[科普中國]-海洋污染生物學(xué)

研究海洋生物與受污染的海洋環(huán)境之間相互作用規(guī)律的科學(xué)，是海洋生物學(xué)的一門新興學(xué)科，也是海洋環(huán)境科學(xué)的一個(gè)重要組成部分。其研究的主要內(nèi)容是運(yùn)用海洋環(huán)境科學(xué)和生物學(xué)的新技術(shù)、理論，系統(tǒng)地研究各種污染物質(zhì)人海后的生物學(xué)過程，從分子到生態(tài)系統(tǒng)不同層次上闡明污染物對海洋生物作用的規(guī)律和機(jī)制，為開發(fā)海洋、保護(hù)海洋環(huán)境及海洋的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、海水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，生活垃圾、工業(yè)廢物、養(yǎng)殖廢水Et益增多，而海洋是這些廢物的最終落腳點(diǎn)。海洋具有一定的自凈能力，但當(dāng)污染物超過海洋環(huán)境容納量時(shí)，就會造成嚴(yán)重的污染。海洋污染包括石油污染、化工污染、放射性污染及生物污染等。只有弄清污染物性質(zhì)，才能有效地治理污染。目前，通過凈化處理工業(yè)廢水及生活污水，可適當(dāng)減輕海洋環(huán)境污染狀況。1

海洋污染生態(tài)調(diào)查研究七十年代初期，沿海部分省、市在調(diào)查其近岸海域的污染狀況時(shí)，就已進(jìn)行了部分海洋生物生態(tài)調(diào)查研究。一九七四年以后，在各系統(tǒng)進(jìn)行的近海污染狀況調(diào)查中，都把生物生態(tài)調(diào)查列為正式調(diào)查項(xiàng)目。調(diào)查內(nèi)容包括浮游生物和底棲生物的種類組成、生物量、群落結(jié)構(gòu)及區(qū)系分布等方面。另外，各有關(guān)部門和沿海省、市還先后開展了某些海灣、河口、重點(diǎn)海區(qū)的污染生態(tài)調(diào)查研究，積累了大量資料，取得了一些很有參考價(jià)值的成果。例如，一九七四至一九七五年對青島附近潮間帶生物生態(tài)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的生物群落結(jié)構(gòu)，已受到嚴(yán)重的污染破壞，潮間帶生物種數(shù)，從一九三五年的151種左右，減少到一九七五年的28種左右，比原有種類減少了80%以上。

一九七五至一九八。年期間，國家海洋局第三海洋研究所對杭州灣北岸軟相潮間帶生態(tài)學(xué)的調(diào)查研究工作，不僅闡述了該潮問帶底棲動物種類、數(shù)量和垂直分布等方面的變化，而且應(yīng)用生物學(xué)指數(shù)值、群落系數(shù)和群落百分?jǐn)?shù)相似性進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，對調(diào)查區(qū)域各斷面多年的變化進(jìn)行了分析比較。由于當(dāng)?shù)厥突の鬯拇罅颗欧?，攜帶來大量有害物質(zhì)，水體中的有機(jī)物和無機(jī)還原性物質(zhì)明顯增多，致使該潮問帶底棲動物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大幅度的變化。在生物種類組成上，出現(xiàn)了多毛類逐漸增多和甲殼類逐漸減少的趨勢。同時(shí)，相繼出現(xiàn)一些耐有機(jī)污染的種類。

中國科學(xué)院海洋研究所從一九七六年開始的膠州灣烴類氧化菌的分離、篩選及分布，以及油污對藻體表面微生物區(qū)系的影響等研究，發(fā)現(xiàn)膠州灣的水樣和沉積樣中，烴類氧化菌的數(shù)量及其與異養(yǎng)菌比值的百分率都與油污量密切相關(guān)。此外，還發(fā)現(xiàn)在油污區(qū)分離獲得的烴類氧化菌，對烷烴、芳烴和環(huán)烴都有一定的降解能力，而在非油污區(qū)分離獲得的菌株，大多只能降解烷烴。

一九七九至一九八。年，國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)研究所開展了錦州灣排污對大型底棲動物生態(tài)影響的調(diào)查研究。通過對該灣大型底棲動物的種類組成、生物量及水質(zhì)、底質(zhì)理化性質(zhì)的分析研究，認(rèn)為其生物量與重金屬含量之間，沒有明顯的相關(guān)性，對底棲動物群落結(jié)構(gòu)和分布起支配作用的因素是有機(jī)物，這是海洋污染對海洋生物產(chǎn)生影響的基本因素。

一九八零至一九八一年，國家海洋局第三海洋研究所開展了廈門港石油烴降解菌的生態(tài)分布及其對烴類化合物降解作用的研究，分離出100多個(gè)菌株，分屬于13個(gè)屬。降解試驗(yàn)表明，這些微生物對幾種烴類的利用程度，從大到小依次是16烷、液體石蠟、柴油、機(jī)油、18烷、30烷、萘。大部分菌株只利用一種烴類，只有少數(shù)菌株能同時(shí)利用幾種烴類。不同菌屬對原油的降解率不同，一般為10%-25%，其中產(chǎn)堿菌屬和黃桿菌屬的降解率較高。同一時(shí)期，國家海洋局第一海洋研究所開展了渤海石油降解微生物某些生態(tài)學(xué)特征的調(diào)查研究，從海水及底質(zhì)中分離出石油細(xì)菌14屬，石油酵母8屬，石油霉菌9屬，其優(yōu)趨屬的組成和一般異養(yǎng)細(xì)菌、酵母和霉菌的組成大致相似。其數(shù)量分布特征，除有季節(jié)性波動外，大致呈近海岸線海區(qū)菌數(shù)高于渤海中部深水區(qū)，與海區(qū)中石油含量分布趨勢基本一致。這些研究成果，不僅為今后進(jìn)一步研究微生物降解石油的能力提供科學(xué)依據(jù)，并對漁業(yè)和海水養(yǎng)殖業(yè)也有一定意義。

生物體內(nèi)污染物積累與富集的調(diào)查研究海洋生物通過食物鏈網(wǎng)的傳遞，可以把環(huán)境中原來較低濃度的污染物，富集、累積到相當(dāng)驚人的濃度。因此，通過對生物體內(nèi)污染物累積水平的檢測，不僅可以預(yù)測長期接觸低濃度污染物對海洋生物及海洋生態(tài)系統(tǒng)可能的潛在危害，而且還可以反映該環(huán)境的質(zhì)量狀況。

南海水產(chǎn)研究所一九七八至一九七九年，通過對珠江口水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)生物體中重金屬含量的研究，發(fā)現(xiàn)從底層種類到中上層種類，再到近表層種類呈現(xiàn)出逐步減少的趨勢。研究認(rèn)為，在一定條件下，可把該海區(qū)代表性魚類體內(nèi)重金屬含量，看作是珠江口近海魚類的基線值，并指出珠江口近海魚蝦已受銅、鋅、鉛的污染，而某些生物體內(nèi)鎘、汞的含量，還低于外海。這對于進(jìn)一步追溯污染源，有一定的參考價(jià)值。該所對南海北部大陸架若干種經(jīng)濟(jì)魚、貝類體內(nèi)銅、鋅、鉻、鎘、鎳、鉛、汞等重金屬的含量也進(jìn)行了檢測，指出魚類體內(nèi)的重金屬含量有明顯的季節(jié)變化，大多數(shù)重金屬在魚體不同部位的含量有明顯不同，但性別間無明顯差異，認(rèn)為這些經(jīng)濟(jì)生物體內(nèi)重金屬含量水平，可作為南海水產(chǎn)品重金屬本底值的參考值。

廣東省測試分析所在一九七六至一九八一年，對珠江口海區(qū)底棲生物體內(nèi)有機(jī)氯農(nóng)藥殘量分布特性進(jìn)行了研究，通過對不同汛期、不同地點(diǎn)、不同組織對不同異構(gòu)體農(nóng)藥殘留情況的比較研究，發(fā)現(xiàn)該海區(qū)受有機(jī)氯農(nóng)藥污染相當(dāng)嚴(yán)重。

一九七八至一九八二年，水產(chǎn)部門曾對渤、黃海區(qū)域大約60種經(jīng)濟(jì)魚、蝦、貝、藻類體內(nèi)汞、鎘、砷、鉛、銅、鋅等重金屬含量，進(jìn)行了廣泛的檢測。渤、黃海洄游性經(jīng)濟(jì)魚類(如小黃魚、鯧魚、鲅魚等)體內(nèi)有害物質(zhì)含量無大差異，處于正常狀態(tài)。但河口、海灣生物，特別是部分貝類，體內(nèi)殘毒量已超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。說明中國海洋污染對生物的危害，主要集中在河口、海灣及近岸淺海區(qū)域。

一九八0至一九八一年，南開大學(xué)在對渤海灣一些魚類體內(nèi)汞的化學(xué)形態(tài)、積累和分布的研究中發(fā)現(xiàn)，該灣魚體內(nèi)汞的化學(xué)形態(tài)主要是有機(jī)汞，特別是甲基汞，魚類體內(nèi)有機(jī)汞占總汞含量的86．9%，其中僅甲基汞就占79．3%。雖然這幾種形態(tài)的汞在魚體內(nèi)的含量和比例隨魚的種類和年齡而變化，但它們之間有明顯的相關(guān)關(guān)系；還發(fā)現(xiàn)渤海灣魚類通過食物鏈富集甲基汞的能力極強(qiáng)，魚肉中甲基汞含量競高于水體甲基汞的3．8萬倍。

一九八0至一九八二年，國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)研究所，對錦州灣海區(qū)幾種重金屬在毛蚶、牡蠣等貝類體內(nèi)的含量，及其與這些生物的棲息地點(diǎn)、食性、個(gè)體大小等的關(guān)系也做了一些調(diào)查研究。

此外，遼寧省水產(chǎn)研究所、中國科學(xué)院海洋研究所等單位，對汞、砷等污染物在某些魚、貝類體內(nèi)的積累和排出，也進(jìn)行過一些試驗(yàn)研究。

中國在研究海洋生物對不同種類有害物質(zhì)的積累、富集方面，使用了包括原子吸收、氣相色譜等多種儀器。研究工作不僅具有一定的廣度，還具有相當(dāng)?shù)纳疃?。這為今后進(jìn)一步研究海洋污染對生物及生態(tài)系統(tǒng)的影響，進(jìn)行海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，制定各項(xiàng)海洋環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)，提供了寶貴的資料。

海洋放射生態(tài)學(xué)的調(diào)查研究海洋放射生態(tài)學(xué)的調(diào)查研究，是防止海洋環(huán)境放射性污染的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。它可以為海洋環(huán)境的放射性污染監(jiān)測，制定沿海及海上核設(shè)施放射性廢物排放標(biāo)準(zhǔn)，以及為放射性廢物尋找海洋處置途徑提供資料和科學(xué)依據(jù)。

從五十年代中期起，中國科學(xué)院海洋研究所、山東海洋學(xué)院、黃海水產(chǎn)研究所、廈門大學(xué)等單位就已經(jīng)陸續(xù)開展了海洋放射性生態(tài)的調(diào)查研究工作。如膠州灣海洋生物放射性本底的調(diào)查研究；蝦、貝、藻類對碘一131、磷一32、鈣一45、鍶一90等放射性核素的吸收和積累的測定；x射線、r射線對海帶幼體、?？?、鹽水豐年蟲等經(jīng)濟(jì)生物的放射效應(yīng)的研究等等。其中，放射性對海帶雌、雄配子體、幼孢子體影響的研究，在國際上尚罕見報(bào)道。

六十年代后期起，衛(wèi)生部門開展了對中國沿岸局部海域海洋生物的放射性調(diào)查研究；中國科學(xué)院海洋研究所和山東海洋學(xué)院開展了貽貝、對蝦、黑鯛等對鈷一60濃縮系數(shù)的測定；中國科學(xué)院鹽湖研究所對牡蠣、比目魚、烏賊、裙帶菜、對蝦、鲅魚、魷魚、紫菜、灰星鯊等，進(jìn)行了氫一3和碳一14的測定。

同一時(shí)期，國家海洋局第三海洋研究所等單位開展了銫一137、鈷一60、鉀一40在海洋生物體內(nèi)富集及在海水和海洋食物鏈網(wǎng)中轉(zhuǎn)移的研究，探討這些核素在海水單細(xì)胞藻類、貝類、對蝦、魚類等環(huán)節(jié)所組成的食物鏈網(wǎng)中的轉(zhuǎn)移規(guī)律。

國家海洋局第一海洋研究所于一九八。至一九八一年，對渤海11種魚、蝦、貝、藻類的總13、鍶一90、銫一137、鈾、釕一106進(jìn)行了測定。結(jié)果表明，這幾種生物的鍶一90、銫一137、釕一106的含量，與一九七九年全國海產(chǎn)品放射性含量調(diào)查結(jié)果相比，均有下降趨勢，但是對蝦、毛蚶、海帶的鈾含量卻稍有增加。

毒性毒理研究為了揭示海洋污染對生物的影響及其作用機(jī)制，有關(guān)單位從七十年代以來，陸續(xù)開展了石油、重金屬等污染物對一些代表性海洋生物的急性、亞急性及慢性毒理試驗(yàn)研究，并取得了一些進(jìn)展。如一九七四年，黃海水產(chǎn)研究所進(jìn)行了23種有害物質(zhì)對對蝦的急性毒性試驗(yàn)。結(jié)果表明，汞、銅、鋅、鉻、酚等5種有害物質(zhì)對于對蝦的受精卵、仔蝦、幼蝦3個(gè)不同發(fā)育階段的毒性各不相同。但同一種有害物質(zhì)在對蝦3個(gè)不同發(fā)育階段的毒性相對穩(wěn)定，其毒性從大到小依次為汞、鋅、酚、鉻。此外還發(fā)現(xiàn)，同一種有害物質(zhì)對受精卵孵化率及無節(jié)幼體的成活率的影響，與該種物質(zhì)的濃度呈負(fù)相關(guān)。23種有害物質(zhì)對對蝦的毒性試驗(yàn)還表明，農(nóng)藥對對蝦的危害程度大于對魚類危害的幾十至幾百倍。一九七六至一九七七年，中國科學(xué)院海洋研究所進(jìn)行了幾種原油對貽貝、鱸魚、云鰣和對蝦的急性毒性試驗(yàn)，認(rèn)為試驗(yàn)動物的致死原因，主要是原油造成的呼吸障礙。該所還進(jìn)行了汞、鎘、鉛、鋅、鉻、銅等重金屬對貽貝、比目魚、對蝦等生物的卵、幼體和成體的毒性試驗(yàn)，指出毒性從大到小按汞、銅、鎘、鉛、鉻依次排列。同時(shí)發(fā)現(xiàn)魚的受精卵比仔魚耐毒；對蝦受精卵和幼體對毒性比較敏感。

一九七七年，天津水產(chǎn)研究所進(jìn)行了汞、鎘、滴滴涕、六六六4種毒物對梭魚和毛蚶的急性毒性試驗(yàn)，測定了它們96小時(shí)半致死濃度值，為制定漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供了參考依據(jù)。

七十年代末，國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)研究所和第一海洋研究所，分別進(jìn)行了石油及某些重金屬對浮游生物的毒性試驗(yàn)。國家海洋局第三海洋研究所開展了鎘對貽貝堿性磷酸酶活性影響的研究，發(fā)現(xiàn)鎘濃度低至1PP6時(shí)，對貽貝磷酸酶活性仍顯示出抑制作用，抑制強(qiáng)度與鎘的濃度呈正相關(guān)。利用生化指標(biāo)來探索微量污染物對生物的影響，要比用半致死試驗(yàn)，更能反映污染對海洋生物的潛在危害。

一九八一年，山東海洋學(xué)院開展了用紫露草微核技術(shù)監(jiān)測海水污染的研究，證實(shí)了海水中的污染物質(zhì)可導(dǎo)致紫露草染色體產(chǎn)生微核，且微核產(chǎn)生頻率與污染物濃度呈正相關(guān)，提出可以用這種技術(shù)來監(jiān)測海水污染。

上述研究，大都是在實(shí)驗(yàn)室條件下，研究單一污染物對個(gè)體生物的急性、亞急性毒性，對了解海洋污染的生物效應(yīng)，固然有一定意義，但仍不能準(zhǔn)確反映在海洋自然條件下的真實(shí)情況。因此，七十年代以來，國外發(fā)展了一種受控生態(tài)系統(tǒng)污染實(shí)驗(yàn)方法，借以評價(jià)低濃度污染物的長期慢性生態(tài)效應(yīng)。中國也已初步開展了這方面的工作。如一九七五至一九七六年，中國科學(xué)院海洋研究所在青島港進(jìn)行原油對浮游植物自然種群和群落結(jié)構(gòu)影響的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)；一九七九至一九八。年，國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)研究所在錦州灣海域，進(jìn)行了不同濃度工業(yè)污水(含銅、鉛、鎘、鋅、有機(jī)氯、汞、石油、酚、氰化物等)對浮游植物生物量及種群組成影響的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等，都取得了一些初步成績。

一九八三年，中國和加拿大簽署了聯(lián)合開展圍隔式受控生態(tài)試驗(yàn)的科技合作協(xié)議，定于一九八五年在廈門海區(qū)聯(lián)合進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究。

中國在海洋污染生物學(xué)和生態(tài)學(xué)方面的研究已做了大量工作，也取得了許多成績。但是，多數(shù)工作集中于污染生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)調(diào)查研究，諸如污染海區(qū)生物群落結(jié)構(gòu)及區(qū)系分布的調(diào)查，污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的積累、分布、排出，污染物在食物鏈中的傳遞、富集，以及單種污染物質(zhì)對生物的急性、亞急性毒性效應(yīng)試驗(yàn)等方面，而對海洋污染的生物學(xué)及生態(tài)學(xué)效應(yīng)的機(jī)理方面研究尚少。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院