当地时间2024年12月5日，孟加拉国科克斯巴扎尔，一个由塑料垃圾制成的巨大“机器人怪兽”雕塑，旨在提高民众对海洋污染危害的意识。图源：视觉中国
随着全球工业的飞速发展，人类向海洋索取的更多，海洋污染以及生态破坏问题更加严重。
在全球海洋污染治理与蓝色经济竞争的双重挑战下，中国正以系统性政策布局重塑海洋发展格局。习近平总书记在党的二十大报告中强调，“发展海洋经济，保护海洋生态环境，加快建设海洋强国”。2023年中央深改委审议通过《关于全面推进美丽中国建设的意见》，明确要求“实施最严格的地上地下、陆海统筹、区域联动的生态环境治理制度”。
近日，香港海洋生物学者，香港城市大学海洋污染国家重点实验室主任、化学系环境毒理及化学讲座教授兼能源及环境学院院长梁美仪接受了《财经》的采访，深入探讨中国在海洋生态修复领域的战略路径与科研突破。
为海洋治理提出中国方案
《财经》：海洋污染已经引起广泛关注。请您介绍一下在海洋污染治理与生态修复领域的主要工作？
梁美仪：我们团队以"海洋环境健康"为核心研究领域。我们的海洋污染国家重点实验室已经顺利通过重组，将于2025年7月1日，正式更名为"海洋环境健康全国重点实验室"。目前研究工作主要围绕三个相互支撑的方向展开：海洋污染的监测、评估与治理；生物多样性的保护与生态安全风险管理；海洋环境的健康评估与生态修复。
随着经济发展，海洋生态环境保护面临严峻挑战。我们致力于通过科技创新，保障海洋生态系统的健康与可持续性，让子孙后代持续享有生态服务价值。这与国家战略高度契合——"十四五"规划明确提出，到2035年要实现全国80%海域与河流的清洁目标，促进人海和谐。我们团队正通过系统性研究，为国家生态文明建设和可持续发展提供科学支撑。
《财经》：您认为如何进行污染源追踪，同时保持海洋的生物多样性和进行生态修复？
梁美仪：我就三个方向举一些例子。
一是新污染物评估与控制。目前，全球日常使用的化学品超过30万种，其中1000多种被列为“新污染物”。这类物质通常具有持久性、生物累积性和潜在毒性，可能通过食物链威胁人类健康。我们团队利用大数据和AI技术预测其风险，并结合实验评估毒性。通过多物种模型测试，我们建立环境质量基准，指导污染源追踪与减排。
例如，我们近期重点关注液晶显示材料——液晶单体（LCM）。这类物质广泛存在于电子屏幕中，具有持久性和潜在致癌性。我们的研究发现，大湾区海域的沉积物已检测到相关物质，甚至在中华白海豚和江豚的大脑等多个器官中发现。进一步的细胞实验显示，这类化学品可能对鲸豚类的神经系统细胞及生长产生负面影响。目前我们正将研究拓展LCM对人类健康的研究。
为此，我们目前采取了两种策略来降低其风险：用AI筛选低风险LCM作应用，并推动工业界淘汰高风险物质；研发用于吸附和收集这些污染物的薄膜，减少人体暴露风险。
此外，我们开发了“人工贻贝”技术，通过仿生材料富集水中微量重金属和放射性元素。由于这些元素在水体中的浓度通常非常微弱，传统方法难以有效检测。类似地，我们也推出“聪明海绵”(Smart Sponge)。该植物材料经过表面改性能够选择性地吸附多种新污染物，这些污染物被收集并富集到海绵内部后可直接进行检测，大大提高了新污染物监测的效率与灵敏度。
此外，在污水处理领域，我们也在持续推进技术革新。针对传统污水处理厂难以去除某些稳定性强的污染物问题，我们研发并优化了结合物理、化学与生物方法的复合处理技术，力求从源头减少有害物质的排放，提升整体处理效率，为海洋生态系统提供更强有力的保障。
二是生物多样性保护。在生物多样性保护方面，我们团队也实现了一个关键性的技术突破。以往我们要了解海洋中鱼类、虾类、蟹类等物种的分布与数量，通常需要依赖渔民协助进行捕捞，既耗时又费力。而若研究底栖生物，还需要从海底采集大量沉积物样本，再由专业人员在实验室中逐一挑选、分类并在显微镜下观察，分析一个样本往往要耗费几天甚至更长时间。例如，仅对香港海域进行一次完整的生物多样性调查，不仅周期可能长达一年以上，还需要组建一支专业团队，投入大量资金与人力。
如今，我们引入了环境DNA（eDNA）监测技术，使得这一过程大大简化。我们只需从海水中取样（如10公斤的水体），通过过滤收集水中的DNA然后进行科学处理，即可构建水体中生物的“基因图谱”，迅速识别该区域内出现过的各种生物种类。我们现正在大湾区水域建立详尽的海洋生物基因数据库，为eDNA数据比对提供了基础支持。
该研究由我们团队与云南大学张效伟教授合作推进，他所研发的eDNA采集设备能够高效从水中捕捉并提取生物遗传物质。我们目前正进一步优化这些设备，使其适用于更多样的海洋栖息地类型，如红树林、珊瑚礁、滩涂等。通过实地对比传统监测方法与eDNA技术，我们发现eDNA在物种识别数量上表现更优，灵敏度更高、检测种类更丰富，尤其适用于生态修复前后的对比分析，帮助评估修复效果是否有效提升了生物多样性。
值得一提的是，eDNA技术已成为全球海洋生态监测的发展方向。美国政府于去年发布专门文件推动该技术的应用，欧洲则更早一年启动了相关部署。我们希望通过不断优化本土eDNA技术，为国家海洋生态监测体系建设贡献力量，未来能够实现对我国沿海及远海区域的高效、低成本、系统化监测。
三是生态修复技术。在生态修复技术上，我可以举几个较为有趣的例子。第一，生态海堤。在生态修复技术领域，我们团队长期专注于人工海堤生态化改造的研究与实践，目前在该领域已处于国际领先地位。我国过去普遍采用水泥结构建造人工海堤，这类结构虽具有显著的防灾减灾功能，但其表面光滑、结构单一，缺乏天然海岸线的地形多样性，导致海洋生物难以附着栖息，生物多样性水平极低。更为突出的问题是，人工海堤在退潮期间长时间暴露于空气中，表面温度急剧上升，这对潮间带生物的生存构成了严重威胁。潮间带生物（如贝类、藻类等）在水体净化和生态系统稳定中发挥重要作用，而水泥海堤的生物贫乏现象削弱了整个海岸生态系统功能的完整性。
为应对传统海堤的生态缺陷，我们提出并实践了生态海堤设计理念。该方案的核心在于仿生改造——通过优化海堤表面结构，使其更接近天然岩岸的粗糙和多孔形态。这种设计不仅为微藻、细菌等微生物提供了理想的附着基底，促进"微生膜"的形成，还逐步吸引了草食性、肉食性等多营养级生物前来觅食与定居，从而构建起更完整、更稳定的海岸带生态系统。
自2016年，我们已与香港特区政府合作，成功建设了约四公里的生态型人工海堤。这些工程采用了模块化设计，包含生态墙、生态砖、岩岸潮汐池、人工红树林湿地等多种生态工程结构单元。最新监测数据显示，改造后的生态海堤已吸引超过200种海洋生物栖息，物种丰富度显著高于传统水泥海堤。
近期，我们也联合珠江水利科学研究院共同编制了《海堤生态化建设技术指南》。下一步，我们将推动该标准升级为大湾区区域标准，并最终争取成为国家标准。我们希望可以通过推广生态海堤技术使我国沿海人工岸线的生物多样性提升数倍，不仅改善海洋生态环境健康，还能增强近海渔业资源，实现生态效益与经济效益的双赢。
第二，香港富蚝计划。过去几年，我们重点推进了另一个创新又具实效的修复手段——利用牡蛎壳进行生态修复。
传统上使用活牡蛎进行修复存在两大难点：一是成活率低——活牡蛎在不同水域中的适应性较差，容易死亡；二是成本高——一个活牡蛎的市场价格在5到10元人民币之间，推广起来经济负担较重。
相比之下，牡蛎壳作为海洋生物的天然附着基底，不仅价格低廉、来源广泛，而且对促进海洋生物定殖有非常积极的效果。
基于这一理念，我们在香港全面推动了一个公众参与型生态项目——“香港富蚝计划”。该项目结合了市民参与、青少年教育与生态修复三大目标，鼓励中小学生与市民通过实际行动将牡蛎壳投放入海，亲身参与海洋生态恢复工作。投放后，参与者每隔三至五个月便可前往观察壳体表面附着的海洋生物，既能了解香港水域中丰富的生物多样性，也增强了环保意识与责任感。截至目前，已有超过2000名中小学生及家长参与其中，项目也在不断扩大影响力。
令人欣喜的是，这一本地经验已受到国际关注。最近，我们应邀前往日本，参加即将在大阪举办的世界博览会，在展会上分享“富蚝计划”的故事与成果。此外，我们也与腾讯等企业展开合作，将该项目逐步推广到广州、深圳等地，推动湾区城市间的生态修复交流与协作。
第三，驯养长刺海胆。我们的研究发现，气候变暖正在改变海洋生物的繁殖模式。以长刺海胆为例，这种原本每年仅繁殖1-2次的生物，如今几乎全年都在繁殖，导致种群数量激增。这种海胆不仅长刺带毒、肉质苦涩、外形不佳，还因缺乏天敌和商业价值而在部分海域泛滥成灾。
在香港海域，长刺海胆已成为珊瑚礁生态系统的重大威胁。作为素食性生物，它们会大量啃食藻类、及石頭和珊瑚上的生物膜，因此会误食珊瑚，严重破坏珊瑚礁的结构和功能。这一现象在西太平洋沿岸海域普遍存在，亟待解决方案。
我们的创新方法是通过饮食改良实现"变害为宝"。实验发现，用生菜和玉米喂养的长刺海胆，不仅使其肉质外形更美观、色泽更鲜艳，味道也显著改善，甚至达到了寿司店的标准。目前，这项技术已获得专项基金支持，我们正积极推广给渔民，通过商业化利用既增加渔民收入，又有效控制海胆数量，实现生态与经济的双赢。
从实验室到市场 绿色技术如何落地
《财经》：那在推动这些绿色技术走向实际应用过程中，您如何看待商业化落地时的成本控制与环保效益之间的平衡？
梁美仪：我们在技术转化过程中注重成本控制与环保效益的平衡：
一是提供低成本、可持续的解决方案。以我们前面提到的来自电视、手机等电子设备的液晶单体(LCM)污染物为例，我们研发的吸附薄膜技术不仅能有效捕捉这类新污染物，且具备成本低、可更换使用等优势。这类薄膜材料生产简单，定期更换后仍可回收处理，因此整体成本较低。同时，由于这类污染物与人体健康密切相关，消费者对相关环保产品的接受度也较高，具备良好的市场潜力。
二是推动规模化生产，降低单位成本。只有实现技术的规模化应用，才能真正降低单位成本并扩大社会效益。以人工生态结构为例，我们不仅在香港应用于东涌东新填海区的4公里生态海堤建设，也正推动其向全球市场推广。除此之外，我们研发的“聪明海绵”技术具备良好的可复制性，它可吸附油污，并在处理后多次重复使用，不仅降低了使用成本，同时也创造了循环经济的商业模式。通过产品定期更替与功能优化，未来也具备附加值提升与利润空间拓展的可能。
与此同时，我们也正通过与国际组织合作，推动技术的全球扩散。我们团队正带领联合国“海洋科学促进可持续发展国际十年”旗下的“全球河口监测计划(GEM)”，目前该大科学计划已与全球超过125位科学家合作，联合监测180个重点河口的新污染物。我们希望透过GEM平台，将“人工贻贝”和“聪明海绵”技术进一步推广至国际市场，让更多国家和科研机构使用这项低成本、高效率的海洋污染治理工具。
三是实现环保与经济效益的双赢。我们力求每项技术在生态修复的同时，也具备一定的经济价值。以我们前述的长刺海胆养殖技术为例，通过调控饲料与养殖条件，使其转化为可供应市场的高端食材，不仅减缓了其对海藻床和珊瑚生态系统的破坏，同时也为渔民提供了新的经济来源。这类创新为生态修复带来“造血”功能，是可持续转型的重要方向。
技术推广中的外部挑战
《财经》：您认为在技术推广过程中，最大的外部挑战是什么？
梁美仪： 确实如此，推动绿色技术走向更广泛的应用不仅仅依赖技术本身的成熟与经济可行性，还需要克服多个外部因素的障碍。我认为当前面临的主要挑战包括以下几个方面。
一是政府间合作与政策支持（G2G）。很多绿色技术，尤其是与基础设施建设相关的，例如生态海堤修复，往往涉及多个政府部门甚至中央层级的审批与协调。比如我们希望将技术推广至不同地区，可能不仅需要地方政府的支持，更需水利部等中央部门的认可。这意味着我们必须将技术从地方试点提升到国家级战略高度，才能实现更大范围的推广与落地。
二是技术适配性与本地化验证。每个地区的生态、气候、法律及社会条件都不同，推广前必须验证技术在当地的可行性与效果。例如我们目前正在与中东迪拜方面接洽，对方非常重视本地应用的科学依据与实测数据。虽然我们的技术在香港已有良好成效，但我们仍需投入时间与资源进行跨地域的验证测试，以证明技术的优越性和广泛适用性。
三是资金支持与资源保障。技术转化和推广的每一步都需要大量资金。从实验室研发到中试、再到规模化生产与市场推广，投入持续不断。我们此前获得了港城大HK Tech 300计划的支持，项目得以启动。同时也非常感谢香港特区政府和科学园的资助，帮助我们迈出关键的一步。特别是在早期阶段，有“现金流”保障，才能支撑设备采购、原材料供应和前线团队的生产工作。然而，若要持续扩大应用范围、进行国际推广，未来仍需要更多资金与合作伙伴的支持。
