海洋污染生物學

研究海洋生物與受污染的海洋環境之間相互作用規律的科學，是海洋生物學的一門新興學科，也是海洋環境科學的一個重要組成部分。其研究的主要內容是運用海洋環境科學和生物學的新技術、理論，系統地研究各種污染物質人海後的生物學過程，從分子到生態系統不同層次上闡明污染物對海洋生物作用的規律和機制，為開發海洋、保護海洋環境及海洋的可持續發展提供理論依據。 隨著工農業生產、海水養殖業的發展，生活垃圾、工業廢物、養殖廢水Et益增多，而海洋是這些廢物的最終落腳點。海洋具有一定的自淨能力，但當污染物超過海洋環境容納量時，就會造成嚴重的污染。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，才能有效地治理污染。目前，通過淨化處理工業廢水及生活污水，可適當減輕海洋環境污染狀況。

基本介紹

• 中文名：海洋污染生物學
• 外文名：Marine pollution biology

海洋污染生態調查研究

七十年代初期，沿海部分省、市在調查其近岸海域的污染狀況時，就已進行了部分海洋生物生態調查研究。一九七四年以後，在各系統進行的近海污染狀況調查中，都把生物生態調查列為正式調查項目。調查內容包括浮游生物和底棲生物的種類組成、生物量、群落結構及區系分布等方面。另外，各有關部門和沿海省、市還先後開展了某些海灣、河口、重點海區的污染生態調查研究，積累了大量資料，取得了一些很有參考價值的成果。例如，一九七四至一九七五年對青島附近潮間帶生物生態調查發現，該區域的生物群落結構，已受到嚴重的污染破壞，潮間帶生物種數，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學的調查研究工作，不僅闡述了該潮問帶底棲動物種類、數量和垂直分布等方面的變化，而且套用生物學指數值、群落係數和群落百分數相似性進行數理統計，對調查區域各斷面多年的變化進行了分析比較。由於當地石油化工污水的大量排放，攜帶來大量有害物質，水體中的有機物和無機還原性物質明顯增多，致使該潮問帶底棲動物的群落結構發生了較大幅度的變化。在生物種類組成上，出現了多毛類逐漸增多和甲殼類逐漸減少的趨勢。同時，相繼出現一些耐有機污染的種類。

中國科學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系的影響等研究，發現膠州灣的水樣和沉積樣中，烴類氧化菌的數量及其與異養菌比值的百分率都與油污量密切相關。此外，還發現在油污區分離獲得的烴類氧化菌，對烷烴、芳烴和環烴都有一定的降解能力，而在非油污區分離獲得的菌株，大多只能降解烷烴。

一九七九至一九八。年，國家海洋局海洋環境保護研究所開展了錦州灣排污對大型底棲動物生態影響的調查研究。通過對該灣大型底棲動物的種類組成、生物量及水質、底質理化性質的分析研究，認為其生物量與重金屬含量之間，沒有明顯的相關性，對底棲動物群落結構和分布起支配作用的因素是有機物，這是海洋污染對海洋生物產生影響的基本因素。

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分布及其對烴類化合物降解作用的研究，分離出100多個菌株，分屬於13個屬。降解試驗表明，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、機油、18烷、30烷、萘。大部分菌株只利用一種烴類，只有少數菌株能同時利用幾種烴類。不同菌屬對原油的降解率不同，一般為10%-25%，其中產鹼菌屬和黃桿菌屬的降解率較高。同一時期，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學特徵的調查研究，從海水及底質中分離出石油細菌14屬，石油酵母8屬，石油黴菌9屬，其優趨屬的組成和一般異養細菌、酵母和黴菌的組成大致相似。其數量分布特徵，除有季節性波動外，大致呈近海岸線海區菌數高於渤海中部深水區，與海區中石油含量分布趨勢基本一致。這些研究成果，不僅為今後進一步研究微生物降解石油的能力提供科學依據，並對漁業和海水養殖業也有一定意義。

生物體內污染物積累與富集的調查研究

海洋生物通過食物鏈網的傳遞，可以把環境中原來較低濃度的污染物，富集、累積到相當驚人的濃度。因此，通過對生物體內污染物累積水平的檢測，不僅可以預測長期接觸低濃度污染物對海洋生物及海洋生態系統可能的潛在危害，而且還可以反映該環境的質量狀況。

南海水產研究所一九七八至一九七九年，通過對珠江口水產經濟生物體中重金屬含量的研究，發現從底層種類到中上層種類，再到近表層種類呈現出逐步減少的趨勢。研究認為，在一定條件下，可把該海區代表性魚類體內重金屬含量，看作是珠江口近海魚類的基線值，並指出珠江口近海魚蝦已受銅、鋅、鉛的污染，而某些生物體內鎘、汞的含量，還低於外海。這對於進一步追溯污染源，有一定的參考價值。該所對南海北部大陸架若干種經濟魚、貝類體內銅、鋅、鉻、鎘、鎳、鉛、汞等重金屬的含量也進行了檢測，指出魚類體內的重金屬含量有明顯的季節變化，大多數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，認為這些經濟生物體內重金屬含量水平，可作為南海水產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，對珠江口海區底棲生物體內有機氯農藥殘量分布特性進行了研究，通過對不同汛期、不同地點、不同組織對不同異構體農藥殘留情況的比較研究，發現該海區受有機氯農藥污染相當嚴重。

一九七八至一九八二年，水產部門曾對渤、黃海區域大約60種經濟魚、蝦、貝、藻類體內汞、鎘、砷、鉛、銅、鋅等重金屬含量，進行了廣泛的檢測。渤、黃海洄游性經濟魚類(如小黃魚、鯧魚、鮁魚等)體內有害物質含量無大差異，處於正常狀態。但河口、海灣生物，特別是部分貝類，體內殘毒量已超過食品衛生標準。說明中國海洋污染對生物的危害，主要集中在河口、海灣及近岸淺海區域。

一九八0至一九八一年，南開大學在對渤海灣一些魚類體內汞的化學形態、積累和分布的研究中發現，該灣魚體內汞的化學形態主要是有機汞，特別是甲基汞，魚類體內有機汞占總汞含量的86．9%，其中僅甲基汞就占79．3%。雖然這幾種形態的汞在魚體內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關係；還發現渤海灣魚類通過食物鏈富集甲基汞的能力極強，魚肉中甲基汞含量競高於水體甲基汞的3．8萬倍。

一九八0至一九八二年，國家海洋局海洋環境保護研究所，對錦州灣海區幾種重金屬在毛蚶、牡蠣等貝類體內的含量，及其與這些生物的棲息地點、食性、個體大小等的關係也做了一些調查研究。

此外，遼寧省水產研究所、中國科學院海洋研究所等單位，對汞、砷等污染物在某些魚、貝類體內的積累和排出，也進行過一些試驗研究。

中國在研究海洋生物對不同種類有害物質的積累、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，還具有相當的深度。這為今後進一步研究海洋污染對生物及生態系統的影響，進行海洋環境質量評價，制定各項海洋環境標準和排放標準，提供了寶貴的資料。

海洋放射生態學的調查研究

海洋放射生態學的調查研究，是防止海洋環境放射性污染的一項基礎工作。它可以為海洋環境的放射性污染監測，制定沿海及海上核設施放射性廢物排放標準，以及為放射性廢物尋找海洋處置途徑提供資料和科學依據。

從五十年代中期起，中國科學院海洋研究所、山東海洋學院、黃海水產研究所、廈門大學等單位就已經陸續開展了海洋放射性生態的調查研究工作。如膠州灣海洋生物放射性本底的調查研究；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、海葵、鹽水豐年蟲等經濟生物的放射效應的研究等等。其中，放射性對海帶雌、雄配子體、幼孢子體影響的研究，在國際上尚罕見報導。

六十年代後期起，衛生部門開展了對中國沿岸局部海域海洋生物的放射性調查研究；中國科學院海洋研究所和山東海洋學院開展了貽貝、對蝦、黑鯛等對鈷一60濃縮係數的測定；中國科學院鹽湖研究所對牡蠣、比目魚、烏賊、裙帶菜、對蝦、鮁魚、魷魚、紫菜、灰星鯊等，進行了氫一3和碳一14的測定。

同一時期，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在海洋生物體內富集及在海水和海洋食物鏈網中轉移的研究，探討這些核素在海水單細胞藻類、貝類、對蝦、魚類等環節所組成的食物鏈網中的轉移規律。

國家海洋局第一海洋研究所於一九八。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進行了測定。結果表明，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品放射性含量調查結果相比，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制，有關單位從七十年代以來，陸續開展了石油、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研究，並取得了一些進展。如一九七四年，黃海水產研究所進行了23種有害物質對對蝦的急性毒性試驗。結果表明，汞、銅、鋅、鉻、酚等5種有害物質對於對蝦的受精卵、仔蝦、幼蝦3個不同發育階段的毒性各不相同。但同一種有害物質在對蝦3個不同發育階段的毒性相對穩定，其毒性從大到小依次為汞、鋅、酚、鉻。此外還發現，同一種有害物質對受精卵孵化率及無節幼體的成活率的影響，與該種物質的濃度呈負相關。23種有害物質對對蝦的毒性試驗還表明，農藥對對蝦的危害程度大於對魚類危害的幾十至幾百倍。一九七六至一九七七年，中國科學院海洋研究所進行了幾種原油對貽貝、鱸魚、雲鰣和對蝦的急性毒性試驗，認為試驗動物的致死原因，主要是原油造成的呼吸障礙。該所還進行了汞、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，指出毒性從大到小按汞、銅、鎘、鉛、鉻依次排列。同時發現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，天津水產研究所進行了汞、鎘、滴滴涕、六六六4種毒物對梭魚和毛蚶的急性毒性試驗，測定了它們96小時半致死濃度值，為制定漁業水質標準提供了參考依據。

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

一九八一年，山東海洋學院開展了用紫露草微核技術監測海水污染的研究，證實了海水中的污染物質可導致紫露草染色體產生微核，且微核產生頻率與污染物濃度呈正相關，提出可以用這種技術來監測海水污染。

上述研究，大都是在實驗室條件下，研究單一污染物對個體生物的急性、亞急性毒性，對了解海洋污染的生物效應，固然有一定意義，但仍不能準確反映在海洋自然條件下的真實情況。因此，七十年代以來，國外發展了一種受控生態系統污染實驗方法，藉以評價低濃度污染物的長期慢性生態效應。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，中國科學院海洋研究所在青島港進行原油對浮游植物自然種群和群落結構影響的現場實驗；一九七九至一九八。年，國家海洋局海洋環境保護研究所在錦州灣海域，進行了不同濃度工業污水(含銅、鉛、鎘、鋅、有機氯、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場實驗等，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合開展圍隔式受控生態試驗的科技合作協定，定於一九八五年在廈門海區聯合進行現場試驗研究。

中國在海洋污染生物學和生態學方面的研究已做了大量工作，也取得了許多成績。但是，多數工作集中於污染生態學的基礎調查研究，諸如污染海區生物群落結構及區系分布的調查，污染物質在生物體內的積累、分布、排出，污染物在食物鏈中的傳遞、富集，以及單種污染物質對生物的急性、亞急性毒性效應試驗等方面，而對海洋污染的生物學及生態學效應的機理方面研究尚少。