【國家重點實驗室】城大海洋實驗室 追蹤新興毒物化解生態危機

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海洋污染對大眾而言,或許只是積聚沿岸或漂浮海面的各種固體垃圾,但實情是在無量大海之中,還存有許多看不見但存在的污染物。不論是分處南北極的企鵝與北極熊,還是潛藏深海的海龜,即使棲息之處不見人煙,仍然逃不過被毒害,體內均被驗出相同的化學毒素。為此,香港七大院校共建的海洋污染國家重點實驗室(下稱「實驗室」),致力追蹤藏匿於汪洋之中的新興化學污染物,向世界推動保護海洋生物和人類健康的新標準。

此乃《國家重點實驗室》系列報道之四

「我們要比政府早一步研究,當他們着手處理時,我們便不再研究了。」城市大學化學系生物學講座教授兼實驗室主任林群聲用一句話總結出實驗室的工作。成立於2009年的「海洋污染國家重點實驗室」由城市大學、中文大學、香港大學等七所院校共同建立,除了日常合作到香港水域收集海水及沉積物等樣本外,各校科研人員亦會共同開展研究項目,如近年一同研究磷酸鹽濃度對浮游植物氮吸收機理的影響、利用青鱂魚及斑馬魚進行海洋生物毒素的神經毒性研究等。現時實驗室主要有四大研究方向:包括研發污染監測技術、了解海洋生態系統、評估風險以及控制污染與生物復修。

林群聲憶述,自己當年負笈英國攻讀博士時修讀數量遺傳學(quantitative genetics),在博士論文中利用統計學研究動物遺傳,本與海洋污染、保護海域生態系統扯不上邊,但回到香港投身學術界時,鑑於本地三面環海,面對的環境問題多不勝數,遂嘗試研究海洋污染,「說起環境污染問題,一般人先想起的是肉眼能見的固體廢物,如搭船時發覺海上有許多垃圾,大家便認為這就是污染的全部。」但他說,其實還有更多污染是大眾看不見的。

海洋滿佈污染,除了肉眼看得見的固體垃圾外,更不乏看不見的污染物層。(資料圖片/江智騫攝)

新興化學污染易被忽略

現時實驗室以研究新興化學污染物為主,傳統污染物並非研究對象。林群聲解釋,「科學界早已很清楚,這類傳統污染物的特性、在環境中的影響等,因此社會所面對的問題是如何利用法例及政策從源頭減少,甚至禁止排放。當這去到管理層面,便並非科學家能做的事。」他舉例說,科學界對傳統污染物如重金屬或農藥滴滴涕(DDT)一類有機氯化合物,已有很長的研究歷史,因此已經非常了解,接下來的長期監察與規管,便是政府及相關部門的責任;反觀大家對一些新興化學污染物的特性、潛藏地點、遷移方式及影響一無所知,這時實驗室便派上用場。基於它們剛剛興起,又或是存在已久卻遭忽略,所以科學界對那些新興物質一無所知,遑論清楚它們對環境的遺害,因此便成為實驗室的重點研究對象,全氟化合物(Per-and polyfluorinated chemicals, PFCs)便曾是其中之一。

成立於2009年的「海洋污染國家重點實驗室」由城市大學、中文大學等七所院校共同建立,共同研究新興海洋污染物。(高仲明攝)

PFCs用於工業生產,較為常用的是全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)。基於它的防水及防油特性,PFCs用途相當廣泛,易潔鑊上的塗層、快餐包裝紙,以至泳衣、椅套、地氈等家居用品及紡織品,均用得上。但PFCs屬對環境有害的化學物質,因為它難以分解,會在環境存留達數百年,可能妨礙生物新陳代謝或致癌。

林群聲還記得,PFCs最初沒人關注,因為按照理論,PFCs應永遠黏在產品上,當時大家認為它不會進入環境當中。直至有科學家發現PFCs已散布至整個地球,連偏遠的北極也出現高濃度的PFCs污染物,人體、動物、空氣、水質等無一倖免,這引起了林群聲的興趣:「這類化學物揮發性很低,科學家不理解它能夠去到極圈的原因,因為最常見的傳播方式是透過大氣,但它如何進入空氣當中呢?」

由於PFCs防水及防油,因此用途相當廣泛。(資料圖片/視覺中國)

團隊2004年開始研究PFCs的毒理影響及散播方式,當時科學界中有兩套說法:一方認為南北極出現PFCs污染物,是由其原材料揮發所致;林群聲等一方科學家則認為PFCs經海洋洋流傳播。在此爭論下,林及其團隊利用「高效液相色譜串聯質譜」技術,分離出樣本的不同成分,繼而測定成分比例,然後在不同深度的深海樣本均能夠檢測到PFCs,證明了有毒的污染物被海洋洋流帶去不同地方,以致全球遷移。「我們發現PFCs不只對生產地造成影響,還會遠至北極南極。而我們的數據還證明這些毒素能在食物鏈不斷累積,並在環境中殘留很長時間。」他自豪地說,在全球不同研究團隊各自貢獻數據證明下,終在2009年讓PFCs成為歷史。

團隊利用青鱂魚進行測試,發現短鏈PFCs仍會對生物造成污染,影響後代。(高仲明攝)

生效於2004年的《斯德哥爾摩公約》是一份禁用或限制生產持久性有機污染物的聯合國公約,當時有151個國家簽署同意禁用九項持久性有機污染物,如1970年代常用的殺蟲劑艾氏劑及用作溶劑的多氯聯苯,時至2009年的公約會議上,再有九種有機污染物遭逐步限制使用或禁用,當中包括PFCs。

只是道高一尺,魔高一丈。PFCs被禁用後,另一問題接踵而來:生產商遂用短鏈PFCs、即一種相類但較少碳原子的化學物取而代之:「廠商的說法是四個碳原子沒那麼毒及容易累積,所以較好。」但林群聲對此說抱有懷疑,於是繼續研究,果然團隊之後在實驗中發現,如將青鱂魚放在上述的污染物中,之後即使將第二及第三代放到淨水當中,後代仍帶有毒性,這跨代影響反映如不全面停用PFCs,問題不會消失,「正因如此,科學實驗永無止境,總不能廠商說什麼便信什麼。」

林群聲指出,海洋污染物層出不窮,迄今尚有許多污染物的遺害仍然未掌握。(高仲明攝)

研究撥款年期短 難有建樹

然而,要在茫茫大海準確地找出各種新興污染物,除非有高敏感度的分析儀器,否則確實是如大海撈針;更甚的是,要在短時間內完成具價值的研究,更是難上加難。目前香港共有28個由不同機構管理的研究資助計劃,當中不少只為期兩至三年,甚至更短,如較常走入大眾視線的研究資助局的「優配研究金」及創新科技署的「企業支援計劃」:前者為期三年;後者不超過24個月。林群聲是大學教育資助委員會檢討研究政策及資助專責小組成員,他觀察到普遍在港的研究資金均是為期兩至三年,但認為如要做一個有意義的課題,是需要長時間跟進:「我們想了解新興污染物對環境的影響,如了解它如何在全球遷移。如要真正徹底地研究,是需要一個長期觀察。但當研究經費多數只有兩至三年,變相要令研究計劃變短,在三年內有結果,因為不肯定三年後還有沒有錢做下去。」

其次是每當申請研究經費時,撥款機構總期望有新的研究角度,因此如果在三年後想繼續以同一角度做下去,獲得撥款的機會很微。林群聲指出,不少人只着眼研究經費的多寡,卻甚少留意長短,但項目的資助年期,其實成為了窒礙學者嘗試研究課題的因素之一,比起短期的經費,他認為香港較缺乏一些支持長遠研究的資金。

林群聲認為現行香港的研究撥款制度,最多為期兩三年以及要求有新角度,這或窒礙了學者嘗試開展長期研究的課題。(高仲明攝)

海洋與人類屬命運共同體

香港與深圳只一河之隔,面對內地水質問題,香港也難只掃門前雪。實驗室在2012年經深圳市政府批准,於當地成立衛星機構——「海洋與人類健康研究中心」,並於2014年底獲批為「深圳海洋生物多樣性可持續利用重點實驗室」,與內地高校及科研機構交流,組成有毒藻類研究、海洋生態系統研究等小組,重點研究南中國的新興水污染物。

據環保署監測結果,本港海水中的有毒物質水平普遍較珠江口一帶海域為低,儘管如此,林群聲認為珠江三角洲地區工業發達,加上周遭地區急速工業化及城市化,香港位於珠江入海口,其海岸環境受有害物質污染在所難免,實驗室可一同改善海洋生態環境,達致可持續發展的同時,又可借助國內漫長海岸線的豐富海洋資源進行研究,並與廈門大學「近海海洋環境科學國家重點實驗室」結為夥伴實驗室,借基礎研究推動中國新型海洋技術產業。

自2004年起,環境保護署開展「有毒物質監測計劃」,受監測物質有40多種。(資料圖片/梁鵬威攝)

自2004年起,環境保護署開展「有毒物質監測計劃」,除了每年一次於10個監測站收集海水及海洋沉積物樣本外,亦每隔三至五年在后海灣、喜靈洲外海、昂船洲污水處理廠及城門河等地採取海洋生物、污水及河水樣本,受監測物質有40多種,當中包括《斯德哥爾摩公約》中的多種持久性有機污染物及一些受到國際重點關注的微量有機污染物。現時,實驗室主要研究鹵化阻燃劑、紫外線吸收劑、抗生素等新興污染物的毒性、遷移途徑及在環境中持久性等。

由於某些污染物尚未列入政府恆常監察名單之內,林群聲認為,如能搜集更多相關資訊,不但能推進世界標準,還能讓管理部門決定如何控制及管理污染物,保護海洋:「我們是前線,所以政府比我們慢,但當這些知識不斷累積,(科學界)知道濃度及風險有多少,政府去到某一點應該介入,決定是否將這些新污染物納入恆常監察名單。很多國家已在介入,只是我們未做。」實驗室希望日後能專注發展便宜快捷的檢測方法,簡化檢測程序,盡快控制及降解污染物,永續海洋。

上文刊載自第141期《香港01》周報(2018年12月10日)《追蹤海中新興毒物 推動國際防控 海洋實驗室化解生態危機》。

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