“港”創科25人｜專訪香港城市大學海洋污染國家重點實驗室主任樑美儀：香港智慧助力解決全球海洋污染問題
南方財經全媒體記者 袁思傑 香港報道
坐落在華南沿岸珠江口以東的香港，是個海洋城市，總海域面積爲1651平方公里。同時，這座城市擁有着曲折漫長的海岸線：從新界至港島的海岸線共有456公里。
上世紀七十及八十年代，隨着香港人口急劇上升，加上工業及城市化迅速發展，生活污水和工業廢水排入大海。由於當時污水處理系統並不完善，導致海水污染情況惡化。隨着香港特區政府開始通過制定具體措施改善這一問題，香港的海洋污染研究的重要性也愈加受到重視。
“早在2004年，海洋污染國家重點實驗室就開始起步，有來自六所院校的25位科學家向特區政府的研究資助局發起申請了一個名爲“研究卓越科學領域”的項目，香港城市大學起到了帶頭作用。”香港城市大學海洋污染國家重點實驗室主任樑美儀在專訪中向記者表示。
目前，海洋污染國家重點實驗室已經成爲由包括城市大學、理工大學、浸會大學、科技大學、香港大學、都會大學等8所香港大專院校和近66個不同學科背景的科學家組成的綜合型實驗室。
作爲香港海洋生態研究的先鋒團隊，海洋污染國家重點實驗室多年來致力開展具有深遠影響的海洋污染基礎研究，運用更多創新方案解決海洋污染對環境和公共健康構成的重大威脅。同時，爲配合國家重大戰略需求，實驗室也正在通過和內地、國際的科研合作促進海洋生態文明建設。
在2020年接任香港城市大學海洋污染國家重點實驗室主任後，樑美儀作爲實驗室第三代傳承人，將前兩代“師父”的經驗和實驗室研究方向進行整合，總結出了針對改善海洋環境的三方面發展策略。
”首先，是我們的專長，即污染監測評估與控制技術的研發。第二方面，我們會加強海洋生物多樣性的保護與保育。第三方面則是生態修復的工作，這同時也包括政策方面的工作，比如綠色海洋規劃，如何在污染源上實現減排，以及如何改進法律法規，使我們的管理治理更加有效。”樑美儀指出。
從落榜生到科研大拿
樑美儀從小就是個“海洋迷”。
小時候，他經常趁暑假與在海事處工作的父親一起出海，感受大自然。“他經常帶我們出海，從小就教我游泳和潛水。”樑美儀說。
耳濡目染下，樑美儀長大後就選擇了從事海洋研究，“每次去同一個地方，落入水中的世界都是不一樣的，因爲陽光的多少，還有海里的水流，都會影響水底下生物的狀況。我一直覺得海洋非常神秘，從小到大都非常喜歡探索海洋。”
現在已成爲國際公認的頂尖海洋污染研究學者的樑美儀，其實中學時成績一般，會考都需要重考，“重考完後，我再次讀了高中的中六課程。後來，我嘗試報考香港中文大學，但沒有考上。”
令人鼓舞的是，樑美儀並沒有因爲這些困難而放棄對知識的渴求。在重考會考後，他終於被當時的柴灣工業學院環境學污染文憑課程錄取。
“其實我報名的時候並沒有收到錄取通知，後來我就去做配藥員，學習如何配藥。然而，在開學的時候，他們打電話告訴我有人退學了，問我是否願意來讀環境學。”樑美儀回憶。
正是這一轉折改變了樑美儀的人生。他在柴灣工業學院學習期間，還會在夏天的時候去污水處理廠和環保署實習，累計了大量的實踐經驗，這些經驗也給他的未來科研發展之路打下了堅實基礎。
“學院的課程裡還有一些科研項目，我在其中發現了自己對科研的濃厚興趣，所有關於做實驗的科目成績都特別好。”樑美儀對記者表示。“那是我人生中第一次考第一，第一年讀的時候就考了第一，第二年我也繼續努力保持，結果兩年都考了第一。這給了我很大的信心，原來我在學習上也可以做到很好。”
由於在香港不斷取得優異的學習成績，樑美儀受到教授鼓勵，前往英國修讀學士學位。在1996年獲得環境科學碩士學位後，他又前往英國蘇格蘭格拉斯哥大學攻讀海洋環境毒理學博士學位，並於2000年順利畢業。
在海洋環境研究深耕數十年的樑美儀，贏得了多項國際性科學獎項和榮譽，如今是亞洲水生生態學和環境科學領域的傑出領袖，曾被評爲環境毒理及化學學會會士。根據基本科學指標數據庫（ESI）的數據，樑美儀是全球生態和環境科學領域中被引用最多的前1％學者之一。鑑於他的研究對社會作出的貢獻，2018年香港特區政府還委任樑美儀爲太平紳士。
除科研和教學工作外，樑美儀還承擔了一系列公職，爲環境監測出謀劃策，其中包括擔任香港特區政府環境諮詢委員會副主席和食物及環境衛生諮詢委員會主席。近期，他還受邀出席在摩納哥舉行的國際原子能機構會議。
科研成果產業化造福生態
在香港近1700平方公里的海域內，有紛繁多樣的海洋環境。海水中有許多種海綿、珊瑚和海草繁衍，甲殼類、軟件動物和魚類更是不計其數，西北部海域則是中華白海豚和河豚的棲息地。
由於全球變暖導致海平面逐年攀升，不少城市會將沿岸海堤升高，以保護海岸線。
數據顯示，在多達16%的海岸線都屬於人工海堤。 這種混凝土組成的人工海堤，表面平和光滑，退潮經過太陽直射後，表面溫度可達60℃，既沒有遮陰也沒有儲水功能，更沒有縫隙供生物居住，不利於發展生物多樣性。
“如果我們想要提升生物多樣性，就必須提升生態環境的多樣性。”樑美儀指出。基於這個理念，海洋污染國家重點實驗室團隊研發出了具有設計巧思的“生態磚塊”。仔細觀察，形狀各異的縫隙和孔洞構成了磚塊的主體結構，可容納的物種是傳統海堤的兩倍，魚類、蟹和牡蠣可以在此躲避高溫和捕食者。同時，磚塊使用低pH值環保混凝土的材料製成，使得其酸鹼度也更接近自然海水。
“經過這些方面的改善，我們就能顯著提升生物多樣性。”樑美儀表示。
值得一提的是，“生態磚塊”四成是由焚燒污水處理源頭產生的底灰和航道清淤所產生的海底淤泥所組成，可減少 20%-40% 的碳足跡。
該項發明不僅在第48屆日內瓦國際發明展獲得了評審團嘉許金獎和特別獎，而且賣到了韓國，近期還計劃打入中東市場。“生態磚塊”在全球任何地區已建立的海堤均可放置的優勢爲其提供了廣闊的應用場景。
樑美儀介紹，海洋污染國家重點實驗室十分重視科研成果的商業轉化，“在過去的三年裡，實驗室已經孵化建立了六家科技初創公司。”
在這些初創公司中，就包括了研發“生態磚塊”這類生態工程結構的公司，還有一些公司專門研發一些創新的污染監測技術，包括可以像打字帶一樣，不會受到生物依附的影響監測水中含氧量的設備，以及可以監測水體中的重金屬和核元素的“人工青口”。
“我認爲香港的基礎研究是非常出色的，處於世界領先地位。同時，我們也有很多新興力量，他們的創科能力非常強，知道如何將基礎研究轉化爲應用，這是香港的優勢。”樑美儀表示。
促進全球海洋科研合作
海洋和河流污染問題的威脅迫在眉睫。
國際污染物消除網絡(IPEN)一項報告顯示，80%的海洋化學污染源自陸地。由於全球絕大多數陸地表面通過河流系統與海洋環境相連，因此河流的化學和塑料污染與海洋污染密不可分。其中，全世界每年約有多達200億噸的廢棄物最終進入海洋，並且通常沒有經過任何初步處理。相關統計也發現，陸地環境貢獻了海洋微塑料垃圾的64%至90%。
樑美儀指出，目前海洋環境面臨着五大威脅，“第一，就是我們熟悉的生態環境遭到破壞；第二，受到氣候變化的影響，如全球變暖和海洋酸化都會影響整個生態系統；第三，過度捕撈，即漁業資源的過度開發，導致很多物種的數量急劇減少；第四，海洋污染問題；第五是外來物種的入侵。”
自20世紀50年代以來，海洋中的無氧“死區”面積已經翻了兩番，這是氣候變化、污染和水溫升高的直接結果。
2022年，海洋污染國家重點實驗室研究團隊和英國約克大學開展了一項全球河流藥物殘留的監測計劃。通過設計的標準採樣方法和分發統一的採樣器材，該計劃收到了來自258條河流的近1000份水體樣本，其中發現26%的樣本存在污染物超標，而這些污染超標的樣本大多數來自經濟不發達的發展中國家。
樑美儀團隊將計劃的監測範圍從河流擴大到了河口，發起了“全球河口監測計劃”，旨在通過收集和研究全球主要城市河口的環境污染物，從而制定長遠推動潔淨河口的方針。這項計劃也獲得聯合國認可，成爲香港唯一入選“聯合國海洋科學促進可持續發展十年（2021-2030）”的行動計劃。
數據顯示，這項計劃自啓動以來，已得到近130個來自不同地區研究員的大力支持，囊括150個河口，涵蓋全球六個大洲中的46個國家。
樑美儀透露，目前該計劃已經收到了125個河口的海水樣本，希望在今年年底前完成第一期工作。第二期還計劃分發包括“人工青口”和“智能海綿”這類的新型被動採樣器，“它們可以收集不同的污染物，瞭解全球的污染情況，哪些污染物值得關注，哪些地點污染最嚴重。這樣，我們就可以用同樣的方法揭示這些全球問題。”
樑美儀希望，通過將香港的研發成果應用到全球，可以和全球科學家一起揭示海洋污染問題，一起思考探索解決之道。
無獨有偶，在2023年4月，海洋污染國家重點實驗室獲成立香港首個 “聯合國教科文組織政府間海洋學委員會沿海污染物監測和海洋創新技術區域培訓和研究中心” ，這也是中國第三個以及西太平洋地區第六個該類型的國際合作研究基地。
在國際科研合作平臺的基礎上，樑美儀期望可以通過培訓和技術轉讓，加強區內化學污染物監測和風險評估以及海洋創新技術的能力建設。此外，他認爲這類平臺亦有利於共同設計及落實區域科研合作項目，以瞭解化學污染物的現狀，提出有效的監管措施以促進海洋環境保護與可持續發展。
樑美儀在兩年多的項目申請過程中，得到了國家和特區政府支持，在最後的答辯階段，獲得了推薦信，使得聯合國批准他代表國家在答辯階段發言，“沒有這些支持，我們根本沒可能成爲聯合國下屬的一個研究中心。”
與海洋環境研究”結緣“
《21世紀》：您曾提到自己從小就是個“海洋迷”，自己的很多選擇就像命運的安排。可否介紹一下您的成長經歷，您是如何選擇研究方向的？
樑美儀：我父親在香港海事處任職，他負責船舶上機械方面的工作，他經常帶我們出海，從小就教我游泳和潛水，所以我自幼就對海洋不陌生。我非常熱愛潛水和游泳，每次前往同一個地點，潛入水中時所看到的世界都各不相同，因爲陽光的強弱海中水流變化，都會影響水底下生物的狀況。我一直覺得海洋充滿神秘，從小到大我都非常喜歡探索海洋。
在上世紀80年代，香港的水產養殖業極爲興盛。當時，我已大學畢業並由英國返回香港，隨後我向老師求教，老師向我引薦了我現在的導師胡紹燊教授。當時，胡教授已是一位曾任香港漁農自然護理署高官的人物。藉此，我也瞭解了水產養殖業的發展狀況和其背後的科學原理，我們非常契合，於是我決定攻讀碩士研究課程，我的研究方向是養魚業所產生的污染問題以及如何減少污染。就此，我就誤打誤撞地進入了這個行業。
跨學科和國際化團隊的獨特優勢
《21世紀》：您在2020年接任了海洋污染國家重點實驗室主任。可否爲我們介紹實驗室發展變革的歷史？海洋污染國家重點實驗室目前的研究重點和方向有哪些？
樑美儀：2010年，我們正式在香港城市大學創立了海洋污染國家重點實驗室。目前，已有8所大專院校加入其中，匯聚了66位來自不同學科領域的科學家。我們的核心目標是憑藉跨學科的專長，攻克一系列重大的科學難題，並積極響應國家及香港政府的迫切需求。
我們主要圍繞三個研究方向展開工作：一是污染監測與控制技術；二是生態安全與環境評估；三是生態系統響應與修復。
具體而言，在污染監測與控制方面，我們致力於運用新技術來監測並控制污染，確定合理的排放量，以避免對生態系統造成不利影響。爲此，我們將制定一系列排放指標、水質指標或標準等，同時涉及食品安全標準的制定，均納入風險評估範疇。在生態系統響應與修復方面，我們關注污染進入海洋後，生態系統恢復所需的時間，探索能否藉助新技術促使生態系統更好地恢復，以及是否有行政或政策措施能夠助力改善海洋環境。這些均是我們研究的重要組成部分。
《21世紀》：據瞭解，海洋污染國家重點實驗室匯聚了8所大學及大專院校的力量，集結了香港衆多高校、大專機構以及多元化的研究團隊，其中不乏具有國際背景的研究員和教授。這種合作模式會爲海洋污染國家重點實驗室帶來哪些優勢？
樑美儀：首先，由於香港從事海洋研究的人員相對稀缺，因此我們需要匯聚全球的專家共同合作。以我們研究整個大灣區的污染排放爲例，這不僅需要化學家來分析污染物，還需要生態學家來觀測污染物對生態系統產生的影響。同時，我們還需要研究水文狀況、污染排放的流量，並建立相應的模型。這就需要工程師或統計專家的協助。通過這樣跨學科的合作，我們能夠解決一些重大的科學難題。
其次，香港是一個國際交流的窗口，海外專家來香港無需申請簽證，而且香港作爲自由貿易港，國際寄來的樣本我們都能進行分析。因此，我們的地理位置具有顯著優勢。
此外，我們的實驗室一直擁有十幾到二十位海外專家作爲我們的海外成員，他們爲我們提供了最新的海外科研發展信息，並給出了許多改進和提升科研水平的建議。迄今爲止，我們每年都會舉辦一些國際會議，邀請國際頂尖的專家來香港與我們交流。這也爲內地學者提供了一個平臺，來香港與我們見面、交流和進一步合作，從而大大提升我們的科學水平。另外，在我國的“十四五”規劃政策中，也明確提出希望我們能夠深入參與全球海洋環境治理的工作。通過建立國際團隊，我們可以共同解決一些全球性的問題。
打造科研全球合作典範
《21世紀》：2021年，由您統籌的全球河口監測計劃（GEM）正式被聯合國認可爲“海洋十年行動”。該計劃至今已實施近三年，該計劃的初衷是什麼？可否介紹一下這項計劃的國際合作成果？
樑美儀：在撰寫這份計劃書之前，我們剛剛完成了一項全球河流藥物殘留的監測計劃，該計劃是與英國約克大學合作進行的。
我們制定了一套標準化的操作流程，其中包含一個裝備齊全的採樣箱，內含所有必需的採樣工具和樣本存儲容器，以及過濾器等設備。此外，我們還製作了在線教學視頻，指導人們如何正確進行採樣操作。
隨後，採樣人員會將採集到的樣本通過快遞寄送給我們，我們負責進行深入的化學分析。這項研究在全球範圍內產生了廣泛的影響，我們成功收到了來自世界各地的超過千份水樣本。
利用相同的方法，我們揭示了全球258條河流的污染狀況。結果顯示，除了兩個樣本未檢出藥物殘留外，其餘樣本均有所發現。其中26%的污染物含量超標，這可能催生超級細菌，即抗藥性細菌，從而對人類健康構成威脅。而污染最爲嚴重的河流大多位於中低收入國家。因此，我們認爲全球污染治理的當務之急是關注並幫助這些國家。
我們將這一研究成果發表在了美國國家科學院期刊（PNAS）上，不到兩年的時間就被引用了超過800次，也獲頒PNAS的最佳評委論文大獎。聯合國也從中獲得了有用的信息，用於指導其環境管理工作。
在此基礎上，我們將這一項目的範圍擴展到了河口區域，即從河流延伸至河口，旨在利用相同的框架吸引全球的科學家共同參與，且參與門檻較低。我們將採用一系列創新的監測手段，包括我們自主研發的新型被動採樣器，以及人工青口和智能海綿等生物監測工具。這些工具能夠收集不同類型的污染物，並利用相同的方法監測新出現的污染物，從而全面瞭解全球的污染狀況，識別出哪些污染物需要重點關注，以及哪些地區的污染問題最爲嚴重。
在過去三年半時間裡（2021年至今），我們投入了一年半研發了一套標準化的測試方法和採樣方法，並向全球分發。
目前，我們已經收到了來自125個河口的樣本，其中包括大約700個水樣本。還有幾十個水樣本正在等待返回，我們希望在年底前能夠完成第一期工作。在第二期工作中，我們將使用被動採樣器，進一步將我們在香港的研發成果推向全球，共同揭示污染問題，並攜手探索解決方案。
修復海洋生物多樣性
《21世紀》：海洋污染國家重點實驗室還有一個方向是致力於生態環境修復。據瞭解，您的研究團隊發明的生態磚獲得了許多國際獎項，同時也引起了社會的廣泛關注。這項發明的創新點及其核心原理是什麼？
樑美儀：不同的生態環境會孕育出不同的生物種類。因此，若想提升生物多樣性，必須先提升生態環境的多樣性。
爲何一般的人工海堤生物多樣性較低呢？因爲其結構過於簡單，比如一條長長的海堤牆，表面既無法遮陽，也無法儲水，更沒有可供生物棲息的縫隙。退潮時，海堤表面溫度可能飆升至60度，生物極易因脫水過熱而死亡。
我們的工作正是基於生態學的理念，通過增加結構的複雜性來打造一個更加優質的棲息地。這樣的棲息地溫度適中，可以儲水遮陽，還有縫隙供生物藏身以躲避捕食者。同時，它的酸鹼度也更接近自然海水。經過這些方面的改善，我們就能顯著提升生物多樣性。
我們的生態磚就融合了這些優點，僅一年時間就能使生物多樣性提高八成。另外，我們還可以利用一些廢料來製作生態磚，包括污水處理後剩餘的淤泥焚燒產生的爐底灰，以及從海上清理出的淤泥。我們就能一舉兩得，既減少了污染物，又進行了生態友好的建設。
在過去8年裡，我們致力於科技創新研究工作，生態磚僅僅是我們的一個起點。在生態磚取得成功之後，我們又研發出了衆多不同類型的結構組件，包括防波堤石塊、潮汐池，以及其他大型生態構件的產品。
這項工作不僅在內地得到了推廣，還擴展到了世界各地。我們參加了美國紐約的一個競賽，如果獲勝，有機會將我們的產品應用到紐約市。同時，我們的產品也已經成功銷往韓國。
近期，我們還獲得了香港特區政府和一家上市公司的支持，我們還計劃進軍阿聯酋的迪拜，以拓展我們在中東的業務。我們期望不僅能夠實現產業化發展，同時也能夠在當地優化和改善生態環境。
《21世紀》：根據您的經驗，目前在香港，科技初創公司的發展還有哪些痛點亟需解決？
樑美儀：衆所周知，在創新型科技公司中，可能大約100家中能存活10家，即只有約十分之一的成功率。但若能營造一個良好的環境，鼓勵人們勇於嘗試，那麼就會有更多的初創公司涌現，相應地，最終成功的公司數量也會有所增加。
換言之，我們目前仍處於發展的初級階段，亟需構建一個能讓每個人都敢於嘗試、不懼失敗的大環境，唯有如此，我們才能擁有巨大的進步空間。我對這一發展方向持樂觀態度。
依託國家先進科研設施優勢
《21世紀》：近年來，粵港澳大灣區的科研合作正不斷深化。海洋污染國家重點實驗室與南方海洋實驗室和中山大學等內地機構的科研合作，主要聚焦於哪些方面？能否分享一些具體的合作成果或近期的進展？
樑美儀：近期我們與自然資源部第一海洋研究所，特別是其“蛟龍號”載人潛水器項目展開了合作。我們派遣了博士後硏究員王琪，搭乘“蛟龍號”下潛至深海4700米處採集樣本，旨在觀測不同類型的新污染物是否會到達深海區域。
鑑於香港缺乏研究船以及載人深海研究設施，即潛水器，我們積極尋求與自然資源部第一海洋研究所、第二海洋研究所及廈門大學等機構的合作。這些機構擁有如“嘉庚號”等先進的研究設施，爲我們的研究提供了有力支持。
在粵港澳大灣區，由於採樣範圍廣泛且需參與多個航次，我們與中山大學、南方海洋科技與工程廣東省實驗室（珠海）也進行了合作。此外，我們還涉足排放通量的研究領域，並與珠江水利科學研究院等機構展開了密切合作。在大灣區內部，我們與多個單位保持着緊密聯繫，定期參加會議交流研究成果，共同組建團隊申報國家重大項目。
（實習生溫博宇、黃正皓對本文亦有貢獻）
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