人类活动对海洋环境和海洋生物的影响

第七章人类活动对海洋环境和海洋生物的影响第一节海洋污染及防治对策第二节赤潮第一节海洋污染及防治对策一、海洋污染概述二、海洋污染的生物效应和生物监测三、我国海洋污染现状四、加强海洋污染监测五、国际海洋污染公约介绍一、海洋污染概述海洋污染概念海洋污染物质分类海洋污染的迁移与转化海洋的自净能力和环境容量1、海洋污染概念海洋污染：由于人类活动，直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，造成或可能造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动（包括渔业）、损坏海水和海海洋环境质量等有害的影响。主要特点：A、污染源广。B、持续性强。C、扩散范围广。D、防治困难。2、海洋污染物质分类按污染物质来源分为：A、石油及其产品：主要是原油、各种燃料油和润滑油；B、重金属：主要有汞、镉、铜、铅、锌、银等金属元素，来源主要为工业污水、矿山污泥和废水以及石油燃烧生成的废气中包含的重金属；C、农药：包括汞、铜、砷、铅等金属农药、有机磷农药、有机氯农药，来源主要为森林、农田而随水流迁移入海；D、有机废物和生活污水：成份复杂的污染物，来源主要来自造纸、食品、印染等工业生产的纤维素、木质素、果胶、糖类、脂类、生活污水、生物残骸以及围垦养殖区排放废水中的有机物质和营养盐类；E、放射性物质：来源主要为核武器爆炸、核工业和核动力船舰的排污；F、热污染：来源主要为各种工业的冷却水；G、水产养殖污染：残饵、消毒药物、防治病药物、代谢产物等。按污染物的存在形态分为：A、地表水体污染物；B、大气污染物；C、固体废弃污染物：矿业废弃物、工业废弃物、城市垃圾、农业废弃物、放射性废物等。环境污染的污染和净化指标A、生物化学需氧量(BiochemicalOxygenDemand，BOD，mg/L)：20℃条件下，微生物好氧分解水样中有机物所消耗的溶解氧量。它可以度量有机物的可生物降解的难易程度。也是目前应用最广泛的废水有机物含量的水质指标之一。一般采用，20℃条件下，5d的生物化学需氧量，即BOD5。BODu（UOD:最终需氧量）：大致等于BOD20。TOD(totaloxygendemand):原理：废水中大多数有机污染物在相应的微生物和氧存在的条件下，氧化分解时都要消耗氧，且有机物的含量同耗氧量大小成正比。有机物在好氧条件下被微生物分解时所耗用的氧主要用于两个过程：碳化需氧量：有机碳→→→CO2；硝化需氧量：还原态氮→→→亚硝态氮或硝态氮。B、化学需氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)：是用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗的氧量。一般用强氧化剂重鉻酸钾，其氧化率可达80－100％，一般代表废水中有机物重量的98％。COD包括二部分：CODB：能够被生物降解的有机物的耗氧量；CODUB：不能被生物降解的有机物的耗氧量；CODB与BODu的关系：C、总需氧量(TotalOxygenDemand，TOD)：指废水中有机物彻底燃烧氧化的总需氧量。一般在900℃条件下。常用TOD分析仪。D、总有机碳(TotalOxygenCarbon,TOC)：测定方法同TOD：950℃条件下，高温燃烧水样，测定排出气体中的CO2含量，从中扣除碳酸盐等无机碳元素的含量（低温150℃燃烧获得），即为总有机碳。红外线分析仪测定，可靠性强，广泛采用。E、固体物质总固体（TS）：单位体积的水样在103℃－105℃蒸干后残留的物质总量；悬浮固体（SS)与溶解固体（DS)：过滤分离；挥发性固体（VS）与非挥发性固体（FS）：水样中的固体物经550℃灼烧，固体中的有机物即被气化挥发，此即为挥发性固体VS，残剩的固体为非挥发性固体FS。F、含氮化合物：有机氮（蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸、偶氮燃料等）、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等；既是自养生物的营养元素，又是废水污染和净化程度的重要指标。G、pH值、水温、色度、硫化物、盐度等指标。H、生物污染指标。细菌细胞总数：大肠菌群数：3、海洋污染的迁移与转化迁移：污染物入海后参与物理、化学和生物过程而产生的空间位置移动或由一种地球相向另一种地球相转移地现象。转化：污染物由一种存在形态向另一种存在形态转变。海洋污染物的迁移与转化过程：A、物理过程：B、化学过程：C、生物过程：4、海洋的自净能力和环境容量A、海洋自净能力：海洋自净(environmentalself-purification)：海洋自净能力：是指环境受到污染后，在海洋的物理、化学和生物因子作用下，使污染物质的浓度逐渐降低直至消除，达到自然净化的能力。海洋自净过程包括：物理净化：通过稀释、吸附、沉淀、气化、光降解等作用而实现的自然净化。其中海流的输送和稀释扩散是快速净化的主要途径。化学净化：通过氧化还原、化合分解、交换和洛合等化学反应实现的自然净化。生物净化：通过生物类群的代谢作用（同化作用和异化作用）使环境中的污染物质的数量减少、浓度下降、毒性减低甚至消失的过程。微生物对物质降解与转化的特点：微生物个体微小、比表面积大，代谢速率快；微生物种类繁多、分布广泛、代谢类型多样；微生物具有多种降解酶；微生物繁殖快、易变异、适应性强；微生物具有巨大的降解能力；微生物具有共代谢作用；微生物共代谢作用：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。B、环境容量：是在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。环境容量的大小：环境容量包括二个方面：绝对容量（WQ）：由规定的环境标准（WS）和环境背景值（B）所决定：（WQ）=WS--B年容量（WA）：一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大充许值的情况下，每年所能容纳的污染物的最大负荷量。如污染物的输入量为A（单位负荷量），一年后被净化的量为A’，则该污染物在这一环境中的年净化率：K=（A/A’）×100%年容量与绝对容量的关系为：WA=K×WQ二、海洋污染的生物效应和生物监测海洋污染的生物效应海洋污染的生物监测毒性试验残毒测定1、海洋污染的生物效应A、污染物在生物化学和分子水平上的影响影响生物体内酶的活动、新陈代谢；污染物可与生物大分子结合，导致生物大分子的化学性损伤；B、污染物在细胞和器官水平上的影响细胞结构和功能的改变；器官功能减退、降低、丧失；靶器官（targetorgan）：C、污染物在个体生物水平的影响：生物浓缩(bioconcentration)：生物浓缩系数(bioconcentrationfactor,BCF)：指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值，用以表示生物浓缩的程度。生物积累(bioaccumulation)：急性中毒(acutetoxicosis)：慢性中毒(chronictoxicosis)：污染物在个体生物水平的影响死亡；对行为的影响；回避行为：捕食行为：警惕行为：对繁殖的影响；对生长和发育的影响。D、种群-群落的生态效应生物多样性下降：耐污种：敏感种：生物放大（biomagnification）：生态危机：化学污染物对生物的联合作用：协同作用(SynergisticEffect)：指两种或两种以上化学污染物同时与生物机体接触，对生物所产生的生物学作用强度远远大于它们分别单独与生物机体接触时所产生的生物学作用的总和。相加作用(AddictiveEffect)：指多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于其中各化学污染物分别产生的作用强度的总和。独立作用(IndependentEffect)：指多种化学污染物各自对生物机体产生的毒性作用的机理不同，互不影响。拮抗作用(AntagonisticEffect)：指两种或两种以上化学污染物同时或数分钟之内先后输入生物有机体，其中一种化学污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用强度低于两种污染物的任何一种单独输入机体的强度。2、海洋污染的生物监测A、利用指示生物进行监测污染指示生物(indicatororganism)：是指对环境中的污染物质产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量现状和变化的生物。包括二种类型：敏感生物：耐污染生物：B、利用生物群落结构的变化进行监测严重污染区：所有的底栖动物都不能生存，为无生物区；污染区：底栖动物种类很少，但耐污染的种类增加；轻度污染区：底栖动物群落发生变化，对污染敏感的种类开始消失；非污染区：底栖动物群落组成正常，没有受到污染的影响。3、毒性试验残毒测定A、急性毒性试验半致死浓度(medianlethalconcentration，LC50）：半数效应浓度(medianeffectconcentration，EC50）B、慢性毒性试验指标：受试动物的生长率、生理、生化和行为反应等。C、残毒测试三、我国海洋污染现状据国家海洋局新闻发布会公布的2001年中国海洋环境公报表明，2001年我国海洋环境质量恶化趋势仍未得到遏制，虽然我国大部分海域环境质量基本保持良好状态，但全国未达到清洁海域水质标准的海域面积约17.3万平方公里；沿海污染仍然相当严重，局部海域环境继续恶化，严重污染海域面积比上年扩大了约4000平方公里，主要分布在人口密度大、工业集中的大中城市沿海海域；海洋赤潮频发，危害严重。2001年全国海域发现赤潮77次，累计面积超过1.5万平方公里，比上年增加49次，增加面积5000平方公里。赤潮频发多在受无机氮和磷酸盐污染严重的东海、渤海和黄海。1998年山东沿海扇贝受赤潮影响大面积死亡，损失达80%。1999年香港海水网箱养殖业鱼类损失达50%以上，造成下半年鱼价大幅度上扬。随着沿海工业、人口的增加和海洋开发的发展，来源于“三废”排放、海岸工程建设、海上船舶、石油勘探开发、海滩事故、海洋倾废、大气沉降以及在局部海区被称为除工农业污染、生活污染以外排行第三的海水养殖自身所造成的污染等途径的污染物，使海洋环境质量下降，特别是河口和沿岸海湾会受到不同程度的损害，甚至酿成重大的灾害，造成惨重的人命和财产损失。海洋污染物来源1、陆源污染：是指陆地产生的污染物（工农业废弃物、城市生活废弃物）通过不同的渠道进入并污染海洋的过程和结果。大量的陆源污染物进入海洋，对海洋环境破坏非常严重，每年由陆源污染物排放导致的海洋污染事件最多，由此造成的各种急慢性灾害层出不穷。2、海上倾废：多年来因海上倾废破坏海洋环境，造成重大经济损失的事件不但没有减少，反而有增长的势头。3、开发溢油：是海洋油污染的主要来源之一，对海洋环境破坏很大。4、海洋工程：港口、码头、船厂、油库、电厂、仓库、矿山、钢铁厂、化工厂、造纸厂、围海造地海水养殖基地等及其改变、影响海岸和海洋的开发利用的海洋工程建设或活动等。任何改变海洋的自然条件系统，都会破坏海洋环境的平衡和海洋生态系统。5、船舶污染：船舶故意、任意、意外地向海洋排放油类及其它污染物，是海洋环境遭受污染损害的一个基本来源和重要因素。6、海水养殖：近20年来我国渔业持续快速增长，连续10年居世界第一。2000年养殖产量达2578万吨，占渔业总产量的60%。尤其是海水养殖业，其产量占总产量的41%，成为我国海洋经济新的增长点，功不可没。但是，必须清楚的看到，海水养殖业虽然获得了可喜的经济效益，同时也引发、产生了一系列难以治理的生态环境问题，为此，我们已付出并将继续为之付出沉重代价。四、加强海洋污染监测海洋污染监测从宏观上要分为二大类：第一类是趋势性监测，亦称常规监测或例行监测，其又细划为环境质量监测和污染源监测；趋势性监测主要是掌握大就度、长周期海洋环境变化动态，为国家制定海洋环境保护大政方针提供科学依据。第二类是控制性监测，亦称现状监测、应急监测或特例监测，又细分为排污总量控制监测、浴场监测、赤潮监测、污染事故监测、纠纷仲裁监测、考核验证监测等；控制性监测主要是对近岸区域的污染状况进行监督监测，为海洋管理提供技术支撑。在海岸带综合管理中，海洋污染的趋势性监测和控制性监测都是一种政府行为，二者相互配合、相互补充、缺一不可。海洋污染监测的必要性1、海洋污染监测