水中無形的殺手——海洋工程噪音

說到海洋中的污染，我們通常會聯(lián)想到漂浮在海面上的塑料垃圾，工業(yè)和生活污水、化學(xué)物質(zhì)泄露等形式的污染。然而，很少有人意識到水下噪音也是海洋環(huán)境中一種重要的污染源。

在陸地上，建筑工地的轟鳴、高架橋上的車水馬龍、街道的熙熙攘攘……我們早已對這些城市噪音司空見慣。然而，對海洋噪音的認(rèn)識更多仍是停留在海洋深邃的表面，我們往往認(rèn)為海洋是寧靜的，大多數(shù)生命都安靜地生活在海底。

但是，事實(shí)并非如此。
2022 年3-4 月，寧上高速（霞浦至福安段）東吾洋特大橋橋墩施工現(xiàn)場，正實(shí)施沖擊打樁作業(yè)。隨著打樁沖擊錘的啟動和持續(xù)錘擊，附近漁民紛紛反映網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大黃魚出現(xiàn)涌出水面、甚至翻肚等異?，F(xiàn)象。這是怎么回事？霞浦縣高速指揮部、大黃魚協(xié)會、地方政府迅速趕到現(xiàn)場展開實(shí)地調(diào)查。初步調(diào)查顯示：打樁錘開錘之后，施工海域內(nèi)的12 個調(diào)查養(yǎng)殖區(qū)的大黃魚受到振動和水下沖擊波的影響，紛紛躍出水面，反應(yīng)異常劇烈，有部分魚甚至翻白死亡，直至停止錘擊
之后，魚群才漸漸恢復(fù)平靜。本次調(diào)查中，養(yǎng)殖區(qū)魚排距離打樁位置約500m～5000 m 不等。

其實(shí)，早在明朝嘉靖年間，人們就已經(jīng)對海洋噪音有所研究，并利用噪音捕魚。那時，漁民在發(fā)現(xiàn)大黃魚魚群后，便將幾十條漁船圍成半圓圈，繼而“敲罟”以棒槌敲擊船板，致使大小魚昏死，從而一網(wǎng)打盡。古時的漁船多為木制，棒槌敲擊聲震耳欲聾，甚至有穿云裂石之勢。大黃魚屬石首魚科，其耳膜內(nèi)有耳石，起到維持身體平衡的作用。敲擊聲與大黃魚耳膜內(nèi)的耳石產(chǎn)生共鳴，使魚失去平衡，紛紛翻仰于水面。

1959 年，由于敲罟捕魚對魚類資源破壞嚴(yán)重，被明令禁止。歷經(jīng)上世紀(jì)50 年代敲船漁業(yè)發(fā)展、60 至70 年代大量產(chǎn)卵期成魚和幼魚被過度捕撈后，野生大黃魚資源急速衰退。究其原因，除了人心貪婪的因素外，“水下噪音”這一武器的威力也是可見一斑。

當(dāng)我們把將類似于“水下聽診器”的接收儀器放入水中時，可以發(fā)現(xiàn)，無論在海洋的哪個角落，都從未是寂靜的。具有敏銳的聽覺系統(tǒng)和回聲定位系統(tǒng)的鯨豚類哺乳動物，水下噪音對它們的影響尤為顯著。

即便人類，都難以忍受尖銳的噪音，就算是低頻噪音，也不堪其擾。同理，對于海洋生物而言，噪音的影響是巨大的。人類受到噪音侵?jǐn)_，可以投訴，尋求解決。但海洋生物卻無法逃離，只能默默承受，直到受到傷害。

由噪音污染引發(fā)的問題，比比皆是。在中國長江，水上檣櫓成云，帆影蔽日，繁忙的航運(yùn)船只螺旋槳的轟鳴聲充斥整條江面。在這樣的環(huán)境下，依靠聲吶系統(tǒng)活動的長江江豚無處可躲。由于視力較差，它們的回聲定位系統(tǒng)也深受干擾，因此捕食受到巨大影響，個體間的交流也會出現(xiàn)偏差。想象一下，如果有一只聲吶系統(tǒng)還未發(fā)育健全的幼豚在這種情況下與媽媽走散，那將是多么危險(xiǎn)的一件事情。由此可見，水下噪音已成為長江江豚的“催命符”，特別是人們在淡水和海洋中的漁業(yè)活動和航運(yùn)交通、涉水工程等都將導(dǎo)致江豚難以恢復(fù)往日的平靜生活。

水下噪音污染，不僅涉及海洋生物層面，還波及整個海洋生態(tài)系統(tǒng)。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院耳奏喉科教授達(dá)琳·凱藤指出，一般而言，動物體型越大，對低音頻（頻率在1 千赫茲以下）的聲音就越敏感。她強(qiáng)調(diào)，所有物種都可能深受噪音干擾，這是一個涉及整個海洋的問題，海洋生物無論身在何處，都無法避免噪音帶來的影響。

由于聲波在水體中具有良好的傳播特性，傳輸過程中損耗小，傳輸距離遠(yuǎn)。因此，水下噪音在近海傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里，深遠(yuǎn)?？蛇_(dá)上百公里，低頻聲波在深海甚至可以傳輸上千公里，繼而對海洋生物造成難以避免的潛在危害。危害程度則是取決于海洋生物在當(dāng)下環(huán)境中所受到的聲音劑量（聲音強(qiáng)度）。

專家學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，依靠回聲定位系統(tǒng)生存的海洋哺乳動物和聲敏感魚類的個體及種群的存續(xù)均受到了水下噪音的負(fù)面影響。一方面，噪音擾亂了這些海洋生物個體的生理和行為，如：受驚游離噪聲源、器官受損、聽力閾值偏移、皮質(zhì)醇等生理指標(biāo)變化、甚至死亡等；另一方面，對種群的變遷，如：洄游路線、繁殖棲息地變化等方面產(chǎn)生影響。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和海洋資源開發(fā)，海洋工程的規(guī)模與日俱增，如跨海大橋、海底隧道、港口碼頭、海上石油天然氣開采平臺、海上風(fēng)電場工程建設(shè)等，水下工程作業(yè)要進(jìn)行水下爆破、打樁、鉆孔、疏浚等，將引發(fā)嚴(yán)重的噪音污染。水下工程噪音屬于中低頻噪音，打樁噪音和水下爆破噪音的聲強(qiáng)較高，鉆孔噪音與疏浚噪音的聲強(qiáng)相對較低。
以海上風(fēng)電場建設(shè)為例，其產(chǎn)生的海洋噪音污染會對工程附近海域的生態(tài)環(huán)境造成一定程度的影響，在施工期和運(yùn)營期尤甚。在建設(shè)期，海洋工程爆破（如水下炸礁、山體爆破、隧道爆破、水下基床爆夯等）、工程打樁等，均向水下輻射高強(qiáng)度、瞬發(fā)性、寬頻帶的脈沖信號（或稱為沖擊波）。而水下沖擊式打樁機(jī)，聲源強(qiáng)度很大，產(chǎn)生的噪音形式為脈沖式，打樁過程是連續(xù)的，因此表現(xiàn)為一個連續(xù)的脈沖式噪音波形。

在運(yùn)營期，海上風(fēng)電場可能產(chǎn)生兩類噪音：一是風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動，在空氣中產(chǎn)生氣動噪音；二是機(jī)組內(nèi)部的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生噪音：風(fēng)機(jī)葉片帶動齒輪箱和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動過程中，機(jī)械傳動會產(chǎn)生振動（包括輪轂中活動部件的機(jī)械噪音）并通過風(fēng)輪機(jī)相應(yīng)結(jié)構(gòu)輻射到水中。這是海上風(fēng)電場整個生命周期中最長的一個階段，因此對周邊水域環(huán)境產(chǎn)生的噪音影響是長期、且持續(xù)不斷的。

除此之外，海上施工運(yùn)輸?shù)拇?，同樣會產(chǎn)生強(qiáng)度很大的噪音。船舶噪音的傳播途徑主要有三種：①動力或輔助機(jī)械設(shè)備直接向空氣中輻射噪音，即空氣聲；②機(jī)械的振動能量沿固體結(jié)構(gòu)傳播到船體各部位，然后再向外輻射噪音，即結(jié)構(gòu)聲；③船的殼體振動或螺旋槳的擾動等向水下輻射的噪音，即水下噪音。

當(dāng)我們沉浸在海洋工程建設(shè)的規(guī)模擴(kuò)張，慶祝著沿海港口吞吐量的不斷提升，驚嘆于海上發(fā)電機(jī)容量占世界前列的時候，殊不知，海洋生物正在遭受著這些活動所產(chǎn)生的噪音的“攻擊”，陷入了“四面楚歌”的境地。

海洋工程噪音，雖然是水中無形的“殺手”，但事實(shí)上，只要人類愿意付諸行動，污染影響就會得到顯著降低。這是一個看起來棘手，但解決起來立竿見影的問題，需要國內(nèi)外決策者和科學(xué)家們共同探索合理有效的解決方案。
2017 年10 月，《保護(hù)野生動物遷徙物種公約》（CMS）締約方大會第十二屆會議提出噪音給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來不利影響，以期在國家層面上制定噪音標(biāo)準(zhǔn)來緩解人為水體噪音污染問題后；2020 年 2月，CMS 締約方大會第十三屆會議再次將“海洋噪音”提上議程，進(jìn)一步討論了評估海洋噪音產(chǎn)生影響的技術(shù)問題。2023 年 6 月 8 日——世界海洋日，CMS 發(fā)布了一份具有里程碑意義的報(bào)告，旨在解決海洋物種面臨的主要威脅：噪音污染。該報(bào)告強(qiáng)調(diào)，應(yīng)用消聲技術(shù)，從源頭上減少聲音，是減少水下噪音對海洋野生動物負(fù)面影響的最有效方法。

近年來，我國相關(guān)部委也相繼出臺各類政策措施，如：原國家海洋局頒布的《海上風(fēng)電工程環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》，明確指出海上風(fēng)電項(xiàng)目必須要進(jìn)行水上和水下噪聲現(xiàn)狀調(diào)查與評價(jià)；自然資源部頒布的《海域使用論證技術(shù)導(dǎo)則》（GB/T42361-2023）要求，風(fēng)電項(xiàng)目需開展 2 季且不少于 9 個點(diǎn)的水上水下噪聲監(jiān)測；自然資源部組織有關(guān)部門制定了《人為水下噪聲對海洋生物影響評價(jià)指南（HY/T 0341-2022）》等文件。

此外，為解決海洋工程噪音污染問題，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“水下聽診器”，即水下聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)。在各類海洋工程施工前提前進(jìn)行環(huán)境背景調(diào)查、聲學(xué)預(yù)測和影響評估，合理規(guī)劃施工時間和區(qū)域，減少對海洋生態(tài)系統(tǒng)的干擾。在工程建設(shè)期和運(yùn)營期開展水下噪音的立體監(jiān)測，實(shí)時了解水下噪音的分布和變化情況，為海洋工程的順利施工及海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供支撐。其意義有：一是保護(hù)海洋生物多樣性，減緩水下噪音污染對海洋生物的影響；二是解決漁業(yè)養(yǎng)殖和工程建設(shè)的糾紛，為政府決策提供數(shù)據(jù)支撐；三是在海洋工程建設(shè)過程中，直接指導(dǎo)施工，為海洋工程建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支持，同時為漁業(yè)和工程建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

海洋生物是自然生物鏈中的重要一環(huán)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及陸地資源的逐漸短缺，海洋開發(fā)利用的熱度逐步升溫，海洋工程的數(shù)量和規(guī)模不斷增加，造成海洋生態(tài)環(huán)境不斷惡化，我們更要進(jìn)一步認(rèn)識海洋、關(guān)心海洋、經(jīng)略海洋，不斷促進(jìn)海洋工程建設(shè)與海洋生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人海和諧共存。