第六章 海洋科技

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《福建省志·海洋志》 图书
唯一号: 130020020230006905
颗粒名称: 第六章 海洋科技
分类号: P74
页数: 48
页码: 446-489
摘要: 本章主要介绍了海洋科技中的海洋调查、科学技术研究、环境管理以及学术活动等方面的内容。文章通过描述这些领域的海洋科技活动,揭示了海洋科技的多样性和复杂性,对于了解海洋环境、开发海洋资源、防范海洋灾害以及保护海洋生态系统等方面具有重要意义。
关键词: 海洋科技 海洋开发 福建省

内容

抗日战争胜利后,福建省萌发和蕴育了中国现代海洋科学。改革开放以来,福建省海洋科技事业获得长足进步,为深化开发利用海洋资源,防御海洋灾害、保护海洋环境与资源提供了先行和坚实的基础。本章概述有关领域的开拓性工作和较重要的成果。
  第一节 海洋调查
  观测和调查海洋环境与资源状态是维护领海主权、可持续海洋开发、海洋管理、海洋科学研究和教学、防止和减轻海洋灾害的基础性和先行性工作。
  清光绪二十九年(1903年),福建省在厦门设立中心海洋站,为福建沿海最早的验潮站。厦门大学生物系利用庚款资助,于20世纪30年代进行东沙群岛海洋生物调查;30年代初,王家辑和倪达书进行厦门沿海原生动物调查;民国21年(1932年),陈子英在《中华海产生物学会志》发表《福建动物初步目录》。这些都是中国最早的近代专业性海洋调查。中华人民共和国成立后,调查始具规模。1958年,福建省进行首次综合海洋调查。其后,开展了多次综合和专题性的海洋调查。
  一、综合性调查
  综合性海洋调查是按照明确的目的根据统一计划,进行多学科、多项目和采用多种技术手段的联合海洋调查。在获取观测资料的基础上进行分析处理。
  (一)近海综合调查
  属全国近海综合调查任务的一部分。1958年9月至1960年底,在国家科委海洋组的规划和组织领导下,先后在渤海、黄海、东海和南海进行全国海洋普查。这是有史以来中国进行的规模最大的一次综合性海洋调查。1958年10月,省科委组织厦门大学、福建师范学院、集美水产学校、省水产实验所、省水产资源勘察队以及厦门海测处、沿海驻军共412人,对沿海19个县市进行海况观测、生物资源调查和可养殖滩涂面积调查(图6-1),初步掌握了福建省近海海洋水文、化学、生物、地质等要素的基本特征和变化规律,改变了缺乏基本海洋资料的局面,为1960~1965年参与全国性海岸带综合调查奠定基础,积累了联合攻关的经验。
  (二)海岸带综合调查(代号“0701”调查任务)
  为国家性调研任务(1960~1965年),由国家科学委员会海洋组主持。1960年9月天津会议后,省科委任命福建海洋所所长张玉麟兼任省科委海洋组组长,海军福建基地参谋长祝安平任副组长,海洋组由福建省科委、福建省军区、海军福建基地、福建省交通厅、福建省化工厅、福建省水电厅、福建省气象局、福建省水产局、福建省航管局、福建省地质局、福建师范学院、厦门大学和福建海洋所等13个单位派代表组成,从事领导福建省海岸带综合调查。1961年3月组成3个外业调查队,分别进驻三都、泉州后渚和东山县城关,调查范围北起沙埕口,南至诏安湾。调查内容:以海洋地质地貌(含潮间带)为主,同时进行水文、化学、生物(含红树林)等综合调查,参加总人数214人。1964年4月调查外业工作结束。调查结果送有关部门使用。鉴于当时的形势和观念,调查报告作为内部资料,仅少部分内容以论文形式公开发表。
  (三)全国海岸带和滩涂资源综合调查
  由国家计委、国家科委、军委总参谋部和国家海洋局共同领导。1981~1987年,省科委在全国海岸带和滩涂资源综合领导小组和福建省政府的领导下,先后组织国家海洋局第三海洋研究所(以下简称国家海洋局三所)、福建农学院、福建师范大学、福建省测绘局等13个单位1800多人,对福建省海岸带和滩涂资源进行多学科综合性调查,范围北起福鼎县的虎头鼻,南至诏安湾的铁炉岗,历时6年。调查面积达4.1万平方公里,调查路线达12.7万公里,在2062个断面(剖面)、8000个站位进行观测,获得140万个数据,基本查清海岸带资源、种类、数量和质量,并在各专业调查报告的基础上,以自然环境、自然资源和社会经济3个系列,进行综合分析与评价,提出福建省海岸带的5个综合开发区,17个不同功能岸段的综合开发的设想,并分行业、分部门的发展方向与布局等加以研究,为省领导决策与有关部门规划提供重要依据和参考。此项调查于1987年通过国家级审查验收,1988年获省科技进步二等奖。调查成果《福建省海岸带资源综合调查报告》于1990年由海洋出版社出版。
  (四)台湾海峡西部海域综合调查
  1983年国家海洋局下达台湾海峡西部海域海洋综合调查任务,由国家海洋局三所单独承担。该调查区海岸曲折,海底地形复杂,海水运动主要受季风影响,冬季盛行东北季风,调查区沿岸各层及近海上层海水都流向西南,浙闽沿岸流长驱直下,影响调查区海域;夏季盛行西南季风,海水向东北流动,黑潮支梢及南海水团占据调查区大部分海域,粤东沿岸流则影响调查区西南沿海,春秋两季是季风的转换季节,海水运动较复杂。该项调查自1984年2月至1985年2月,调查范围南自22°22′9"N,北至27°25′N,东自海峡中线,西至海岸,共设127个大面测站、18个连续测站、9条一级断面及12条二级断面。1987年完成该项调查报告,内容包括气象、水文、海水化学、海洋生物、沉积、地貌和环境质量等部分,进一步摸清了福建沿海近海的海况及其变化规律,为自然资源开发、海洋管理、中国海洋图集的编制及科学研究提供了基础资料和科学依据。
  (五)闽南-台湾浅滩渔场上升流区生态系研究
  1987年12月至1988年11月,在国家教委和福建省科委资助下,厦门大学海洋系及亚热带海洋研究所、福建海洋研究所、福建水产研究所共同合作,主要利用青岛海洋大学海洋综合调查船“东方红”号、福建海洋研究所“延平”号,共进行6航次综合调查,2航次渔业探捕和1航次专项调查,调查范围:21°00′~24°00′N,116°00′~119°00′E;布设断面5条,测线基本与岸线垂直;设28个观测站和16个渔业灯围和拖网探捕站点;地貌调查共9条测线,34个表层底质采样站,3个柱状采样站(图6-2、图6-3)。获得海底地形地貌、海洋水文气象、海洋化学、海洋生物、渔业资源及渔业生物学等有关学科38个子课题约10万个实测数据,调研报告专题论文80多篇,共30万字,1991年由科学出版社出版。国家科技和省科委组织专家对成果评审,认为该课题是包括学科较多的一项上升流生态系综合调查研究,其广度和深度与以往国内同类调研相比有所发展和创新,为合理开发和管理渔场提供重要的科学依据。
  (六)福建省海湾(补充)调查
  为掌握海湾自然环境、资源状况和社会经济条件,以便充分和合理地开发使用海湾,国家海洋局于1986年下达了编撰〈中国海湾志>任务。福建省海湾部分为国家海洋局三所承担。该任务是以搜集先前调查资料为主,适当地对水文、地质、化学、生物和经济条件进行现场补充调查和调访,对海湾这个综合地貌体进行综合分析评价。福建省海湾补充调查自1988年初至1989年底完成,除现场观测采样外,还进行大量室内分析、鉴定,填补了资料空白。在此基础上,通过综合分析和研究,编撰了《中国海湾志•第七分册(福建省北部海湾)》和《中国海湾志•第八分册(福建省南部海湾)》两书,1993年由海洋出版社出版。两书内容较新,资料颇全,数据准确,详细程度中等,对自然环境进行规律分析、评价,提出开发基本方向和建设性意见,对海湾的开发、规划、管理、科研、生产和教学提供有实际价值的资料。
  (七)福建省海岛资源综合调查
  为查清中国海岛资源及其开发现状,充分合理地开发海岛资源,加速经济发展,国务院于1987年批准了国家科委、国家计委、国家海洋局、农牧渔业部、总参谋部“关于对全国海岛资源进行综合调查和开发实验的请示”。根据调查简明规程,省政府于1988年成立福建省海岛资源综合调查领导小组,由福建省科委牵头会同福建省计委、福建省水产厅、福建省委对台办、福建省军区、福建省交通厅、福建省地矿局、福建省水利厅、福建省环保局、福建省土地管理局、福建省旅游局、福建省测绘局、福建省农委、福建省气象局等21个委办厅局,先后组织了福建海洋研究所、国家海洋局三所、厦门大学海洋系、厦门大学亚热带海洋研究所、福建水产研究所、福建省气候研究中心、福建省水文总站、福建省第二水文地质工程地质队、福建师范大学地理系、福州大学地矿系、福建省第一水文地质工程地质队、福建省林业勘察设计院、福建省生物研究所、福建农学院基础部、福建师范大学生物系、福建农学院土化系、厦门大学生物系、福建省地质第四公司、福建省环境监测中心站、福建师范大学环科系、福建师范大学地理所、福建省遥感技术中心、福建省地矿局遥感站等39个科研单位、高等院校和有关部门共1500多名教学、科研人员和职工,按学科组织专业队,海域和潮间带各专业成立调查队,统一组织海域和潮间带各专业进行同步调查,使调查资料具有统一性、可比性和综合性。
  这次综合调查和概查的范围北起浙江省苍南县、南至广东省饶平县。综合调查面积为13.6万平方公里。由于历史原因,对金门、马祖等岛屿暂时难以实施常规调查,为保证福建省海岛资源综合调查数据的相对完整性,对金门、马祖等岛屿进行遥感概查。各专业调查内容还根据专业需要,将《简明规程》中规定的选测内容改为必测内容,并结合当地需求适当增测了部分项目。调查内容包括了气候、水文、海水化学、地质、地貌与第四纪地质、土壤、植被、林业、海洋生物、环境质量、土地利用现状、社会经济、遥感概查等13个专业。
  福建省大潮高潮时面积大于500平方米的岛屿共1546个,岛屿岸线长2811千米,岛屿面积1324平方千米,有人居住的岛屿101个,人口136.7万。自1990年4月至1992年5月,各专业在顺利完成外业调查的同时,及时转入内业样品分析、样品鉴定、资料整理、编绘成果图件、撰写专业调查报告、资料归档及调查成果一、二级审查验收等大量工作,任务十分繁重和艰巨。这次调查历时之长、规模之大、学科之多、综合性之强在福建省历史上都是前所未有的。
  5年调研完成了13个专业的外业调查任务,经过分析鉴定、资料整理,取得原始数据163万多个,标本3.6万多份,档案资料966卷,调查成果图430幅,专业调查报告18本共216万字。总报告共五篇34章,计110万字。
  通过这次调查,基本上掌握了福建省海岛自然环境的特点,自然资源的数量、质量及其分布状况、社会经济现状和特点,对沿海地区经济发展的潜力和方向有了进一步认识,从而提出福建省海岛资源综合开发设想方案,为海岛资源开发、保护和管理提供基础资料和科学依据。这对福建省对外开放,搞活经济,调整产业结构和生产力布局,促进沿海地区经济发展,必将发挥重大的作用。
  二、专业性调查
  (一)海洋水文学
  1.潮汐观测
  20世纪50~70年代,福建省先后在许多海岸和感潮河段设立永久性验潮站,包括国家海洋局厦门中心海洋站下属的三沙、平潭、厦门和东山海洋站,以及福建省水文总站管辖的沙埕、琯头、梅花、百岩坛、崇武和石码验潮站等。1974~1976年,厦门中心海洋站对其下属潮汐站的历史资料进行考证,提高了资料的精度和可用性。1985~1987年,国家海洋局三所在厦门湾湾口、闽江口等海区实施数天至数月的短期潮汐观测。
  2.航道水文泥砂调查
  厦门港及其航道水文泥砂调查:国家海洋局三所于1986年5~11月在九龙江口河口5个断面23个站点和5个临时潮位站进行同步测验,观测了水深、潮位、流速、流向、悬砂含量等项,获得了6万多个实测数据,计算出潮量和潮输砂量,阐述了厦门港潮汐、潮流和余流特性以及潮量的变化,厦门港悬移泥砂的分布特征和运移规律,是厦门港规模空前的一次水文泥砂试验。
  闽江口通海航道水文泥砂调查:国家海洋局三所于1986年6~10月开展,范围自马尾经川石岛至外沙,在8个断面24个站位进行准同步测验,其中同步站18个。获得7万多个实测数据,计算出潮量及潮输砂量,阐明了河段在径流和潮流相互作用下的潮位、潮流和潮量变化特征、悬砂含砂量分布、潮输砂率和潮输砂量变化特征,以及各分叉水道分砂分流比及盐度和变化规律。
  (二)海洋地质学
  1986~1988年,福建海洋研究所与中科院南海研究所合作完成《台湾海峡西部石油地质地球物理调查研究》,完成单道和多道反射地震剖面测线1134公里,重力测量与水深测量1430公里,磁力测量1212公里,调查结果表明海峡西部有两个轴向NE并具一定规模的厦澎凹陷和乌丘屿凹陷。这两个凹陷是台西盆地的组成部分,并且也是发育良好的生、储、蓄组合区。提出了有利油气远景区的初步成果,预测台西盆地石油盆地石油资源至少有5.1亿吨,可能值为33.2亿吨,最大值为46.6亿吨,与国内外同行预测储量可达41亿吨相近。估计台西盆地天然气资源量为2.66万亿立方米,原油储量为6.6亿吨。1989年,两所再次合作承担福建省科委课题《台湾海峡西部石油地质、地球物理、地球化学调查研究》,采用多种地球物理和地球化学综合手段,并用统计分析法进行数理分析,使该地域油气远景的研究分析提高到较高水平。1990年,完成海上调查任务。1987~1988年,福建省地矿局与国家地矿部第二海洋地质大队合作,应用地球物理勘测方法初步探明台湾海峡中部的乌丘盆(洼)地等几处很有希望的海底油气田。
  (三)海洋化学与海洋环境化学
  1972~1975年,厦门大学海洋系参与“三省一市沿海环境污染调查”,包括江、浙、闽和上海市沿海区域。厦门大学海洋系侧重闽省沿海海水、底质的污染调查,对河口重金属转移机制有所突破。
  1982~1983年,国家海洋局三所、厦门大学海洋系和厦门市环保所合作,进行厦门港环境质量调查,开展海水水质、放射性、底质和生物的污染状况测评。
  1983~1985年,厦门大学海洋系进行中国东南地区河流化学离子入海通量调查,其中包括闽江和九龙江,获得常量离子和微量营养盐入海通量值,填补了先前的空白。
  1986~1987年,国家海洋局三所主持闽江等河口环境质量调查。这些调查结果表明,福建省沿海海域除个别河口港湾存在油污和COd (化学耗氧量)超标外,环境质量基本良好。
  1988~1989年,国家海洋局三所许清辉负责,与漳州市科委合作,开展东山湾开发前期增养殖环境质量综合调查。进行一周年四季度月的海洋水文、底质、生物、化学、环境评价等多项目调查,提出开发设想意见,为决策部门提供科学依据。
  1997年,福建省科委海洋管理处和福建省环保局合作,完成了《福建省海洋污染基线调查方案》,以求全面准确掌握世纪末全省海洋环境质量状况和“零点”资料,1998年开始外业调查。
  (四)海洋生物学与海洋水产资源
  民国22~23年(1933~1934年),厦门大学中华海产生物学会曾对沿海17个县进行渔业资源调查,发表了调查报告。20世纪50年代始进行规模性的系统调查。
  1.官井洋大黄鱼渔场调查
  1957~1959年,福建水产研究所对省内湾型渔场——官井洋大黄鱼渔场进行自然环境调查和鱼类生物学研究,掌握渔场水深、底质、水温、盐度、浮游生物等数据及鱼种规律、种群结构和资源的关系等,提出控制定置作业,保护大黄鱼资源的建议。1985年,福建颁布《官井洋大黄鱼繁殖保护区管理规定》。
  2.闽东渔场水产资源调查
  1960~1961年,根据国家水产部的要求,厦门大学生物系、福建水产研究所、集美水产学校、福建省海洋水文气象台等9个单位共25人进行闽东渔场水产资源调查,获得该海区海水硅酸盐、磷酸盐含量和浮游硅藻总值等数据,经鉴定的水生生物有816种。还对带鱼、大黄鱼等渔业资源种类的产卵、索饵、越冬洄游规律及其群体特性进行研究。并发现有姥鲨、舵鲣、竹荚鱼等多种鱼类资源未被开发利用。
  3.近内海水产资源调查
  1972~1974年,由福建省水产局主持,沿海各地、市水产局和厦门水产学院、福建水产研究所、闽东渔场指挥部等单位共47人参加,对福建近内海水产资源进行调查。查明福建省近内海作业主要渔场为闽东、闽中和闽南3大渔场,总面积约4.6万平方公里,近内海鱼类500余种,有经济价值的在100种以上。对主要捕捞鱼类的洄游分布、渔场渔期、生产经验、生物学特性和资源变动等作了研究分析。
  4.闽南-台湾浅滩渔场鱼类资源调查
  1975~1978年,根据国家林业部、东南区渔业指挥部的部署,福建水产研究所、厦门大学海洋系、厦门水产学院等14个单位70余人组成调查队,对闽南-台湾浅滩渔场鱼类资源进行调查,查明有浮游动物337种,鱼类417种,其中199种为福建省新记录,圆斑小齿蛇鳗、灰鳒鱼、花鲳等9种属国内首次记录。该渔场鱼类品种较多,上层鱼产量约占全场总产量的70%,其持续渔获量为37.5万吨,80年代渔获量为13.5万吨。
  5.福建大陆架渔业资源调查
  1980年,国家水产总局下达“全国渔业自然资源调查和渔业区划研究”任务,由福建水产研究所、福建水产资源调查队承担。查明各主要渔场海底地形、渔场内浙闽沿岸水、粤东沿岸水、黑潮支梢、南海水和台湾暖流的相互消长情况及各种营养盐、浮游生物的数值;查明分布于福建海区的鱼类,已知的达745种,认为福建大陆架鱼类区系属于印度一西太平洋热带区的中日亚区;查明福建海洋渔业资源包括鱼类、甲壳类和头足类近900种,经济价值较高的100多种,蟹类132种,以三疣梭子蟹数量最大;头足类以日本无针乌贼、中国枪乌贼为主。调查队认为海区水产资源的再生能力同捕捞力量的增长不相适应,提出必须控制捕捞力量继续增长,加强渔业管理,开展资源增值的建议。
  6.福建渔业资源与区划调查
  1979~1985年,由福建省渔业区划办公室组织实施“福建渔业资源调查与区划研究”。其中有地、市、县的渔业区划研究,10个代表养殖区的周年同步综合调查,全省浅海滩涂资源调查与区划的专题研究,全省渔业机械化调查与区划研究等。1986年,福建省渔业区划办公室完成《福建省渔业资源》的编写(1988年,福建科学技术出版社出版)。
  7.定置作业桁位分布和渔获物组成调查
  1980~1981年,福建省水产资源调查队、各渔场指挥部和沿海有关地、县水产局,对全省沿海定置作业区进行桁位勘测和定点周年渔获物分析及社会调查。查明全省沿海各类作业单位共6125个,挂网42436张,1972~1980年平均年产12.3万吨,占海洋捕捞量的37.7%;调查得出各种经济鱼类幼鱼在不同时期的渔获比重,提出对定置作业实行禁渔期、禁渔区和控制、削减作业单位数量的意见。该项目1982年获农牧渔业部技术改进二等奖。
  8.带鱼、大黄鱼和中、上层鱼类资源变动研究
  1982~1984年,福建水产研究所在渔汛期间进行带鱼、大黄鱼和中、上层鱼类的现场调查和研究,对各鱼种的渔业现状、种群、洄游分布、生物学基础、群体结构和资源状况等作了论述,根据资源变动的规律和特点,运用数理模式,分别进行资源量和可捕量的评估,带鱼最大可捕量为5~6万吨,最适可捕量为4~5万吨,大黄鱼最适捕捞量为2~3万吨,并提出合理利用和加强繁殖保护的建议。
  9.闽中、闽东渔场中、上层鱼类资源调查
  1983~1984年,由福建省水产厅牵头,福建水产研究所、福建省水产资源调查队组织有关单位,在闽中、闽东渔场进行探捕调查,查明两渔场常见中、上层鱼类的种类、种群及其生物学特性等,提出在两个渔场有控制地推广和发展大围缯船兼轮作灯光诱捕作业的意见,设计了灯光大围缯网和无囊围网,取得较高的渔获量和良好的经济效益。
  10.虾类资源探捕调查及捕捞技术研究
  1983~1985年,福建水产研究所、福建水产厅海洋处、集美水产学校、闽东渔场指挥部等承担省水产厅下达的项目,初步查清福建省海区虾类资源的种类、种群、生物学特征和16个可供捕虾海区;测算出全省虾类现存资源量为64024吨;提出近期虾类年捕捞量宜控制在1.5~2.25万吨的意见。该项目1986年获省科技进步一等奖。
  11.台湾海峡枪乌贼资源探捕调查
  1984~1985年,福建水产研究所、泉州市水技站与闽南渔场指挥部等单位,查明分布于台湾海峡的枪乌贼共10种,中国枪乌贼、诗博加枪乌贼等5种是主要的渔获对象。通过调查掌握枪乌贼分布和渔汛形成规律、现存资源量。还对多种渔具渔法进行试验,使光诱敷网、光诱手钓抄捕和光诱小围缯等渔具渔法在生产中得到推广应用。
  1989~1990年,闽东渔场指挥部采取大面积定点探捕调查,查明闽东渔场鱿鱼资源种类组成,首次发现中国枪乌贼的分布与洄游特点,研究估算该海区鱿鱼资源量。
  12.文昌鱼资源调查
  1986~1988年,福建水产研究所承担农牧渔业部下达的重点项目,对文昌鱼资源进行调查。结果表明:中国大陆沿海有短刀偏文昌鱼和厦门文昌鱼两种,厦门文昌鱼(含青岛文昌鱼),分布于中国南部和北部沿海,秦皇岛沿海量最多,北部湾和厦门同安沿海次之。厦门在调查年份文昌鱼渔场主要在厦门东部、同安与金门之间,作业面积约8平方千米,资源量约60吨。福建水产研究所还提出保护文昌鱼资源的具体意见。
  第二节 科学技术研究
  福建省海洋科学研究工作起步较早,率先于其他沿海省市。改革开放以来,海洋科研十分活跃。截至1999年,全省共取得海洋科技成果逾2000项,其中获国家、部(局)和省级科技成果奖达200项,在海洋浮游生物学、附着生物、海洋地球化学、同位素海洋化学、台风暴潮数值预报、水声遥测和视频图象水下传输方面,达到国内领先、国际先进水平。本节除记述省内海洋科学研究人员的相关研究发现及参与全国性和国际科研活动与合作研究外,也简要记述国家部、局、院对福建海域的研究发现。
  一、地质地貌学
  《清史稿》描述福建海岸地貌:“自浙洋而南,岛屿多而淤沙少,其海岸纡曲。”称海下地貌复杂,“沉礁打浪”。对福州五虎门,“打水一丈八尺,过浅。”海岸地貌特殊者,古人曾作导航陆标,“南安县囷山,山势秀锐峭拔,其状如囷,航海者率以此山为标准”(《山川典》卷307)。对于海下地貌,沿海各地方志一般均有详尽记载,甚至如《武备志》这样的文献里也有记述,如其卷210《福建沿海山沙图》。
  1988~1989年,福建省旅游局委托国家海洋局三所开展福建滨海地区旅游资源调查研究,探讨了滨海旅游的开发前景、设想和对策。在此基础上编写了《福建滨海旅游资源开发探索》一书。
  福建省近代海洋地质地貌学的研究,基本上至20世纪50年代末才开始。1999年,厦门大学徐茂泉与福建师大陈友飞在其长年教学基础上编写了《海洋地质学》一书(厦门大学出版社),供海洋科学各专业本科生基础课教学用。
  (一)海湾泥砂沉积
  1963年,中国科学院及有关单位开始开展中国浅海沉积及沉积矿产的研究,其中描述了福建海域沉积物的矿物组成、形成条件、分布规律与机械分异,沉积相及成岩作用等。
  1980年起,福建省开展厦门湾和九龙江口环境与入海泥砂扩散的研究。国家海洋局三所、厦门大学海洋系及福建海洋所等单位分别应用新的调查和测试手段研究河口湾泥砂扩散、沉积速率、地层结构和地球化学特征。国家海洋局三所应用²¹ºPb同位素测试技术探明东渡湾近40年来平均淤积速率为8~10厘米/年。周定成等又根据海图水深对比,查明鼓浪屿一嵩屿水道迅速淤积,其东侧淤积可达20厘米/年。关于九龙江口入海泥砂扩散问题,厦门大学海洋系多年观测发现,一次洪水期入海泥砂量达120万吨,等于20世纪50年代一年的入海总砂量。其推移质沉积在河口的内湾区,而粒径小于8毫米的悬移细粒泥砂向东可扩散到小金门一青屿一线以东的海域,向北可达到宝珠屿一带的东渡湾内湾区。国家海洋局三所和厦门大学海洋系均利用海底剖面仪探测海湾河口区沉积层的结构,把记录与钻探岩芯和其他研究方法对照。
  东山湾是中国东南沿海半封闭潮汐海湾的一个典型。1982~1986年间,厦门大学海洋系、福建海洋所和国家海洋局三所对该湾的自然特性,尤其是现代沉积调查后,提出古雷半岛上的风砂入海后的扩散和再沉积的新认识,并找到适于建设十万吨或更大吨位的一处深水港址——下垵。
  在福建众多的海湾中,泥砂淤积量较少的首推湄洲湾和罗源湾,因无大河注入,陆源泥砂量少。福建海洋研究所郭允谋等承担湄洲湾沉积作用研究,为福建石油化工厂及其码头建设提供基础资料。
  蔡爱智等(1994年)研究了九龙江口的新沉积层,徐茂泉等(1995年)研究了九龙江口表层沉积物中的碎屑矿物。1995年,国家海洋局三所于永芬、陈承惠就厦门港湾柱样沉积物的孢粉组份特征加以表达,华东师范大学严肃庄、曹沛奎(1997年)认为三沙湾表层沉积物中的粗颗粒物质主要由径流带入,细颗粒物质主要由湾外海域输入,其中又以海域来的泥砂为主。1998年,国家海洋局三所陈峰等从分析环境因素入手,探讨了闽江口水下三角洲的地貌特征、成因和演变。2000年,同所王海鹏等进而对闽江口水下三角洲的沉积特征及沉积环境开展研究。同所蔡峰等(1999年)研究了九龙江河口湾泥砂运移特点和沉积动力机制。
  (二)海岸风砂
  闽江口以南的长乐-诏安沿海是国内海岸风沙活跃和具有特殊风砂地貌的海岸段。厦门大学海洋系在省地矿局的协助下,20世纪80年代进行闽江口以南至诏安的海岸风砂调查研究,调查结果发现:长乐海岸大砂丘的砂源来自现今闽江口入海泥砂,在东北风浪作用下,从梅花至江田一线登陆并向西南搬运;平潭岛海岸风砂主要来自东岸和东北岸的海底,部分来自海岸的侵蚀后退,在东北风直接作用下向西南搬运,并充填了芦洋浦海湾,造成近30平方公里的大砂坪和一个海湾泻湖(岚湖);闽南海岸风砂自镇海角至东山湾为一复合搬运方式,这种复合模式在国内外为首次发现,风沙在东北风作用下搬运入海,然后在波浪和海流的共同作用下再搬运登岸,以后又在东北风作用下向西南搬运入海,这样的入海、登岸、再入海、再登岸的反复过程,在国外也尚未发现过。
  (三)海底沉积
  80年代初,中国科学院海洋研究所张君元等对海峡西岸27°N至南澳岛之间面积4万余平方公里海域进行探测研究,编绘出该海域的底质分布图、海底地貌图,初步发现海峡南部曾经发生过巨大滑坡;对海底波状地貌的形态和分布也取得许多第一手重要资料。
  1987~1988年,国家教委和福建省科委联合资助“闽南台湾浅滩上升流生态学”综合研究。厦门大学海洋系和福建海洋所对台湾浅滩117°~119°E、22°30′~24°10′N海域进行海底沉积物取样和水深测量,同时应用水下电视系统直接观察海底并作录像,在浅滩的基础骨架、沉积物组成、砂(丘)变化和沉积环境等方面获重要进展。与此同时,福建省地矿局与国家地矿部第二海洋地质调查大队合作,应用地球物理勘测方法初步探明台湾海峡中部的乌丘盆(洼)地等几处很有希望的海底油气田。
  国家海洋局三所许志峰(1996年)利用台湾海峡西部海域第四纪晚期沉积速率,研究了其随环境和年代不同而变化的规律。福建省海洋研究所郑承忠(1997年)对福清湾北部及其以东近岸海域的沉积环境因素以及对沉积物和悬浮泥砂的粒度、矿物特征进行了研究。
  国家海洋局三所唐锦龙等在1993年,1994年,先后报导了台湾海峡西部、三都湾和西洋岛海域粘土矿物组合、含量变化和沉积环境关系,探讨了物质来源和泥砂迁移趋向。陈华胄(1993年,1994年)研究了台湾海峡表层沉积物中的重矿物特征及其物质来源,发现台湾海峡表层沉积物中的重矿物自西向东递减。碎屑矿物来自海峡两岸,部分片状矿物为海峡以北的物质随浙闽沿岸流进入海峡而沉积。随后,陈等(1997年)又对台湾海峡沉积物中粒状、书页状、生物状海绿石的矿物学特征、分布及富集的沉积环境进行了研究,认为系高硅富铁的含硅酸盐矿物,K₂0含量偏低,为二八面体向三八面体过渡型结构类型,形成于弱氧化条件、底流比较活跃的环境。陆继军(1994年)分析了福建沿岸的晚第四纪孢粉组成、古植物和气候。
  (四)海洋地质构造
  在国家自然科学基金资助下,国家海洋局三所杨肖琪等(1996年)用三个一级构造单元,即闽中浙中生成隆起区、台湾海峡新生代坳陷区和台湾新生代岛弧褶断区,来表征台湾海峡的地质构造。厦门市地震局李荣峰、叶振民(1996年)从地震学和地震地质学角度,讨论了海峡1994年9月16日7.3级地震对东南沿海地震带活动性的影响,并预报了未来地震活动的趋势。后来,李荣峰(1999年)进而表述了闽台地区地震活动的广义时空分维特征。福建省地震局丁学仁、吴长江(1997年)也就同次地震的序列空间活动图象变化特征进行分析,讨论了地震发生的空间环境及可能的动力影响因素。1999年,国家地震局厦门地震勘测中心陈园田等认为福建沿海NE,NW向断裂发育,晚更新世以来都具有明显的张性活动,严格地控制了沿海港湾的形成和发育。2000年,福建地震地质工程勘察院欧秉松、雷土成对闽东南沿海地区淤泥土的地震工程特征予以表述,将之分成两大类,为其合理利用提供依据。
  二、物理海洋学
  宋代赞宁、燕肃、余靖、吕昌明等人,曾在闽实地观潮。明代漳州一带有“初一十五、潮满正午,初八廿三,满在早晚”谚语。对于潮汐成因的研究,南宋同安人朱中有,著有《潮赜》,坚持传统的自然论,不赞同卢肇的“日激水生潮”说,也批判葛洪的“三水相荡成潮”说。
  利用季风海流变化航海,历史古远。陈瓘《先君行述》记载:“泉人贾海外,春去夏返,皆乘风便,自泉之海外,率岁一往复。”有关沿岸流和黑潮的论述,早见诸于明代航海针经《顺风相送•福建往琉球》,记述自闽江口出发先到基隆,再穿过黑潮主流到达琉球姑米,最后入那霸港。清黄叔辙在《台湾使搓录》说:“自鹭门、金门,迤偭东南,以达澎湖……子午稍错,北则坠于南风〓,南则于万水朝东,皆有不返之忧。”同治《重纂福建通志》认为,澎湖南的万水朝东处,不是洋流,而是潮流,“考台海潮流止分南北……澎湖在厦门之东南乃渡台标准,苟为南流所牵……故黑水沟中值风静,潮涨可随流,潮退必悬锭,惧其南流之驶,非畏万水朝东也。”
  20世纪初至50年代末,福建省海洋水文学研究多限于对局部海区的水文要素描述,包括时空分布特征,总结变化规律。80年代,省内海洋水文研究才在空间规模和深度质量方面有所突破。
  1995年,厦门大学胡建宇出版《物理海洋学基础教程》一书,比较系统地阐述海流、海浪、潮汐、混合等海洋的主要运动形式,论述其产生原因、基本理论和基本规律。同时还描述海洋水团、水温、盐度和密度的分布特征,海水的物理性质及声光在海洋中的传播规律,结合中国海的特点加以表征。
  (一)海流研究
  福建近海以及台湾海峡海流的实测资料不多。20世纪50年代末,始在近岸和厦门港、湄洲湾、三沙湾等几个主要港湾进行海流观测。比较深入的分析研究起于60年代。70年代后期,海流观测点延伸至海峡中部。国家海洋局三所伍伯瑜最先开展海峡海流的研究,于1982年在其《台湾海峡环流研究中的若干问题》论文中,论述了台湾海峡冬、夏季的环流,较全面地分析了黑潮支流、南海高温高盐水和闽浙沿岸水等3支海流强度的消长及其所控制范围的变化。1982年,福建省水产所曾焕彩在《闽南一台湾浅滩渔场鱼类资源调查》—书中指出,在台湾海峡西部存在着一支其流向终年偏东北或偏东的海流。1984年夏、冬,厦门大学亚热带海洋所在厦门港湾进行漂流瓶投放试验证明,福建沿岸的表层流夏季指向东北,冬季指向西南。曾刚根据1980年、1981年、1985年厦门港测流资料,于1987年对厦门港海流分布特征作了较详细的描述。1990年,厦门大学海洋系完成“台湾海峡海流数值预报研究”。该研究为中科院海洋所、青岛海洋大学、厦门大学联合承担的“七五”重点课题——海洋环境数值预报产品研究中的“渤、黄、东海及西北太平洋海流数值预报”专题的分课题。在省和国家自然科学基金资助下,李立等(2000年)结合水文观测和卫星遥感资料,对台湾海峡南部海域的海洋锋现象进行了整体分析。
  (二)潮汐、潮流研究
  1.潮汐分析
  1987年,国家海洋局三所研究台湾海峡两岸月平均海面高度的变化,分析其与风、气压、水温及黑潮之间的关系;还研究中国东南沿海海面对埃尔尼诺现象的响应,指明东南沿海水位在埃尔尼诺年的秋冬季低于常年几厘米至10厘米。同年,厦门大学亚热带海洋研究所完成湄洲湾秀屿港潮汐的调和分析,获得该港128个分潮的调和分析,获得该港128个分潮的调和常数,并推算出该港1988~1990年的潮汐表。南京水利科学研究所徐啸(1995年,1998年)运用数字模式,先后探讨厦门港潮汐水流形态,计算了漳州后石电厂温排水的环境影响,满足海滨工程建设需要。1998年,国家海洋局三所王寿景等对厦门挦江湾的潮汐、流场、环流、温盐等水文特征作表述,并计算了进出水量。
  2.港湾流、余流
  1980~1988年,厦门大学海洋系在厦门湾、东山湾、湄洲湾和罗源湾;国家海洋局三所在厦门湾、闽江河口段、湄洲湾;福建省海洋研究所在湄洲湾,各进行多站次的海流观测,丰富了福建主要港湾的潮、余流基础资料。
  1982年,厦门大学海洋系对厦门湾的潮、余流进行分析研究,探索该湾潮、余流的规律,如九龙江河口区表层余流指向湾口,海门岛与鸡屿之间的横断面处有一底层余流的辐合带等。
  1984~1985年,国家海洋局三所先后完成厦门港潮流的有限元分析和数值计算。1988年,厦门大学海洋系完成湄洲湾三维潮、余流的数值计算。1997年,省航道局勘测设计中心梁金焰应用边界拟合坐标系统,对闽江河口的潮流作数值模拟,潮流与实测拟合良好。在福建省自然科学基金资助下,厦门大学许汝林(1996年)提出了海湾潮流的有限元计算模式。
  (三)上升流研究
  1982年,厦门大学海洋系在《关于闽南-台湾浅滩渔场上升流的研究》中指出,自每年的6月至翌年3月,闽南-台湾浅滩存在着上升流。该文还论证上升流的形成机制,指出它是一种以风生上升流为主的上升流。1985年,福建海洋所在其《台湾海峡中、北部海洋综合调查研究报告》一文中指出在平潭岛南侧存在上升流。1987年,国家海洋局三所在其《台湾海峡西部海域综合调查报告》中提出:“台湾浅滩南部存在着上升流,平潭岛东北和泉州湾外海也发现有上升流现象”。1988年,厦门大学海洋系完成了闽南-台湾浅滩渔场上升流的数值计算,得出夏季上升流出现在厦门一汕头之间海域和浅滩外侧,冬季出现于浅滩内侧,上升流的水平范围为40~50公里,速度的量级为10~3厘米/秒等结论。
  (四)风暴潮研究
  20世纪70年代初期,国家海洋局三所最先开展风暴潮研究。随后厦门大学海洋系、厦门中心海洋站、福建省水文总站及其下属台站也相继开展研究。1978年,厦门大学海洋系和宁德地区水文站合作完成的科研成果“台风暴潮过程预报方法”获福建省科学大会奖。1981年,国家海洋局三所完成《台湾海峡台风暴潮非线性数值计算》。1983年,厦门大学海洋系对发生于粤西的中国最大的台风暴潮进行数值研究,指出大尺度弯曲的岸形是该特大风暴潮发生的前提条件。同年国家海洋局三所完成“中国东南海岸台风暴潮数值预算模式”的研究。
  1984~1986年,由厦门大学海洋系陈金泉主持,福州市水电局、福建省水文总站等单位共同完成的“台风暴潮数值预算方法研究”,建立了一个适用于一般岸段,感潮河段及港湾的台风暴潮数值预算模型,并在业务预报中获得明显的社会与经济效益,获1988年度国家科技进步三等奖。1990年,厦门大学海洋系完成闽、台、浙沿岸风暴潮数值预报产品研究。“八五”期间建立了相应的风暴潮数值预报攻关专题,全名为“风暴潮客观分析、四维网化和数值预报产品研究”,侧重预报可能成灾的较严重的风暴潮,以非线性模式预报风暴潮与天文潮的耦合增水以及对潮滩海岸预报风暴潮漫滩的功能。厦门大学海洋系是该攻关专题参加单位之一。1999年,厦门大学江毓武与国家海洋局三所吴培木、许金殿合作,对台风气压顶作用进行模拟,发现在台湾海峡狭长的海域内,其作用表现特殊。
  (五)感潮河洪水数值预报
  1984年,由厦门大学海洋系主持,福建省水文总站和福州市水电局共同完成闽江下游竹岐水文站至入海口河段洪水数值预报模型的研究。1986年,又完成闽江南平十里庵站至入海口河段的洪水数值预报模型的研究。后一模型不仅预报时效可延长到12小时,而且解决了尤溪支流入流的处理以及上游边界条件客观取值等问题。1987年,该研究组进一步将上述模型发展成一种可预报天文潮,洪水和风暴潮非线性综合水位的“闽江感潮河段二维非线性综合水位数值预报模型”,这一研究成果已在业务预报中获得成功,其技术水平居国内领先地位。
  (六)河□、港湾水质数值预测
  1984~1986年,厦门大学海洋系、福建省环境保护科研所等单位合作,先后完成《福建炼油厂环境影响评价报告》、《福安拆船厂环境影响评价报告》以及《公元2000年福建省、近海环境预测和对策研究报告》中的水质数值预报及对策研究部分,提出一种具有客观准则的由排污速率、湾外常流速度、生化降解速率及弥散系数确定的浓度边界条件,提高了预测精度。
  (七)海浪观测
  台湾海峡是中国海浪较大的海区,20世纪50年代末起陆续建站观测。1976年8月10日出现于平潭海洋站最大的台风波浪,目测波高达16米。至20世纪末,福建省有台山、北礵、平潭、崇武等波浪观测站。
  1983~1990年,国家海洋局三所先后研究提出了分别适用于福建省一般海区和局部海区的风浪关系式若干式,与国外已有的其他关系式相比,能较好地反映福建海区风浪的实况。1998年,陆凤山等对泉州湾波浪分布特征作了研究,认为除受季风影响外,更主要受外海传入的波浪的影响。1999年,国家海洋局三所李燕初、蔡文理给出一个波浪变形的数学模式,为实际计算开阔海域波浪变形提供有用工具。
  三、海洋声学与水声技术
  通常意义下的海洋物理,包括了海洋声学、海洋光学、海洋热学和海洋电磁学,其中以海洋声学最为成熟,应用最广泛。福建省的海洋物理研究工作也集中于此。
  海洋声学是一门以研究海水中声传播规律为主的学科。由于海水介质不断处于运动变化之中,海洋声学参数,如海水声传输速度、海面和海底声学特性以及海洋中存在的噪声等等也具有随机时空变化的特性。因此,对各海区声传输特性的研究,不但是介质中波传输基础理论的一个重要内容,也是水声探测设备设计和正确使用的理论基础,具有重要的学术意义和现实意义。福建省海洋声学的研究工作如下述(一)至(四),主要以厦门浅海水域为主,对其他浅海水域有一定的参考价值。
  水声技术是海洋技术的重要方面,它作为一种先进的海中通讯和探测手段,广泛地使用于海洋学科的各个领域和海军现场活动中。
  福建省从20世纪60年代起就注意了利用水声技术进行多种水声仪器的研制,是中国较早开展这方面工作的省份,并取得一系列的研究成果,如下述(六)至(十三)。有些水声仪器发挥了和正在发挥着较好的经济效益和社会效益,但也有不少水声仪器研制的科研成果未能转化成产品。
  (一)台湾海峡声速分布特性研究
  海水中的声速是研究声波在海水中传输的最基本物理量之一。声速是海水温度、盐度和静压力的函数,具有明显的时空变化。1962~1978年,国家海洋局三所研制成功本节(六)所介绍的三种类型的声速仪。在声速现场测量的基础上,分析了台湾海峡西部海域和南海中部的声速分布特性及其对声传输的影响,获得了声道分布等有价值的资料,对海洋声学等的理论研究和实际应用有较高的参考价值。
  1984年2月至1985年2月,国家海洋局三所结合台湾海峡西部海域综合调查,进行该海区的声速调查,每季节出海观测一次。此次调查采用声速仪在海上观测取得声速数据的第一手资料,而不是由海水的温、盐、深资料按经验公式换算。与美国在台湾海峡东部进行的声速调查一样,发现该海区由温、盐、深换算的声速与声速仪测量值有不少偏差,平均偏差达1.1米/秒,偏高占绝大多数。这是因为换算表是依大洋声速经验公式制定的,对于浅海区调查的实用性就有一定限制。在声速调查报告中,初步分析了台湾海峡西部海域声速分布概况和特征,包括水平分布、断面分布和垂直分布特征。发现春季在海域的北部存在着浅海声信道,指出冬季有时出现很强的声速跃层,过去用水文历史资料换算的声速分布尚无此记录。此外尚发现该海区有时存在水中反声道和声道一反声道混合型的声速分布,说明台湾海峡西部海域声速分布状况是复杂而多变的。这除了太阳辐射的影响外,与海域内的3个水系:黑潮支流、南海水和闽浙沿岸水的活动有关。而且从分析资料看,声速分布与水文特征是一致的,可做相互印证。少数不一致之处,也许蕴藏着海洋中某种新的信息,值得进一步探索。
  由于条件限制,此次调查尚有不足之处,如缺少周日连续观测;因船速低,跑大面的时间较长,这对资料的质量有一定影响。
  1982~1986年,国家海洋局三所还完成南海中部声速专业调查。经海洋局主持评审,认为在声速时空分布基础上,获得了深海声道珍贵资料,对海洋声学的研究和实际应用有较高的参考价值。
  (二)海中鱼群和悬浮泥砂散射特性及其反演可能性研究
  1.海洋生物声散射特性及其应用研究
  1982年6月至1986年12月,国家海洋局三所对海洋生物的散射特性及其在识别鱼群特性上的应用进行了研究。主要进行了两方面的工作:
  鱼体解剖特性的高分辨率声学测量。设计并制作了聚焦换能器和测量系统,并对多种鱼类的声学解剖特性作了测量,得到高分辨率鱼体声散射模型。测量结果指出鱼的反向散射与鱼的解剖特征紧密相关。研究了鱼的解剖特征和鱼回波幅值概率密度函数中与鱼的种类有关的参数之间的关系。
  用计算机和现代数字信号处理技术对鱼群回波信号进行处理,成功地用二参数的广义瑞利概率密度分布函数来模拟回波不重迭情况下的回波峰值幅度的概率分布。这种处理方法有可能提供在回波不重迭条件下的鱼的平均密度和鱼的声学长度这两个重要参数。这些参数对水产捕捞业和海洋生物资源调查研究都是有意义的。
  2.由声反向散射信号反演水中悬浮泥砂浓度的研究
  江、河和近岸的海水中,悬浮泥砂的含量是重要的海洋环境要素之一。根据声的反向散射强度与悬浮泥砂浓度的关系,一旦测量出前者,就可反演算出后者,相对误差3%左右。用声学法由反向散射信号反演水中悬浮泥砂浓度的主要优点是:可进行实时声遥测,不扰动观测现场;数据量多,可获得浓度剖面;测量精度较高以及省时省力等,因而是一种先进的方法。在福建省自然科学基金支持下,厦门大学和国家海洋局三所研制了工作频率1.5兆赫的声反向散射测量系统的实验样机,有可能用于定点遥测浅海海底边界层上方1米悬浮泥砂的浓度剖面。
  (三)厦门海区海洋噪声特性研究
  海洋噪声是水声信道中一种干扰背景场。在水声设备作用距离预报或信号处理方案设计中,要求对不同海域的信噪比作出预报。同时要了解噪声场的时空统计特性及其与信号场在统计特性上的差异,寻找抗噪声方案。
  1.抗流激自噪声布设系统的设计
  1981年起,国家海洋局三所进行海洋噪声的测量。当水流通过测量水听器及其电缆时,会产生扰动、颤动和跳动的噪声——自噪声。低频海洋环境噪声的测量,常受自噪声的影响,必须设法降低之。利用“中性”浮标的水听器结构,消除加速度的影响;采用隔振措施,使电缆的颤动不易传到水听器上。同时,把水听器置于透声性能好的薄玻璃钢导流罩中。经过这样处理后的布设系统,可降低自噪声几分贝至25分贝。
  2.海洋生物噪声特性研究
  海洋生物噪声的研究有两个方面意义,一是作为重要的环境噪声影响着水声探测性能;二是研究海洋生物的发声及其在军事上和渔业上的应用。如掌握了发声的主要经济鱼类的声学参数,可望建立声学预报模式,直接为渔业服务。
  最重要的海洋生物噪声现象是海洋生物“大合唱”,即海洋生物群体发声而产生较高强度的持续背景噪声。根据发声时间可分为黎明、中午和黄昏大合唱。
  1981~1986年,国家海洋局三所在厦门港内、舟山海域进行了长期的海洋生物噪声特性的研究。现场的噪声测量中使用了抗流激自噪声布设系统。
  1981年8月至1982年10月,在厦门港入海处设站观测海洋生物噪声。在春、夏和秋季小潮期间出现了海洋生物黄昏大合唱,机率占86%。一次持续几个小时,其声能主要集中在700~1600赫兹之间,主谱峰在800、1000和1250赫。大合唱时,噪声谱级比零级海况的背景噪声高得多。其中一次大合唱使1千赫至1.25千赫频段的噪声级比零级海况的背景噪声级增加46分贝,是当时世界上所报导的主谱峰频率在1千赫处大合唱中声级最高的一次。这次高强度的大合唱出现在台风将由厦门港登陆的前两天,天气特别闷热。可见,海洋生物发声与气候状况有关,特别是台风在海中形成的噪声对生物的作用。根据生物大合唱噪声谱的形成和征求渔民的意见(包括放大合唱的录音),厦门港内大合唱的噪声源大概是石首科之皮氏叫姑鱼和棘头梅童鱼。
  1985年8月至1986年5月,国家海洋局三所在舟山海域进行了海洋环境噪声的观测,也观测到该海区的海洋生物噪声,包括黎明、中午和黄昏大合唱。就厦门和舟山海域观测站的资料,可以预示中国东南沿海浅水域中海洋生物黄昏大合唱相当普遍。
  3.厦门港内海洋环境噪声和船舶噪声
  厦门大学从1977年起在厦门港等海区进行了海洋环境噪声以及船舶噪声统计特性的实验研究,包括此两类噪声的谱特性、相关系数、振幅的概率密度函数以及噪声脉宽的概率密度函数等。实验研究指出,无论海洋环境噪声或船舶噪声的相关性都很弱,时间相关半径在0.2毫秒以下,约为信号脉间相关半径的10⁻4。海洋环境噪声振幅概率密度函数一般遵从瑞利分布,但对于包括有规分量的船舶噪声则遵从于广义瑞利分布。脉冲式噪声的平均宽度较窄,典型的数据为0.5毫秒。这些参数对水声信号处理方案的设计有重要参考价值。
  (四)厦门港浅海声信道传输统计特性
  从1980年起,在四项国家自然科学基金及两项福建省自然科学基金的支持下,厦门大学研究了厦门浅海声信道信号、多途及噪声统计特性。
  1.厦门港浅海声信道随机时变特性研究
  应用脉间相关法,在厦门港浅海区对固定发射、接收的水声信道的随机时变性、信道起伏功率谱等进行初步实验研究,给出了信道时间平稳性的测量结果,一般在分钟的数量级。
  在厦门港浅海声信道中,进行了声脉冲信号振幅、重复周期起伏和频率漂移的概率密度函数的观测研究。声脉冲信号振幅的概率密度函数一般遵从于广义瑞利分布,500米的近距离趋近于高斯分布,5公里以上的远距离接近于瑞利分布。这些分布律与理论预期的结论是一致的。
  频漂是浅海声传输起伏的另一种重要现象。在厦门港浅海区域进行了不同频率、不同传输距离的频漂实验研究。在同一距离上,不同频率的频漂遵从于正态分布,且随着频率的提高,标准方差增大,说明高频的频漂值较大。不同距离、同一频率的频漂也遵从正态分布,且频漂值有依距离的增加而加大的趋势。在22千赫频率的6公里传输中,厦门港内出现的最大频漂为35赫。
  2.厦门港浅海声信道多途传输统计特性
  首先测量了直达声脉冲形成的对应多途的相关系数,可以看出对应多途有很强的相关性。脉间在40毫秒以内,相关系数绝大多数的数值大于0.85。多途振幅的概率密度函数一般遵从于广义瑞利分布,但在近距离和较远距离,如6公里以上,则趋于瑞利分布。
  (五)探鱼仪研制
  1.垂直探鱼仪
  自1963年起,厦门大学与厦门海洋仪器厂协作,研制以东方红命名的垂直探鱼仪。由于此仪器可用记录图形的浓淡大致地了解鱼群的密集程度,受到福建省及邻近省份渔民的普遍欢迎,把此类探鱼仪看为首要的助渔仪器,无此仪器或有故障没修理好是不会出海捕鱼的。但到了1995年以后,由于进口的探鱼仪具有技术优势,东方红探鱼仪逐步失去市场,仅带有海洋深度数字显示的探鱼仪仍有少量出售。
  2.水平探鱼仪
  1973年,厦门大学和厦门水产电子仪器厂协作,承担农林部下达的研制小型水平探鱼仪的任务,以适应浅海渔场的需要。由于水平探鱼仪的超声波探头可以水平和俯仰转动,可探测渔船下各方位的鱼群目标,探测效率大大提高。1975年11月起,研制成功的样机,安装于机帆渔船和小型渔轮上,先后在台湾海峡、汕头渔场、闽东渔场和舟山渔场等海域试用。4年多的海上实验,仪器能适应于复杂的浅海渔场,鱼群探测距离达800米,且能有效地抑制近距离干扰,使鱼群图象清晰可辨。1980年,由农林部组织鉴定,这是中国第一台通过鉴定的小型水平探鱼仪,具有让渔民买得起、装得下、用得上的特点,获得国家农业部水产总局技术改进二等奖,随后进行小批投产和试用。
  (六)声速仪研制
  声速是水声学中最重要和变化最复杂的参数之一。实验证明,由海水的温、盐、深值按经验公式换算成的声速值与实际值存在较大的偏离,因此研制直接在现场测量声速的仪器有重要的意义。从1962年9月起,国家海洋局三所研制了3种类型的声速仪,取得了较好的成果。
  1.晶体管化声速仪
  1962年9月至1966年5月,由国家海洋局三所负责,厦门大学协作,进行了晶体管化声速仪的研制,为全国海洋仪器会战项目。1966年5月,全国海洋仪器会战办公室主持召开声速仪评比鉴定会。认为该声速仪可以连续自记,声速测量范围为1450~1550米/秒,测量误差为±0.6米/秒,精度达到当前使用要求,且性能较稳定。该仪器可为舰艇作战提供重要的海水声速资料。
  2.环鸣法声速仪
  1974年12月至1979年12月,国家海洋局三所进行了环鸣法声速仪的研制。在此类声速仪中,当发射一超声脉冲,通过固定反射声程,经放大整形后,再次触发发射声脉冲,如此重复“环鸣”,增加了声程长度,提高了测量精度。这类声速仪具有电路简单,测速精度高和可走航测量等优点。1976年完成了HS-771型环鸣法声速仪的研制。经国家海洋局主持鉴定,认为符合技术指标,并试产10台,在国内销售给中国科学院、七机部和海军有关单位试用。在此基础上,1977年,对仪器进行了改进,完成LSC1-2型环鸣法声速仪研制,声速测量范围为1450~1540米/秒,测量精度为±0.2米/秒;测深范围为0~200米,精度为全量程的±2%。随后,生产3台销售给中国船舶总公司705所实验场和中国科学院声学研究所使用,获得了好评。1982年,获国家海洋局科技成果三等奖。
  3.投放式声速仪的研制
  1976~1978年,国家海洋局三所进行能工作于深海的STC型(投放式)声速仪研制。此仪器采用环鸣法测量声速,并把超声发射、反射板和接收网络装于探头上,而用单根细而软的传输线把投放过程中不同深度的声速测量值实时地传送至船上。
  在样机研制成功的基础上,于南海千米水深的海区进行两次现场实验,样机操作简便,测量速度快,成本适当,能在走航中给出0~1000米声速的垂直分布曲线,声速测量范围为1450~1550米/秒,测量误差为±0.75米/秒。测深的误差为满量程的±2%。
  1978年1月,STC型声速仪由海洋局召开鉴定会通过,以后在千米深海及大洋试用4次。该测量仪是“718”工程配套专用仪器,也可供其他调查船只使用。
  (七)DS1-I型底质声特性测量仪
  国家海洋局三所从1982年6月至1985年6月进行海洋沉积物声特性测量和现场测量技术研究,研制成DS1-I型底质声特性测量仪。该仪器测量声脉冲通过取样器箱体内沉积物的传输时间和相对接收幅度,在取样同时获得沉积物声速和声衰减剖面,改变了把沉积物从海底移送至实验室测定的方法,提高了资料的可信度。经厦门港和舟山海域的现场测量和提供给中国科学院声学研究所、国家海洋局第一海洋研究所、第二海洋研究所和海军电子所等4个单位使用,性能优良,测量技术先进。该仪器的研制成功,不仅为国内有关单位提供一种海洋沉积物声学特性测量技术和手段,而且所提供的参数可供声呐设计、潜艇探测和海洋工程力学研究等参考。
  (八)SLY1-1型声学多普勒海流计
  1975年,国家海洋局正式给国家海洋局三所下达了研制声学多普勒海流计的任务。这种海流计应用声学多普勒原理,采用超声波测流,具有测量范围宽,精度高和不破坏流场等优点。在研制过程中,克服了当水质清洁时,多普勒信号微弱而不能准确记录等关键技术,1986年10月,研制成实验样机,随后进行样机海上实验,包括厦门港内、舟山海域、南海水深1000米的海域等,实验中同时与印刷海流计等进行比测。实验证明,SLY1-1型声学多普勒海流计流速测量范围为0.03~3.00米/秒,准确度为满量程的1%;流向测量范围为0°~360°,准确度为±10°;工作深度为200米。
  1986年10月,由国家海洋局主持鉴定,认为SLY1-1型声学多普勒海流计设计原理先进,采用锁相跟踪技术,解决了微弱信号检测难题,性能达到并优于原定技术指标。仪器具有感应灵敏、量程宽、精度高、反应快、读数直观、稳定可靠、抗震性强、操作使用简便等优点。该仪器测量流速范围及精度优于国内其他类型的海流计,是国内首次研制成功并通过鉴定的声学多普勒海流计,达到国内先进水平,为海流计的更新换代提供了新的手段。
  在此基础上,同年又研制了声学多普勒测流自记系统,实现无人值守下的自动观测。
  (九)SSA1-1型声学水位计
  1987~1991年,国家海洋局三所进行了声学水位计的研制。此仪器基于声学原理,无需建造验潮井。由于是非接触式测量,避免了三防问题。而且,这类水位计易实现全自动定时观测、显示和记录的智能化测量。样机经厦门中心海洋站、福建省水文总站漳州分站石码观测站等的试用,进行了比测,证明仪器稳定可靠,测量范围10米,水位测量精度达3厘米,分辨率为0.1厘米,其性能指标达到国外同类产品的水平,其成本和功耗低于其他单位研制的成本和功耗,便于推广使用。
  在此基础上,进一步解决了水位资料的自记和遥测问题,遥测距离75公里,以便于把记录数据输入计算机和能在开阔的滩涂地区测量水位。该仪器已在宁波、长江口以及香港等附近海域正式使用,仅长江口附近就有20多台在使用中,获得良好的经济效益和社会效益。
  (十)水声遥控设备
  1.声释放器
  1974年5月,厦门大学接收国家海洋局下达的声释放器研制任务。声释放器是一类水下观测设备回收的通用配套仪器,对可靠性要求很高。该仪器采用独创性的数字时间自相关积累信号处理方案,抗噪声性能达到准最佳接收机的水平,保证它能长期、稳定地工作于水下。从1975年3月至1977年8月,声释放器样机先后在厦门港内、南海海域和云南省的抚仙湖进行不同水深、底质和水文条件下的释放性能的上百次实验,并于1977年7~8月,在山东沿海的浅水区与声学测波仪联机实验。通过实验,证明了SF-1型声释放器能稳定、可靠地工作于125米的水下48天,释放距离3.5公里以上,最大达7公里。1978年,该仪器获福建省科学大会奖。
  1981年1月,国家海洋局主持了SF-1型声释放器的鉴定会。认为“本仪器设计方案是可行的,主要技术性能达到设计要求”。“可以转入试产”。“本仪器研制成功,填补了中国水下声释放器的空白,为进一步研制更大深度的声释放器打下了基础”。
  1982年,厦门大学与厦门水产电子仪器厂协作,对壳体和释放机械进行了改进,研制成SF-2型声释放器,并试产10台,供中国科学院海洋研究所和国家海洋局第一海洋研究所试用。1985年,研制成带有水声应答器的SF-3型声释放器,试制3台,供国家海洋局第一海洋研究所试用。1988年1月,与潜标系统配合,在胶洲湾进行实验。
  2.舰船航迹与信号记录装置中的水声遥控
  1989~1991年,厦门大学承担中国船舶总公司710研究所“舰船航迹与信号记录装置”中的水声遥测遥控定位仪的研制,其中包括了水声遥控部分。该遥控器采用多频移频键控信号处理方案,工作稳定可靠,遥控距离1.5公里,误码率趋于零。通过重复发射遥控指令,可使检测概率趋于1。
  3.水下图象传输系统中的水声遥控
  在国家高技术研究发展计划(简称863计划)任务“水下图象水声传输实用样机研制”中,图象组成分为高密度、中密度和低密度。此外,尚需进行图象传输开始、停止等控制。因此,该传输系统中同时备有8个通道的水声遥控部件,遥控距离可达10公里。
  (十一)水声遥测设备
  1.浅海目标遥测仪
  1978~1979年,厦门大学接收了浅海目标遥测仪的研制任务。该遥测仪采用独创性的数字时间互相积累及其组合的信号处理方式,既能抑制各类水声干扰,又能可靠而灵活地检测浅海障碍目标。有关单位的审查意见认为:利用超声波在特浅水域进行目标遥测,其他单位认为是超声遥测的“禁区”,是行不通的。但在贵校大力支持下,认真攻关,终于在较短时间完成方案的研制任务,性能良好,符合设计要求。能排除海面、海底的影响,在1.5米水深中可靠灵活地探测目标,为解决这个重要而困难的项目,提供了一种切实可行的较先进的方案。
  “数字时间相关积累信号处理及其应用”课题,总结了厦门大学关于浅海声信道中声传输特性和信号处理方式研究及其在浅海目标遥测仪、声释放器和数字化探鱼仪上的应用成果,1989年,获福建省科技进步三等奖。
  2.SY-2型水层深度逡测仪
  SY-2型水层深度遥测仪用于实时测量悬挂于水下仪器所处水层的实际深度。深度数据由水下压力传感器获得,实时地通过水声信道传输至船上接收机的水听器。测量深度为200米,测量精度:0~100米为±1.5米,100~200米为量程的土1.5%。
  1987年,该仪器由国家海洋局主持鉴定,其结论为“本仪器的研制成功,填补了中国声学多层测探仪的空白,在国际上也具有一定的先进性,它为提高中国近海调查资料的准确性提供了一种新的手段。”1995年,获得国家海洋局科技进步三等奖,其核心技术获得国家发明专利。
  3.SHWY-1型数字网位仪
  该仪器是国家“七五”重点科技攻关项目“醍鱼变水层拖网捕榜研究”的主要配套仪器,由原农牧渔业部委托研制。该仪器在拖网的上下纲上安装了水下压力传感器,并把此传感器测得的水深数据用水声遥测方式传送至船上接收系统,经信号处理后可实时监测水下网具所处水层的深度和网口张开的大小,以便通过改变曳纲长度、拖网船速和网档来随时调整水下网具的状态。工作深度200米,测量距离800米。1994年9月,由国家教委组织鉴定,结论为“其技术先进、适合中国国情、易于推广使用、属国内首创。”该仪器的核心技术获国家发明专利。
  4.舰船航迹与信号水声遥测
  1989年,厦门大学承担了中国船舶工业总公司710研究所“舰船航迹与信号记录装置”中的水声遥测遥控定位仪的任务,水声遥测系统是其中的核心部件。
  该遥测系统采用256个频率组成的多频移频键控信号处理方案,其传输速率为通常的二进制频率编码的八倍,使信号传输速率达到320比特/秒。每个频率码元代表一个量化分层,因此数据测量精度为0.4%。
  从1990年起,遥测系统先后在厦门港、舟山海域以及长江水域中进行了舰船航迹和信号的遥测实验,证明该系统能把遥测信号可靠地传输至1.5公里,平均误差小于1%。
  1991年9月,对舰船航迹与信号记录装置进行了鉴定,认为采用了水声信道传输物理场信号及多进制频率分层编码传输等先进技术,提高水声信息传输速率和精度,在有关的研制工作中发挥作用。该装置居于国内领先地位,具有80年代国际先进水平。
  5.海床基海洋环境监测系统水下状态监测仪
  1998年7月起,厦门大学承担了863计划海洋科学领域中海床基海洋环境监测系统水下状态监测仪的研究。该项目的研究包括在声学询问指令下,将海床基水下系统相对于地磁北极的方位角,相对于水平面相互垂直的两个方向的倾角,实时传输到海洋环境观测岸站或观测船上。传输距离大于1公里,误码率小于10⁻²。
  该监测仪已完成样机安装和厦门港内的海上现场实验。即将与海床基海洋环境监测系统联机使用,在此基础上进行验收。
  (十二)水声语音通讯机
  1991年起,厦门大学开始进行水声语音通讯的研究。1993年起,水声语音通讯实验样机在厦门港内进行了多次海上现场实验。对声传输条件良好的水下通道,特别是多途干扰不大的条件下,样机可把语音清晰地传输至6公里以上。
  在此研究基础上,1994年10月,与中国船舶工业总公司国营武昌造船厂签订了“300米船用饱和潜水系统水声通讯机”订货合同。该机使用于潜水钟与母船间应急状态下的通讯,其频带较宽,以适应在氦氧条件下工作。
  1996年4月,该通讯机通过了预验收。认为“该机设计新颖,作用距离大于1000米(验收时做到1500米),双机音质清晰可辨”。“该机研制是成功的”。随后把两套通讯机交由武昌造船厂装于潜水钟上使用。
  为了进一步提高水声语音抗多途等干扰能力,已研究出两个方案:一是采用新的抗多途的跳频方案,已制成抗多途的水声语音通讯样机,在复杂的浅海水域中的通讯距离达4公里。二是把语音信息首先转换成汉字文本,而后以图象形式传送此文本。利用下述的水下图象传输设备在厦门港内浅海水域的现场实验,证明了此设备可把汉字文本清晰地传输至10公里以上。如果把两者结合起来,可组成语音与文本两用水声通讯机,将大大提高水声语音通讯的可靠性。
  (十三)水下图象传输设备
  1992年,厦门大学承担了国家863计划自动化领域智能机器人“视频图象水下传输实验研究”,主要使用于水下智能机器人上的实时图象传输。海上现场实验证明了此试验样机可把图象信息清晰地传送至4公里。1994年12月,通过863计划智能机器人主题专家组的验收,认为“这是一项具有创新性的高水平成果,居国内领先水平,其中部分指标达到国际同类水平”。
  在此基础上,1994年再次承担863任务“视频图象水下传输实用型样机研制”。要求工作水深1000米以上,图象的组成为320×160(象素)×16(灰度级),8秒传送一帧图象,传输斜距大于6公里。
  1996年6月,863计划智能机器人主题专家组对厦门大学承担的“视频图象水下传输实用型样机研制”课题进行了验收。认为该项研究,既能适应1000米水下机器人的需要,也为6000米水下机器人图象传输设备的研制打下良好的技术基础。具有重要的学术意义,可望进一步开发成为先进的视频图象水下传输的实用设备。
  1994年10月,国家科学基金委员会举办“高技术新概念新构思探索项目部分研究成果展览”,由资助的147项选取优秀的六项参展。由水下图象传输,数字语音通讯和水声遥测遥控等研究成果组成的“海中高速率数据传输研究”是参展的6个项目之一。
  1996年,厦门大学再次承担了863计划智能机器人主题的任务“水下图象水声实用样机研制”。课题的目标是研制适用于6000米水下机器人试验用的视频图象传输实用样机,要求工作水深大于6000米,传输距离大于10公里,并备有水声应答器和水声遥控部件,以测量指挥船至水下机器人之间的斜距和选取3种不同图象密度等操作(图6-4)。实验样机按原计划完成了任务,2000年6月,由863计划智能机器人主题专家组验收通过。
  厦门大学尚承担国家863计划智能机器人主题“超声地形障碍检出传感系统”,1996年5月通过验收。1996年,在863计划执行10周年之际,许天增被国家科委授予863计划先进工作者,荣获三等奖。
  四、海洋化学
  海水以氯化钠为主要成分,盐度一般在35左右,而农作物对盐度1的水已不能适应,所以,入海河口大部分河段的水不适于灌溉。北宋时,在莆田木兰溪入海河口段筑造一大型潮闸,称木兰陂,隔开溪海,下御咸潮,上截淡水,灌田万余顷。
  《元典章》曾记载元代福建就已利用风日晒盐法。明章潢(1527~1608年)在《古今图书编》介绍:在明嘉靖元年(1522年),晒盐法由福建传入河北长芦,开始在北方沿海推广。“办盐全赖海潮”,盐民总希望纳入高盐度潮水。南宋姚宽《西溪丛语》记述闽中盐场采用鸡蛋或桃仁作为比重计,全沉表示此潮水不宜纳入,全浮则说明盐度高,“卤味重”,适宜纳入制卤。
  民国24~25年(1935~1936年),厦门大学黄大恒获庚款资助,率学生陈国珍在厦门海域测量氯度,结果发表于《科学记事》[民国27年(1938年)],是国人最早的海水化学记录。
  海洋化学是年轻的海洋学分支学科,始于20世纪50年代末塞林(Sillen)的海水物理化学理论。厦门大学开创中国海洋化学之研究。60年代初,厦大化学系李法西首先向国内介绍Sillen理论,并组建海洋化学教研室,从事教学和科研。70年代中期,他组织同事翻译美国霍思(Home)“海洋化学”一书(科学出版社,1977年)、刘光和胡明辉翻译美国布鲁克(Broecker)“化学海洋学”(科学出版社,1980年)、吴瑜端,杨逸萍,刘光等翻译英国赖利(Riley)等的“化学海洋学第三卷”(科学出版社,1983年)和卢小宁等翻译英国开放大学海洋化学教科书“化学过程”(海洋出版社,1985年,李法西、胡明辉校),为填补“文化大革命”期间中国海洋化学空档、快步追赶国际先进水平提供了学科知识资料。
  1994年,在教学讲义基础上,厦门大学郭锦宝正式出版“海洋化学”大学教材(厦门大学出版社)。
  1998年,厦门大学胡明辉在中国海洋学会编的《21世纪中国海洋科学和技术展望》一书(海洋出版社)中回顾海洋化学学科的形成、发展,强调学科从溶液化学时代进入海洋地球化学时代,发生了由理科转向地学性质转变。他进而在朱光召主编的《技术进步与学科发展》一书(科学技术出版社,1999年)中展望了新世纪海洋化学可能的发展前景,特别在提高大洋高营养低生产力区域的初级生产力,利用营养的深层海水,可能向人类提供足够200亿人食用蛋白质和巨大能源,以及开发这些可再生资源可能伴随克服温室效应等前景。该书是中华人民共和国成立以来最具权威性的科技综合论文集,由200多位院士和学科权威学者力作汇编而成,以纪念中国科协40周年、国庆50周年,并以迎接新世纪。
  (一)海水分析化学
  是海洋化学先行的分支学科,研究海洋体系中物质的组份含量。
  1960年起,厦门大学化学系、福建化学二所在陈国珍指导下,开始系统地研究海水分析方法。1962~1965年,陈国珍主编《海水分析化学》,1965年由科学出版社出版。该书包括17个项目,评述验证,推荐可行方法,为当时国内外最系统、详细的专著。1965~1968年,国家海洋局三所研制成功船用分光光度计,而厦门大学海洋系则在1974年完成船用ph 计的研制。
  1973年,国家海洋局委托厦门大学主持修订全国《海洋调查规范•海水化学要素》(1975年出版),统一了国内海洋调查与研究的有关化学要素方法。
  1977年起,厦门大学与国家海洋局三所先后承担国家海洋局主持的《海洋污染调查暂行规范》(1977~1980年)、《海洋污染调查规范》(1985~1989年)和《海洋调查规范•海水化学要素国家标准》(1987~1988年)的主要编写任务。1980~1984年,国家海洋局三所和福建海洋所参加《全国海岸带和海涂资源综合调查简明规程》的海水化学和海洋生物学部分的主编任务。1987~1989年,国家海洋局三所承担了《全国海岛资源综合调查简明规程》中海水化学要素测定和海洋生物调查的编写任务。
  1978年起,陈国珍主编《海水痕量元素分析》(1978~1980年)和《生产过程自动分析》(1984~1986年),后书有“海水自动分析”一章。
  1982~1983年,联合国环境保护局和国际海洋学会联合组织举办海水、河口水、海洋生物体中重金属、石油烃、有机物与农药的国际实验室互校,国家海洋局三所的成绩,在24个参与国家中名列前茅。联合国政府间海委会为确保全球海洋污染调查数据的可比性,建立了一个方法、标准、互校专家组(GEMSI)。1986年,在泰国举办研讨会,期间,海洋局三所参加了8个痕量重金属测试的国际互校,在6个国家7个实验室中又名列前茅。
  1984年,黄自强与英国利物浦大学Berg合作研究阴极溶出伏安法直接测定海水中铀、铁、钒,论文分别发表于国际专业期刊《Anal.Chim.Acta》、《Anal.Chem》及《Elec-troanal.Chem》上。
  1994~1998年,厦门市建立海洋环境监测网,使相关单位的海洋分析科技力量得到统一协调,明确分工,避免重复,提高数据质量、可比性和利用率,监测海水(营养盐、叶绿素、溶解/分散石油、大肠菌群、有机磷农药等)、沉积物(有机营养盐、沥青、痕量金属、多氯联苯、有机氯农药、多环芳烃等)和生物体(病原体、痕量金属、多氯联苯、有机氯农药、多环芳烃等)。
  (二)海洋物理化学
  20世纪60年代初,厦门大学化学系李法西曾运用电介质溶液理论、相图相律,指导解决制卤化工中的一系列实际问题。1964年,李法西发表《河口硅酸盐物理化学过程》,首先提出无机去除机理,即先胶体吸附后逐渐进入内部结构的自生矿一逆风化过程的理论,为国际同行多方引用,成为中国第一篇被国外权威引用的海洋化学论文。此理论在1979年(罗马)、1980年(旧金山)的国际海洋化学学术会议上交流,受到国际同行的重视。
  70年代后期起,厦门大学海洋系着重研究海洋环境中固体对痕量金属的吸附过程和沉积物的物理化学。
  1973~1983年,国家海洋局三所陈松深入研究阳离子络合交换吸附机理,建立固液界面吸附活化能测定法,用于指导海水提铀,进而探索海洋重金属固液界面过程,提出有关界面转移机制、交换吸附的热力学和动力学理论模式,先后发表论文10多篇,这两项研究均获国家海洋局科技成果二等奖。1989年,陈松综合多年来在海洋重金属固-液界面过程的研究结果,对重金属在海洋沉积物一海水界面转移作了较定量系统的介绍,认为转移过程主要受铁-锰氧化物和有机物所控制。李锦霞等与加拿大海洋研究所的Johnson、黄志诚合作,进行重金属从沉积物释放到海水的研究,认为弱结合态的重金属可能通过解吸和交换释放出来,又在海水中形成络合物,或被吸附在悬浮物上又沉降。
  1999年,国家海洋局三所陈松等著有《海洋沉积物-海水界面过程研究》一专著,由海洋出版社出版。该书总结作者们近30年的研究成果,包括:海洋沉积物金属的分布和转移;金属在沉积物和水合氧物一海水体系的界面转移;河口港湾区生源物质的转移和泥砂絮凝。作者表述从现场调查、理论研究到实际应用、从河口港湾到深海远洋、从热力学到动力学研究途径,自成一个比较完整系统的体系。
  (三)海洋地球化学
  1980~1982年,国家海洋局三所、厦门大学参加中美东海陆架沉积过程联合调查。美国麻省理工学院Edmond与厦门大学胡明辉等联合发表调研论文《长江口化学动力学》,引起国际同行重视。胡明辉与Edmond等还合作研究中国一些大河主要离子化学,估算其入海通量,论文发表于世界最权威的综合性学术专刊《Nature》(London,1982年)上。他的另4篇河水离子与营养盐的论文,曾在第四届河流碳一矿物质国际学术会议(1984年,天津)大会宣读,1987年发表于SCOPE/UNEP及西德汉堡大学学报。林敏基等对东海陆架BHc 和DDT的污染历史和沉积通量作研究,对不同时间尺度内水-沉积物界面上有机农药的沉积输入通量加以估算。
  1984~1986年,国家海洋局三所进行台湾海峡西部海域综合调查和南海中部海域调查,利用水化学要素的充分证据,证实在台湾浅滩存在上升流现象,并初步描述其时间变化情况。
  1985年,厦大海洋系自制沉积物柱样器,利用蛙人采得长度较大的柱样,该系的间隙水化学研究,在国内居领先地位。1988~1990年,国家海洋局三所陈立奇与美国罗德岛大学海洋研究生院Duce共同牵头,开展中美海气物质交换合作研究。1988年起,国家海洋局三所参加中日黑潮联合调查(1986~1992年),每年两个航次,调研西太平洋二氧化碳海气交换和海洋气溶胶化学,从事大洋尺度二氧化碳循环和酸雨研究。陈立奇等(1993年)分析了南极考察和环球科学考察期间采集的海洋气溶胶样品,发现其铝几乎全来自陆源地壳风化物,而钠、氯则几为海水源。他们(1993年)同时对厦门海域大气气溶胶的特征作了分析。
  1986~1988年,胡明辉与加拿大Harrison用生物试验证实了中国沿海河口区浮游植物生长为磷酸盐所限制,突破硝酸盐限制的普遍看法,指出此限制系由流域地表缺磷及农耕施肥比例不当引起的,必须注意在河口控制含磷洗涤剂的使用与排入,防止转化为实质性富营养化污染。论文发表在著名的《J.Exp.Mar.Biol.Ecol.》杂志上。
  1990年,厦门大学胡明辉与加拿大Harrison合作,利用放射性示踪技术测定了厦门海域常见的三种浮游植物和双壳类软体动物对硒的吸收积累和摄食转移,发现浮游植物对砸的富集能力很强,花蛤摄食藻类后同化吸收率在50%以上,对砸在海洋食物链中的积累和转移有了定量的估算。随后,他们于1997年再同法国国家科研中心和高等师范学院的海洋生物地球化学研究所所长Martin博士合作,研究海洋浮游植物对不同砸形式的吸收,发现Se (IV)比Se (VI)更容易被吸收。这两项结果都发表在美国的《Mar.Environ.Res.》杂志上。
  有关营养盐在近海的生物地球化学问题,90年代研究较系统深入。陈水土等(1993年,1994年,1995年)、陈于望等(1993年)分别对厦门港磷的形式、转化和循环有连续的报导。杨逸萍、胡明辉等(1995年)利用潜在性生物可利用磷的新概念,对长江和九龙江的通量作了估算,并结合赋予形式作了表达。黄自强、暨卫东(1994年)总结了长江口总磷、有机磷和磷酸盐的变化特征和相互关系。陈慈美(1993年)通过研究总结出,厦门港西海域磷的生物地球化学过程和环境容量,主要是由悬浮物的吸附/解吸及生物碎屑的分解过程所控制。陈松等(1993年)模拟研究污水排海时,磷在海水一颗粒物界面交换的动力学过程,确定了转移速率。洪华生等(1994年)以无载体³²P同位素示踪测定了海洋浮游植物和细菌吸收速率。黄邦钦等(1993年)阐述了磷酸盐浓度、温度、光强对海洋浮游植物吸收速率的影响。王海黎等(1995年)对海洋环境中溶解有机磷的生物可利用性进行了探讨。薛雄志等(1995年)认为海水中碱性磷酸酶活性可作为小区域水体富营养化程度的重要参考指标。在国家教委博士点基金资助下,郭卫东等(1998年)针对中国近岸海域富营养化普遍受某营养盐限制的特征,提出了潜在性富营养化的概念,并提出一种新的富营养化分级标准和相应的评价模式。1998年,戴民汉与法国Guieu、Martin等合作,研究了多琯河和西黑海痕量金属的地球化学,成果发表于《Est.Coastal &Shelf Sci》上。
  (四)同位素海洋化学
  1959年,中国科学院生物物理研究所设厦门工作站,曾采集海水空气、沉降物、雨水以及日常食品样,检测放射性本底和核武器实验后的放射性强度,该站至1972年5月撤销。1963年,中科院华东海洋所始建放射化学组,着手利用放射性示踪剂与海水分析,邹汉阳等用³²P示踪研究海水营养盐的样品固定技术。1974年,国家海洋局三所重建研究组,开展海洋环境样品中一些放射素的分析方法,如建立海水¹³⁷Cs,⁵⁹Fe、⁵⁴Mn和⁹⁰Sr的分析分法,成果编入有关规范和专著中。1976~1979年,福建省职业病防治院参与卫生部主持的海产品放射性调查。
  1980年起,厦门大学海洋系与海洋局合作,开展海洋放射性年代学研究,先建立²¹ºPb 测年技术,成功地应用于中美东海陆架沉积过程联合调查,测定了厦门湾、湄洲湾的现代沉积速率。厦门大学海洋系黄奕普等还建立铀系不平衡测年法,研究铀、钍、镭、镨等分离测定法,为国内首创,在国际对比实验中名列前茅。其测定方法较美国流行法简便,后陆续被美、日、印等国科学家采用。他们应用铀系不平衡技术于近岸沉积物的混合速率、深海锰结核、中太平洋北部深海沉积物、古海洋面变化、古海洋学和河口港湾研究,对东澳大利亚珊瑚礁年龄再加评价,纠正了澳Pickett等的结论。由20篇中英学术论文组成的理论研究成果——《海洋环境中铀系不平衡的研究》获国家教委科技进步二等奖(1992年)、中国光华科技基金奖二等奖(1993年)。
  1984~1985年,国家海洋局三所曾利用⁶⁵Zn示踪剂研究围隔式海洋生态系的锌生物学过程(中加合作项目)。1987~1988年,国家海洋局三所应用放射示踪沙的方法,观察闽江口底沙运动和厦门港东渡二期工程抛泥区的示踪实验,为航道增深和海港工程提供科学指导。
  20世纪90年代,厦门大学海洋系黄奕普及其同事进而运用²H、³H、¹⁸0、²²⁴Ra、²²⁶Ra、²²⁸Ra 等天然、人工放射性及稳定同位素研究海洋学过程,在国家自然科学基金、国家“八五”、“九五”攻关计划、中国首次北极科学考察计划、高校博士点基金等资助下,先后研究了南海东北部、南沙海域、南极普里兹湾及邻近海域、白令海、北冰洋及厦门湾的水体运动;阐明了黑潮水是否及如何入侵南海;揭示南极普里兹湾水团组成和环流特征;探讨了北冰洋和北太平洋的水交换;给出厦门湾水体的垂直涡动混合速率和九龙江河口水流向外海的速率。他们出版的学术专著——《南沙群岛海域的同位素海洋化学》获中国光华科技基金奖三等奖(1996年),他们应用²³⁴Th/²³⁸u不平衡等技术开展了南沙海域、南海北部、南海东北部、南大洋、白令海、楚科奇海和厦门湾真光层的颗粒动力学和海域新生产力的研究,成果由国家教委主持通过专家鉴定,结论为“整体国际先进,部分研究国际领先”。他们所参加的“南沙群岛及其邻近海区综合科学调查研究”获中国科学院科技进步一等奖(1997年)。
  1999年,陈敏、黄奕普等继而对九龙江河口区溶解态、颗粒态的铀同位素的地球化学行为进行研究,证实枯、丰水期水体中的铀均呈保守混合。
  (五)海洋有机化学
  李文权等(1996年)对大亚湾悬浮颗粒中的脂肪酸进行了研究,发现来源于浮游生物的脂肪酸占了总脂肪酸的绝大部分。他们(1997年)继而测定了大亚湾海域颗粒有机物中碳水化合物、蛋白质和类脂的含量,描述了颗粒有机化学组分的分布和变化特征,及其与环境因子及浮游植物的关系。陈松等(1996年)发现,有机物在九龙江口的转移接近于保守行为。王宪等(1997年)对九龙江口三磷酸腺苷(ATP)的分布及与环境因子的关系进行了探讨。洪华生、徐立等(1997年)对香港维多利亚港和厦门港沉积物中的痕量有机污染物的分布、组成、来源和变化趋势等作了对比研究,首次研究了两港湾中的碱性磷酸酶活性,提出了该指标可作为近海水体富营养化程度的重要指标。张珞平等(1996年)对厦门西港表层沉积物中有机氯农药(六六六与滴滴涕)和多氯联苯的含量与分布进行了调查研究,并与香港维多利亚港的情况作比较。温生辉和黄自强(1996年)建立了考虑生化降解的二维非保守有机物污染模式,提出了计算精度,为海洋环境容量的确定提供了依据。1998年,戴民汉与美国Buesseler等合作,研究了海洋有机物的超滤膜离析法,论文发表于(Mar.Chem.)上。
  (六)海洋环境化学
  1972~1975年,厦门大学海洋系始建环境化学组,参加江、浙、沪两省一市的长江口污染调查及江、浙、闽、沪三省一市的沿海环境污染调查,随后写出有关河口重金属转移机理等论文8篇。
  1982~1983年,国家海洋局三所、厦大与厦门市环保所合作,进行厦门港环境污染调查。1986~1987年,国家海洋局三所主办闽江口环境质量调查。这些调查结果表明,福建省沿海海域除个别港湾存在油污和COd (化学耗氧量)超标外,环境质量基本良好。
  1984~1985年,加拿大国际开发中心以援助形式,由不列颠哥伦比亚大学海洋系和加拿大海洋研究所派专家来厦门,在国家海洋局三所建立洁净实验室和围隔式海洋生态系。该所作为主要参加单位与加拿大专家合作研究。该试验使用80年代国际先进洁净分析技术研究重金属污染在围隔生态系中的化学行为和生物学效应。厦门成为世界纬度最低区进行围隔式生态系研究成功的地方。1985年,厦门大学胡明辉为组长,带领中方科学家研究组到加拿大国家研究所进行试验,包括污染沉积物、油污等对海洋生态的影响研究。1987年,北京举行海洋围隔式生态试验国际学术讨论会。
  20世纪80年代起,厦门大学海洋系开始重视污染物在海洋环境中迁移、归宿和生物毒性的理论研究,包括降解规律、自净能力与海区生物生产力关系、富营养化和赤潮化学;同时也解决一些新建和扩建工程环境影响的评价等实际问题。吴瑜端、陈慈美等对城市污水排海所带来的营养物入海过程存在形式间的转变及其机理,对浮游植物生长的刺激作用和浮游植物种群的交替等进行了系统研究。吕荣辉、乔献芬等研究了九龙江口厦门港水体自净能力、入海通量和人为影响,并对11项污染指标做评估。曾秀山、廖文卓等就厦门港和筼筜湖疏浚物中主要有害物质的释放及其对初级生产力的影响作了较全面的研究。
  1996年厦门大学出版《吴瑜端教授海洋环境化学论文集》一书,追念她“在中国率先开拓海洋环境化学领域……先后发表论文百余篇,其中10余篇系用英文发表,在澳大利亚、泰国、日本、荷兰、意大利和香港等国家和地区召开的国际学术会议上宣读,得到国外专家的好评”,该文集收选她的论文40篇。
  1997年厦门大学国家教委海洋生态环境实验室出版《海洋生物地球化学过程与生态环境效应研究发展》,作为1996年度报告,由洪华生,郑天凌和陈宗团等编著,除介绍主要学术活动、资助课题外,着重记录近海生物地球化学、生物生态与生理的研究以及新技术与新方法的应用研究等三大部分,其中包括洪华生等“台湾海峡初级生产力及其调控机制研究”、黄宗国的“中国海洋生物多样性保护与可持续利用”和何建邦、田国良的“中国重大自然灾害监测与评估信息系统建设与应用”等一系列优秀论文30篇。
  由于在海洋环境保护方面的杰出贡献,厦门大学洪华生于2000年世界环境日被国家环保总局聘请为环境使者,全国共有40人获此殊荣,福建省仅她一人当选。环境使者的职责是:反映环保方面的社情民意,监督各级政府环保主管部门执法和企业单位遵守环保法规情况,并及时向总局反映情况,提出建议;参加总局组织的执法检查和调研活动等。
  五、海洋生物学
  明朝海洋生物学家屠本峻于万历二十四年(1596年)写成《闽中海错疏》,共三卷,简要记述259种海洋生物名称、形态和习性,并评价其食用价值。所记绝大多数为海产,且以无脊椎动物和鱼类为多。他治学严谨,在序中写到:海洋生物,“多而不可算数,穷推大则难以常量度。是惟海客谈之,波臣辨之,习之甘之,否则疑而骇,骇而弃矣。”他既指出了海洋生物的多样性,又比较了闽与浙、粤海区生物之异同。
  明朝《蛎蜅考》记载,福建福宁县人于15世纪已创造了插竹养殖牡蛎方法:因福宁“田少海多,往往藉海为活”,尤其是“竹屿孤岛无田可耕,无山可垦,宣顺(1426~1505年)而后,箔废而蛎业兴。肇自先民取深水牡蛎之壳,布之沙泥,天时和暖,水花孕结,而蛎生壳中,次年取所生残壳而遍布之,利稍蕃……乡人郑姓者,斫竹三尺许,植之泥中。其年丛生,蛎比前更蕃。”据考证,从明成化年间(1465~1487年)始,邻近涵江、沙江和武歧一带,也以养蛎为业。至于蛏类的人工养殖,可能在万历二十四年(1596年)之后。《本草纲目》、《正字通》及《异鱼图赞补》等书均有记载。“时珍曰:蛏乃海中小蚌也,其形长短不一……其类甚多。闽粤人以田种之,候潮泥壅沃,谓之蛏田。”明何乔远《闽书》记载,福建的蛏田,以福州、连江、福宁为最大。
  民国10年(1921年),厦门大学设立动物学和植物学学科,率先进行海洋生物学研究,时在国内占有重要地位。
  1991年,国家海洋局三所张金标主编《渤海、黄海、东海海洋图集•生物》大型图册,由海洋出版社出版,绘制叶绿素a、初级生产力、浮游生物,底栖生物数量分布图531幅。
  由国家海洋局三所黄宗国主编、全国(包括港台)40个单位、132名科学家对70年来中外学者在中国海域记录的物种进行全面系统研究和审定,名为《中国海洋生物种类与分布》一书,于1994年由海洋出版社出版,全书898页,从细菌至兽类,共确认20278个物种,每种含中拉学名、同种异名、分布、文献来源和隶属的分类系统。此后,黄宗国等在《中国生物多样性》等杂志上,分别发表了“中国海洋生物物种的一般特点”、“毛颚类物种多样性”、“中国海洋浮游甲藻类多样性研究”、“中国沿海海鞘的物种多样性”等多篇专论。为履行1992年联合国《生物多样性公约》,国家环保局、国家海洋局等9个部委主持开展了《中国生物多样性国家报告》的编写,黄宗国主持中国海洋、海岸和沿海岛屿生物多样性部分,于1996年初完成中、英文稿。
  (一)海洋动物学
  1.浮游动物学
  民国13年(1924年),厦门大学动物系美籍教授莱德(Light)在厦门海区发现一水母新种,命名为“嘉庚水母”。20世纪50年代,厦门大学丘书院进行厦门港、南海的水母类和栉水母类的调查研究,发表《中国南海栉水母初志》及《中国沿海的银币水母》等论著。随后,厦门大学许振祖、国家海洋局三所张金标和厦门水产学院洪惠馨等相继发表论文20多篇,充实中国水母志的内容,其中许振祖、张金标、黄加棋、吴玉清等相继发表在福建近海发现的水螅水母类近30种新种的观点,并创立几个新属。据张金标等《中国海域水螅水母区系的初步分析》及《中国海管水母的地理分布》等文报道,中国海域已记载水螅水母239种,福建有167种;管水母有95种,福建有55种。1978年,洪惠馨编著的《海蛰》一书出版。
  20世纪30年代初,王家辑和倪达书进行厦门沿海原生生物调查,发表《厦门海产原生动物的调查》等论文,发现“厦门网纹虫”等新种。
  20世纪40年代后期,厦门大学中国海洋研究所英籍研究员克拉克发表《厦门的毛颚类》。80年代,国家海洋局三所也报道了厦门和台湾海峡毛颚类的分布和生态。
  民国36年(1947年),厦门大学郑重在国内首次开设浮游生物学课程。郑重等人于1957年编著《浮游生物》。于1965年、1982年分别撰写《中国海洋浮游桡足类》上、下卷。1984年,郑重、李少菁、许振祖等在多年的研究工作和论著的基础上,合著《海洋浮游生物学》,该书1985年获国家海洋局优秀科技图书奖及教委优秀教材特等奖。同年,该书英文版(《MarinePlanktology》)由联邦德国SpringerVerlag出版社出版,在国际发行。此后,又出版了《海洋枝角类生物学》(1989年)和《海洋浮游桡足类生物学》(1996年)。
  20世纪70年代末以来,国家海洋局三所生物室在进行台湾海峡和福建海岸带调查中,发表浮游桡足类、端足类、蜮类、介形类、剑水蚤类、哲水蚤类、磷虾类、糠虾类、海樽类、水螅水母类和浮游软体动物等20多篇论文。厦门大学海洋系、福建海洋研究所和福建水产研究所也进行福建沿海和台湾海峡浮游动物的调查研究。
  国家海洋局三所陈瑞祥对中国近海,特别是南海中部和黑潮海流浮游介形类的分类和生态进行了比较系统的研究。发表了3个新种及10多篇生态论文,已由海洋出版社出版“中国海洋浮游介形类”专著,据他总结,中国海已记录介形类184种。
  国家海洋局三所连光山,多年研究南黄海、东海、台湾海峡、大亚湾及太平洋中部的桡足类分类和生态。1991~1992年,对中国海桡足类的种类组成和区系进行研究。中国已记录525种桡足类,其中寄生和底栖种64种,浮游461种。浮游桡足类的种数,由北向南逐渐递增,如渤海35种、东海265种,南海中部多达357种。中国浮游桡足类属于印度一西太平洋区系。
  1999年,国家海洋局三所张金标和中国水产科学院东海水产所徐兆礼等,首次报道了台湾西部海域冬、春季水螅水母类和管水母类的种类组成,对中国首次记录的两种水螅水母的形态作了表征。1999年,福建海洋研究所朱长寿等对湄洲岛周围海域浮游动物进行鉴定,并表述主要种类的分布。2000年,福建医科大学林妙灵等对中国海洋浮游介形类的垂直结构加以阐述,说明不同物种具有不同的昼夜垂直运动型式。
  2.鱼类学
  20世纪30年代,厦门大学生物系汤独新进行厦门沿海经济鱼类分类的调查研究,报道厦门产的软骨鱼等食用鱼类。
  1952~1954年,厦门大学海洋生物研究室研究厦门鲨鱼的分类及其食料和肝油的分析,并在《厦门大学学报》发表3篇论文。这些研究成果对厦门的鲨鱼捕捞和鲨鱼肝油的利用有实际指导意义。50年代后期,厦门大学生物系进行大黄鱼、带鱼和海鳗骨骼的研究,并发表论文纠正国内外一些学者有关论著中的错误。50年代,厦门大学丘书院发表《南沙沙丁鱼类研究》和《闽南粤东近海金色小沙丁鱼生物学及其渔业》等论文,后者的英译文被收入联合国粮农组织渔业报告。
  20世纪50年代以来,厦门大学海洋系、上海水产学院和福建水产研究所合编出版的《福建鱼类志》和《福建海洋经济鱼类》等,为开发利用福建近海鱼类资源提供重要科学资料;厦门大学海洋系、国家海洋局三所生物室、福建水产研究所和厦门水产学院还进行带鱼种群、金色小沙丁鱼、颌圆鰺、兰圆鰺、尖头银鱼、鳀鱼、金枪鱼、二长棘鲷、狗母鱼、多齿蛇鲻、鲻鱼等的生物学和棱鲻、赤点石斑鱼、大弹涂鱼、芨鳍鲷等的繁殖生物学的研究。
  20世纪80年代,福建水产研究所进行黑鲷等人工育苗研究,获得一定成果。厦门大学程兆第等研究的文昌鱼人工育苗获得成功,1990年获省《科学技术成果鉴定书》。
  1994~1996年,厦门大学海洋系丘书院、杨圣云等承担完成了闽南-台湾浅滩中上层鱼类和鲨鳐类生物学研究,研究了闽南一台湾浅滩渔场金色小沙丁鱼的卵巢发育的组织学,描述了卵母细胞中卵黄物质的发生和积累情况。根据性成熟系数和组织学研究结果,认为闽南一台湾浅滩渔场的金色小沙丁鱼属于多次产卵类型。春季蓝圆鰺是分批进入渔场的。在该渔场,至少存在两个蓝圆鰺群体,它们的形态学特征差异主要表现在胸鳍上。研究发现,闽南近海17种鲨鳐类的肝脂组成非常相似,以甘油三脂为主要成分。
  1999年,福建水产研究所卢振彬等研究了福建近海主要底层经济鱼类的种群动态,并讨论了种群变动的原因。2000年,集美大学张雅芝等分析了花尾胡椒鲷早期发育阶段的摄食与生长特性。同年,厦门大学王瑁等研究了闽南-台湾浅滩渔场金色小沙丁鱼精巢的发育。
  3.海洋底柄无脊椎动物学
  20世纪20年代和30年代初,厦门大学生物系陆续进行福建沿海海滨动物标本的采集。民国21年(1932年),陈子英在《中华海产生物学会志》专刊中发表《福建省(海洋)动物初步目录》,其中有海绵、软体、甲壳和棘皮等底栖动物名录,所列新种有厦门海丝瓜、林文庆海燕等10多种。同时,陈子英还报道厦门的棘皮动物21种。20世纪40年代,金德祥等发表《福建沿海的星虫》和《厦门沿海的多毛类》;郑重等在《厦门水产学报》发表《鲎的生长》。
  1958~1959年,厦门大学生物系师生进行厦门及其附近海区潮间带生态调查,首次获得周年季度定量调查资料,并在《厦门大学学报》发表论文。20世纪50年代以来,厦门大学生物系、海洋系李复雪等在国内外学术刊物发表《九龙江口硬相潮间带藤壶类动物的群落生态》、《厦门港潮间带蛇尾类动物群落生态的研究》和《长江口及其邻近水域的水底生物多样性与环境的关系》等20多篇论文。
  20世纪60年代以来,国家海洋局三所进行东海大陆架底栖生物调查、台湾海峡西部近海底栖生物生态研究和福建海岸带底栖生物调查,发表10多篇论文,并报道多毛类5个新种。厦门水产学院也报道福建的多毛类。国家海洋局三所还进行中胚花筒螅(腔肠动物)、蔓足类和苔藓虫的调查研究。
  1983~1984年,福建省海洋研究所进行台湾海峡中、北部综合调查研究,记录底栖无脊椎动物400多种。1987~1989年,厦门大学海洋系、亚热带海洋研究所、福建海洋研究所和福建水产研究所联合进行闽南一台湾浅滩渔场上升流区生态的调查研究,阐明底栖生物数量和种类组成,棘皮动物的分布及软体动物的若干生态特点。
  蔡立哲等(1994年)研究了海坛岛潮下带多毛类的分布。
  4.海洋动物生理学
  20世纪70年代以来,厦门大学海洋系进行了兰圆鰺、鲐鱼、鲻鱼等鱼类和长毛对虾、三疣梭子蟹、日本无针乌贼等的趋光生理研究,同时开展海洋动物听觉生理与嗅觉生理的研究,开辟了行为学研究新领域,1990年出版《鱼类及海洋动物趋光生理研究论文集》。国家海洋局三所也进行文昌鱼、菲律宾蛤仔等生理研究,方永强的“文昌鱼生殖内分泌调控系统的发现”,于1996年获国家自然科学奖三等奖。翁幼竹等应用多种脑垂体染色技术和免疫组织化学方法,对鲻鱼脑垂体组织结构进行较详细观察,这对调控性腺发育成熟的生殖生理学具重要意义(2000年)。
  1995~1996年,厦门大学海洋系李少菁、王桂忠等承担并完成了重金属对海洋甲壳动物幼体的生理生态效应研究。该项研究由国家教育部博士点专项基金资助。通过铜、镉、锌对3种对虾和锯缘青蟹幼体的生理生化、生理生态效应的实验研究,发现重金属的致死浓度随幼体发育而提高,不同重金属的毒性也不同。在亚致死浓度下,重金属对幼体生化组成、摄食率、受精卵孵化率、代谢酶活性、仔蟹肝胰腺超微结构均有不同程度的影响。
  5.贝类学
  民国21年(1932年),严敦建在《中华海洋生物学会志》发表《厦门及其附近海区的腹足类》。民国23年,张玺调查厦门沿海的裸鲤类,发现片鳃海牛科新种——厦门拟侧叶海牛(Pleurop hyllidiopsis Amoyensis Tchang)。20世纪50年代,厦门大学李复雪进行窗贝、角螺和福建沿海裂江珧科等贝类的研究。20世纪80年代,厦门大学海洋系李复雪等选择福建沿海重要经济贝类波纹巴非蛤、青蛤、文蛤、翡翠贻贝、尖紫蛤、环沟格特蛤和台湾东风螺等进行一系列的基础和应用生物学研究,为这些经济贝类的人工育苗和养殖提供了科学资料。
  厦门大学生物系、国家海洋局三所、福建师范大学生物系对僧帽牡蛎、长牡蛎、西施舌、栉江珧、华贵栉孔扇贝、海湾扇贝、菲律宾蛤仔、翡翠贻贝、寻氏肌蛤、缢蛏、尖刀蛏、杂色鲍等进行繁殖生物学研究,共发表50多篇论文。沿海各市、县水产技术推广站以及有关海洋、水产研究单位也进行长牡蛎、泥蚶、翡翠贻贝、华贵栉孔扇贝和杂色鲍等人工育苗和养殖的研究。1999年,福建水产研究所曾志南等对长牡蛎二倍体和三倍体生殖发育进行了组织学观察。同年,福建海洋研究所严正凛等作了杂色鲍和九孔鲍三倍体的化学诱导研究。
  1993~1995年,厦门大学海洋系柯才焕等承担完成了台湾东风螺繁殖生物学和人工育苗技术研究,对台湾东风螺的生殖系统解剖和组织结构、生殖腺组织学和生殖周期、精子发生和精子形态的超微结构、繁殖行为生态以及幼体附着和变态的化学诱导等进行了研究。在此基础上开展台湾东风螺人工育苗试验研究,1996年培育出国内首批苗种,通过了厦门市“夕阳红基金会”主持的专家验收。验收意见认为系国内首创,使台湾东风螺这一高价值品种的养殖成为可能。
  1995~1996年,厦门大学海洋系柯才焕等对重要经济贝类僧帽牡蛎、翡翠贻贝、杂色鲍(引种)、台湾东风螺和方斑东风螺的幼体附着和变态机制进行较系统的研究,先后发表论文6篇,在某些方面取得了创新性成果。这些研究成果不仅有较高的理论价值,而且在环保型海洋防污涂料研制和贝类人工育苗技术的改进方面,有很好的应用前景。
  6.甲壳动物学
  民国19年(1930年),厦门大学动物系伍献文在(Trans.Sd.Soc.China》发表《厦门的蟹类》。20世纪60年代,厦门大学生物系、国家海洋局三所、福建海洋所、福建师大生物系等都进行福建虾类和蟹类的调查研究。1981年,福建师大生物系整理发表了《福建沿海的蟹类》。1982~1984年,福建水产研究所、省水产厅海洋处、闽东渔场指挥部和集美水产学校等进行福建海区虾类资源调查,1986年出版《福建海区虾类资源探捕调查及捕捞技术研究报告集》。
  20世纪70年代起,福建有关海洋、生物、水产的院校和研究机构以及沿海市、县水产技术推广站都进行长毛对虾、斑节对虾、日本对虾和新对虾等人工育苗和养殖的试验,促进了福建虾类人工养殖的发展。1999年,厦门大学陈清西等就二乙醇对长毛对于酸性磷酸酶的影响作了研究。
  20世纪80年代中期,厦门大学海洋系李少菁、王桂忠开始长期开展锯缘青蟹生殖生物学与人工育苗技术研究,包括锯缘青蟹生殖生物学、幼体实验生态学和人工育苗技术。已在国内外学术刊物发表论文30多篇。其中关于精子、卵子及卵黄发生的超微结构;卵巢与胚胎的分期;卵巢发育过程脂类和脂肪酸组成;X-器官及窦腺超微结构;饵料配比及饵料影响幼体干重及元素组成;幼体消化系统组织学;个体发育过程同工酶及幼体和胚胎消化酶活力的研究等在国内外都属少见或首次报道。在人工育苗技术方面,提出人工育苗工艺流程,切实可行,易于推广。
  1995~1996年,厦门大学海洋系王桂忠、李少菁等承担完成消化酶研究,该研究是国家自然科学基金资助项目,主要以锯缘青蟹和斑节对虾为研究对象。研究锯缘青蟹幼体和胚胎发育过程消化酶和生化组成的变化规律及影响因素(温、盐、pH、饵料和昼夜节律)和调节机制。
  1993~1995年,厦门大学生物系、海洋系、抗癌研究中心共同承担对虾病毒性疾病及其预防的研究。该研究是厦门市科委下达的重大课题,主要完成者为苏文金、沈国英、陈细法。主要内容包括对虾病毒病发生的生物和非生物胁迫因子的调查研究,病毒的超微结构与细胞病理研究和对虾病毒病诊断试剂盒的研制。1996年12月,厦门市科委组织专家对该课题进行鉴定,认为:从整体上看,该项目在对虾病毒病及预防的基础研究方面达到国内同类研究的领先水平,其中对虾病毒病发生的生物和非生物胁迫因子的研究、淋巴样细胞核杆状病毒(LNBN)的超微结构病理变化和建立的酶免疫法检测海洋生物病毒方法达到国际同类研究水平。1997年获厦门市科技进步三等奖。
  (二)海洋植物学
  20世纪30年代初期,厦门大学生物系曾呈奎进行福建沿海藻类的分类和资源调查研究。50年代初,曾呈奎在中国生物界首次阐明紫菜生活史两个世代的循环过程,提出丝状体阶段培养方法和采孢子培养方法,使福建紫菜大幅度增产。与此同时,曾呈奎还参与海带南移实验,出版专著《海带养殖学》。
  民国24年(1935年),厦门大学生物系金德祥开展厦门海区浮游硅藻的研究,曾在菲律宾的科学杂志上发表《中国沿岸海洋浮游硅藻》等论文,这是中国硅藻研究的开端。1951年,金德祥发表《厦门的海产浮游硅藻》,在《中国硅藻目录》中记载1847~1946年的100年间在中国发现的955种硅藻。1965年出版《中国海洋浮游硅藻类》。20世纪80年代,金德祥和助手对东海表层沉积硅藻、九龙江口和西沙群岛等地的硅藻进行研究,出版专著《海洋硅藻学》和《中国海洋底栖硅藻类(上下卷)》(1982年),记述了全国沿海407种和65个变种。1988年获国家教委科技进步奖二等奖。
  1960年,中科院海洋所张德瑞和郑宝福在《植物学报》发表福建紫菜新种一坛紫菜。1962年和1965年,福建师大周贞英发表《福建平潭岛的东洋水——束毛藻》和《平潭岛海藻调查报告》。20世纪70年代,周贞英和助手对乳节藻和光秃乳节藻的果孢子在囊果内的发生进行形态描述。1983年,周贞英参与福建沿海的海藻调查,采集标本1837号。
  1993年由海洋出版社出版了程兆第等著的“福建沿岸微型硅藻”一书,共首次记录了149种和变种,其中有10个属为中国首次记录。结合海洋调查,国家海洋局3个研究所、科学院2个研究所等也都进行了这方面的研究。经过国家海洋局三所杨清良等研究归纳,至今在中国海已记录海洋硅藻1395种。1995年,蓝东兆、程兆第、刘师成合著《南海晚第四纪沉积硅藻》一书,获国家海洋局科技进步奖二等奖。1996年,程兆第、高亚辉、M.Dickman合编了《硅藻彩色图集》一书,获省科技进步奖二等奖。
  国家海洋局三所林金美记录了南海中部118种,台湾海峡82种和东海甲藻122种。经他归纳,中国海已记录甲藻251种。1990年3月,中国东南沿海赤潮发生机理研究被国家自然科学基金委员会批准为重大项目。历时4年。国家海洋局三所等8个单位的100多科技人员参加了该项目的研究工作。该项目在中国东南沿海赤潮生物的生物学、赤潮生物增殖的实验生态学、赤潮发生的全过程及其主导因素的分析和赤潮生物的数学模式等方面开展广泛的研究。在国内外有关刊物和国际学术会议上已发表论文100多篇,并著有《中国赤潮研究》一书。1994年12月项目通过了国家基金委组织的专家验收。
  厦门大学林均民从1974~1984年间,对中国沿岸海洋硅藻和东海沉积硅藻进行分类研究,先后发现5个新种和3个新变种。自1989~1999年,他连续3次获得国家自然科学基金资助,开展硅藻生殖生物学、硅藻光控发育、休眠孢子的萌发规律等研究,揭示了硅藻生活史和环境条件影响,为提高硅藻产量提供重要理论基础。他进而从硅藻中提取活性物质,分别获取5种结晶物质,鉴定了结构,并探索了大型海藻的抗菌活性,这些成果对藻类天然产物开发利用作了先行开拓工作。
  (三)海洋微生物学
  20世纪80年代,国家海洋局三所开始对厦门港石油降解微生物对石油烃的降解作用;大肠菌群的分布;海洋微型附着生物的附着与腐蚀以及微生物对海流环境中金属材料腐蚀的影响等开展一系列的研究工作。
  1989年,福建海洋研究所研究长毛对虾红腿病分离菌的病原性及生物学性状。福建水产研究所和厦门市水产研究所也对真鲷、对虾的细菌性病害进行调查研究。
  1990年,厦门大学海洋系编写出版《水生微生物实验法》。黄邦钦、洪华生(1994年)、高亚辉(1994年)阐明了厦门海区浮游植物的粒级结构,认为微型浮游植物(3~20微米)是该海区初级生产者中最主要的组成者。1997年,厦门大学海洋系生态环境国家教育部开放实验室,洪华生、黄邦钦承担完成了部资助课题——“亚热带海区微型生物生态研究”,发现厦门港和台湾海峡海区微型和微微型浮游植物对海域初级生产力的贡献高达60%以上,台湾海峡北部海域以浮游植物为主,南部则以微微型浮游植物为主。浮游植物光合作用过程产生的溶解有机碳所占比例高达25%,细菌生长速率快,纤毛虫、鞭毛虫等中小型浮游动物总量大。揭示该海域存在以微食物环为主体的生源有机碳转换机制。
  在国家“八五”攻关项目的资助下,国家海洋局三所徐洵等从斑节对虾中分离并纯化出杆状病毒包涵体,此方法的建立可作为虾病病因的快速诊断方法。已经通过“八五”攻关验收,并撰文刊于《台湾海峡》期刊。水产品甲肝病毒的检测是该领域中的国际难题,国家海洋局三所生物工程实验室率先建立快速检测毛蚶甲肝病毒的RT-PCR法,并撰文发表在国际刊物《病毒学方法杂志》。此外,还建立了海洋重金属污染生物效应的酶标检测法,并分别在海洋学报、环境科学学报发表论文,介绍了这种方法。1997年,正式建成国家海洋局海洋生物工程重点实验室,并对外开放。国家海洋局三所教授徐洵任实验室第一届主任。研究方向为:养殖动植物功能蛋白的基因工程、养殖病害病原的分子生物学、海洋环境微生物的分子生物学以及海洋环境净化的基因工程等。该室在1997年资助了6个课题,承担国家“九五”攻关1项,国家自然科学基金1项,国家海洋局重点项目及青年基金各2项,省重点1项。其中“鲈鱼生长激素的基因工程”项目,在已构建的大肠杆菌基因工程菌基础上,又进一步构建了髙效表达的甲醇酵母基因工程菌。实验证明,投喂含有酵母工程菌添加剂的饵料可明显促进鱼的生长速度。该项目1997年获取国家海洋局科技进步奖一等奖。另项“对虾白斑杆状病毒的分子生物学研究”在“八五”攻关对虾病毒快速诊断的基础上,1996~1997年,又进一步建立了对虾白斑杆状病毒的分离纯化和完整、高纯度的病毒基因组核酸的提取方法,初步构建了基因组DNA文库和RNA文库,测定了全部的病毒基因组DNa 序列,此项成果荣膺2000年中国十大科技进展新闻第二位。它在此基础上建立了简便、快速检测对虾白斑杆状病毒的PCR法。同时在病毒基因组全序列测定过程中,还完成了部分对虾DNA序列测定工作,为探讨对虾病毒的感染调控机理和对虾病害的防治奠定了基础。
  (四)海洋生态学
  1958年,厦门大学生物系、福建水产研究所和集美水产学校等联合进行沿海滩涂水产资源调查,获得400多种生物标本。20世纪60年代以后,福建省又组织有关校、所进行福建海岸带(浅海和滩涂)、台湾海峡、海岛、各港湾(罗源湾、东山湾、泉州湾等)以及闽南-台湾浅滩渔场上升流区生态系等调查,获得大量动物标本和资料,发表许多论文,出版多种调查报告,比较系统地了解福建省沿海海洋动物的种类组成、生活习性、时空分布(平面、垂直分布和季节变化)等。同时,对海流、潮汐、水温和盐度等海洋环境因子与海洋动物分布的关系进行研究,发现有些浮游生物如水母类的银币水母、帆水母、僧帽水母和桡足类的真刺唇胶角水蚤等,可作为东海黑潮暖流的指示种。通过上述调查研究,初步掌握福建各海区浮游动物、游泳动物和底栖动物的数量变动规律、群落、区系的特点。
  1953年,郑重等发表《厦门海洋固着生物生态研究》。20世纪60年代初,国家海洋局三所进行福建沿海污损生物和钻孔动物的调查研究,发表《东山湾附着生物分布特点》等论文,论述污损生物的种类组成、数量分布和季节变化。20世纪80年代,厦门大学海洋系进行厦门港大型污损生物的垂直分布、船蛆数量的时空分布变化和罗源湾大官坂垦区附近附着生物生态的调查研究。
  厦门大学林鹏自20世纪50年代初起进行红树林生态学系统研究,揭示中国海南、广西、福建三大典型类型的结构与功能,界定中国红树林种类标准,研究红树林的抗性生理生态以及全球变化的关系。20世纪90年代始,引入分子生态学和生态工程研究和实践。共发表论文270余篇,专著5部,获奖12项。
  1987年1~12月,国家海洋局三所分别在大亚湾核电站进水口、材料码头、澳头等处,进行污损生物挂板试验,给出了附着季节、群落的发展与演替。并针对电站采用电解海水制氯防污,测定海水需氯量等,详细调查了进水口滤闸和滤鼓的堵塞物。该项研究获局1989年科技进步一等奖。1988年11月,在西班牙召开第七届国际海洋腐蚀与生物污损会议,国家海洋局三所黄宗国提交“厦门港码头桩柱的污损生物群落“论文,被安排在大会上发言。1987年,黄宗国出版了《海洋污损与防腐蚀》一书,1989年制定《污损生物调查国家标准》。李复雪等还进行福建沿海红树林区底栖动物群落生态研究,发表《九龙江口红树林区大型底栖动物的群落生态》和《福建沿海红树林底栖动物的开发利用》等论文。
  1987~1989年,国家海洋局三所在国家自然科学基金资助下,首次在广东进行人工鱼礁礁体附着生物群落的特点、发展与演替研究。
  1988~1990年,国家海洋局三所经投标获中,承担大亚湾核电站生态零点调查工作。该调查除一般水化学项目外,还根据合同作了颗粒有机碳、颗粒有机氮和总悬浮颗粒量等项目的观测研究,为解决国内核能工业建设的海洋环境问题打下基础。成果汇成《大亚湾海洋生态文集》(1990年,海洋出版社),含100多篇论文,分成海洋环境、生态系的能量流动与物质循环、生物群落、种群、个体和区系、渔业与鱼类及有害生物等6个专题。经国家科委、教委、科学院、水产和海洋局系统、法国电力公司和香港等25个单位47名专家鉴定,认为“此项成果在国内领先,并达到当前国际水平”。
  厦门大学沈国英教授在其长期教学科研基础上,与施并章合作编著了《海洋生态学》教科书(1990年,1996年,厦门大学出版社),阐述海洋生态系统、理化环境因素与海洋生物的关系、种群结构与数量变动、种间关系、海洋生态群落、海洋初级生产力、海洋生态系统能量流及次级生产力、物质循环、生态系统的发展与生态平衡、渔业资源的科学管理和海洋污染。内容系统全面,概念新颖,反映学科进展,著述严谨,结合国情,为国内海洋界广泛参考,成为大专院校海洋科学的基础教材。
  六、区域海洋学
  研究特定海域海洋学特征及其同边邻海域的相互作用。本段叙述福建省海洋科学工作者参与省外乃至国际海域的调查研究情况和成果。
  (一)中美长江口联合调查
  又称“中美海洋沉积作用过程联合研究计划”,由国家海洋局和美国国家海洋大气局联合主持,1980~1984年,历期4年。中国有8个系统、16个单位的100多名科学家参加,动用一艘调查船。1980年6月,美国“海洋学家号”海洋调查船来华访问,与中国“向阳红09号”等海洋调查船一起,按计划同步在长江口进行初步调查,历时47天;1981年8月,双方进行长江丰水期调查,历时32天;1981年11月,双方进行长江枯水期和地球物理调查,历时39天,获得长江口及其邻近海域陆架沉积动力学和底层海洋学方面的大量、高质量多学科的资料。
  1983年4月在杭州举办“东海及其陆架沉积动力学国际学术讨论会”,8个国家150名科学家到会。
  福建省参加此项研究计划的科学家来自两个单位,即国家海洋局三所(陈松、庄国顺、廖文卓、陈泽夏、黄尚高、杨绪林、邹汉阳、江锦祥、苏贤泽、曾秀山、暨卫东和林敏基等)和厦门大学海洋系(李法西、吴瑜端、黄奕普、胡明辉、王隆发、洪家珍等,其中胡明辉以美方科学家资格参与),侧重于河口化学和地球化学领域研究,也参与沉积学和底栖生物学调研。
  (二)南海中部海域环境资源综合调查
  南海是瀕临中国最大的边缘深海,海域宽广深邃,自然环境复杂多变,资源(特别是油气和水产资源)丰富,地理位置尤其重要。继1842年美国的“文森兹号”和1872年英国的“挑战者号”探索性调查之后,100多年来,国外许多海洋机构对南海进行多次调查。中国在20世纪50年代末才着手调查,包括台湾的“阳明号”和“九连号”航次调查。为进一步了解和掌握南海中部海域气象、水文、化学诸要素的分布变化规律、海底地形地貌的基本特性、重磁场的基本状况和地质构造特征、海盆成因、声速和时空变化规律、生物和其他海洋资源的分布状况、水中与沉积物中污染物质的含量及其分布规律,并对海洋生物潜力、海洋环境质量作出评价,以适应中国经济建设和国防的需要。国家海洋局主持此项调查,于1983年4月至1985年1月,在12°~20°N、111°~118°E,面积为64万平方千米的海域内进行10个项目的多学科综合调查,历经6航次,航程35090海里,历时181天,首次获得大面积、周年系统的完整资料,为该海域的开发利用、科学研究、环境保护、航海保证、执法管理和国防建设提供了可靠的科学依据。
  国家海洋局三所分工负责该项调查的海水化学和海洋生物学两部分。分别完成调查报告,前者由杨嘉东执笔,后者由陈瑞祥、周宗澄、陈兴群和江锦祥共同执笔。
  (三)南沙群岛及其邻近海区综合科学考察
  南沙群岛位于南海最南部,拥有分布最广和最多的珊瑚岛、礁、沙洲和暗滩,海域资源十分丰富,战略位置重要。“八五”、“九五”期间,此海区的综合科学考察分别列为国家重大科技专项。项目负责人为闽籍科学家陈清潮,厦门大学海洋系和国家海洋局三所为参加单位。黄奕普等于1995年出版《南沙群岛海域的同位素海洋化学》(海洋出版社)。胡明辉、郭卫东等参加“九五”考察,承担“南沙海域生物礁生态环境物质流研究”的分课题,部分成果发表于美国“Mar.Environ.Res.”杂志上。
  (四)黑潮调查
  为世界上两大海流之一,是中国近海海洋环境的主要驱动力之一,对黄、东海和南海北部的环流有重要影响,对中国东部沿海气候起重要作用。1984~1985年,中国进行东海黑潮首次试验性调查。1986年,开始进行“中日黑潮合作调查研究”,至1992年结束,历时7年之久。国家海洋局三所参与此调研,陈立奇为化学专业组长,陈瑞祥为浮游生物专业组长。1995年国家海洋局科技司出版了《黑潮调查研究综合报告》一书(海洋出版社)。
  (五)中太平洋西部调查
  1979年,国家海洋局三所参加世界气象组织和国际科联共同主办的“全球大气研究计划”(GARP)的“第一次全球大气试验”(FGGE)。该所承担中太平洋西部调查中浮游生物、海水声速两航次调查任务,同时附带搜集该洋区底栖生物样品。调查海区:160°~175°E,5°N~10°S,调查船为“实践号”和“向阳红09号”,课题组负责人:张金标、洪迍邅。这是中国首次参加的大洋调查。调查后编写调查报告、资料和图集共6册,1981年由海洋出版社出版。成果获国家海洋局科技成果一等奖。国家海洋局三所还编辑《西太平洋热带水域浮游生物论文集》,1984年由海洋出版社出版。该集记录了硅藻类、甲藻类、管水母类、介形类、挠足类、糠虾类和被囊类581种,对其中国内未进行分类研究的253种作详细的记述。
  (六)极地海洋学考察
  极地对全球海洋与大气运动起着调控作用,维持地表能量平衡,极地资源丰富,处未开发状态,极地自然条件恶劣,无人为影响,是天然实验室,科学研究圣地。为和平利用极地,维护中国对极地的合法权益,1983年6月中国正式成为《南极条约》成员国。1984年11月,经国务院批准,中国首次组织南极考察队赴南极建站和科学考察。国家海洋局三所科技人员林双淡、黄江淮、林玉辉、甘剑平等4人参加首次南大洋调查、南极考察和南极长城站建站工作,负责采集南大洋、南极海水、浮游生物、底栖生物和气溶胶样品,获得水文气象观测资料。该所研制的“SWX-A型抛弃型温深计”成功用于调查考察。
  1986年11月,国家海洋局三所杨绪林参加中国第三次南大洋和南极考察,执行海水样和气溶胶样的采样任务。其后,该所先后派出郑建成、杨绪林、王伟强、李永福等28人次参加中国第五至第十六次南极考察,其中杨绪林在第十四次考察中留南极越冬,成为至本志编纂时福建省唯一越过漫长极地寒夜的生灵。他们主要从事海洋生物、海洋化学、海-气交换、碳循环和污水处理等方面研究,陈立奇、杨绪林、张金标、吴启泉、叶德赞、陈兴群、黄江淮等先后发表学术论文20多篇。该所1999年派杨绪林、王海青、王伟强、林景红(女)、施纯坦等5人参加中国首次北极科学考察。
  厦门大学海洋系自1996年起派员参加极地考察。蔡平河、陈性保、刘广山和邱雨生先后分别参与第十三~十六次南极科学考察;蔡平河和陈敏两人参加中国首次北极科学考察。他们主要从事南大洋真光层颗粒动力学与新生产力、大洋水团组成和运动路径的示踪研究,以及北冰洋及其邻近海域重要海洋过程的同位素示踪研究。
  第三节 环境管理
  海洋环境的管理,旨在规范人们在海洋环境中的直接和间接行为,限制损害海洋环境质量的活动,以保护海洋环境和资源,实施合理开发和利用,协调各涉海行业的有序发展,有效防患海洋灾害,从而达到海洋经济的可持续发展,促进社会文明进步。由于近代海洋开发已从单一经济门类走向包括口岸经济、水产经济、旅游经济以及新兴海洋技术产业(海洋矿藏、能源、海水淡化、海洋药物、海洋空间等)多方面、多门类的经济开发,并进而转向保护与开发并重的复杂化海洋活动,所以现代海洋管理已从初级形态的部门、行业管理转为综合管理。海洋综合管理需要通过行政、法律手段,依仗经济、科技和教育的支撑。海洋环境管理的核心问题是遵循生态规律,超前作好科学规划,对海洋活动进行指导、组织、协调、控制和监督。
  一、GEF/UNDP/IMO东亚海域海洋污染预防与管理厦门示范计划
  20世纪90年代初,东盟六国全球环境基金(GEF)提出了一项关于预防和控制海洋污染的建议,中国、朝鲜、越南、柬埔寨也先后赞同或表极大兴趣。GEF采纳制定了一个区域合作项目,总预算800万美元,指定联合国开发计划署(UNDP)负责执行。
  1992~1993年,UNDP派员考察了东亚各国,提出了项目方案,建议设立中国厦门、菲律宾八打雁和马六甲海峡3个海洋污染管理示范区,以便尽快将其经验和教训推广到东亚国家。1993年11月,GEF和UNDP在厦召开项目启动会议,确定厦门、八打雁为应用海岸带综合管理方法预防和管理海洋污染示范区,马六甲海峡为溢油预防和应急计划示范区,指定国际海事组织(IMO)为项目的国际执行机构。中国国家海洋局为厦门示范计划的国家执行机构。厦门市政府组织厦门示范计划执行委员会。
  厦门示范计划的框架主要由4个部分组成(图6-5)
  第一部分主要是建立计划执行与管理机制,为建立海岸管理与协调机制作准备。包括:
  示范计划执行机构建设;加强海洋管理力量;建立海岸带研究协调机制。
  第二部分主要是依靠科学技术,制定和实施海岸带综合管理计划。包括:编制海岸带环境剖面/制定海岸带污染预防和管理战略计划;海岸带环境的公众宣传;建立海岸带环境管理基金的可行性研究;加强海岸带法制建设;海岸带废弃物管理与污染预防;海岸带水产养殖污染的控制与管理;危险废弃物评价;制定海域功能区划;地理信息系统在海岸带综合管理的应用;海岸带经济发展对社会经济和生态环境的影响评价;海岸带废弃物综合管理行动计划;杏林海域污染管理行动计划。
  第三部分主要是利用分析测试技术实施海洋环境检测、评价海洋污染预防与管理的成效,建立海洋环境综合监测网络。即:制定海水水质标准;海岸带环境及其管理成效监测。
  第四部分主要是组织实施一系列海岸带综合管理技术培训,力求建立理论教学与综合管理实践相结合的海岸带综合管理培训机制。包括:筼筜湖综合治理总结;培训需求评估;应用海岸带综合管理预防和减轻海洋污染的联合培训;应用海岸带综合管理和预防海洋污染的国际研讨会;人员培训与交流计划。
  经4年(1994~1998年)实施,该计划达到预期目标,成果着重在管理机制方面取得有效突破,主要表现在:
  公众海洋环境意识得到普遍的增强;构筑了地方海洋法律框架,促进了《厦门市海域使用管理规定》、《厦门市海域环境保护管理规定》、《厦门市浅海滩涂水产增养殖管理规定》的制定与出台。逐步形成了海域使用管理为龙头,海域环境规划、水产、航运、自然保护等相配套、相协调的海洋法律框架;提高了应用法律、经济和行政手段解决海岸带开发与管理问题的能力,妥善地协调解决多项海域使用冲突和破坏海洋资源的行为;促使有关涉海管理部门从分歧走向联合,构筑了市海岸带综合管理机制的基本框架,并为综合管理和联合执法作出了初步尝试;建立了海岸带环境联合监测网络,及时为海洋环境污染事件提供监测服务;建立了海岸带科技支撑体系,提高运用科技为综合管理服务的能力;形成了一系列理论教学与综合管理实践相结合的培训教材,初步建立了管理的培训机制;培养了一批综合管理的高级行政人员和科研人才。
  该计划执行委员会办公室编撰出版了成果汇编(上、中、下册),1998年由海洋出版社出版发行。
  二、海洋自然保护区
  随着沿海经济的迅速发展和人口的增长,人们向海洋索取越来越多的物质,同时向海洋排入大量废污物质。实际上,海洋资源并非无限,其支付能力、再生能力和对污染物降解净化容量都有一定限度。由于过度捕捞,甚至达到酷渔滥捕地步,资源造成破坏,出现枯竭;由于污染严重,生态环境恶化,许多生物物种濒临灭绝,珍稀生物遭受破坏。例如,大黄鱼原是福建省水产主要优势种,最高年产量曾达6.65万吨,1985年下降为106万吨,至20世纪卯年代已成为稀罕品种;又如,福建省带鱼最高年产量为6.70万吨,1985年下降为2.94万吨,90年代急剧下降;早年盛产于厦门岛北部刘五店的文昌鱼,由于大面积围垦筑堤,改变了海域的水动力条件和底质环境,繁殖的自然条件改变很大,其资源量大幅度减少;再如平潭的中国鲎,年产量常在20~30万对,由于20世纪80年代开发鲎试剂,遭大量捕杀,至90年代产量仅剩1~2万对,鲎试剂产业也遭威胁,濒临倒闭。
  为了保护一些海洋自然环境,恢复一些可更新的海洋资源,拯救海洋珍稀瀕危的生物物种,保护自然历史遗迹和自然景观迫在眉睫。海洋自然保护区就是以保护海洋自然为目的,在海域、岛屿和海岸带对选择的保护对象划出界限加以特殊保护和管理的区域。其举措能够为人类保存一部分海洋生态系统的天然本底,为未来人类活动的优劣效果提供比照标准,为子孙后代认识海洋、利用海洋留下一些标本;此举措又能控制部分海洋环境的恶化,保护良性的海洋生态,平衡物质循环,为大量物种提供栖息条件,保护物种多样性,保护珍稀、瀕危的生物物种,促进再生资源的生息、繁衍、恢复和发展,让物种为人类持续利用;此举措又能保护自然历史遗迹和重要风景名胜。因此,建立海洋自然保护区,对于促进海洋的合理开发、持续使用,对科学研究、文化教育和旅游事业等,均具有重要的意义和历史作用。国际上常以海洋自然保护区的建设程度作为衡量一个国家海洋环境保护事业发展的水平和社会文明程度的标准。所以,建立海洋自然保护区是福建省海洋事业的战略任务之一。
  根据福建省的自然环境、资源条件、保护对象的地理分布特点和保护现状,进行统一规划,建立起类型比较齐全、布局合理的海洋自然保护区网点,并纳入国家级和省级自然保护区网络。海洋自然保护区以生态系统自然保护为主,保护具代表性生态系统环境和物种多样性。同时,加强对珍稀、瀕危生物物种、对具较高科学研究价值的自然历史遗迹、典型地质地貌的保护。
  在福建省科委海洋处牵头下,组织国家海洋局三所、福建省地震局、福建师范大学和福建省科委科管处等单位专家,进行实地踏勘和资源论证,提出科学规划,申请报批,至2000年,福建省共有5处海洋自然保护区。
  (一)厦门珍稀海洋物种国家级自然保护区
  2000年4月,国务院办公厅公布了新建的18处国家级自然保护区,其中有此一保护区,其在中国生物多样性保护等方面具有稀有性、代表性和典型性,在保护生态平衡等方面将发挥重要作用。厦门珍稀海洋物种国家级自然保护区是在原来省、市级中华白海豚保护区、文昌鱼保护区、白鹭保护区的基础上合并建成的。
  1.厦门文昌鱼自然保护区
  文昌鱼属国家二级保护动物,是无脊椎动物进化到脊椎动物的过渡类型典型代表,有“活化石”之称,具有重要的学术研究意义,同时也是营养价值很高的海珍品。
  厦门是中国文昌鱼主要的传统产地,由于筑堤围垦,厦门刘五店海域的文昌鱼已瀕临绝种。经调查,厦门岛东南面的黄厝附近海区和厦门与金门之间的一带海区,仍有丰富的文昌鱼资源。黄厝海区最高栖息密度达1050尾/平方米,最高生物量为26.3克/平方米。保护区位于118°09′~118°20′E,24°24.5′~24°37′队保护区面积为53平方公里(图6-6),为省级保护区。
  2.厦门大屿岛白鹭自然保护区
  保护区范围包括大屿岛、鸡屿岛全部陆域和滩涂,保护对象包括岩鹭、中华白鹭(黄嘴白鹭)、大白鹭、中白鹭和小白鹭等及其赖以生息的环境。厦门市环境保护局负责保护区的综合管理工作,主要职能是贯彻执行相关的法律、法规,开展宣传工作;拟定保护规划,实施建设;组织监测,进行科学研究和考察;依法查处违法违规;表彰奖励保护有功人员。1995年11月,厦门市第十届人大常委会第十九次会议通过该保护区的管理办法,定为市级保护区。
  白鹭隶属鸟纲鹳形目鹭科白鹭属,为世界珍稀鸟类,厦门地区竟分布有5种,也是中国记录的仅有的5种。1860年发现的中国白鹭新种,标本采集地就在厦门。白鹭在厦门各湿地环境均有分布,其中在西港沿岸的杏林湾至筼筜港一带较多。除具观赏价值外,白鹭在维护生态、科研、文化教育、旅游等方面都具有重要意义,是厦门的简称,也是厦门市市鸟。中华白鹭和岩鹭不仅是国家重点保护鸟类,也是世界性瀕危绝种的物种。大白鹭和中白鹭则是中日候鸟保护协定中的保护鸟类。
  3.厦门市中华白海豚保护区
  在国际自然保护同盟(IUCM)鲸类专家组主席Leatherwood建议下,该保护区于1997年8月成立,其时定为省级自然保护区,于1997年12月施行《厦门市中华白海豚保护规定》,保护示范区范围包括两个核心区,一是自第一码头与嵩屿连线以北至海堤,计3.5平方公里,二是同安湾口,即钟宅-刘五店-澳头-五通四连线内,计2平方公里。
  中华白海豚是一种暖水性小型鲸类,分布在中国东南沿海,多栖息于近海港湾河口一带,以成双行动者居多,有时也会成群结队。20世纪60年代以前,厦门-鼓浪屿海峡一带有成群游动翻滚,其后踪迹罕见。中华白海豚是一种珍稀动物,属国家野生动物重点保护对象。除供观赏外,还具较高科研价值,如可为回声定位水下通讯导航、水中运动减阻等仿生学研究,提供有益启示。作为鲨鱼的天敌,海域中有中华白海豚存在,人们在水里可免遭鲨鱼侵害之患。
  该自然保护区建成后,与香港、台湾相关机构保持正常的学术和管理方面的交流。
  (二)晋江深沪湾海底古森林遗迹自然保护区
  1987年,在晋江深沪湾土地寮到西脚寮村之间的海滩上发现了24个古树桩,最大直径110公分,最小为30多公分,深埋2.0~2.5米,已碳化和硅化,经鉴定为松种油杉(Pinacea,KetelecriaCarr),其年代确定距今6000~7000年。油杉通常分布在海拔1000米的山地丘陵,偶有在300~500米处,全新世中晚期以来,海平面上升,地层下沉,树桩被海沙掩埋历数千年而后显露。目前国外发现海底古森林遗迹几处,如英、法、加、美的大西洋海岸地带,日本富山湾潮下带也有发现,晋江深沪湾则为国内仅有。同时,距古森林遗迹南100多米潮滩,还发现成片牡蛎遗迹,呈原生状态,主要为近江牡蛎和褶牡蛎。该处距今有一万多年,潮滩沉积剖面自第四纪早更新世至全新世的地层,均有分布。这些遗迹场面之壮观,出露状态之好,观察之方便是世界独一无二的。同时,古森林与牡蛎生长在不同年代,且需要不同陆海生态环境条件,却出现在同一潮滩上,这种组合的自然历史遗迹是世界罕见的,是研究第四纪全新世地壳运动、海平面变化、古地理、古气候学、古生物学的宝贵实物证据。珍奇遗迹,提供了难得的沧海桑田实据,在科普教育和旅游等方面,也有显著的现实意义。
  然而海底古森林树桩质地脆弱易损,由于人为和天然因素的破坏,正面临没迹之殆。鉴此,1991年国家海洋局已划定其为国家级自然保护区,面积31平方公里(图6-8)。
  (三)晋江石圳海岸地貌地质景观自然保护区
  该区位于晋江金井乡石圳村大圳山的东海岸,保护范围以大圳山东北主丘制高点为中心(其座标为:118°39′E,24°33′N),西部边界距中心200米,南至主丘下海滩中线,面海一侧延至低潮线为界,保护区面积约3平方公里(图6-9),为县级自然保护区。
  大圳山变质岩是中国著名的闽东南区域变质岩带,亦是平潭一南澳变质岩构造带的一部分,其变质岩带北起平潭南至广东南澳,广泛分布于台湾海峡西岸海岸带、半岛、岛屿地区,呈北东-南西展布,长达325公里,宽10~25公里。由于大圳山海岸为临海突出部,有利的地理位置和独特的外力作用,使其出露良好。大圳山变质岩体是一套十分独特而又复杂的变质岩体,并经历了十分漫长而又复杂的动力热力变质作用,变质岩表面记录着变质岩体形成过程中构造运动的特征,如典型的揉皱现象、眼球状构造、层理化等多种微构造特征,是中国少有的变质混合岩典型剖面。对于研究中国著名的闽东南沿海变质岩带的成因、原岩时代、发展演化历史、构造运动规模、范围、期次及大地构造等都有极其重要的意义;又是教学的良好场所和一种新型的旅游资源。其保护措施:主要是禁止修建公路、建房屋等。
  第四节 学术活动
  1979年10月,福建省海洋湖沼学会和福建省海洋学会同时在厦门成立,分别挂靠厦门大学海洋系和国家海洋局三所。两学会拥有同一批会员及同一套领导班子:
  第一届(1979年10月至1988年5月),理事长:郑重;副理事长:金德祥、何恩典、明晨;
  第二届(1988年5月至1996年4月),理事长:张金标;副理事长:李少菁,庄启谦;第三届(1996年4月一),理事长:张金标,副理事长:李少菁,庄启谦。
  两学会的活动也共同联合进行。1981年8月在厦门召开第一次“台湾海峡科学讨论会”。1982年初,联合国家海洋局三所,共同创办《台湾海峡》学术期刊。1985年11月,两学会与福建省自然辩证法研究会及山区资源开发利用研究会于福州联合举办“福建开发沿海山区两线辨证关系研讨会”,与会95人,共收论文115篇,1986年汇编成《福建山海两线发展战略研究》一书,由福建科学出版社出版。1987年4月,以两学会为主联合福建省相关学会,由省科协主持召开“福建省开发海洋资源、发展蓝色产业战略研讨会”,交流论文123篇,汇成《论福建海洋开发》一书,由福建科技出版社于1988年出版。1993年8月,两学会联合国家海洋局三所、厦门大学、福建海洋研究所共同承办“台湾海峡及邻近海域海洋科学讨论会”。海峡两岸144名海洋学家参加,其中台湾学者36人。交流论文149篇,汇成《台湾海峡及邻近海域海洋科学讨论会论文集》,1995年由海洋出版社出版。1996年4月,举办“福建省加快海洋经济开发研讨会”,会后于1996年由福建教育出版社出版《迈向海洋——福建省加快海洋经济开发研究专集》一书。
  1997年,福建省民政厅重新登记民间组织,福建省海洋湖沼学会未再登记,该学会实际上就此注销。
  1982年,福建省海洋学会、福建省海洋湖沼学会与国家海洋局三所联合创办《台湾海峡》期刊。该刊以“发展海洋科学、促进学术交流、促进祖国统一”为办刊宗旨。作为在国内外发行的海洋综合性学术刊物,它主要反映台湾海峡及其临近海区的海洋水文、气象、物理、化学、地质、资源开发与环境保护各方面论文,读者对象为国内外科技工作者、大专院校师生及有关从事海洋的工作者。1982~1986年为半年刊,1987年起改为季刊。至2000年已出19卷。继1992年获福建省和全国优秀科技期刊之后,1996年获得福建省第二届优秀科技期刊鼓励奖,1998年获得国家海洋局优秀科技期刊三等奖。期刊不断地向优质高效的方向发展,引起了国内外同行的重视与关注,社会效益良好。1994年,《台湾海峡》被国际核心期刊研究会评为“中国自然科学核心期刊”,与《地质学报》并列第49名;1994~1998年,中国科学院文献情报中心《中国科学引文数据库》统计了被引频次最高的中国科技期刊500名,《台湾海峡》分别位居第227、379、195、279、248名,这在国家海洋局系统或福建省科技期刊中均居前列;据中国科技信息研究所统计,《台湾海峡》1998年论文被引半衰期(半衰期越大,表明期刊论文的时效性越长,价值越大)为7.8年,位居当年入选全国的1286种科技论文统计源刊的第48名,而在同期68种“地质类专业”的统计源刊中名列第5位;1999年起,《台湾海峡》被中国科技信息研究所《万方数据(Chinainfo)系统科技期刊群》收录,全文上网;2000年经中国学术期刊(光盘版),编辑委员会和中国科学文献计量评价研究中心专家委员会审议认定,《台湾海峡》列入《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》,全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊、《中国科学引文数据库》来源期刊,从而扩大了国内、外学术交流。

知识出处

福建省志·海洋志

《福建省志·海洋志》

出版者:方志出版社

本志下限至2000年,系统记述福建省海区环境的自然状况以及海洋科技的进步和成就。分海洋地质地貌、物理海洋、海洋生物、海洋化学、海洋科技等6章。

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