，化學性質不穩定，空間分布上沒有特定的變化規律。
2）對整個調查海域水體春、夏季的表、底層營養鹽與鹽度進行相關統計可知，硅酸鹽與鹽度的相關性最大，DIN次之，磷酸鹽稍弱。各種形態的無機氮當中，硝酸鹽與鹽度的相關性最大，亞硝酸鹽次之，氨氮最弱。
3.2 討論
3.2.1 磷酸鹽的分布特征 長江水出口門后隨東南流向進入大海，磷酸鹽也隨之向海洋中擴散，由長江口內向口外近海方向總體呈下降趨勢。磷酸鹽濃度呈現河口附近高外海低的特點，主要是受長江沖淡水的影響[8]。磷酸鹽濃度最高值不在河口內而是在口門外，這可能是由磷酸鹽在河口的緩沖作用所致。有研究表明，河口區磷酸鹽緩沖機制主要受顆粒與水相互作用控制。由于河口懸浮物有良好吸附性能，當其含量較高時，懸浮物能吸附大量的磷酸鹽，而含量較低時，被吸附的磷酸鹽又從懸浮物中向水體釋放出來，從而使磷酸鹽含量在整個河口內變化很小。磷酸鹽的這種緩沖機制在世界上其他許多重要河口，如密西西比河河口、哥倫比亞河河口、亞馬遜河河口也都存在[11]。在長江口海域，緩沖機制春季較夏季表現得更明顯，可能是春季長江口懸浮物含量更高。
春夏季底層磷酸鹽平均濃度均高于表層，可能是因為春夏季水體垂直交換差，以致底層高濃度的磷酸鹽無法到達上層水體，以及表層生物大量活動導致底層磷酸鹽的濃度高于表層。而且表層磷酸鹽常被浮游植物吸收而轉移，底層由于浮游植物死亡而分解再生，同時沉積物和顆粒懸浮體對磷酸鹽也有緩沖作用，另外高鹽高磷酸鹽外海底層水涌升也能補充水體中的濃度[12]，所以磷酸鹽在長江口及其附近海域呈現出復雜的分布特征。
3.2.2 硅酸鹽的分布特征 硅是硅酸鹽礦物風化后的產物，硅酸鹽隨著徑流輸入海洋，成為海水中硅的主要來源。其在河口的分布主要受海水的稀釋擴散控制，同時也受生物活動和懸浮體吸附的影響[13]。長江徑流每年向長江口水域輸送大量的硅酸鹽，為硅藻的繁殖生長提供了豐富的營養物質。春、夏季硅酸鹽整體分布從近岸向外海濃度逐漸減小，與鹽度分布相反，反映了物理混合作用的影響。硅酸鹽最高濃度出現在靠近長江口的區域，最低濃度出現在舟山漁場海域。春夏季硅酸鹽濃度表層小于底層，反映生物活動對其濃度的影響。進一步研究該區域的葉綠素a分布情況發現，此區域葉綠素a與硅酸鹽分布一致，即春季硅酸鹽的濃度大于夏季的，春季葉綠素a的平均濃度也大于夏季，原因可能是調查海域硅酸鹽濃度與長江徑流輸送量的關系較大。夏季是浮游植物大量繁殖的季節，消耗了大量的硅酸鹽，而調查海域中硅酸鹽的濃度卻更大，說明生物活動對其影響較弱。
3.2.3 無機氮的分布特征 在河口區域，河流輸入、沿岸的污水排放占營養鹽輸入的絕大部分[10]。此次調查海域硝酸鹽的變化趨勢都是由長江口內向口外近海逐漸遞減，這與該研究區域的大多數研究結果一致[5，14]。出現這種變化規律可能是由于硝酸鹽是氮的穩定存在形式，具有不被懸浮顆粒物吸附或包裹的保守行為，其保守行為僅限于長江口，而在長江口外營養鹽在向外擴散的過程中，不斷地被浮游植物所消耗而使其含量銳減[15]。受陸源排放的影響在長江口近岸硝酸鹽含量出現高值，到了長江口外，由于海水的稀釋作用，其含量逐漸降低[14];氨氮是氮的還原態，它的主要來源是沿岸徑流輸入以及懸浮顆粒物的釋放。氨氮含量的變化規律與硝酸鹽相反，由長江口內向口外含量逐漸增高。孟偉等[16]認為鹽度是產生這種變化規律的主要原因：長江口外水體鹽度相對較高，懸浮顆粒物對氨氮的釋放量加大，則氨氮含量出現高值。亞硝酸鹽含量在夏季稍高則可能是由于夏季較高的水溫使得氨氮部分被氧化成亞硝酸鹽[17]。氨氮含量在夏季較高，則可能是由于夏季水溫高，促進有機質的氧化分解，以及細菌的活動加速了有機質的降解，從而釋放出氨氮[18]。
3.2.4 營養鹽與鹽度關系 營養鹽的分布通常是物理、化學、生物等過程共同作用的結果，營養鹽在河口及其附近海域的加入、轉移或保守程度可以通過與鹽度的相關關系進行評價[19]。長江口及其鄰近海域的鹽度一方面受長江徑流量和沖淡水方向的影響，另一方面還受東部的黑潮、南部的臺灣暖流以及北部的黃海沿岸流的影響[6]。一般認為鹽度為31 mg/L的等鹽線為長江沖淡水外緣邊界，而鹽度為34 mg/L的等鹽線為高鹽水人侵的主體邊界[20]。此次調查水域都在長江沖淡水的影響范圍之內，其中長江口內的6個站點鹽度較低，這是由于長江帶來了大量的淡水，稀釋了海水的濃度。由于長江沖淡水從表層外泄，而外海水從底部鍥入，表層鹽度稍低于底層。由鹽度的平面分布可看出，表層長江沖淡水自口門沖出后一部分穿過杭州灣口及舟山群島一帶沿岸南下[21]。
1）磷酸鹽與鹽度的關系。春季表、底層磷酸鹽濃度與鹽度相關性都很好，說明春季磷酸鹽受長江沖淡水影響顯著，而受生物活動影響較小;夏季底層磷酸鹽濃度與鹽度的相關性較好，表層與鹽度的相關性較差。這是因為磷酸鹽受到顆粒懸浮體、生物以及水體垂直對流等作用的影響，特別是受河口緩沖作用的影響。許多學者通過現場和實驗室證明了河口懸浮體有從高磷淡水中吸附磷酸鹽的趨勢，而在低磷的咸淡水交匯區將其釋放回水中[22]，可見顆粒懸浮體也影響了磷酸鹽與鹽度的相關性。此外，浮游植物在上層吸收磷酸鹽以及在下層死亡后磷酸鹽再生，也使磷酸鹽在河口呈現復雜的特性。
2）硅酸鹽與鹽度的關系。對整個調查海域春、夏季表、底層硅酸鹽的濃度與鹽度進行相關分析，可以看出，春夏季硅酸鹽濃度與鹽度都呈顯著負相關關系，表明整個調查海域硅酸鹽的分布主要受控于海水和河水的物理混合作用;相對而言夏季表層硅酸鹽濃度與鹽度的相關性稍差，可能是上層浮游植物大量攝取營養鹽，部分營養鹽因此轉移，而在下層則發生有機體分解營養鹽再生[23]。因此，長江口水域硅酸鹽的轉移除了受海水的稀釋作用外，還受生物活動的影響。
3）無機氮與鹽度的關系。對整個調查海域水體春夏季的表底層硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮及DIN與鹽度進行相關統計，三種形態無機氮中，硝酸鹽與鹽度的相關性最好，其次是亞硝酸鹽，氨氮與鹽度基本不相關。春夏季的表底層硝酸鹽與鹽度呈顯著負相關關系，表明調查海域硝酸鹽濃度分布主要受河水和海水物理混合作用的影響。春季表層硝酸鹽與鹽度相關性較差，可能與上層浮游植物吸收營養鹽，下層浮游植物死亡、分解有關。所以，硝酸鹽在河口內的轉移除了受控于海水的稀釋作用外，生物活動的影響也不容視。由于受諸多因素的影響，兩季表、底層亞硝酸鹽與鹽度相關性不顯著或者不相關。氨氮與鹽度關系較為復雜，夏季表層呈明顯的負相關關系，其余相關性較差，這可能是由于春夏季水溫較高，浮游植物大量繁殖，最先吸收氨氮，生物體之間的物質交換過于頻繁。
致謝：參加2012東海監測常規監測還有徐捷、王蔚穎同學等，農業部海洋與河口漁業重點開放實驗室化學組魯超、沈曉民先生和齊海明同學在論文的構思和寫作過程中給予很大的幫助，謹致謝忱。
參考文獻：
[1] 王正方，姚龍奎，阮小正.長江口營養鹽分布與變化特征[J].海洋與湖沼，1983，14（4）：324-332.
[2] HODGKISS I J ，HO K C. Are changes in N∶P ratios in coastal waters the key to increased red tide blooms[J]. Hydrobiology，1997，352：141-147.
[3] 周淑青，沈志良，李 崢，等.長江口最大渾濁帶及鄰近水域營養鹽的分布特征[J].海洋科學，2007，31（6）：34-42.
[4] 黃尚高，楊嘉東，暨衛東，等.長江口水體活性硅、氮、磷含量的時空變換及相互關系[J].臺灣海峽，1986，5（2）：114-123.
[5] 王保棟，戰 閏，臧家業，等.長江口及其鄰近海域營養鹽的分布特征和輸送途徑[J].海洋學報，2002，24（1）：53-58.
[6] 石曉勇，王修林，韓秀榮，等.長江口鄰近海域營養鹽分布特征及其控制過程的初步研究[J].應用生態學報，2003，14（7）：1086-1092.
[7] 韓秀榮，王修林，孫 霞，等.東海近海海域營養鹽分布特征及其與赤潮發生關系的初步研究[J].應用生態學報，2003，14（7）：1097-1101.
[8] 沈煥庭，潘定安.長江河口最大渾濁帶[M].北京：海洋出版社， 2001.
[9] GB17378.4-2007，海洋監測規范[S].
[10] 程濟生.黃渤海近岸水域生態環境與生物群落[M].山東青島：中國海洋大學出版社，2004.
[11] 周俊麗，劉征濤，孟 偉，等.長江口營養鹽濃度變化及分布特征[J].環境科學研究，2006，19（6）：139-144.
[12] 黃自強，暨衛東.長江口水中總磷、有機磷、磷酸鹽的變化特征及相互關系[J].海洋學報1994，16（1）：51-60.
[13] SHEN Z， ZHOU S，PEI S. Transfer and transport of phosphorus and silica in the turbidity maximum zone of the Changjiang estuary [J]. Estuarine，Coastal and Shelf Science，2008，78：481-492.
[14] 任 玲，楊 軍.海洋中氮營養鹽循環及其模型研究[J].地球科學進展，2000，15（1）：58-64.
[15] 孟 偉，秦延文，鄭丙輝，等.長江口水體中氮、磷含量及其化學耗氧量的分析[J].環境科學，2004，25（6）：65-68.
[16] 葉仙森，張 勇，項有堂.長江口海域營養鹽的分布特征及其成因[J].海洋通報，2000，19（1）：89-92.
[17] 傅瑞標，沈煥庭.河口淡水端溶解態無機氮磷的通量[J].海洋學報，2002，24（4）：34-43.
[18] 張正斌.海洋化學[M].北京：海洋出版社，1984.
[19] 谷國傳，胡方西，胡 輝.長江口外高鹽水入侵分析[J].東海科學，1994，12（3）：1-11.
[20] 王保棟.長江沖淡水的擴展及其營養鹽的輸送[J].黃渤海海洋學報，1998，16（2）：41-47.
[21] MORRIS A W， BALE A J， HOWLAND R J M. Nutrient distributions in an estuary： evidence of chemical precipitation of dissolved silicate and phosphate [J]. Estuarine， Coastal and Shelf Science， 1981， 12： 205-216.
[關鍵詞]深海 捕獲 采樣 深海生物
1引言
和傳統海域不同,深海是一個非常特殊的生態環境,可以說是地球上最惡劣的環境之一。這里永久低溫(火山口除外)、高壓、黑暗。海水每加深10米,就會增加一個大氣壓。在1萬多米的深海,壓力高達1000多個大氣壓,也就是在每平方厘米的面積上的壓力可達到1000公斤 [1]。
近年來,隨著各國海洋技術的發展,科學家紛紛把目光聚焦到深海這片廣闊而又神秘的未知領域。其中對深海生物的探索主要包括了兩方面:一是對生命起源的探索,如對發現深海熱液噴口生物群落等[2];二是對深海生物樣本進行采樣及研究。本文將詳細敘述近年來對深海生物捕獲技術方面的現狀、進展以及收獲。
2深海生物捕獲技術
深海生物捕獲,即對深海生物進行采樣,把生物樣品從深海捕獲出水進行科學研究。從生物特性上來看,浮游生物行動力差,分布較多,所以相對容易捕獲。目前國內外對浮游生物的捕獲技術已經比較成熟,傳統的捕獲方法就是利用深海拖網、取樣器或者抓斗獲取生物樣本,然后拖上岸來進行過濾分離[3]。而對于深海一些較大型生物(諸如深海底棲生物、游泳生物)的捕獲相對較難,當今的捕獲技術主要分為拖網技術以及深潛器技術,結合一些比較簡單的誘捕技術。
2.1 深海拖網捕獲技術
拖網捕獲技術,是一種利用船舶航行的拖拽式采樣方式。主要分為底拖網和水中拖網兩種方式。
底拖網技術用于對深海底棲生物等小型生物進行采樣捕獲。它由拖曳纜繩和采樣鐵框架和網籃等構成,采樣時用絞車把采樣器沉放到海底,并靠船舶的航行沿著海底拖曳采樣,收集樣品。
水中拖網適用于捕獲較大的深海生物,它是由拖拽覽繩和設置了一定網格大小的漁網所組成,利用船只在海面上拖動,來回拖拽進行捕獲。
2.1.1拖網的缺陷
大量研究顯示,底拖網技術對生態系統造成了災難性傷害,珊瑚、海綿、魚類和其它動物都將因此受到捕殺。而且眾多海洋生物的棲息地――海山等水下生態系統也遭到了嚴重的破壞。這對海洋生態系統造成了無法彌補的損失。
從圖1中可見,拖網后海床上留下明顯的底拖網滾輪劃痕,所經之處都被夷為平地。此外,底拖網還會掀起海底沉積物,嚴重破壞海底生物的生存環境。
而從技術層次來看,拖網技術很難對生物進行有針對性的捕獲,往往造成不分青紅皂白的“濫殺無辜”,成功率低且浪費資源。
2.1.2拖網的改進[4]
由于拖網存在著以上這些缺陷,尤其是對深海生態環境的破壞,使得研究者不得不思考如何改進技術,盡量減小拖網的破壞。改進的理論基礎是使用遙控技術控制拖網上綱、下綱以及海底之間的距離(D1、D2),使其保持在一個合適的距離,盡可能的減小拖網與海底之間的剪切力。
目前加拿大的NTI公司就基于這種理論發明了一種拖網監視系統。這套拖網監視系統NETMIND ™由四部分組成:接收器,水聽器,軟件和傳感器,分別安裝在拖網上進行工作。這種新型拖網技術主要能夠更好地監視和控制拖網過程,不僅提高了效率,更重要的是控制了拖網高度,盡量減少拖網與海床摩擦所產生的破壞。
2.2 深潛器技術
深海深潛器近年來越來越多地運用于人類對深海資源的探索。其中,對深海生物資源的探索也是極為重要的一環。深潛器最直觀的優點在于科學家可以遠程進行操控并且針對性高,也不會對深海環境造成破壞,但造價不菲。主要分為水下機器人和載人深海深潛器兩種。
2.2.1深海深潛機器人
水下機器人又稱無人遙控潛水器,其工作方式是由水面母船上的工作人員通過連接潛水器的臍帶提供動力,操縱或控制潛水器,采用水下電視、聲吶等專用設備進行觀察,并由機械手進行水下作業。在深海生物捕獲中,水下機器人使用機械手把捕獲的生物放入收集倉中帶上水面。
2.2.2深海載人深潛器
深海載人深潛器與水下機器人的不同之處在于可以把人攜帶進深潛器進入深海進行科學工作,類似于潛艇,其科技含量更高。
2.3 其他技術
除了上述兩種方法外,還有一些針對某些特定的深海生物所設計的簡單誘捕設備。比如把深度表綁在浮動的長繩上垂吊到海底下捕捉大型游泳生物;利用深海抓斗捕獲底層底棲生物等等。
3 國內外深海生物捕獲現狀及收獲
3.1拖網技術的現狀與收獲
在利用拖網技術對較大型深海生物捕獲方面,研究者們的收獲頗豐。2008年,來自14個國家的科學家在北大西洋的馬尾藻海(Sargasso sea)表層以下5000米處運用拖網捕獲了一種漂浮的、相貌丑陋的片腳類動物(Amphipod),它是一種小型的、類似對蝦的甲殼類。此外,專家們在這里采集了500多種生物,其中可能包括12個新物種。這也是我們目前了解到的生活在最深海域中的生物之一;在愛爾蘭西北處約400里的大西洋深海處,考察者們通過深海拖拉船捕獲到深海巨型蜘蛛蟹;在深海魚類捕獲方面,科學家們利用底拖網技術捕獲深海貢式巨口魚、深海白袋巨口魚以及寬咽魚等等。
除了大型深海生物,研究者還利用兩種特制的拖網技術對生活于3000~6000m的深海生物幼體進行捕獲。而這兩種拖網新技術在國內外運用的還比較少[5]:
第一種叫作多層矩形中層拖網RMT(Multiple Rectangular
Midwater Trawl),用于采集上升熱液羽流中的熱液生物幼體。該網由甲板上發出不同頻率的聲波來控制網的開閉裝置。不足之處是沒有可視裝置,無法在近底層水平拖曳,因而很難采集到近底層熱液生物幼體。
第二種用拖網和浮游生物泵掛在深潛器的側面采集近底層熱液生物幼體。但考慮到潛器活動范圍、下潛時間以及安全性的多方面因素,拖掛的拖網網口比較小,濾水量不大,采集的幼體也不多。系統中浮游生物泵被安裝在深潛器上,并下放到預定深度后開啟動力泵,使大量海水流過濾網,捕獲的懸浮顆粒物和微生物的濾網連同一定體積的水樣密封于耐壓樣品容器中,但由于深海底大型生物的豐度低且泵過濾的水量有限,幾乎采集不到底棲生物幼體等較大的生物,偶爾采到一些,也都是死的標本,因此這種方法不常使用。
3.2深潛水下機器人的現狀與收獲
當今深潛水下機器人技術比較發達的是美國、日本以及一些歐洲國家,我國近年來在這個方面也取得了突破性的進展。
在利用深海深潛機器人對深海資源進行探測領域上處于領先地位的是美國。美國的伍茲霍爾(Woods Hole)海洋研究所從事研制深海深潛機器人以及深海載人深潛器兩方面的工作,貢獻巨大。他們在2007年研制的訥雷依(Nereus)號水下機器人對大面積洋底進行一般性測量以及收集生物標本,訥雷依(Nereus)號水下機器人能夠在最大深度為6500～11000 m的世界海洋,其中包括北冰洋底[6]。在2009年,來自伍茲霍爾海洋研究所的專家對東南亞的西里伯斯海進行了一次為期4周的“探究深海物種進化”的科學考察,發現了大量以前未見的物種,并且還捕獲了不少深海罕見的生物。所使用的技術就是一臺名為“全球最棒的漂流者”的深潛水下機器人(如圖3),它配備有高清晰度攝像頭,能在深達3000米的水下工作,科學家可遠距離操作,將水中抓獲的生物存放在機器人的收集倉中。
通過這次深海采樣,科學家捕獲了不少深海生物,比如在2000米深的西里伯斯海捕獲了一種長約3厘米,和普通藥片差不多大小的等足目生物(如圖4);在約2500米海域捕獲了一種粉紅色、透明的好似海參的生物等等。
國內近年來在深潛器技術領域取得了突破,2008年5月在海南,目前我國下潛深度最大、功能最強的無人遙控潛水器(Remotely Operated vehicle,簡稱ROV)“海龍號”,亦稱水下取樣型機器人完成了3277米深誨試驗,這在目前世界上只有極少數國家能夠做到。該機器人將主要用于大洋深海生物基因和極端微生物的研究以及探索人類起源的秘密,同時也將進行各種水下作業。
3.3 深海載人深潛器的現狀與收獲
深海載人潛水器最初更多地應用在軍事方面,近年來隨著深潛器技術的突飛猛進,載人深潛器開始被廣泛運用在深海科學研究中去。相比較水下機器人,深潛器能夠將研究人員送入深海進行實地考察,研究人員可以近距離更直觀的對生物進行研究。由于深海載人潛水器的特殊地位和作用,美、法、日、俄等國早已開展了深海載人潛水器的研制工作,而我國起步相對較晚。
國外方面,美國在無人潛航器中最具代表性的就是美國伍茲霍爾(Woods Hole)海洋研究所研制的阿爾文號(Alvin)深潛器。自建造以來,阿爾文號已下潛4100余次,每年的平均下潛次數保持在百次以上,對地殼構造、海洋化學、生命的起源以及深海物質的組成等基礎研究起到了重要作用[6]。在深海生物方面的最著名的貢獻就是于1977年歷史性地發現了洋中脊上的黑煙囪和熱液生物群落。如圖5所示,科學家(Pilot)可隨著阿爾文號的載人艙潛入海底,利用配備的機械手(Starboard/Port Manipulator)、生物取樣器以及采樣籃(Sample Basket)對深海生物進行采樣和收集。據悉,2004年美國已決定斥資2000多萬美元在6年內建造一艘功能更加完善的新概念ALVIN號潛水器[7]。
其他國家方面,日本海洋科技中心用欽合金做耐壓殼建造了 “深海2000”號和“深海6500”號的潛水器,以及法國研制的“Victor 6000”號、Nautile號和Cyana號載人深潛器,都能在低至6000m的深海完成包括深海生物捕獲考察在內的許多深海探索及捕撈工作。
我國的海洋事業起步較晚。近年來,海洋開發和海洋科研逐步和國際接軌,開始走向深遠洋。我國在載人深潛器領域最大的突破是研制的7000米載人深潛器(如圖6),此載人深潛器需花5小時下潛至7000米深海,整個作業時長可達12小時。潛水器類似美國阿爾文號能容納3個人,一名操作員,兩名科學家。在潛水器的前端,是一個密閉的玻璃,潛水科學家可以通過這里看到外面的世界。潛水器裝有兩只機械手,可以進行抓取等水下工作。潛水器可用于深海生物基因的采樣及研究等多項工作。
3.4 其他誘捕技術的現狀與收獲[8]
此外,科學研究者也會針對所要捕獲的生物的特性設計一些比較簡單的誘捕設備來進行采樣。
比如在針對大型深海游泳生物捕獲方面,2005年,來自日本的兩位科學家在水深900米的海中將攝影機和深度表綁在浮動的長繩上垂吊到海底。他們在攝影機下面掛著小烏賊當誘餌,并且用一袋切碎的蝦來引誘大章魚。當一條長約8米的大烏賊用觸角纏繞住誘餌后,就被隱藏在其中的掛鉤給鉤住了,綁在長繩上的攝影機拍下了前前后后捕獲的過程。
而針對一些小型深海生物,研究人員研制了一種像雙瓣貝殼的“大洋抓斗”,在撞擊到海底時能快速閉合,將樣品全部“抓”到斗內。但它容易擾亂樣品,不利于精細研究。為此又設計了箱式取樣器、重力取樣器和活塞取樣器等,將它們垂直下放到海底,利用特殊裝置迅速將樣品完好地取上來,這樣就能對沉積物逐層加以研究。
4對深海生物捕獲技術的探討
4.1 捕獲技術的展望
就目前的技術而言,水下機器人以及載人深潛器無論制造還是使用都需耗費極大的人力財力,遠遠超過了普通研究機構的承擔能力。拖網技術雖然使用較為廣泛,但是除了存在會破壞深海生態環境的弊端以外,捕獲的針對性和成功率都比較低。最為關鍵的是,無論拖網或深潛器都不是專門針對捕獲設計的,其捕獲功能的經濟實用性太低。因此,越來越多的研究人員正在開發一種既經濟又實用、專門針對深海生物捕獲的簡單設備,比如一些深海生物誘捕設備。
所謂的“誘捕”,即是轉“主動捕獲”為“被動誘捕”。研究者根據深潛器的耐壓構造原理[9-10],設計建造一個耐壓的籠體,籠內放有誘餌,籠體上帶有類似蟹籠的誘捕口,籠體外裝有蓄電池、重錨、浮標、無線通信設備以及水下聲學通信設備。把此誘捕籠放入海底,一段時間后,通過水下聲學釋放器等設備控制其上浮并通過無線通信設備定位回收。此設計可通過改變誘餌來更換捕獲的對象,針對性較拖網技術有很大提高,而且不會破壞深海環境,也不需要深潛器那般龐大的經費支持。
4.2 深海生物捕獲待解決的難點
目前對深海生物捕獲存在著一個難題,就是所捕獲生物的存活率。也就是說,當今的采樣技術在捕獲稍微大型的生物的時候,很難克服保壓的問題,往往把深海生物從海底撈上來的過程中生物已經死亡,在采集深海生物幼體方面也具有同樣的難題,沒有保壓裝置所采集的幼體出水面時已幾乎全部死亡(除了極個別的蟹類大眼幼體能在1個大氣壓下經歷變態發育過程外)。
為此,各國的研究者開始對保壓轉置進行了研究。目前對深海微生物的活體采樣已經可以實現,使用的方法是多網分段/分層生物幼體保壓取樣器,可以保持高壓取樣筒體的壓力,即6h的壓力變化不超過10%[3]。接下來,針對中大型深海生物捕獲裝置的保壓問題也急需得到解決。
5結語
21世紀是屬于海洋的世紀,海洋中有著巨大的資源等著人類去探索和發掘。深海作為海洋最神秘之處,是地球表面生物多樣性最為豐富的地區,因此,對深海的生物進行捕獲研究以及發現深海新的物種,進而對深海極端海洋生態系統中的生物資源、生物多樣性進行系統的比較研究,對人類揭示生命的起源以及研究生物對特殊環境的適應能力有著極為重要的科學意義。目前,國際上對深海生物資源的探索愈來愈熱,各國科學家都爭先恐后地探索著這片人類知之甚少的寶地,深海生物資源也已成為世界各國的戰略發展資源,許多發達國家在制定針對本土生物資源保護和可持續發展規劃的同時,更是把目光轉向國際公共深海區域的競爭和開發。因此,我國要在今后日趨激烈的國際深海公共資源的競爭中取得領先地位的話,就必須盡快發展海洋事業,發掘深海生物資源。
參考文獻:
[1] 游隆信.深海生物及其生存環境[J].生物學教學,2004,29(1):54-55.
[2] 王麗玲,等.深海熱液噴口生物群落研究進展[J].地球科學進展,2008,23(6):604-612.
[3] 劉少軍,等.深海保真取樣器研究及其虛擬樣機實現[J].機械工程與自動化, 2005,(2):1.
[4] Charles W.West. Development and Application of Bottom Trawl Instrumentation Systems in Fisheries ResourceAssessment[J].OCEANS,1984, Jan 6th,2003.
[5] 葛朝平.深海近底層多網分段/分層生物幼體保壓取樣器研究[D].杭州:浙江大學碩士學位論文,2008.
[6] Andrew D.Bowen.The Nereus hybrid underwater robotic vehicle for global ocean science operations to 11,000m depth[J].OCEANS, 2008, Sept,1-10.
[7] 顧繼紅,等.(美)伍茲?霍爾海洋研究中心載人深潛器計劃探究暨(美)新概念ALVIN號載人深潛器關鍵技術淺析[J].船舶,2008,(2):8-12.
[8] Jonathan Byron.Designing a Vertical / Horizontal AUV for Deep Ocean Sampling[J].OCEANS,2007,Sept.29 -2007,Oct. 4 2007, 1-10.
