陆海统筹背景下海洋环境污染生态修复治理研究

陈元卿

摘要：海洋生态环境治理易受气候、水质质量、微生物种群等问题的影响，且海洋污染物种类较多，导致海洋生态修复难度较大。为此，提出陆海统筹背景下新的海洋环境污染生态修复治理方法。根据上海市海洋污染现状，采用微生物修复方法、水生动物修复方法以及水生植物修复方法，实现海洋污染修复。确定实验材料和实验仪器，通过计算修复后的海洋水质因子，得知海洋水质得到明显改善，海洋污染程度为清洁，浮游植物丰度与生物量、最终生态修复效果评分较高，验证了陆海统筹背景下海洋环境污染生态修复治理研究的有效性。

关键词：生物修复技术；海洋重金属污染；生物多样性；信息熵权法；最终修复效果评分

中图分类号：X171.4 文献标志码：B

前言

由于工业化和城市化的快速发展，海洋环境遭受到各种污染的威胁，包括化工废水、油污、废弃物和陆源污染物等。“陆海统筹”是指在资源利用和环境管理方面，统筹考虑内陆和海洋之间的相互影响。陆海统筹思想要求在发展经济的同时兼顾生态环境，而海洋环境的污染治理与生态修复正是实现可持续发展的关键环节。在此背景下，海洋生态系统对维持全球生态平衡具有重要意义。海洋环境的污染和破坏导致海洋生态系统的崩溃，对海洋生物多样性和生态平衡造成严重威胁。因此，针对海洋环境污染造成的生态系统功能退化的问题，治理和修复海洋环境，以减少或消除污染对海洋生态系统的影响。该措施不仅可以恢复受损的海洋生态系统，还可以推动海洋生态文明持续发展，因此研究海洋环境污染的生态修复治理方法具有重要意义。国内该领域相关专家已经对此做出了研究，且取得了较好研究成果。马莹等人构建基于水质改良+污染监测+吸附物滤坝的治理体系。孙晓军等人利用生物碳基气凝胶完成海洋环境污染生态的修复治理。

在以上两种方法的研究背景下，提出陆海统筹背景下海洋环境污染生态修复治理研究，从而实现修复海洋环境污染。

1 污染现状与修复治理

1.1 现状调查

在陆海统筹背景下，上海市作为典型的现代资源型城市，其海洋环境污染现状调查结果如下。

1.1.1 污染物种类

上海市近岸海域水质监测数据显示，部分海域水质指标超过了国家标准，其中石油污染在一些区域较为突出，重金属和微塑料污染较为常见。

1.1.2 污染范围

不仅包括近岸海域，还涉及到部分远海海域。因为污染物可通过河流、雨水等途径进入海洋，海上运输也增加了污染风险。

1.1.3 污染程度

在一工业同区和港口附近，污染问题尤为突出，对海洋生态系统造成了较大的压力。

1.1.4 生态影响

污染物导致生物多样性下降、生态系统失衡等问题。

1.2 海洋污染修复方法

陆海统筹即是指将海洋与陆地统一管理，构建一种资源效益共享与生态平衡的发展模式。基于陆海统筹，生物修复技术常用方法如下。

1.2.1 微生物修复方法

通过采集需要治理修复的海洋海水，选取可靠的修复菌种，实现净化海洋水质。

采用微生物降解方法，引入沙氏外硫红螺菌（SP3菌株），将代谢的有机污染物质转化成无害物质。添加酵母膏营养盐，更有效地修复海洋污染。SP3菌株具有很强代谢能力，可以分解各种有机物质，包括石油、重金属离子，从而减少对生态系统的影响。酵母膏含有大量的氨基酸、蛋白质等营养成分，为微生物提供必要的营养，提高污染修复的效率。

1.2.2 水生动物修复方法

通过扩充以无机物为主要食物的鱼类种群密度，促使微生物污染物降低，改善水体。投入定量的底栖动物螺蛳，分泌促絮凝物质，使海洋水质变清澈。在海洋中修建丁坝、鱼道，保证大量氧气传递至海水中，增加海水溶解氧量。每间隔15天打捞水中物质，防止造成内源污染。

1.2.3 水生植物修复方法

水生植物修复通过水生植物，以吸收多余营养盐，还可以自动调节海水pH值，降低海水中的氮、磷等过剩营养物质，实现海洋生物净化。

综合应用三种海洋污染修复方法，以达到更好的污染修复效果。

2 方法的应用实验分析

为了验证本次研究提出的海洋环境污染生态修复治理方法的可靠性，利用其修复上海市2022年的海洋环境污染。

2.1 样品采集与实验流程

水样采集：采用随机取样法，采集上海市2022年1月至5月海洋水样10L，放入采水器中混合均匀。

水质因子测定：依据《海洋科学调查与勘测》，溶解氧、亚硝酸盐、硝酸盐氮、氨氮、总氮、活性磷酸盐、总磷作为水质因子，从海水水样中选取200ml，对其测试。

浮游植物样品采集：采用浮游生物网从海洋表层至深层循环拖动，放置在采样瓶中，选取2L海水水样，并加入2.0%鲁哥试剂固定，采用光学显微镜观察鉴定。

采样前，将所有仪器清洗干净，有效降低由仪器造成的测试误差。样品采集所需的仪器有采水器、浮游生物网（25号）、采样瓶、光学显微镜、pH试纸以及加鲁哥试剂。

2.2 评价指标

2.2.1 生物多样性

生物多样性是指海洋水体中浮游生物与浮游植物的数量，是评价海洋水质污染程度的重要指标，其值越低，海洋水质受污染程度越高。计算公式如式（1）所示：

式（1）中，I表生物多样性指数；Qj代表海洋水体生物j占总量的比例；nj表示物种j的数量；N代表总体生物数量。

2.2.2 综合评价值

将海洋中的水质因子作为评价因子，通过计算第i项评价因子的权重wi，获取综合评价值E，以评价海洋污染生态修复效果，公式如式（2）所示：

其中，m表示评价因子数量；Z代表正向指标；V1、V2表示修复前后水平；X-Y表示海洋环境生态恢复阈值。

2.2.3 生态修复效果评分

在修复效果评分的基础上，计算修复治理下的最终生态修复效果评分G，公式如式（3）所示：

式（3）中，M代表生态系统的不同层次；αq、Kq代表第q类评价因子的权重与修复效果评分；ei-e5表示指标对不同等级的隶属度。

为了进一步明确海洋环境污染生态修复治理方法的内涵及效果，将海洋环境污染生态修复治理流程见图1。

为了验证陆海统筹背景下海洋环境污染生态修复治理（所提方法）的有效性，与基于微生物载体技术的沟渠生态修复治理（文献[3]方法）、生物炭材料在海洋石油类污染修复（文献[4]方法）的修复结果分析。

2.3 不同修复方法下的水质因子比较

各个方法修复后的海洋水质因子结果见表1。

通过表1可知所提方法修复后的海洋水质得到明显改善。

2.4 浮游植物丰度与生物量

统计所提方法、文献[3]方法、文献[4]方法修复后的海洋浮游植物类别，为了方便分析，将不同方法修复模式下的海洋浮游植物丰度与生物量变化情况绘制成柱形图，如图2所示。浮游植物丰度与生物量越高，说明修复模式可以有效降低海洋水体中氮含量，为水生动物和高级生物提供更丰富的食物来源。

根据图2可知，所提方法应用下浮游植物丰度更高，生物量平均值更高，由此说明，生物量的变化符合不同天气温度下的变化规律。

2.5 最终生态修复效果评分

修复效果评分RS（图3（a））、最终生态修复效果评分ERS（图3（b））来对比各方法的修复效果。

根据图3（a）可知，所提方法对所有指标的修复效果评分值均高于文献[3]方法与文献[4]方法的修复效果评分值。由图3（b）可知，2022年1月至5月所提方法的最终生态修复效果评分分别为1.6、1.8、1.9、1.7、1.5。通过对比，所提方法的最终生态修复效果评分均高于文献[3]方法与文献[4]方法的评分，说明所提方法修复治理效果更强。（见图3）

3 结束语

为了解决海洋环境污染造成的生态系统功能退化的问题，研究出一种陆海统筹背景下海洋环境污染生态修复治理方法。研究针对海洋污染的主要因素（石油污染、微塑料污染与重金属污染）提出了综合的治理方案，而非单一因素的治理，具有较强的综合应用价值。基于陆海统筹，引入了生物修复技术，在海洋环境污染治理中采用SP3菌株、扩充鱼类种群密度以及水生植物等多种生物手段，实现了对海洋环境的综合治理。对水体与浮游植物样品完成采集，通过对比分析水质因子、浮游植物种类等多个指标，全面评价了生物修复技术对海洋环境污染的治理效果，说明通过生物修复技术，能够消除存在于海洋中的有害污染物。