海洋污染概述

主讲人：张曼霞大连海事大学环境科学与工程学院DMU第三章海洋污染概述2海洋污染1926年20世纪初1954年1969年第一次世界大战后海上石油运输量增多——航海者注意石油污染美华盛顿会议——企图达成海上油污控制国际协议《国际防止海上油污公约》美国——海上大面积油膜对海洋生物有害影响“托利•卡尼翁”号海难——海洋污染的巨大危害3海洋污染的定义1970年，联合国《海洋污染科学问题专家联合组》：人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口湾，以致造成损害生物资源，危害人类健康，妨碍包括捕鱼在内的各种海洋活动，损坏海洋使用质量及减损环境优美等有害影响。4海洋污染的定义1982年《海洋法公约》：人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口湾，以致造成或可能造成损害生物资源和海洋生物，危害人类健康，妨碍包括捕鱼和海洋其他正常用途在内的各种海洋活动，损坏海水使用质量和减损环境优美等有害影响。5海洋污染的定义思考1：按上述海洋污染的定义，如果不引起负效应，如引入适量的营养盐，对渔业产量有所提高，是否就不认为是污染?强调海洋生态系统健康——保护健康的海洋生态系统健康的生态系统的标准（马世骏）——•结构的平衡•功能的平衡•物质的进和出的平衡6海洋污染的定义思考2：按上述海洋污染的定义，是否应该禁止排放污染物?•海洋有净化能力——可以排污•排污有限度——不能超出环境容量7海洋污染的特点污染源多且复杂多渠道：排污管道、河流、大气、海上船只、石油平台等等。海水中的DDT大都同通过大气进入海域。多类别：放射性核素、痕量重金属、无机物、营养盐、难降解有机氯农药、油膜等。8海洋污染的特点污染持续性强、危害性大海洋是地球上污染物的归宿：位于各圈层的最低层——很难转移到别处积累不溶解/难降解物质：重金属、有机氯农药。DDT需要10~50年——分解50%全世界25年300万吨DDT——100万吨在海洋污染物传递、富集、转化：无机汞转化为有机汞——甲基汞的毒性比无机汞大污染物不消失二战时期德国投弃的芥子气——影响现在波罗的海渔民9海洋污染的特点污染扩散范围大世界海洋相互沟通，海水不停运动多氯联苯——海洋中原本不存在，在北冰洋和南极洲捕获的鲸鱼，太平洋复活节岛周围发现。日本海的沥青团块——出现在美国和加拿大西海岸沙滩上。10海洋污染的特点防治困难海洋污染积累过程漫长，不易及时发现需要依靠长期治理治理费用大危害影响面广难以彻底清除114.2海洋污染物海洋污染物：由人类引入海洋（包括河口湾），并对海洋环境的组成和性质发生直接或间接有害影响的物质。主要来源：大陆径流、大气。污染形态：废水、废渣、废气。124.2.1海洋污染物分类按照性质分类海洋污染物化学污染物物理污染物生物污染物无机污染物有机污染物热污染物放射性污染物病原体变应原污染物海洋污染物化学污染物物理污染物生物污染物无机污染物有机污染物热污染物放射性污染物病原体变应原污染物13海洋污染物分类按照来源、性质、毒性分类（常用）海洋污染物一、化石燃料/石油及其产品二、金属和酸碱三、有机化合物产品四、有机物和营养盐五、固体废物六、热污染七、人造放射性核物质八、病原体污染物海洋污染物一、化石燃料/石油及其产品二、金属和酸碱三、有机化合物产品四、耗氧有机物和营养盐五、固体废物六、热污染七、人造放射性核物质八、病原体污染物14海洋污染源污染源定义：造成环境污染的污染物发生源，包括向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所、设备、装置等。15污染源分类临海工厂的直接排污管（渠）道、市政综合排污管（渠）道、入海河流、沿海油田、港口等。1陆源型源头来自船舶、海上石油平台等，能直接入海。2海上型通过大气沉降、大气降水是污染物进入海中。3大气型按照污染物发生地点分类16挥发性强的农药、二氧化硫和某些重金属石油平台疏浚船大气沉降普通船17①各类船舶排出的含油压舱水、洗舱水、机舱污水、以及生活垃圾。②海上石油平台排放的含油污水和钻井泥浆。③通过专用运载船舶倾倒入海的港池、船道疏浚泥及其它固体和液体废弃物。④海损事故，如船舶，尤其是油轮因触礁、搁浅或碰撞，以及海上石油钻井平台的井喷事故等，使石油等污染物泄漏入海。18海上进入海洋的污染物质19污染源分类排污管（渠）道、入海河流、海港、船舶、海上平台等1点源大气污染源、沿海油田、地表径流2面源船舶3流动源按照污染物入海方式分类海洋污染物的迁移转化海洋生物和颗粒物表面的吸附在不同介质间的分配、在水体中的扩散海流输运过程等污染物迁移(分布、输运)污染物转化转化和降解——光照水化学生物等因素介导光照水相气相沉积相21海洋污染物的迁移过程污染物的迁移：在海洋环境中污染物通过参与物理、化学或生物过程而产生空间位置的移动，或由一种地球化学相（如海水、沉积物、大气、生物体）向另一种地球化学相转移。22海洋污染物的迁移过程污染物向海洋环境和在海洋环境中的迁移过程：物理过程1化学过程2生物过程323海洋污染物的迁移过程——物理过程污染物被河流、大气输送入海在海气界面间的蒸发、沉降入海后在海水中的扩散和海流搬运颗粒态污染物在海洋水体中的重力沉降等24海洋污染物的迁移过程——化学过程氧化、还原、水解、络合、分解等，使污染物在单一介质中迁移或由一相转入另一相，都属于化学迁移过程。常常伴随有污染物形态的转变。25海洋污染物的迁移过程——生物过程污染物经海洋生物的吸收、代谢、排泄尸体的分解、碎屑沉降作用生物在运动过程中对污染物的搬运污染物在水体和生物体之间迁移，或从一个海区或水层转到另一海区或水层，以及在海洋食物链中的传递思考：如何区别迁移过程还是转化过程？如微生物对石油等有机物的降解作用和对金属的烷基化作用26海洋污染物的迁移过程1976年国际海洋污染物迁移讨论会，将最重要的迁移过程总结归纳为：海洋14352河流-海洋空气-海洋颗粒物-海洋生物-海洋沉积物-海洋27①空气－海洋界面海洋表面微层/微表层（小于0.1毫米厚度的薄层）大气微表层对海－气间物质的交换速率起支配作用大部分物质在海－气界面双向迁移，但净通量是输入海洋28①空气－海洋界面主要输送污染物类别：陆源重金属微量元素（如汞、铅等）包括某些石油烃和有机氯在内的有机物放射性核素微生物等铅和汞从海面气溶胶进入大洋的量河流输入量近海倾废区的某些污染物通过大气向陆地输送29②河流－海洋界面河-海界面物理混合过程较快由于酸碱度、盐度等环境因素的改变、化学过程也较为复杂30②河流－海洋界面河流输送的溶解态和悬浮态污染物的行为取决于：1.环境酸碱度2.盐度：影响絮凝作用速率——污染物迁移和归宿3.氧化－还原状况：许多河口海域的氧化－还原电位和溶解氧含量在水平和垂直方向上都有差异，使变价元素在同一海域的不同部位有不同价态4.有机物和胶体的含量5.河口的地理环境差异31②河流－海洋界面河口海域是人类活动影响最大的区域：全世界的污染物质大部分是经过河流入海的。每年经河流进入海洋的淡水量约4×1016升。悬浮物质和溶解盐类约2×1013千克（溶解和颗粒态金属和有机污染物在内）18％左右是溶解盐类82％左右是悬浮固体物质。与淡水一道进入海湾和河口的颗粒物质，其中只有一部分到达深海，大部分都滞聚在河口海域和沿岸沉积物中。32③颗粒物－海洋界面海洋颗粒物质的成分主要是：无机碎屑生物尸体粪粒骨骼粒径范围：大多为1～100微米33③颗粒物－海洋界面颗粒物在水中的沉降速率与粒径大小成正相关：100微米粒径石英球在10℃时的沉降速率为0.7厘米/秒。颗粒物的丰度取决于：从海面和大陆边缘进入海洋的无机物质的量海洋生物的数量及活动34③颗粒物－海洋界面颗粒物沉降过程中，还伴随着对海水中溶解元素的吸附和解吸作用。在河口海域:颗粒物可以吸附离子或分子态污染物使之从水体转入沉积物在河口海域:吸附了污染物的河生颗粒物质也可以解吸,出于以下原因：颗粒物表面积缩小或吸附平衡改变。与海水中高浓度的钙、镁离子交换，污染物离子或分子重新进入水体。35③颗粒物－海洋界面颗粒物－海洋界面间的迁移作用：21在河流向海洋输送污染物过程起主要作用在污染物向海底的迁移过程起着重要作用36④沉积物－海洋界面该界面发生着复杂的物理、化学和生物过程。沉积物是大多数海洋污染物的最后归宿和储藏库。水体中物质的沉积过程：①溶解性组分发生化学沉淀；②胶体颗粒凝聚沉降；③颗粒状物质发生物理性重力沉降；④水体等温蒸发致使其中溶解性盐类过饱和析出。⑤微生物氧化还原作用是重要因素，如生成Fe(OH)3和FeS沉淀。37④沉积物－海洋界面污染物在沉积物－海洋界面中的迁移活动：底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降底层流和波浪的作用再悬浮底层流搬运再迁移长期的成岩作用有机结合态污染物被氧化、分解进入间隙水表层沉积物长期的成岩作用深层沉积物异地沉降浓度梯度扩散到上覆水二次污染颗粒态污染物沉降38④沉积物－海洋界面底栖动物的影响：搅动沉积物从而改变理化环境如改变溶解氧含量和氧化还原电位。泵吸海水，增强沉积物-间隙水间交换作用。39⑤生物－海洋界面污染物排泄到海洋A吸收过程B累积过程C同化和转化D食物链传递E代谢和排出排出无毒或低毒的有机结合态金属40A吸收过程生物体吸收环境中物质的情况有三种：①体表直接吸收：藻类植物、原生动物和多种微生物；②根系吸收：高等植物；③吞食吸收：大多数动物。在上述三种情况中，前两种属于直接从环境中摄取，后一种则需要通过食物链进行摄取。41B.累积过程相当一部分污染物进入环境后即被一些生物直接吸收，在生物体内积累起来。有的则通过不同营养级的传递、运移使顶级生物的污染物富集达到严重程度，可使人体发生严重的疾病。如日本有名的“水俣病”即是食用富集了大量有机汞的鱼类引起，而“痛痛病”是镉的富集引起的疾病。B.累积过程海洋生物对许多种重金属元素和有机氯农药的浓缩系数可达103～105。底栖生物如贻贝和牡蛎对重金属、烃类、石油和农药都有较大的积累作用，已被用来作为海洋污染的指示生物。C.同化作用同化作用/合成代谢是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质,并且储存能量的变化过程。即生物体利用能量将小分子合成为大分子的一系列代谢途径.44D.污染物在食物链中的传递生物的摄食造成了污染物沿食物链的传递。化学性质稳定、不易降解的污染物，食物链传递的效应十分显著。45D.污染物在食物链中的传递案例1：有机氯农药六六六，以及甲基汞等，在生物体内的浓度随营养级的升高而升高，表现出明显的生物放大现象，而积累在高营养级生物体内的六六六后甲基汞，有相当一部分是通过对低营养级生物的摄食获得的。46D.污染物在食物链中的传递案例2：对三丁基锡沿藻——轮虫——糠虾这一食物链传递的研究虽然未能证实有生物放大现象存在，但是糠虾体内的三丁基锡有近50%来自轮虫海洋生物通过摄食引起的污染物积累是非常显著的。47D.污染