一、简介

海洋生物是自然进化的结果，在条件（适合或不适合海洋生物生长）变化的前提下，海洋生物的量可自然增多、也可自然减少。

海洋生物是以碳、氮、氧、氢等为组成物质的有机物，要知道海洋有巨大的可用面积和体积，海洋的最大资源就是海洋生物基因利用碳、氮、氧、氢等生产有机物的能力，即海洋的生产力。

在自然界中，存在着数不清的食物链（网）。在海洋中，有了海藻就有贝类，有了贝类就有小鱼乃至大鱼……以海水中的二氧化碳等为原料进行光合作用的海洋生物，是最小的浮游生物（浮游植物如海藻，自养细菌等），是有机物的第一生产者——形成初级生产力，是它们通过光合作用首先大量生产出海洋生物食物链中的基础性物质，有了食物链中的基础性物质，更高一级的生物有机物才能生产，从而产出整个食物链（网）中的海洋生物（包括鱼）——形成海洋最大的资源——海洋生产力。在这个生态过程中，没有人类投喂陆源饲料营养源的干预，利用的都是海水中的二氧化碳等原材料，一切都是自然的——自然的资源、自然的原理，而当今的海水中、大气中的二氧化碳又是太多、太多以致造成了不断的生态灾难而威胁着人类的生存。

但人类到目前为止几乎没有真正意义上的去利用海洋的生产力和开发海洋最大的资源，而仅仅只有少量的投喂陆源饲料营养源的、食物链短而消耗二氧化碳太少的、不能利用海水中的二氧化碳的海上养殖——只是陆地有限生产力的延伸，要知道，这种含抗生素的饲料养鱼作业体制和规模若不断推进和扩大，全球的生态链、产业链会快速进入危机时刻！它的结果又将很快反噬人类。

二、方法

以海洋真光层中现存的营养源作为原料生产的一切有机物，是固有的碳、氮等循环而产生的生产力，是现有的海洋生产力，但海洋生态在人类的不断破坏中（污染、海洋酸化、很多海洋生物已灭绝或濒临灭绝），海洋生产力不断萎缩。现在人类已越过海洋鱼类资源的正常供应能力，若按目前的状况持续发展，据推算，海洋在2048年将会被掏空，海洋生态系统也随之崩溃，若海洋再无生机，人类又该何去何从？

因现存海洋真光层中的营养源所支撑的海洋生产力不仅不能满足人类食物的来源，而且还因海洋生物量的减少和大气二氧化碳浓度不断增加导致海水中二氧化碳越积越多——海洋酸化。

因浮游植物如海藻、自养细菌等的光合作用除需要二氧化碳外，还需要氮、磷、硫、硅等营养源，现存真光层的氮、磷、硫、硅等只能维持现有的海洋生产力，只有靠获得真光层以外的氮、磷、硫、硅等营养源才能产生新的生产力，用二氧化碳养鱼就是要人为的获得真光层以外的氮、磷、硫、硅等营养源并施于真光层，从首先培育繁殖最小的浮游生物开始，以形成海洋的新生产力——增量全食物链（网）中的所有海洋生物从而获得更多的鱼。

人为的获得真光层以外的氮、磷、硫、硅等营养源并施于真光层从而实现利用海水中的二氧化碳增量海洋生物而养鱼的方法：

1、建造越大型的模块化环形圈硬件装备并半潜式布放于远离岸边的清洁水体（30米水深以上的海域），完成这种装备的实施对于我国的工业水平而言是轻松的，防护网从高出水面伸向海底形成养鱼水域，可以获得单位体积最低成本的、安全的、清洁的养殖水体，等于围海为湖。半潜式环形圈设计出有缓冲、化解、分散任何外力作用的功能是简单的，抵御18级以内的台风巨浪、不怕短时间局部水淹都不会有难题。

硬件装备的作用是：

a抵御海上有时的恶劣气象以保证绝对安全，b承载用电设备或其它设备的安装，c提供人的生活平台甚至旅游休闲场所，d提供开设工厂的空间，e承载风力发电设备、海浪发电设备的安装（有钱时才安装），也可直接利用海上现有的桩柱式风电机组供电。

2、获取真光层以外的氮、磷、硫、硅等营养源并施于环形圈以外的真光层以形成人工自然渔场：a用电力把深海的富营养盐通过众多管道分配到广阔的真光层海域，并在总通水管道上设置人为添加各种营养盐的分配器以调控真光层海水中各种营养盐的含量，b用高压放电的方法把空气中的氮转化成二氧化氮分配到真光层作为氮源，c用充足的海洋能电力并利用空气中的氮和电解水生产的氢合成尿素分配到真光层作为氮源，d用海洋能电力在合适的气候条件下干预气候以产生闪电，增加局部的氮湿沉降作为氮源，e初期可在人工自然渔场中用饲料养鱼，用饲料养鱼产生的鱼排泄物作为营养源用海洋能电力和管道分配到广阔的真光层，逐步丰富真光层氮循环所需氮源，达到最终杜绝饲料养鱼的结果。

3、用人工自然渔场中生长的大量便宜杂鱼喂养环形圈装备内养殖的高附加值鱼类（如金枪鱼），还有人工自然渔场中生长的大量其它较贵的海鲜可直接售出。让从藻类到鱼的生态过程中生成更多的“海洋惰性溶解有机碳”而加快实现碳中和与碳封存。

在夏天用海洋能电力驱动雾炮机，利用所形成的纳米级海盐晶体并结合海藻生长时放出的DMS的功效造出能使云彩增亮的人造云来反射太阳热量而产生负温室效应，降低局部海水温度以适合养鱼。

4、人工自然渔场的营造：人工自然渔场可作为生物多样性自然保护区。在环形圈外的海域真光层布放大量的藻鱼礁海洋生物依附栖息避险物，形成符合海洋生物生长繁殖的生态环境，给海洋生物安一个家，让海洋生物住得好、吃得饱、长提快，用自然原理和自然的资源营造海洋生物的天堂，并人工介入培育种苗、优化种群、实现生态演替，从而增量食物链（网）中各营养层级的众多海洋生物——丰富全海洋生物的食物链（网），消耗更多的二氧化碳进而提高海洋总的生产力，这样就会在整个生态过程中使“碳的惰性化量”大大增加。

三、经济效益预测

1、总投资（13亿元人民币）：

以建一个直径为1000米的环形圈布放在30米水深的海域为例，相应的人工自然渔场面积约需营造一万公顷，总建设费用约13亿元人民币。

A、 环形圈造价预算约2.05063亿元

ⅰ、环形圈组成模块选用船用钢材建造，模块的最薄处保证厚度达10mm，水淹处最薄保证有15 mm，一个模块的尺寸设计为20×5×10米，重量约100吨，需要200个模块组成环形圈，平均一吨钢的价以5000元计，平均一吨钢的加工成型价以3000元计，则一个模块的造价为：

8000元/吨×100吨 = 80万元（含涂装防腐），

200个模块的总造价为;200个×80万元 = 1.6亿元，

ⅱ、海上安装费用：

以总造价1.6亿元的20%计，1.6×20% = 0.32亿元，

ⅲ、锚定用水泥块（混凝土）费用：

每个水泥块约10立方米，重约20吨，共200个水泥块，每立方米混凝土以600元计（含制作），则每个水泥锚块的费用约:10×600=6000元，200个水泥锚块的总费用为：200×6000 = 0.012亿元，

ⅳ、系泊缆索（绵纶，直径80 mm，破断力1080千牛）费用：

每米价：92元/米，

竖拉缆索需150根，每根长度以60米计，共需150×60=9000米，

斜拉缆绳需75根，每根长度以100米计，共需75×150=11250米

缆绳总费用约为:（9000+11250）× 92 = 0.01863亿元，

ⅴ、其它不可预见费用：预计为0.1亿元，则：

以上5项合计：1000米直径的环形圈装备制造好后并安装到海上的总费用预计约为：1.6+0.32+0.012+0.01863+0.1 = 2.05063亿元；

B、环形圈内养鱼系统的建设费用预计约0.2772亿元

ⅰ、防护网（采用防鲨网）：单层面积为1000米×3.14×40米=125600平方米（深度以30米计），需采用双层，但总面积应为3×125600=376800平方米（因对接处有重叠），选用直径为8 mm，网孔为100 mm的有机材料防鲨网，每平方米的价约40元，网的总费用预计约376800×40 = 0.15亿元，

ⅱ、防护网固定绳：选用直径20 mm的有机材料绳，每米价约7.2元，约需10万米，总价预计约10万×7.2 = 72万元 = 0.0072亿元，

ⅲ、加氧、排污（鱼的排泄物、饵料残渣）设备：

预计约300万元 = 0.03亿元

ⅳ、喂鱼装置：

预计约400万元 = 0.04亿元

ⅴ、水下监控、水上监控（传感、影像）、控制系统：

预计约500万元 = 0.05亿元，

则：养鱼系统的建设费用合计约为:0.15+0.0072+0.03+0.04+0.05=0.2772亿元。

有效养殖水体为：500×500×3.14×30 = 2355万立方米，则：每个立方米养殖水体的造价约：2.05063亿元 + 0.2772亿元 / 2355万立方米 = 约10元人民币）

C、人工自然渔场生态系统的建设费用预计约8.6亿元

1000米的环形圈所养殖的金枪鱼，需建设一万公顷的人工自然渔场才能满足年产3万吨金枪鱼的喂养饵料。人工自然渔场中的真光层设置藻鱼礁海洋生物依附体栖息避险物，约需16万个藻鱼礁海洋生物依附体系统。

ⅰ、真光层藻鱼礁海洋生物依附体系统的建设费用：

人工自然渔场生态系统就是给自然海洋生物安一个有足够“自然美味佳肴”的家，用自然资源营造海洋生物的天堂，人工自然渔场生态系统每隔25米布置一个藻鱼礁海洋生物依附体，每个藻鱼礁的尺寸约为5×5×5米，约需16万个藻鱼礁海洋生物依附体才能布满。以每个藻鱼礁的成本3000元预计，共需费用为16万×3000 = 4.8亿元

ⅱ、管道系统：

选用内径200mm的有机材料水管作为把营养盐输送到人工自然渔场中的真光层的管道，每米价为80元，共需管道长度为400根×10000米=400万米，需资金预计约为400万×80 = 3.2亿元，

ⅲ、动力系统：

动力系统主要是用于控制、调节人工自然渔场的真光层中的营养盐浓度均匀，以适合海洋生物的生长，预计需资金0.6亿元。

则：人工自然渔场生态系统的建设费用预计约为：4.8 +3.2 +0.6 = 8.6亿元

根据国外的实践数据推算：2014年，产量最高的陆地农作物每公顷（15亩）的年产量折合成蛋白质计算，只有0.71吨，而科学试验（用深海富营养盐养殖）同样面积的海水饲养产量最高可达27.8吨蛋白质（假设鱼的含水量是80%，则27.8吨蛋白质相当于27.8÷20% = 139吨鱼中所含的蛋白质），具有商业竞争能力的产量也有16.7吨（相当于83.5吨鱼所含的蛋白质）。

人工自然渔场中最保守预测：以每年每公顷海域生产的蛋白质相当于80吨鱼的量计，其中用60吨价格较便宜的杂鱼用来喂养金枪鱼（60吨便宜的杂鱼可养出3吨金枪鱼），还有20吨价格较高的自然海鲜（含贝、螺等）。则：一万公顷人工自然渔场每年可产出60万吨较便宜的杂鱼，同时产出20万吨价格较高的自然海鲜。

D、海洋调查、勘探、环评等费用约0.5亿元

E、不可预见费用1.5亿元

包括生活设施、海水淡化设施、交通运输船只、环形圈上的码头等等预计还需约1.5亿元。

所以，建设总投资预计约13亿元：

以上5项合计：2.05063 + 0.2772 + 8.6 + 0.5 + 1.5 = 约13亿元人民币。

2、经济效益预测：

A、产值部分（年产值约100亿元）：

ⅰ、以环形圈内养殖金枪鱼的年产值为例(以平均水深30米计，直径1000米)：

有效养殖水体为：500×500×3.14×30 = 2355万立方米。以每立方米养殖水体养2公斤金枪鱼的密度计，养殖周期以10年计，每条金枪鱼每年可长10公斤，养到每条平均约为60公斤时出售，先捕获达到60公斤的出售，再不断补充小金枪鱼苗以实现“流水线”式的连续养殖，预计5年的金枪鱼总产量可达11万吨以上，累计10年的金枪鱼产量预计可达30万吨以上。

以每公顷海域的人工自然渔场每年产出相当于80吨鱼的蛋白质计算，其中用60吨价格较便宜的杂鱼作为喂养金枪鱼的饵料，还有20吨价格较高的自然海鲜（含贝、螺、鱼等）可直接上市出售，则一万公顷的人工自然渔场中每年可产出60万吨杂鱼，同时可产出20万吨价格较高的自然海鲜。

日本金枪鱼养殖的经验数据是：20公斤的自然杂鱼可养出1公斤的金枪鱼，则人工渔场中的自然杂鱼每年可养出60万吨÷20 = 3万吨自然金枪鱼，并以每公斤金枪鱼200元（每市斤100元）的出场价计（20万元/吨），其年产值为：3万吨×20万元 = 60亿元。

ⅱ、人工自然渔场中每年还有20万吨价格较高的自然海鲜的年产值：价格较高的自然海鲜以每公斤20元（每市斤10元）的出场价计（2万元/吨），则年产值为：20万吨×2万元 = 40亿元。

以上2项的年产值合计为：60+40+0.25 =100亿元，

B综合成本部分（60.2253亿元）：

ⅰ、金枪鱼苗来源和成本费用：

在有野生金枪鱼的海域，用金枪鱼围网捕捞野生苗,每年11月到翌年5-6月。把围网鱼苗引导到网箱,以低于2km/h的速度拖运到网箱养殖海区(林肯港),最长距离400km。每次最多可拖曳165吨鱼苗。使用水下录象监控鱼苗情况,拖曳时间7-35天, 运输费2500美元/天。围网拖航方式是在澳大利亚工作的克罗地亚人1993年的发明,1996年传入欧洲养殖金枪鱼产业中。

以每条鱼苗2公斤计，165吨的鱼苗有82500条，以最长的35天拖运时间计，每天费用2500美元（2500×6.5=16250元人民币），则围网拖航总费用为：

35×16250=567850元，每条鱼苗的价为567850÷82500=6.89元/条，若以50%的存活率计，则每条鱼苗成本为13.78元。

以每条金枪鱼50公斤计，年产 3万吨金枪鱼需要60万条鱼苗，以成活率50%计，则需要120万条鱼苗，

所以，120万条金枪鱼鱼苗的成本为：120万×13.78 = 1653万元 = 0.1653亿元，

ⅱ、人工自然渔场消耗费用和环形圈装备的维护等费用：

幼鱼时可能需要补充饵料费用预计每年约5亿元，维持人工渔场中营养盐浓度预计每年约为20亿元(包括电费)，设备维护费用和其它费用预计每年约2亿元，共计27亿元，

ⅲ、用海费用（可能是上交给海洋局）：预计用海费用为每年约1亿元，

ⅳ、税收：以产值的20%交税计，年交税为100亿元×20% = 20亿元，

ⅴ、人员薪资：预计需要200名普通工作人员，平均每人年薪以13万元计，共计2600万元；预计需要50名高级人员，平均每人年薪以100万元计，共计5000万元，薪资总计为：2600万+5000万=7600万元 = 0.76亿元

ⅵ、设备折旧费用（设备使用寿命以20年计）：设备折旧费以每年1.3亿元计（用10年折旧完），

ⅶ、其它费用：其它不可预见费用（如贷款利息、市场销售费用、管理费用等）预计为10亿元。

以上7项 的年综合成本合计为：

0.1653 + 27 + 1 + 20 + 0.76 + 1.3 + 10 = 60.2253亿元

C年纯利润（39.77亿元）：

年纯利润为：100 — 60.2253 = 39.77亿元

D投资回收期：

投资回收期理论上只需4个月，39.77 — 13 = 26.77亿元，即一年的纯利润用于归还投资额后，还多出约26亿元。

绝大部分硬件装备的使用寿命都以20年计：

20年的总产值为:20×100 = 2000亿元，

20年的总税收为：20×20 = 400亿元，

20年的总用海费用为：20×1 = 20亿元，

20年的总纯利润为：20×39 = 780亿元。

全世界只需在近海建设2千个这样的环形圈和2千万公顷的人工自然渔场，则每年可产出16亿吨的自然鱼（南极的自然磷虾就有约6.5亿吨，可见其生物量之大），人类根本就吃不完，可完全保障人类的食物来源足够供应，每年封存的二氧化碳量至少可在5000亿吨以上（而且是封存在海水中达5000年之久的惰性碳，这在陆地上是无法实现的），并彻底消除大气中过量的二氧化碳和过度的温室效应，使大气中二氧化碳浓度恢复到工业革命前的280PPm，复原自然生态。

目前全球海上每年捕鱼量约为1.1亿吨，我国管辖海域渔业资源可捕量每年约为800万至900万吨，而实际的年捕捞量在1300万吨左右，所以我们把鱼的孙子都吃掉了。

四、风险分析

技术性风险和非技术性风险：

任何工程在成功之前都可以说存在着风险。风险分为两大方面：技术性风险和非技术性风险：

A、技术性风险：

1、原理上的风险：环形圈装备在原理上没有风险（但船在原理上就存在着翻沉的风险，而且还不断在建造），历经长时期的研究和实海况试验，有丰富的技术储备，在长期研究的基础上，能做到所有原理上的风险都有防范的设计： 以缓冲、分散、化解、转化、释放过剩外力的技术做到不和台风巨浪对抗，这样，可保证装备在海上的绝对安全。这也是技术的关键和难点在实践基础上取得的突破，所有技术也都是经典技术的重新组合。

2、操作上的风险：如焊接强度、材料缺陷、材料疲劳、应力腐蚀、操作失误、设计缺陷等风险，而且任何机械设备、装备都存在这种风险，但可通过人的“审慎”行为而避免。

3、养殖技术上的风险：人工自然渔场中的自然养殖，只需要调整海水的化学成份（如营养盐含量等），优化种群结构，无需现今的养殖技术；用人工自然渔场中生长的杂鱼作为饲料喂养环形圈内的金枪鱼（也可以养其它鱼）的技术需要在实践的过程中获得。

B、非技术性风险：

1、政策风险：不存在政策方面的风险；

2、自然风险：如海底裂开、地壳隆起、天体陨石等，人类无法抗拒。

五、展望未来

用二氧化碳海上养鱼的生态工程，能快速获得巨大利润，能利用利润来进一步扩展更大的生态工程建设而进入良性循环；不能快速获得巨大利润的生态工程而需要持续投入“老本”的生态工程(如人工造林)将难以为继，从而导致人类无法承受的恶性循环。

环形圈生态工程，将在海上获得建设成本比任何地方都低的“清洁养殖水体”的体积，加上无需陆源饲料，将创造最低的养鱼成本，而且养出的是自然鱼，将会取代所有输入陆源饲料的海上养殖——饲料鱼，并形成系列的产业链，在经济效益、社会效益、生态效益等方面将是不可估量的。

“用二氧化碳养鱼”的生态工程有望创造出一个万亿级的大企业。

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