第十一章 海洋污染和赤潮现象

1. 第十一章 海洋污染和赤潮现象

2. 第一节 海洋污染概述 • 一、海洋污染和污染物质的迁移与转化 • （一）海洋污染的定义及其特点 • 定义：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）、损坏海水和海洋环境质量等有害影响，称为海洋污染。

3. 海洋污染的特点： • 污染源广 • 陆源性污染物排入 • 海上活动 • 直接向海洋倾倒废物 • 大气扩散、雨雪沉降

4. 持续性强、危害大 • 扩散范围广 • 防治困难

6. 日本水俣病事件 • 时间： 1956年 • 地点：日本熊本县水俣湾东部的一个小镇——水俣镇。 • 事件：发现一种怪病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。 • 症状：病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者轻者口齿不清、步履瞒珊、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。 • 原因：工厂把未经过任何处理的含汞废水排放到水俣湾中。汞在生物体内转化成甲基汞（CH3HgCl）。甲基汞通过食物链进入动物和人体内，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑和知觉系统。 • 受害人数达数十万人。 • 至今为止，因水俣病而提起的旷日持久的法庭诉讼仍然没有完结。

7. （二）海洋污染物质分类 • 石油及其产品 • 重金属 • 农药：包括含汞、铜、砷、铅等重金属农药、有机磷农药和有机氯农药。 • 有机废物和生活污水 • 放射性物质 • 热污染 • 过多的CO2

8. 2007年12月7日，一艘在香港登记的油轮在韩国西海岸与另一艘大型轮船相撞，导致1.5万吨原油泄露。

11. 全球原油泄漏大事之最 • 代价最高：1989年3月24日，美国油轮“埃克森·瓦尔迪兹”号在美国阿拉斯加州附近海域触礁，3．4万吨原油流入威廉王子湾，造成大批海鸟和鱼类死亡。仅针对此次事故的清污费用就高达25亿美元，如果将赔偿和罚款计算在内，这场泄漏事故的代价为95亿美元。 • 泄漏最多：据路透社报道，1991年海湾战争期间，大约80万吨原油被蓄意释放进波斯湾，这也是历史上原油泄漏量最大的事件。 • 事故泄漏最多：1979年，“大西洋皇后”号油轮与另一艘船只在多巴哥岛附近海域相撞，油轮上28．7万吨原油流入大海。这是历史上因事故造成的最大泄漏事故。

12. 工厂废水 染织厂的排放口

14. CO2驱动的海水酸化及其生态学后果

26. （三）海洋污染物质的迁移与转化 • 物理过程 • 化学过程 • 生物过程

27. （四）海洋的自净能力和环境容量 • 海洋自净能力 • 环境自净是指环境受到污染后，在物理、化学和生物作用下逐渐消除污染物达到自然净化的过程。 • 海洋通过它本身的物理、化学和生物的作用，使污染物质的浓度自然地逐渐降低乃至消失的能力称为海洋自净能力。

28. 三种海洋自净过程（物理净化、化学净化和生物净化）相互影响，同时发生或交错进行。一般说来，物理净化是海洋自净中最重要的途径。三种海洋自净过程（物理净化、化学净化和生物净化）相互影响，同时发生或交错进行。一般说来，物理净化是海洋自净中最重要的途径。 • 物理净化 • 通过稀释、吸附、沉淀或气化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重要途径。

29. 化学净化 • 包括氧化还原、化合分解、交换和络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使环境中污染物质的数量减少、浓度下降、毒性减轻甚至消失的过程。

30. 环境容量 • 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。 • 环境容量的大小决定于环境空间的大小、各种环境要素的特征以及污染物本身的物理和化学性质。环境空间越大，环境对污染物的净化能力越强，环境容量就越大。对某一具体污染物而言，其物理、化学性质越不稳定，环境对该种污染物的容量就越大。

31. 二、海洋污染的生物学效应和生物监测 生源要素 富营 养化 干扰生态系统稳定性 环境缺氧 赤　潮 某些物种消失 污染物 个体生物的生物学效应 遗传、生化、 生理、行为 和形态效应 种群－群落生态效应 病原微生物被滤食动物富集 病原 微生物 卫生学 后果 免疫学效应 海洋污染生物效应示意图

32. １．个体生物的生物学效应 • （１）生物浓缩与生物积累 • 很多生物能从环境中吸收某些元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度，这种现象称为生物浓缩(bio-concentration)或生物富集(bio-enrichment)。 • 不同生物或同一生物对不同污染物的生物浓缩能力是不一样的。

33. 很多海洋生物都有从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物（如重金属、有机农药和放射性物质），并随生物的生长发育，浓缩系数不断增加，这种现象称为生物积累(bio-accumulation)。很多海洋生物都有从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物（如重金属、有机农药和放射性物质），并随生物的生长发育，浓缩系数不断增加，这种现象称为生物积累(bio-accumulation)。 • 浓缩系数(BCF)=Cf/Cw • Cf: 生物体内某物质的浓度 • Cw: 环境中某物质的浓度

34. 牡蛎在50ug/L的氯化汞溶液中对汞的积累

35. （２）急性中毒与慢性中毒 • 通常高浓度或剧毒性污染可引起海洋生物个体的直接中毒致死，这种急性中毒效应是显而易见的（如石油污染和赤潮）。 • 更多的情况是低浓度污染物进入生物体并在体内逐渐积累，从而对生物体内部的生理生化过程产生慢性中毒效应（改变细胞化学组成、抑制酶的活性、影响渗透压调节和正常代谢，从而影响生物体的生长、生殖和行为）。

36. ２.种群－群落的生态效应 • 受污染的海域其生物群落的组成和结构会相应产生改变。通常情况是某些耐污生物种类的个体数量会猛增起来，而对污染敏感的种类个体数会大量减少甚至消失。结果导致群落物种多样性指数明显下降。 • 生物放大（biomagnification)又称生物学放大，是指生物体内某种元素或难以分解化合物的浓度随生态系统中食物链营养级的提高而逐步增大的现象。

37. 某湖泊中的生物放大作用

39. 由于生物放大作用，进入环境中的毒物，即使是微量的也会使生物尤其是处于高营养级的生物受到毒害，从而干扰或破坏生态系统的能量流动和物质循环。污染严重的海区由于初级生产力下降，群落的分解作用强度超过光合作用强度，环境的理化条件的改变，造成整个生态环境的退化，群落朝逆向演替的方向发展，最后可能造成生态系统的崩溃。由于生物放大作用，进入环境中的毒物，即使是微量的也会使生物尤其是处于高营养级的生物受到毒害，从而干扰或破坏生态系统的能量流动和物质循环。污染严重的海区由于初级生产力下降，群落的分解作用强度超过光合作用强度，环境的理化条件的改变，造成整个生态环境的退化，群落朝逆向演替的方向发展，最后可能造成生态系统的崩溃。

40. （二）海洋污染的生物监测 • 利用指示生物进行检测 • 有些污染物质 在海水中的含量甚微而不易检测出来，因此可以利用生物与水质污染的关系以及生物富集某些污染物质的特殊性间接检测水质。 • 污染指示生物：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的现状和变化的生物。

41. 可以用作污染指示的生物包括对污染物质有敏感反应的生物和耐污染的生物，也包括与污染物质一起进入海洋的生物。可以用作污染指示的生物包括对污染物质有敏感反应的生物和耐污染的生物，也包括与污染物质一起进入海洋的生物。 • 除了耐污种类外，还可以根据某些海洋生物对特定污染物的敏感性或高度富集能力判断水质污染的程度。 • 如，棘皮动物通常对石油和重金属污染最敏感，实践中常利用海胆的受精卵判断海水中某些重金属污染的程度。利用牡蛎能高度富集海水中的有机氯农药，而在污染减轻或解除时又能将它排除体外的特性来检测海洋的有机氯农药污染。此外，牡蛎肉颜色的改变可以反映海水中铜离子的污染。

42. 除了底栖动物，有些浮游生物也可以作为污染的指示种。除了底栖动物，有些浮游生物也可以作为污染的指示种。 • 应当指出，生物种类和数量的分布并不单纯决定于污染，其他理化和生物因子也对生物的生存和分布有重要影响，所以利用指示生物监测和评价水体质量必须注意这些因素的作用。

43. 利用生物群落结构的变化进行监测 • 当环境受污染时，生物群落的种类组成会发生变化，这方面的研究也是在底栖动物方面的工作较多。通常，从污染源往外可以划分出以下几个污染区域： • 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。

44. 一般认为，强大的污染压力会降低群落多样性，多数种类消失，个别耐污染的种类疯长（特别是耐污染的ｒ选择种类首先发展起来），结果多样性指数下降。在一个污染区，离污染源越近，多样性指数下降得越厉害。一般认为，强大的污染压力会降低群落多样性，多数种类消失，个别耐污染的种类疯长（特别是耐污染的ｒ选择种类首先发展起来），结果多样性指数下降。在一个污染区，离污染源越近，多样性指数下降得越厉害。

45. 第二节　赤潮现象 一、赤潮和赤潮生物 • 赤潮的定义 • 赤潮(red tide)是海洋中某些微小的浮游生物在一定条件下爆发性增殖而引起海水变色的一种有害的生态异常现象。

46. 赤潮生物的类别 • 能形成赤潮的浮游生物称为赤潮生物。据报道，全世界已记录的赤潮生物有300种左右，隶属于10个门类。我国海域分布的约有127种，隶属于8个门类。其中在我国沿海发生赤潮的赤潮生物有30多种，主要是甲藻类(15种)，其次是硅藻类(7种)和蓝藻类(4种)。 • 赤潮引起海水变色可因形成赤潮的生物种类不同而呈现出不同的颜色。

47. 红色、粉红色：夜光藻、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌；红色、粉红色：夜光藻、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌； • 黄色、茶色或茶褐色：裸甲藻； • 绿色：绿色鞭毛藻； • 土黄色、黄褐色或灰褐色：硅藻类。 • 因此，所谓赤潮是各种色潮的统称。 • 单相型赤潮：发生赤潮时赤潮生物只有一个种占绝对优势，这是最为常见的情况。 • 双相型赤潮：发生赤潮时有两种共存的赤潮生物占优势。

49. 红色、粉红色：夜光藻、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌红色、粉红色：夜光藻、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌