船舶噪音、生态成本以及中国蓝色经济的可持续发展路径

《Marine Pollution Bulletin》：Vessel noise, ecological costs, and sustainable pathways for China's blue economy

中国蓝色经济发展中的船舶水下噪声生态成本与可持续缓解路径研究，综合评估噪声对海洋哺乳动物、鱼类及底栖生物的干扰机制，构建包含渔业生产力、生物多样性及社会经济价值的生态系统服务框架，提出涵盖 quiet ship 设计、航速优化、航道空间规划及绿色港口激励的市场化组合策略，证实通过政策整合可实现生态风险降低与航运经济竞争力的同步提升。

　　

栾书晨|张宇格|王凯莉|徐博涵

中国海洋大学经济学院，青岛，266100，中国

摘要

海上运输、海洋工程和沿海工业化的迅速发展使中国的蓝色经济成为国家经济增长的核心支柱，但同时也加剧了水下船舶噪音问题，这成为一种普遍存在且基本未被定价的环境外部性。本研究在中国蓝色经济发展背景下，对船舶产生的水下噪音、其生态成本以及可持续的缓解途径进行了综合评估。通过声学传播理论、船舶交通密度分析和基于生态系统的影响评估，本研究探讨了长期和短期噪音暴露如何通过行为干扰、栖息地改变、通讯受阻和繁殖成功率下降等方式影响海洋哺乳动物、鱼类和底栖生物群落。生态成本的计算采用了扩展的生态系统服务框架，将噪音引起的生物影响与渔业生产力损失、生物多样性恢复力和沿海社会经济福利联系起来。基于这些分析，本文评估了一系列可持续措施，包括静音船舶设计、速度优化、航道空间规划、季节性交通管理以及基于市场的工具（如绿色港口激励措施和差异化港口费用）。研究结果表明，将水下噪音治理纳入海洋空间规划和蓝色金融机制中，可以在保持中国海洋产业经济竞争力的同时显著降低生态风险。通过将船舶噪音视为一种可衡量的环境成本，而非经济增长不可避免的副产品，本研究为协调海洋生态保护与中国蓝色经济的长期可持续发展目标提供了具有政策意义的途径。

引言

中国海上运输、港口基础设施、海上能源开发和沿海工业活动的迅速发展使蓝色经济成为国家经济增长的战略驱动力，但这种发展同时也加剧了水下船舶噪音问题，成为一种普遍存在且管理不足的海洋污染形式。尽管越来越多的科学证据表明，长期和短期的声学干扰会破坏海洋哺乳动物的通讯、改变鱼类行为、降低栖息地质量并削弱生态系统韧性，但船舶产生的噪音仍然受到较弱的监管，并未充分纳入海洋环境管理框架（Umair等人，2025年）。在中国，航运密度、港口吞吐量和海上建筑活动在全球范围内名列前茅，水下噪音的增长速度超过了当前的科学监测、治理能力和政策认知，从而在经济抱负与生态保护之间形成了结构性矛盾。尽管越来越多的科学证据表明，长期和短期的声学干扰会破坏海洋哺乳动物的通讯、改变鱼类行为、降低栖息地质量并削弱生态系统韧性，但船舶产生的噪音仍然受到较弱的监管，并未充分纳入海洋环境管理框架（Bao等人，2025年）。船舶活动产生的水下噪音主要位于低频谱段（10–1000 Hz），与须鲸、许多鱼类物种和海洋无脊椎动物使用的通讯频率有显著重叠（Zhao等人，2025年）。最近的声学监测研究表明，中国沿海繁忙水域的环境噪音水平超过了120 dB re 1 μPa，比工业化前的基线条件高出10–15 dB（Cai等人，2025年）。这些升高的噪音水平导致印度-太平洋驼背海豚（Sousa chinensis）从珠江口的关键栖息地迁移，重要商业鱼类物种的群集行为发生变化，以及造礁珊瑚的幼体定居成功率降低（Zheng等人，2025年）。水下船舶噪音的生态成本不仅包括即时的行为反应，还包括长期的生理压力、繁殖成功率下降、捕食者-猎物动态失衡以及对生态系统结构和功能的连锁影响。海洋哺乳动物依赖声学通讯进行导航、觅食、交配和母子联系等基本生命活动，因此它们特别容易受到人为噪音污染的影响。鱼类种群会因噪音而出现听力损失、应激激素水平升高、觅食效率降低和避敌能力减弱，这些都对渔业生产力和粮食安全产生了影响（Li等人，2025年）。底栖无脊椎动物（包括螃蟹、扇贝和海参等具有商业价值的物种）在暴露于船舶噪音时，表现出挖掘行为改变、免疫功能下降和死亡率增加。这些生物影响转化为可衡量的生态系统服务损失，包括渔业产量减少、生物多样性恢复力下降、沿海保护功能减弱以及休闲和文化价值的降低（Xu等人，2024年）。在中国，航运密度、港口吞吐量和海上建筑活动在全球范围内名列前茅，水下噪音的增长速度超过了当前的科学监测、治理能力和政策认知，从而在经济抱负与生态保护之间形成了结构性矛盾。当前的海洋环境法规主要关注石油泄漏、压载水排放和海洋垃圾等可见污染源，而尽管水下噪音具有普遍性和累积性，但在政策框架中仍然几乎未被重视（Wang等人，2024a）。中国的《海洋环境保护法》和沿海发展指南中关于声学污染的规定有限，且执行机制相对于欧盟、美国和加拿大建立的框架来说还不够完善（Wang等人，2024b）。鉴于中国在《生物多样性公约》、联合国可持续发展目标（特别是关于海洋保护的SDG 14）以及强调经济发展与环境保护和谐共存的国内生态文明政策下的承诺，这一监管差距尤为令人担忧。解决水下船舶噪音问题需要综合性的方法，将声学污染视为一种可衡量的环境成本，而非海洋经济增长不可避免的副产品（Lu等人，2024年）。可持续的缓解途径包括技术创新（如静音船舶设计和螺旋桨优化）、运营策略（如速度降低和航线优化）、空间规划（将航道与关键海洋栖息地分开）、时间管理措施（如季节性交通限制）以及基于市场的工具（如绿色港口激励措施和基于船舶噪音特征的差异化港口费用）。国际经验表明，这些措施可以显著降低噪音水平——每次干预可降低3至10 dB——同时保持经济效率，甚至产生额外效益，如降低燃料消耗、减少温室气体排放和提高企业可持续发展绩效。

本研究通过将水下船舶噪音从一个主要的生物物理压力源系统地重新定义为蓝色经济范式中的综合生态-经济外部性，为现有文献做出了贡献。虽然以往的研究主要集中在特定物种的声学阈值或噪音的局部行为影响上，但本研究通过明确将船舶噪音暴露与生态系统服务退化和与沿海及海洋依赖型经济相关的社会经济后果联系起来，推动了该领域的发展。通过将噪音影响纳入生态系统服务和生态成本框架，本研究提供了一种将声学干扰转化为政策相关指标的结构化方法，从而缩小了海洋生物声学研究与应用环境经济学之间的持续差距。第二个关键贡献是本研究采用了以中国为焦点的视角，这一视角在全球关于水下噪音治理的文献中仍然较少见。现有研究主要来自欧洲和北美，往往忽略了快速工业化经济体中的海洋活动的规模、强度和制度特征。本研究通过将船舶噪音置于中国的蓝色经济战略、沿海工业结构和海洋空间规划框架中进行探讨，丰富了比较研究，并为面临类似增长-保护权衡的其他新兴海洋经济体提供了可借鉴的见解。第三，本研究通过将声学科学、船舶交通分析和基于生态系统的管理概念整合到一个统一的分析框架中，扩展了方法论理解。研究不是孤立地评估缓解措施，而是将技术、运营、空间和市场途径视为一个连贯的政策组合。这种综合视角通过展示如何将静音船舶设计、速度管理和空间规划与经济激励和蓝色金融工具相结合，以内部化与噪音相关的外部性，推动了可持续航运领域的文献发展。最后，本研究通过将噪音视为一种可管理和可量化的环境成本，挑战了声学污染是海洋增长不可避免后果的普遍假设。提出的途径为将水下噪音纳入海洋环境监管、绿色港口倡议和基于绩效的海洋政策提供了理论和实践基础，从而为可持续海洋治理和低影响海洋发展的文献做出了前瞻性贡献。

地理范围

本研究涵盖了中国的沿海海域，管辖海域面积约为473万平方公里，从北部的渤海（37°N–41°N）延伸到南部的南海（3°N–23°N），包括四个主要海洋区域：渤海、黄海、东海和南海（图1）。研究区域包括距基线12海里的领海、延伸至24海里的连续区域以及部分专属经济区。

探测器性能

对2018年至2023年的自动识别系统数据的全面分析显示，中国沿海水域的船舶交通强度存在显著的空间异质性，不同的交通集中度反映了主要港口基础设施和国际航运路线的地理分布。在中国沿海水域运营的独特船舶数量从2018年的47,832艘增加到2023年的58,947艘，六年间增长了23.2%。

修改系统以适应不同的数据集和应用

用于识别船舶的方法在各种噪音水平和船舶操作条件下都有效。检测方法中使用的熵水平是全局统一的。在新数据集上使用该方法时，可能无需注释数据或调整探测器参数。虽然使用特定地点的设置可以使探测器更有效地工作，但改进效果并不显著。所有五个地点的平均准确率为96.6%，而之前为96.4%。

结论

本研究首次对中国蓝色经济中船舶产生的水下噪音影响进行了全面的综合评估，揭示了在当前条件下每年高达432亿至687亿元人民币的巨大生态成本，并表明可持续的缓解途径可以在保持海洋经济竞争力的同时实现有意义的噪音降低。空间分析显示，中国沿海水域存在普遍的声学污染。

CRediT作者贡献声明

栾书晨：概念化、方法论、正式分析、调查、撰写——初稿、可视化。张宇格：概念化、监督、验证、撰写——审稿与编辑、项目管理。王凯莉：数据管理、软件使用、正式分析、可视化。徐博涵：资源协调、调查、数据管理、撰写——审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。