海洋環(huán)境：一些小改變就能減少傷害海洋動物的噪聲污染


虎鯨 圖片來源：pixabay
根據(jù)一項研究項目新的廣泛評估，船舶噪音以及其他人類在海洋作業(yè)時產(chǎn)生的聲音損害著許多海洋生物的健康。這些發(fā)現(xiàn)于上個月發(fā)表在Science雜志中，其中談及了一些可行的解決方案，這些方案中有些已經(jīng)在實施當(dāng)中，這也許可以為我們解決諸如海洋酸化這樣麻煩的問題，以及拯救像是生活在南半球的虎鯨、毛伊島海豚、大西洋鱈魚等瀕危動物贏得寶貴時間。
研究人員稱，他們對超過500項有關(guān)海洋噪聲污染的研究進(jìn)行了調(diào)查，得到了充分的證據(jù)證明，新的政策以及改變某些行業(yè)慣例，才能夠幫助恢復(fù)支撐著海洋生物和人類繁衍生息的地球海洋聲音環(huán)境的健康。
改變行業(yè)慣例包括降低海上風(fēng)電場噪聲以及使用低壓力的地震勘測方式進(jìn)行化石燃料礦床搜索，降低螺旋槳噪音的船只設(shè)計同樣有很大幫助，但這些設(shè)計造價高昂而且缺乏廣泛投入使用所需要的法律法規(guī)。與此同時，研究人員表示，降低船速以及禁止船只駛?cè)牒Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)的敏感區(qū)域也能夠減少噪聲所帶來的影響。
聲音在水下是十分重要的感官刺激，它在水中的傳播速度要比空氣中大得多。許多海洋生物，無論是鯨魚、仔稚珊瑚魚還是無脊椎動物，都依賴聲音來導(dǎo)航、進(jìn)食以及繁殖。人造噪音會影響這些活動，并對動物的行為、聽力以及其他身體功能造成負(fù)面影響。但不同于有害的化學(xué)物質(zhì)或者塑料微粒，噪聲并不會持續(xù)存在于海洋環(huán)境之中。
來自于沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的生物海洋學(xué)家及海洋生態(tài)學(xué)家，這項研究的主要作者Carlos M. Duarte表示，這也是為什么那些決策者在試圖將地球因人類活動所受到的損傷分門別類時，應(yīng)該首先處理海洋噪聲的問題。
他說：“海洋噪聲就像是一直待在醫(yī)院的候診室中的病人，而我們需要盡快對它進(jìn)行手術(shù)?！?br> 該研究的合著者，一位來自英國環(huán)境漁業(yè)及水文科學(xué)中心專注于噪聲和生物聲學(xué)研究的科學(xué)家Nathan Merchant表示，一個好的切入點就是船舶噪音，這是海洋之中最為常見的人造噪音。


船舶噪聲 圖片來源：pixabay
并未參與到研究中的美國航運商會的主席Kathy Metcalf表示，近85%的船舶噪聲都由螺旋槳產(chǎn)生，這些噪音主要源于氣穴現(xiàn)象，這是螺旋槳的一個設(shè)計問題，它可能引起螺旋槳槳葉上的水流中斷，從而造成能量損失、降低燃料利用率并產(chǎn)生噪音。


螺旋槳產(chǎn)生噪音 圖片來源：pixabay
但是螺旋槳的氣穴問題也有解決辦法。丹麥船運公司Maersk在2017年的時候，斥資超1億美元用于改裝船體，并給11艘貨船安裝了更高效的螺旋槳以節(jié)約燃料。5只改裝后船只進(jìn)行了后續(xù)的聲學(xué)檢測，噪聲明顯降低了6~8分貝，等同于聲能減少了75%，根據(jù)2012年在《英國皇家學(xué)會學(xué)報B》發(fā)表的一篇研究顯示，這相當(dāng)于加拿大芬迪灣在九一一事件之后因商業(yè)活動驟減而導(dǎo)致的海洋噪聲減少量的總和。
另一未參與該項研究的聯(lián)邦政府部門加拿大交通部的環(huán)境政策制定者M(jìn)ichelle Sanders表示，全面推廣這些降噪設(shè)計最主要的障礙是成本。美國航運商會的Metcalf補充道，這是因為除了那些像Maersk這樣的大型公司，其他公司目前都無法負(fù)擔(dān)進(jìn)行這些改造所需要的花銷。
進(jìn)行新評估的作者們表示，用于石油和天然氣勘探的地震勘測方法也有著較大的海洋降噪潛力。2011年，埃克森美孚公司（ExxonMobil）、殼牌公司（Shell）以及法國能源公司道達(dá)爾公司（Total）共同設(shè)計、建造并測試了應(yīng)用于海洋的可控震源系統(tǒng)，該系統(tǒng)是已經(jīng)在陸地投入使用的一項更安靜，并且被證明有效的地震勘測技術(shù)。
傳統(tǒng)的海洋地震勘測需要海面上的船只向海底每隔10~12秒發(fā)送壓縮氣體構(gòu)成的微秒脈沖。海洋可控震源系統(tǒng)則是使用連續(xù)、低振幅的信號波動代替了這些脈沖。國際地球物理承包商協(xié)會的海洋生物學(xué)家Alex Loureiro表示，測試結(jié)果顯示可控震源系統(tǒng)并不會產(chǎn)生傳統(tǒng)地震勘測所引起的有害頻率波動，它能夠減少勘測時長從而減少海洋生物承受壓力的時長，并且降低整體聲音壓力水平，Loureiro同樣并沒有參與到這項研究中來。法國能源公司道達(dá)爾公司預(yù)計將在2023年前投入使用第1批工業(yè)海洋震動器。
海上風(fēng)電場的打樁作業(yè)在降噪方面技術(shù)已經(jīng)比較成熟。聲學(xué)氣泡窗簾被廣泛用于降低打樁作業(yè)過程產(chǎn)生的噪聲。鋼管樁周圍的多孔管，能夠形成氣泡墻，從而吸收并反射噪聲，有效降噪15分貝。研究合著者新罕布什爾大學(xué)聲學(xué)研究教育中心的聲學(xué)海洋學(xué)家Jennifer Miksis-Olds表示，這相當(dāng)于是減少了95%的聲能。
Miksis-Olds很看好這兩個解決方法，“他們不僅僅是觸手可及的果實，而且在這些方面，我們已經(jīng)開始在享用這份美味了?！?br> 研究人員指出，有策略地管制海面交通也能夠減少海洋噪聲，不列顛哥倫比亞的溫哥華弗雷澤港務(wù)局開展的一項自愿項目就是很好的例證。該項目要求船只和拖船在靠近生活在南方瀕臨滅絕的虎鯨的攝食區(qū)域時繞道航行，并建議大型船只在經(jīng)過不列顛哥倫比亞西南部特殊海域時降速航行以減少水下噪聲。
總而言之，各個地區(qū)需要根據(jù)自己的船只交通、基礎(chǔ)設(shè)施、水下地貌以及當(dāng)?shù)睾Ｑ笊锏木唧w情況來制定對應(yīng)的措施。加拿大交通部的Sanders表示，不是所有船只型號引發(fā)的水下噪聲問題都能由同一種方法解決的，針對巡航艦的方法，有些可能并不適用于貨船，或者解決效力會大打折扣。
她同時指出，那些顯而易見的解決方法有可能會帶來一些意想不到的后果。比如船只降速通常都能夠達(dá)到降噪效果，但有些船只在低速航行時卻會產(chǎn)生更大的噪音。但是正如Sanders所說，“科學(xué)研究陳述事實，提高人們的意識，就像這篇論文一樣能夠推動我們向前發(fā)展”。
撰文：Joseph Polidoro
翻譯：先雨
審校：殷姝雅
引進(jìn)來源：科學(xué)美國人
引進(jìn)鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/a-few-fixes-could-cut-noise-pollution-that-hurts-ocean-animals/
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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