海洋環(huán)境生物監(jiān)測的現(xiàn)狀、意義和發(fā)展趨勢

海洋環(huán)境生物監(jiān)測的現(xiàn)狀、意義和發(fā)展趨勢

近年來，監(jiān)測海洋廢水的生物方法已成為一種新方法。關(guān)于其現(xiàn)狀、意義和發(fā)展趨勢，請(qǐng)參考以下內(nèi)容。一、生物監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)正如聯(lián)合國科教文組織海洋污染科學(xué)問題專家組(GESAMP)對(duì)污染所下的定義那樣,污染意味著種種有害的影響。而這些有害影響通常是針對(duì)生物系統(tǒng)而進(jìn)行評(píng)價(jià)的。在海洋環(huán)境監(jiān)測中,應(yīng)用現(xiàn)代的物理、化學(xué)監(jiān)測方法,雖然可以靈敏準(zhǔn)確地給出海洋環(huán)境各介質(zhì)中污染物的濃度,但往往確定不了這些物質(zhì)是否已對(duì)海洋環(huán)境,尤其是海洋生態(tài)環(huán)境和生物資源造成了污染,以及污染的程度如何。這就需要有不同水平(分子、細(xì)胞、個(gè)體、直至生態(tài)系)的生物學(xué)變量方面的資料,即從生物監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn),生物監(jiān)測與理化監(jiān)測相比,還有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。比如,海洋環(huán)境中某些化學(xué)物質(zhì)微不足道的含量變化,理化的測定結(jié)果可能看不出這種變化的意義,但通過生物監(jiān)測有可能發(fā)現(xiàn)這種變化會(huì)給生物帶來明顯的影響;有些化學(xué)物質(zhì),本身還不致于有毒或毒性較小,但是通過與環(huán)境因子或其它物質(zhì)相互作用,則可能對(duì)生物產(chǎn)生毒性或使毒性增強(qiáng);無機(jī)汞在環(huán)境中變成甲基汞,使毒性大大增強(qiáng),就是個(gè)很典型的例子。污染物這種毒性的變化,也只有靠對(duì)生物效應(yīng)的研究才能被了解。此外,有些性質(zhì)還不十分清楚或原先未料到會(huì)存在的化學(xué)物質(zhì),也可能會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生有害影響,對(duì)這類化學(xué)物質(zhì)的注意,往往也是先從生物出現(xiàn)有害變化再追蹤到污染物的。例如,英、法科學(xué)家利用牡蠣的生理、形態(tài)指標(biāo)對(duì)有機(jī)錫(TBT)進(jìn)行生物監(jiān)測,肯定了低濃度的TBT對(duì)海洋環(huán)境的嚴(yán)重污染,導(dǎo)致了法國政府于1982年命令禁止大量的私人游艇和漁船使用TBT涂料。英國議會(huì)為此也幾度激烈辯論,只是最終在TBT生產(chǎn)廠家的極力活動(dòng)下,于1985年作出暫時(shí)只禁止毒性最大的幾種TBT涂料銷售的決定,并于1987年對(duì)這一問題再作辯論。還有,理化監(jiān)測常常只反應(yīng)采樣瞬時(shí)的污染物濃度,而生物監(jiān)測能綜合反映整個(gè)環(huán)境的變化等。因此,在海洋環(huán)境監(jiān)測中,只有把理化監(jiān)測與生物監(jiān)測結(jié)合起來,即把水體中或底質(zhì)中的污染物水平與生物組織中的濃度,進(jìn)而與對(duì)生物個(gè)體的生理狀態(tài)、種群、群落、以及整個(gè)生態(tài)系狀況的影響聯(lián)系起來,才能對(duì)海洋環(huán)境的污染程度作出中肯的評(píng)價(jià)。二、海洋污染生物監(jiān)測的重要性GESAMP于1980年曾對(duì)當(dāng)時(shí)國際上海洋污染生物監(jiān)測的理論與實(shí)踐作過一次較為全面的總結(jié),提出了選擇用于生物監(jiān)測的指標(biāo)原則,并對(duì)包括生理、生化、形態(tài)、遺傳、行為及生態(tài)等36種可能用于海洋污染監(jiān)測的生物指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)(見表1)。建議其中21項(xiàng)可實(shí)際試用于各種監(jiān)測海區(qū),10項(xiàng)只能有選擇地試用,余下5項(xiàng)在應(yīng)用前尚有一些技術(shù)問題需進(jìn)一步完善,并對(duì)如何實(shí)際實(shí)施提出了建議。這里特別強(qiáng)調(diào)的是有關(guān)海洋生物對(duì)污染物的生理、生化和細(xì)胞反應(yīng),據(jù)此而建立的生物監(jiān)測新方法的研究。這些方法與傳統(tǒng)的生物測試以及了解種群和群落結(jié)構(gòu)的變化相比具有很高的靈敏度。極低濃度的污染物就可能誘發(fā)某些反應(yīng),而且有的幾天,幾小時(shí),甚至幾分鐘就能發(fā)生。生物的生理,生化和細(xì)胞反應(yīng),還可以與生物個(gè)體的生長,繁殖,代謝和存活等指標(biāo)直接聯(lián)系起來,從而有可能就污染對(duì)生物種群,群落、以至整個(gè)生態(tài)系的影響作出估價(jià)和預(yù)測,所以這方面的研究已成為當(dāng)前國際上非?；钴S的研究領(lǐng)域。如重金屬在生物體內(nèi)誘導(dǎo)合成金屬硫蛋白(metallothionein)、石油碳?xì)浠衔锖陀袡C(jī)氯化合物誘導(dǎo)生物體內(nèi)的混合功能氧化酶活性的提高,污染物引起生物生長指數(shù)以及染色體的畸變等,近些年來都得到了比較廣泛深入的研究。有些研究成果已經(jīng)成功地應(yīng)用到了海洋污染監(jiān)測中。1985年第16卷第4期的海洋污染通報(bào)(marinepollntionBulletin)編輯出版的專輯——細(xì)胞毒理學(xué)與海洋污染,比較集中地反映了當(dāng)前國際上這方面研究的最新動(dòng)態(tài)。國內(nèi)在海洋污染生物監(jiān)測方面,以前做的大部分是有關(guān)生態(tài)學(xué)指標(biāo)方面的工作。近年來,深一步的關(guān)于污染物引起海洋生物生理生化和細(xì)胞反應(yīng)變化的研究,也已經(jīng)開始受到重視,并進(jìn)行了一些研究工作。如趙學(xué)武等人對(duì)藻類金屬硫蛋白、陳登勤等人就微核監(jiān)測技術(shù)都進(jìn)行了一些研究,海洋研究所在這方面也做了一些工作。我們對(duì)梭魚、羅非魚等海洋動(dòng)物體內(nèi)的金屬硫蛋白進(jìn)行了一些研究,并提出了利用梭魚組織中的金屬硫蛋白作為重金屬污染監(jiān)測指標(biāo)的可能性。由于梭魚是我國沿海,特別是河口,港灣常見區(qū)域性分布的魚類、又是重要海水養(yǎng)殖對(duì)象之一,用它來監(jiān)測海洋污染,具有實(shí)際意義。我們還建立了利用激光測距技術(shù),研究貽貝殼的生長與污染的關(guān)系,這種技術(shù)具有很高的靈敏度,能測出低濃度污染情況下貽貝殼每天生長所受到的影響,利用這項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行污染監(jiān)測。我們還開展了污染物對(duì)動(dòng)物細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的研究;對(duì)呼吸生理和神經(jīng)生理影響的研究;對(duì)細(xì)胞色素氧化酶、膽堿脂酶活性、線粒體功能影響的研究等等。最近,我們又開展了石油碳?xì)浠衔飳?duì)梭魚等海洋生物混合功能氧化酶活性影響的研究,初步結(jié)果表明,梭魚在暴露于石油的情況下,其肝臟混合功能氧化酶的活性明顯地高于對(duì)照魚,并測定了該酶活性隨著暴露于石油時(shí)間長短的變化規(guī)律,為用其進(jìn)行海洋石油污染監(jiān)測做了些基礎(chǔ)性的工作。此外,我們還就重金屬在海洋魚類、貝類、沙蠶、對(duì)蝦等海洋生物體內(nèi)的積累和解毒機(jī)制做了不少研究,這些對(duì)于海洋污染的生物監(jiān)測也具有重要意義。海洋生物對(duì)污染物的生理、生化和細(xì)胞反應(yīng)的研究及其在海洋污染監(jiān)測中的作用,已經(jīng)越來越受到人們的重視,1986年8月,國際政府間海事委員會(huì)(IOC)下屬的污染物生物效應(yīng)專家組(GEFP)在奧斯陸舉辦了一次生物效應(yīng)研討會(huì),主要探討的就是用海洋生物對(duì)污染物的生理、生化和細(xì)胞反應(yīng)來監(jiān)測海洋環(huán)境的可能性。會(huì)議一致認(rèn)為,生物效應(yīng)測定,對(duì)于污染評(píng)價(jià)具有很高的價(jià)值。該專家組建議于1988年和1989年分別在委內(nèi)瑞拉和我國舉辦生物效應(yīng)測定技術(shù)訓(xùn)練班。IOC全球海洋環(huán)境污染研究科學(xué)委員會(huì)同年9月在巴黎召開會(huì)議時(shí),很多代表認(rèn)為GEEP的工作很重要。委員會(huì)贊同GEEP在委內(nèi)瑞拉和中國舉辦訓(xùn)練班的計(jì)劃。盡管利用細(xì)胞、生理和生化反應(yīng)監(jiān)測海洋污染的研究,已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展,但用其作為常規(guī)的監(jiān)測方法還存在著不少困難,包括技術(shù)和設(shè)備條件上的困難,特別是一些基礎(chǔ)性的工作,需作進(jìn)一步的探討。例如,如何控制或消除環(huán)境中的復(fù)雜因素,包括季節(jié)變化、溫度、鹽度、其它污染物或配位體的存在,以及生物的性別、年齡、不同的生理狀態(tài)、個(gè)體差異等等。這些,都影響把實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果應(yīng)用到野外的實(shí)際監(jiān)測中去。因此還需要做大量的基礎(chǔ)性研究。但是,解決這些問題的可能性正在增加。三、環(huán)境生物監(jiān)測的意義海洋污染生物監(jiān)測目前在我國尚未引起普遍的重視。雖然有些單位做了一些工作,但還很不深入,很不廣泛,其原因很多,有物質(zhì)條件不足也有人的素質(zhì)問題,但更主要的還是沒有很好認(rèn)識(shí)其在海洋污染研究中的意義,我們覺得應(yīng)該充分重視這方面的工作,加強(qiáng)生物監(jiān)測新方法的研究,推動(dòng)我國海洋污染監(jiān)測盡快趕上國際先進(jìn)水平,為此,我們提出如下建議:1.首先,要使更多的人認(rèn)識(shí)生物監(jiān)測的重要意義,組織和充實(shí)進(jìn)行這方面研究的科技隊(duì)伍,使之相對(duì)穩(wěn)定,并在經(jīng)費(fèi)上給以必要的支持和保證。對(duì)海洋污染生物監(jiān)測的重要意義在我國并未受到廣泛的注意,很多人只相信或滿足于理化監(jiān)測方法,加之生物監(jiān)測通常費(fèi)時(shí)間又費(fèi)人工,特別是應(yīng)用新的、先進(jìn)的生物監(jiān)測方法,需要掌握生態(tài)學(xué)、分類學(xué)、生理學(xué)、生化學(xué)、細(xì)胞學(xué)等多方面的專業(yè)知識(shí)和先進(jìn)的技術(shù),有些還需要比較昂貴的儀器設(shè)備,因而使生物監(jiān)測方法的推廣和應(yīng)用受到一定限制。因此,應(yīng)使更多的人,特別是使有關(guān)決策部門認(rèn)識(shí)它的重要性,使之得到支持。2.關(guān)于研究工作,作為第一步,要對(duì)國外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)、消化吸收,即有重點(diǎn)地選擇幾項(xiàng)有實(shí)用價(jià)值的、較成熟的、先進(jìn)的生物監(jiān)測技術(shù),組織力量引進(jìn)消化,并根據(jù)我國的實(shí)際情況,加以改進(jìn),有所創(chuàng)新,以盡可能快地用于我國的海洋污染監(jiān)測,根據(jù)我國的實(shí)際,就是要根據(jù)我國的海洋污染現(xiàn)狀,我國的國力現(xiàn)狀,以及生物資源情況等,選擇那些我們需要的,又能辦得到,并容易推廣使用的方法,如金屬硫蛋白監(jiān)測重金屬污染;混合功能氧化酶監(jiān)測石油和有機(jī)氯化合物等污染;激光測距技術(shù)、細(xì)胞化學(xué)技術(shù)等在污染監(jiān)測中的應(yīng)用等。3.加強(qiáng)海洋污染生物監(jiān)測中的基礎(chǔ)研究。海洋污染生物監(jiān)測工作,特別是在生理、生化和細(xì)胞水平上進(jìn)行的監(jiān)測方法,目前很多還停留在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段,到用于野外實(shí)際監(jiān)測,還有很大的距離,其中有很多基礎(chǔ)性的研究要做。作為中國的環(huán)境科學(xué)技術(shù)工作者,有責(zé)任有義務(wù)在這方面做出自己的貢獻(xiàn)。為此,我們建議在我國選擇一些工作基礎(chǔ)、人員素質(zhì)、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件比較好的單位,給予一定的支持,在這方面進(jìn)行一些探索性的工作。4.選擇一個(gè)合適的海區(qū),最好是污染較為嚴(yán)重的河口或海灣。開展野外生物監(jiān)測試驗(yàn),把室內(nèi)的研究結(jié)果用于實(shí)際監(jiān)測,使之不斷改進(jìn)和完善,我們認(rèn)為膠洲灣可以作為這樣的海區(qū)之一。因?yàn)樗?/p>