中国渔业节能减排状况及发展建议

黄一心，鲍旭腾，孟菲良，巩沐歌，丁建乐，梁 澄，周海燕，田昌凤

(农业农村部渔业装备与工程技术重点实验室，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海，200092)

渔业节能减排是指在渔业生产过程中，采用科学的技术和工艺，降低能源消耗，减少废气、废水、废渣及其他垃圾的排放。渔业是一个对能源和资源有较大依赖的行业，中国渔业经过几十年的发展，取得令人瞩目的成绩，2019年渔业生产总值达到12 934.49亿元[1]。但是，渔业在快速发展的同时也出现了一些问题，由于中国渔业发展方式总体比较粗放，一些生产单位能耗比较大，而且养殖尾水、渔船油污水、水产品加工废弃物等的排放，给环境产生了一定的负面影响，使得渔业持续健康发展的压力加剧。针对这种情况，近年来国家农业农村部等采取了一系列的措施，积极推进渔业节能减排工作的开展，为实现渔业绿色可持续发展打下了良好的基础。

1 渔业节能减排状况发展现状

1.1 水产养殖

中国是水产养殖大国，水产养殖产量占世界产量2/3，由于水产养殖生产中不可避免产生残饲、排泄物等污染物，这些污染物中所含氮、磷和有机物等营养物质进入水体，从而造成水体的富营养化，随着养殖尾水的排放，给环境带来了一定的影响，因此对养殖尾水的治理成为养殖节能减排的首要任务。

近年来，国家高度重视水产养殖的节能减排工作。2019年新中国成立以来第一个经国务院同意、专门针对水产养殖业的指导意见《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》颁布，为水产行业的节能减排工作指明了方向。国家还通过产业体系等支持节能减排技术的发展，取得了不少成果，主要集中在养殖模式、水质净化、养殖装备等方面。

养殖模式方面，主要是通过构建鱼-微生物、渔农结合等方式，实现养殖尾水的零排放。“十三五”期间，在全国形成许多新的模式，尤其是在全国淡水渔业主产区，采用了池塘设施化工程技术、池塘环境生态设施与装备技术等，形成了黄河滩涂提质增效型养殖模式等绿色高效养殖典型模式，并以此为基础建立14个养殖模式示范点(表1)，取得良好的经济和示范效果。

表1 大宗淡水鱼绿色高效养殖典型模式

在水质净化方面，主要是通过研究物理、化学和生物技术去除水中氨氮等污染物质。“十三五”期间，中国在设施、臭氧、电解化学等物理化学方法上开展了一些研究，努力提升各类杂质的去除能力，但更多的研究集中在生物技术方面，一方面研究通过选用合适的水生植物(或水生动物配合)，吸收养殖水体中的有机物，从而减少水质污染。如贾成霞等[2]研究了16种观赏植物对工厂化循环水养殖水体污染的净化作用，得出黄菖蒲、花叶芦竹和千屈菜可作为生态浮床的潜力净水植物；陶玲等[3]研究了莲藕和茭白对养殖尾水中氮、磷营养物质的消减和利用情况，认为可以降低水产养殖污染排放和改善池塘养殖环境。另一方面研究有效的微生物培养方法，通过微生物去分解养殖水体中的有机物。如彭磊等[4]对聚丙烯塑料发泡材料(EPP)、悬浮球、海绵生物填料对细菌吸附性能的差异，以及对养殖废水处理效果进行研究，均取得一定效果。

在节能设备方面：一是研发了能使用清洁能源的养殖装备，雷增强等[5]设计了光伏推流系统，大大降低了能耗，提高了水的溶氧质量浓度和分布均匀性；研发的首座半潜式波浪能养殖平台，使用波浪能发电和太阳能发电于一体，实现绿色能源自给自足[6]。二是研发了能提升效能的养殖装备，研制的变频增氧机可节省40%～50%的用电量[7]。三是注重了能量循环利用，应用新型海水控温及热能循环利用技术，降低了能耗，体现了节能、绿色养殖的新理念[8]。

1.2 水产捕捞

中国是世界上渔船数量最多的国家，渔船排出的废弃物不可避免地对周围环境产生负面影响。2018年新的《船舶水污染物排放控制标准》颁布，对渔船含油污水、生活污水及垃圾排放做了规定，也推动了渔船减排的发展。相较于减排，捕捞和渔船的节能更引起关注，中国虽然是渔船大国，但装备老化现象严重，技术落后，捕捞效率远低于发达国家，柴油消耗占捕捞生产成本已达70%。为此，早在1987年，国家就开始对海洋捕捞渔船数量和功率实行总量控制，“十三五”期间提出了更新改造1.4万艘海洋捕捞渔船，积极推进新材料、新技术、新设备、新能源在渔船上的应用，取得了不少的成绩，不断提升渔船及装备的现代化水平。

与木质渔船相比，同样大小的玻璃钢渔船可节省能耗10%左右，因此推广和使用玻璃钢等新材料渔船成为“十三五”渔船节能的一项重要工作。成立了唯一一家专业的渔业玻璃钢船舶设计研究院，组建了全国玻璃钢渔船专家咨询委员会，开展了玻璃钢渔船帽型骨材剖面的宽深比对骨材截面面积、最大变形量和应力集中的影响[9]等基础研究，部分地区推出了木质改玻璃钢渔船项目，推动了玻璃钢渔船的发展[10]。自行研发、设计、建造的总尺度最大、设备配备最先进的大洋性玻璃钢超低温金枪鱼延绳钓船前往太平洋公海海域进行金枪鱼捕捞作业，开启了中国远洋渔业渔船装备升级的新征程[11]。

中国渔船油耗的60%～70%被动力推进系统占据，因此研究动力系统效能的提升和新型动力推进系统是渔船节能减排的重要措施。李纳等[12]通过综合分析方法，研究形成标准化渔船低阻力船型性能优化技术方案，努力提升船机浆网的有效配合，实船示范应用节能20%以上。董晓妮等[13]针对船舶交流电力推进系统在使用中的谐波干扰和危害问题，设计了混合型滤波器，为船舶电力推进系统谐波抑制提供解决方案；与此同时，新建和改造了一批新能源的渔船，建成66 m电推灯光围网渔船，不仅减少船舶的燃料消耗、降低生产成本，而且还减轻渔业水域环境污染[14]；对渔船进行燃气化技术改造，改造为液化天然气(LNG)/柴油双动力渔船，燃油替代率可达70%[15]。

近年来，新技术、新材料也在中国捕捞装备上得到运用。远洋渔船开始使用LED集鱼灯替代卤素灯，油耗节约40%以上，也改善了船员工作环境[16]。研发了渔用中高分子量聚乙烯绳索、中高分子量聚乙烯/聚丙烯/乙丙橡胶网线、聚烯烃耐磨等节能网片，可降耗20%～35%[17]。与此同时，还注重了能量的回收利用，田兴旺等[18]设计了鼓泡蒸发式渔船尾气海水淡化装置，可直接利用渔船尾气的热量，减少淡水的装载量，达到节能的目的。

1.3 水产品加工

中国水产品加工机械化水平较低，能耗和排放也较高。“十二五”以来，国家提出了要建立低碳、低耗、循环、高效的加工流通体系，开展水产品加工综合利用技术研究，推进加工副产品、废弃物的资源化利用，大力推广节电、节水技术，降低冷冻冷藏电耗。研发并推广加工清洁生产技术，减少废气、废水、废渣排放。近年来，水产品加工节能减排重点在能耗的降低和废弃物综合利用上。

在节能方面，一是使用太阳能等清洁能源，减少能耗，如朱烨等[19]设计了以阳光大棚为主体，空气热泵、集热板为能源的海带太阳能辅热耦合干燥系统，不仅降低了能耗，而且还提高了干燥品质和作业效率。二是提升加工装备的信息化程度，减少原料的浪费，注重能量的回收利用，如研发了紫菜智能烘干机，换热高效，并对尾气进行干湿分离回收，二次循环利用，提升了热能利用率，节能环保[20]。在废弃物综合利用方面，主要是利用物理加工和生物技术，对各种鱼[21-22]、虾[23]废弃物进行综合利用，提升副产物价值。

2 国外发展情况

2.1 水产养殖

国外的水产养殖节能减排研究应用，已经深入到养殖的各个层面。国外一直在探索使用各类清洁能源，如西班牙研究在养殖过程中使用氢能源，可节省能源30%左右[24]；挪威鲑鱼养殖场采用电池储能系统，使养鱼场的柴油总消耗降低了60%[25]；国外不断开发新的饲料源，如使用禽类成分代替鱼粉和鱼油[26]；推进含藻类成分鲑鱼饲料的应用[27]，从而降低水产养殖部门的环境足迹。开发各类高效、廉价的养殖设施和装备，如开展循环水鱼菜共生系统研究[28]，使用装有木屑的生物反应器处理养殖废水[29]，可节能80%以上的新型变速泵[30]等。国外还十分重视对养殖废弃物的综合利用，丹麦Bakkafrost公司建立生物沼气厂，将鱼类养殖和奶牛养殖的废弃物生产可再生能源和液态肥料，每年节省11 000 t的CO2排放量[31]。

2.2 水产捕捞

经过几十年的发展，国外一直在探索能源利用的多样性及有效性，挪威渔船配备液化天然气和柴油的组合以及大型电池组，可减少相当于5万辆小客车的氮氧化物(NOx)排放量[32]；研究和探讨将甲醇作为未来船舶的燃料[33]；在渔船上使用波浪能发电系统，从而使渔船具有无限航程[34]；尝试将煎炸废油通过酯基转移转化成生物柴油，并将其用于围网渔船上[35]。

国外还大量使用了铝合金、玻璃钢等轻质型材料用于渔船建造；不断采取多种方式提高螺旋桨效率，从而降低油耗[36-39]；研发了新型电力驱动延绳钓机械化设备[40]，可降低15%阻力的高能效的远洋拖网渔船网板[41]等各类高效节能捕捞装备，提升了捕捞性能和燃油效率，减少对海洋的污染。

2.3 水产品加工

一些渔业发达国家的水产品加工技术一直处于领先地位，在生产过程中始终注意节能、节水。西班牙通过设计并实施了生态高效的生产计划，以减少长鳍金枪鱼和金枪鱼罐头的用水量[42]。冰岛某公司研发的解冻系统，可完全控制解冻时间、水温、每小时产量和能耗，在提升产量的同时，保证更好质量，并减少用水量[43]。国外更加关心废弃物的综合利用，挪威将利用鱼类加工设备产生的废物与其他有机废物混合，产生沼气，这些沼气将用于游轮上替代对环境不利的重质燃料[44]。埃及和英国研究利用虾壳里的壳聚糖生产可降解塑料袋[45]。建立专门用天然藻类生产藻油的加工厂，生产设施现场将完全没有废弃物，可成为鱼油的替代品，有助于缩小ω-3 EPA和DHA的供需缺口。

3 国内外情况对比

3.1 水产养殖

近年来，中国水产养殖在水体的调控等方面上取得了不少的成果，人工湿地、生物浮床等得到了广泛的运用，提升了中国养殖节能减排水平。但是，不少研究主要体现在技术的综合净化效果上，对生态工程形成的机制缺乏更深入的研究，因此对于水体净化的时效性、关键影响因子把握不准。国外很早就开展水产养殖的基础研究，在收集了大量的基础数据和试验的基础上，分析了养殖水质变化的原理、水质与底质的关系，并提出了改善的方法。国外还注重通过建立保护自然环境，维护生物多样性，以及生产高质量、健康产品的生态综合系统，推动有机水产养殖的发展。国内对水产养殖减排的研究往往集中在对污染物的处理上，而国外还十分重视对饲料投喂控制，研发了基于监听摄食声音反馈的投饲设备，开发了新的软件，不仅计算可见颗粒，还完成了对鱼的行为的详细分析，帮助水生动物进食，实现精准投喂，减少残饲的出现，从而进一步减少对环境的影响(表2)。

表2 国内外渔业节能减排状况比较

3.2 水产捕捞

捕捞和渔船节能减排的重点在渔船的节能减排上，虽然国内在很早就开始了渔船的“双控”(控制渔船数量和控制主机功率)，并取得了显著的成效，但新技术、新材料推广缓慢。而国外却使用的较为普遍，美国1959年建造了9 m长的玻璃钢捕虾船，20世纪60年代开始推广，目前美国近海渔船大都采用玻璃钢材料制造。随着新材料、新工艺的不断成熟，碳纤维等质量更轻的复合材料，得到了更广泛的应用。国外除通过自动化捕捞设备、优化船型等方式提高捕捞效率外，还注重利用信息化手段，对能源利用的控制，如俄罗斯计划利用物联网智能监测渔船油耗，减少不必要的能耗，从而实现节省燃油成本10%以上[46]。国外建造的延绳钓渔船，发动机冷却和热回收系统回收用于冷却其发动机的水，并将捕获的热量重新用于生产饮用水、生产热水和给船舶供暖，可收集和处理船上所有水和废物，排放达到了Tier III排放标准，避免污染海洋[47]。

3.3 水产品加工

近年来，中国在水产品开发上做了很大的努力，在精深加工和副产品的利用方面取得了一定的成绩。一些成果也获得了国家级的奖励，为中国水产品加工产业的绿色健康发展支撑，但与国外相比，中国水产品加工总体存在着基础研究薄弱、综合利用水平较低的问题，许多下脚料除作为生产饲料外，大多数直接丢弃。国外早在20世纪20年代就着手对鱼、贝、虾、藻类进行基础研究，为鱼糜、鱼油等的生产，“微冻”保鲜的方法等的形成奠定了理论基础，促进水产品的开发，提高水产品的质量和附加值。国外还十分重视对设备的研究，除研究精准加工装备减少浪费外，还重视对废弃物的利用，如开发了生产高品质鱼蛋白浓缩物的系统，大幅度提升鱼废弃物的价值，并建造加工厂，可100%利用鱼类物。国外还探讨了从水产品加工废水中回收养分并将其用在食品或养殖饲料中的可能性。此外，国外还注重对包装的回收，西班牙鱼罐头和海鲜罐头行业通过回收利用在2018年节省了72 163 t当量CO2[48]。

综上所述，国内渔业节能减排工作与国外相比还存在着较大的差距，节能减排之路还任重道远。

4 发展建议

4.1 积极采取措施，促进生产方式向节能减排方向转变

要加强宣传，树立清洁生产的理念，针对水产现实生产力水平，创造积极的发展条件。一方面，加强监管性政策研究，建立和完善对水产生产过程中产生的废气、废水、废渣排放管理法规，研究建立水资源费收取政策等，开展养殖清洁生产评价，从而限制粗放生产方式的生存空间，逼迫产业实施生产方式的转变。另一方面，要制订积极的经费扶持政策，设立扶持专项，加强与促进与水产节能减排有关的惠农政策及扶持经费支持力度，促进对现代渔业产业转型升级，如在农机购机补贴政策实施中增加节能装备比重，提高池塘设施改造，循环水养殖系统基础设施的改造、水质调控设备的购置补贴力度等，加大对减少渔船、渔船更新改造、建设基于物联网信息化系统的养殖产品可追溯监管系统等的支持力度，并注重在政策的实施中，注意鼓励先进设施装备、生产方式的运用，避免造成对落后生产方式的保护，帮助产业度过调整的过渡期，走上良性发展的轨道。

4.2 加强基础性关键性技术研究，推进传统生产方式转型升级

中国渔业节能减排的水平落后的重要原因之一是自主创新的研究基础不够。要积极学习引进国外节能减排先进技术和先进思想理论，构建国内节能减排新体系，提高中国渔业节能减排生产力水平。一是要设立重点专项，加强对水产技术的研究，加强基础性的研究，要开展养殖系统及养殖环境有效构建技术研究，掌握可控水体主养品种与环境操纵机制，建立调控模型。开展水动力学特性研究，优化基础船型参数，优化船、机、桨、网的配置。要加强对水生动物学的研究，为水产品加工节能减排打下基础。二是加强应用型的研究，研发出智能化投喂控制系统，减少残饲的出现，研发出使用清洁能源的各类节能装备，推动水产绿色发展，要加强对生产工艺的研究，改变鱼糜加工等耗水量大的加工方式，要加强对各种生产副产物和废弃物综合利用技术和装备的研究，推动水产生产少排放，甚至零排放。三是加强监管性装备的研究，利用无人机、网络等信息化手段，研发在线监控设备，对污染物处理设备的运行和污染物的排放实现实时监管。

4.3 加强新产品、新技术的示范推广，建立引领性水产高效生产新方式

科技成果只有进行转化了，才能真正推动生产力的发展，而成果的转化离不开中试和示范。因此应加强多技术集成创新与示范效应，重视中试试验和示范对技术集成的优化作用以及技术标准的建立，加强中试基地建设，建立设施装备及生产系统运行安全性实测评价能力。通过中试系统的生产运行与展示，示范先进设施装备及系统模式的运行效果，在现代渔业结构调整、生产方式转变中发挥引导作用，有效带动产业的整体发展。

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