为了评估束拖网和挖泥机在收集海底垃圾方面的效率，进行了对比拖曳实验

《Marine Pollution Bulletin》：Comparative towing experiment to evaluate efficiency between beam trawl and dredge for capturing seafloor litter

海底垃圾的捕捞效率比较与采样方法优化

　　本研究通过在相同区域同时使用拖网和齿耙两种底拖设备进行实地采样，旨在评估不同设备对海底垃圾的收集效率，并对垃圾的组成和分布进行分析。研究结果表明，齿耙在收集海底垃圾方面比拖网更加高效，这为未来进行海底垃圾调查提供了重要的参考，特别是在选择采样设备和制定采样计划时。

海底垃圾已成为全球关注的环境问题之一。据估计，海洋中存在约75至199百万吨的塑料垃圾，预计到2040年，每年将有13至37百万吨的塑料垃圾进入海洋环境。海底垃圾对海洋生物多样性、生态系统功能以及人类经济活动如渔业和旅游业产生负面影响。塑料是海底垃圾的主要组成部分，并且可以进一步降解为微塑料。因此，监测和理解海底垃圾的环境命运对于有效的海洋保护和污染控制至关重要。

与漂浮垃圾相比，海底垃圾的研究较少，主要原因是其难以接近的环境。底拖采样是一种常用的海底垃圾采样方法，其中渔具被拖曳并扫过一定区域，所收集的垃圾从渔具的网袋中取出。拖网和齿耙是两种常用的底拖设备。拖网通常由一个水平的网架和锥形网组成，最初用于捕捞底栖鱼类和无脊椎动物。其较为平滑的底部边缘使其能够平稳地在海底滑行，从而有效地收集位于沉积物表面的垃圾。齿耙通常由一个刚性框架和齿条组成，主要用于捕捞底栖鱼类和双壳类。齿条能够深入沉积物中，使得齿耙更适合收集部分或完全埋藏在沉积物中的垃圾，但同时也可能增加对沉积物的扰动和误捕。

这两种设备在海底垃圾研究和“捕鱼除垃圾”实践中被广泛使用。然而，由于它们的设计和操作特性不同，其收集效率也存在差异。一项试点研究发现，底栖齿耙收集的海底垃圾数量是拖网的近400倍，这引发了关于不同设备所获得垃圾估计值之间可比性的担忧。类似的挑战也出现在监测项目中。例如，日本环境省在2014至2019年间，在多个日本沿海水域进行了海底垃圾调查，该项目由当地渔民协助完成，使用了包括拖网和齿耙在内的多种设备。然而，由于不同设备收集的垃圾数量与扫过的面积之间的直接比较，可能会引入偏差结果。此外，以往的比较研究是基于不同时期或地点收集的数据，缺乏系统、同时和共处的设备效率评估。

在传统的海底垃圾调查中，通常只收集网袋中的垃圾。然而，垃圾不仅存在于网袋中，还可能缠绕在渔具的其他部分，如网布和齿条上。最近的一项研究发现，缠绕在渔具上的垃圾数量是网袋垃圾的5.6倍。这引发了关于这一模式是否适用于其他设备类型的疑问。

因此，我们进行了实地采样研究，以调查和比较拖网与齿耙在底拖实验中的收集效率。具体来说，本研究的目标是：（1）比较拖网和齿耙的收集效率；（2）评估网袋和渔具缠绕垃圾之间的差异；（3）分析每种设备收集的海底垃圾的特征。研究采用了三种商业渔船，分别进行拖网和齿耙的采样实验。拖网的网口宽度为9米，网目尺寸为90毫米，而齿耙的网口宽度为2.75米，网目尺寸为71毫米。实验过程中，每条渔船的GPS数据被记录下来，以跟踪其采样路径。研究发现，尽管实验区域存在一定程度的重叠，但整体重叠面积较小，对结果影响不大。

在分析垃圾数量时，研究发现齿耙在收集网袋垃圾方面比拖网高效得多。齿耙收集的垃圾数量是拖网的38.5倍，而当考虑网袋和渔具缠绕垃圾的总和时，齿耙的收集效率是拖网的9.42倍。此外，齿耙在收集较重和较密集的垃圾，如玻璃和金属方面表现更佳。这一结果表明，仅依赖网袋垃圾进行海底垃圾调查会导致严重低估其数量，而拖网调查的垃圾数量估计也低于齿耙调查。研究还指出，由于采样事件之间的高度变异性，单次底拖采样事件所获得的垃圾估计值可能不可靠，因此需要进行多次采样以获得更准确的评估。

在垃圾组成方面，研究发现塑料垃圾占主导地位，而聚乙烯（PE）是塑料的主要类型。塑料因其灵活性和易缠绕性而容易附着在渔具上。垃圾的大小分布也显示出一定的规律性，拖网和齿耙收集的垃圾大小分布相似，但拖网的网目尺寸较大，使得较小的垃圾更容易通过网目，而较大的垃圾则被收集到网袋中。因此，仅依赖网袋垃圾进行分析可能无法全面反映海底垃圾的真实情况。

本研究还讨论了设备效率对海底垃圾估计的影响。设备效率是指设备在扫过一定区域时，能够实际收集到的垃圾比例。由于海底垃圾通常固定在沉积物上，其行为类似于底栖生物，因此设备效率的概念可以应用于海底垃圾的调查。然而，研究发现，设备效率远低于100%，这表明即使在相同的区域，设备的收集能力也存在显著差异。因此，在进行海底垃圾调查时，必须考虑到设备效率对结果的影响，以更准确地评估垃圾的真实数量。

此外，研究还探讨了海底垃圾的定义问题。目前，关于海底垃圾的定义尚未明确或标准化，通常指的是沉积物表面的垃圾。然而，由于一些垃圾可能被埋藏在沉积物中，其可检测性依赖于所使用的设备，这使得不同设备所收集的垃圾可能具有不同的代表性和敏感度。因此，有必要进一步研究和标准化，以建立更统一的海底垃圾定义，或者开发专门用于垃圾调查的标准化渔具。

本研究是首次在同一地区直接比较不同底拖设备的收集效率。然而，研究也存在一定的局限性。实验是在约20米深、泥沙质沉积物的特定环境条件下进行的，这可能无法代表更深或更粗粒的环境。因此，未来的研究应扩展到更广泛的栖息地、深度和沉积物类型，以建立更普遍的设备效率关系。

综上所述，本研究为未来进行海底垃圾调查提供了重要的参考，特别是在选择设备和确定采样频率方面。研究结果还强调了在估计真实海底垃圾数量时，必须考虑设备效率，以便更好地理解和应对海底垃圾污染问题。