海洋環境現狀及生物修復技術研究

謝麗鳳 吳衛飛

摘要：人類活動對海洋不合理開發使得海洋生態環境變得更為脆弱，資源枯竭、資源浪費以及海水污染等海洋環境問題日益突出。本文在分析了我國海洋環境狀況及海洋污染成因的基礎上，以生物修復技術為例，就生物修復原理及其應用進行了論述，為海洋環境污染修復提供參考。

關鍵詞：海洋環境;治理;治理對策

中圖分類號：X17 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-00-01

Abstract： The irrational development of oceans by human activities has made the marine ecological environment more fragile， and the marine environment problems such as resource depletion， resource waste and seawater pollution have become increasingly prominent. Based on the analysis of Chinas marine environment and the causes of marine pollution， this paper takes bioremediation technology as an example， discusses the principle of bioremediation and its application， and provides reference for marine environmental pollution remediation.

Keywords： Marine environment; Governance; Governance countermeasures

全球海洋總面積約為33600萬km2，約占地球總面積的71%。隨著21世紀“海洋世紀”的到來，人類活動對海洋不合理開發使得海洋生態環境變得更為脆弱，資源枯竭、資源浪費以及海水污染等海洋環境問題日益突出。改革開放以來，我國經濟社會領域發展取得了舉世矚目的成就，海洋發揮的鏈接紐帶、空間拓展和資源環境支撐作用功不可沒。與此同時，我國的海水污染等海洋環境問題不斷惡化，影響了經濟社會發展和生態文明建設。加強海洋環境治理和修復，解決海洋環境污染問題具有積極的現實意義。

1 海洋環境狀況分析

1.1 海水質量狀況

根據國家海洋局2018年3月發布的《2017年中國海洋生態環境狀況公報》公布的數據顯示，我國海水質量總體有所改善，但近岸局部海域污染依然嚴重，冬、春、夏、秋季劣于第四類海水水質的近岸海域面積分別為48140km2、41140km2、33560km2、46800km2（見表1），占近岸海域面積的16%、14%、11%和15%。近海污染海域主要分布于遼寧灣、渤海灣、萊州灣、江蘇沿岸、長江口、杭州灣、浙江沿岸、珠江口等近岸區域，海水中的主要超標因素為無機氮、活性磷酸鹽和石油類。

1.2 海水富營養化

夏、秋兩季，我國海洋海水呈富營養化狀態的海域分別達到60560km2、95210km2（見表2），重度富營養化海域主要集中于遼東灣、渤海灣、長江口、杭州灣、珠江口等近岸區域。總體來看，2011-2017年我國管轄海域富營養化面積呈下降趨勢。

2 海洋環境污染成因分析

2.1 陸源污染嚴重

國家環保部門監測的結果顯示，我國的海洋污染物總量的85%以上來自于陸源污染物，主要包括工業“三廢”、城鎮生活垃圾、農用化肥、農藥和畜禽糞便等等。2017年，國家環保部門在對全國371個陸源入海口排污口監測發現，工業排污口占29%，市政排污口占43%，排污河占24%，全年入海排污口未達標排放次數占監測總次數的43%，入海排污口排放的主要污染物有總磷、懸浮物、氨氮和CODcr。

2.2 海洋過度開發

近年來，隨著海洋經濟的快速發展，海岸帶超負荷開發和圍填海等人為因素，使得海洋自然岸線和灘涂濕地逐漸損毀和喪失，給近海岸生態系統的平衡造成了較大威脅。風暴潮、河流輸沙減少以及不合理海岸工程加劇了海岸侵蝕，如，海南瓊海博鰲印象和三亞亞龍灣東側海岸侵蝕速度達到了6.0m/年。岸線后退、沙質粗化、海灘縮窄等海蝕問題嚴重。

2.3 海洋溢油污染

為了滿足經濟社會發展的現實需要，石油開采量、運輸量呈現出日益增長態勢，運輸油船、輸油管道、輸油碼頭以及海上石油鉆井平臺的溢油風險日趨突出，給海洋生態環境構成了潛在威脅。近年來，頻繁發生的海上溢油事故構成了海洋生態的巨大威脅。如，2011年蓬萊19-3油田溢油事故造成了5500多平方公里的海域水質受到污染。

3 海洋環境污染生態修復技術應用分析

傳統陸上機械清淤、化學降解、換水以及抗生素等環境保護技術，因受限于海洋特殊地理、氣候等特殊情況，還易于產生二次污染，難以實現大范圍推廣。海洋環境保護主要集中于石油（烴類）降解菌和養殖生態調節劑方面。“生物修復技術”在海洋環境保護中雖然還處于起步階段，但已經表現良好的應用廣闊的前景。如，美國、加拿大等聯合制定海洋環境生物修復計劃，積極推動生物修復技術應用。

3.1 大型海藻修復技術應用

海帶、紫菜、裙帶菜、龍須菜等大型經濟類海藻作為海洋初級生產力，能夠在海洋生態系統中發揮著固定光能、合成有機物、吸收二氧化碳，并能釋放出氧氣，達到凈化水質和維持海洋生態平衡的效果。大型海藻在其生活周期中能夠吸收海水的N、P、CO2等，并對Fe、Mn、Cu、Mo、Zn等重金屬離子具有較強的吸收能力，經大型海藻吸收轉化成為無毒金屬配位化合物（螯合物），從而達到緩解海水富營養化、減少海水中重金屬污染濃度，實現海洋生態平衡的效果。例如，斑紫菜、川蔓藻等大型海藻對無機氮磷均具有較好的去除效果，還可以利用其遮光作用、營養競爭以及化感作用等抑制赤潮藻類大肆繁殖。但大型海藻類生物修復技術在海洋污染中的應用，因其附加值較低，在海洋環境保護及污染防治未受到足夠重視。需要在現有技術基礎上，培育出基因工程海藻，提升海洋重金屬離子吸收能力，利用外源基因表達產物作為保健品或藥物開發，提升大型海藻類修復海洋污染附加值。

3.2 金屬硫蛋白基因工程

金屬硫蛋白作為一類分子量相對較低，又富含半胱氨酸的金屬結合蛋白。其生物活性涉及生物機體微量元素儲存、運輸、代謝、重金屬解毒，拮抗電離輻射，從而達到消除自由基，被用來治理受到重金屬污染的海水。目前，我國已經構建出哺乳類金屬硫蛋白突變體beta-KKS-beta基因，金屬硫蛋白雙alpha結構域嵌合型突變體基因，以及利用農桿菌或質粒轉化技術在小球藻、聚球藻、魚腥藻等藻類中遺傳轉化，獲得多株轉基因藻類。這些金屬硫蛋白基因對Cu、Zn、Cd、Pb等重金屬離子具有很強的耐受性和選擇性吸收，能夠有效吸收海洋水體中的有害金屬離子。

3.3 轉金屬硫蛋白基因工程海帶培育

實踐中，利用電導法遺傳轉化技術，將金屬硫蛋白基因轉化到海帶，利用金屬硫蛋白基因固定重金屬離子，增強海帶對受污染水體中的重金屬離子富集、吸收能力，并將其轉化成為無毒有機結合蛋白，分離純化制備金屬硫蛋白粉劑，可作為保健藥物原料，達到修復受污染海洋水體及藥物開發，實現良好的環境效益和經濟效益。

參考文獻

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收稿日期：2019-02-25

作者簡介：謝麗鳳（1985-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為海洋環境影響評價，海洋環境治理修復研究。