海洋環(huán)境現(xiàn)狀及生物修復(fù)技術(shù)研究

謝麗鳳 吳衛(wèi)飛

摘要：人類活動(dòng)對(duì)海洋不合理開發(fā)使得海洋生態(tài)環(huán)境變得更為脆弱，資源枯竭、資源浪費(fèi)以及海水污染等海洋環(huán)境問題日益突出。本文在分析了我國海洋環(huán)境狀況及海洋污染成因的基礎(chǔ)上，以生物修復(fù)技術(shù)為例，就生物修復(fù)原理及其應(yīng)用進(jìn)行了論述，為海洋環(huán)境污染修復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境;治理;治理對(duì)策

中圖分類號(hào)：X17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jì)“海洋世紀(jì)”的到來，人類活動(dòng)對(duì)海洋不合理開發(fā)使得海洋生態(tài)環(huán)境變得更為脆弱，資源枯竭、資源浪費(fèi)以及海水污染等海洋環(huán)境問題日益突出。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域發(fā)展取得了舉世矚目的成就，海洋發(fā)揮的鏈接紐帶、空間拓展和資源環(huán)境支撐作用功不可沒。與此同時(shí)，我國的海水污染等海洋環(huán)境問題不斷惡化，影響了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。加強(qiáng)海洋環(huán)境治理和修復(fù)，解決海洋環(huán)境污染問題具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 海洋環(huán)境狀況分析

1.1 海水質(zhì)量狀況

根據(jù)國家海洋局2018年3月發(fā)布的《2017年中國海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》公布的數(shù)據(jù)顯示，我國海水質(zhì)量總體有所改善，但近岸局部海域污染依然嚴(yán)重，冬、春、夏、秋季劣于第四類海水水質(zhì)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(qū)域，海水中的主要超標(biāo)因素為無機(jī)氮、活性磷酸鹽和石油類。

1.2 海水富營養(yǎng)化

夏、秋兩季，我國海洋海水呈富營養(yǎng)化狀態(tài)的海域分別達(dá)到60560km2、95210km2（見表2），重度富營養(yǎng)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(qū)域?？傮w來看，2011-2017年我國管轄海域富營養(yǎng)化面積呈下降趨勢(shì)。

2 海洋環(huán)境污染成因分析

2.1 陸源污染嚴(yán)重

國家環(huán)保部門監(jiān)測(cè)的結(jié)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(yè)“三廢”、城鎮(zhèn)生活垃圾、農(nóng)用化肥、農(nóng)藥和畜禽糞便等等。2017年，國家環(huán)保部門在對(duì)全國371個(gè)陸源入?？谂盼劭诒O(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)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(dá)標(biāo)排放次數(shù)占監(jiān)測(cè)總次數(shù)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(fā)

近年來，隨著海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海岸帶超負(fù)荷開發(fā)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(tài)系統(tǒng)的平衡造成了較大威脅。風(fēng)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(cè)海岸侵蝕速度達(dá)到了6.0m/年。岸線后退、沙質(zhì)粗化、海灘縮窄等海蝕問題嚴(yán)重。

2.3 海洋溢油污染

為了滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，石油開采量、運(yùn)輸量呈現(xiàn)出日益增長態(tài)勢(shì)，運(yùn)輸油船、輸油管道、輸油碼頭以及海上石油鉆井平臺(tái)的溢油風(fēng)險(xiǎn)日趨突出，給海洋生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了潛在威脅。近年來，頻繁發(fā)生的海上溢油事故構(gòu)成了海洋生態(tài)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(zhì)受到污染。

3 海洋環(huán)境污染生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用分析

傳統(tǒng)陸上機(jī)械清淤、化學(xué)降解、換水以及抗生素等環(huán)境保護(hù)技術(shù)，因受限于海洋特殊地理、氣候等特殊情況，還易于產(chǎn)生二次污染，難以實(shí)現(xiàn)大范圍推廣。海洋環(huán)境保護(hù)主要集中于石油（烴類）降解菌和養(yǎng)殖生態(tài)調(diào)節(jié)劑方面?！吧镄迯?fù)技術(shù)”在海洋環(huán)境保護(hù)中雖然還處于起步階段，但已經(jīng)表現(xiàn)良好的應(yīng)用廣闊的前景。如，美國、加拿大等聯(lián)合制定海洋環(huán)境生物修復(fù)計(jì)劃，積極推動(dòng)生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用。

3.1 大型海藻修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

海帶、紫菜、裙帶菜、龍須菜等大型經(jīng)濟(jì)類海藻作為海洋初級(jí)生產(chǎn)力，能夠在海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著固定光能、合成有機(jī)物、吸收二氧化碳，并能釋放出氧氣，達(dá)到凈化水質(zhì)和維持海洋生態(tài)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(duì)Fe、Mn、Cu、Mo、Zn等重金屬離子具有較強(qiáng)的吸收能力，經(jīng)大型海藻吸收轉(zhuǎn)化成為無毒金屬配位化合物（螯合物），從而達(dá)到緩解海水富營養(yǎng)化、減少海水中重金屬污染濃度，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)平衡的效果。例如，斑紫菜、川蔓藻等大型海藻對(duì)無機(jī)氮磷均具有較好的去除效果，還可以利用其遮光作用、營養(yǎng)競(jìng)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(fù)技術(shù)在海洋污染中的應(yīng)用，因其附加值較低，在海洋環(huán)境保護(hù)及污染防治未受到足夠重視。需要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)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(dá)產(chǎn)物作為保健品或藥物開發(fā)，提升大型海藻類修復(fù)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(duì)較低，又富含半胱氨酸的金屬結(jié)合蛋白。其生物活性涉及生物機(jī)體微量元素儲(chǔ)存、運(yùn)輸、代謝、重金屬解毒，拮抗電離輻射，從而達(dá)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(jīng)構(gòu)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(jié)構(gòu)域嵌合型突變體基因，以及利用農(nóng)桿菌或質(zhì)粒轉(zhuǎn)化技術(shù)在小球藻、聚球藻、魚腥藻等藻類中遺傳轉(zhuǎn)化，獲得多株轉(zhuǎn)基因藻類。這些金屬硫蛋白基因?qū)u、Zn、Cd、Pb等重金屬離子具有很強(qiáng)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(zhuǎn)金屬硫蛋白基因工程海帶培育

實(shí)踐中，利用電導(dǎo)法遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，將金屬硫蛋白基因轉(zhuǎn)化到海帶，利用金屬硫蛋白基因固定重金屬離子，增強(qiáng)海帶對(duì)受污染水體中的重金屬離子富集、吸收能力，并將其轉(zhuǎn)化成為無毒有機(jī)結(jié)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(dá)到修復(fù)受污染海洋水體及藥物開發(fā)，實(shí)現(xiàn)良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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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?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境影響評(píng)價(jià)，海洋環(huán)境治理修復(fù)研究。