人类活动对海洋环境与海洋生物的影响

1、 人类活动对 海洋环境与海洋生物的影响 v 第一节：海洋污染及防治对策 v 第二节：赤潮 第第 一节：海洋污一节：海洋污 染及防治对策染及防治对策 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 q 海洋污染概念海洋污染概念 q 海洋污染物质分类海洋污染物质分类 q 海洋污染的迁移与转化海洋污染的迁移与转化 q 海洋的自净能力和环境容量海洋的自净能力和环境容量 1 、海洋污染概念、海洋污染概念 海洋污染海洋污染：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

2、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：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、海洋污染物质分类 按污染物质来源分为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

3、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环境污染的污染和净化指标 A、生物化学需氧量、生物化学需氧量(Biochemical Oxygen Demand

4、， 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）：大致等于最终需氧量）：大致等于BOD20。 TOD(total oxygen demand): 原理：原理：废水中大多数有机污染物在相应的微生物 和氧存在地条件下，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

5、程：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.化学需氧量化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，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80100，一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(Total Oxygen Demand，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TO

6、D分析仪。 D、总有机碳(Total Oxygen Carbon,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103105 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 F、含氮化合物、含氮化合物： 有

7、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、盐度等指标值、水温、色度、硫化物、盐度等指标： H、生物污染指标：、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、海洋污染的迁移与转化 迁移：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：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

8、力和环境容量、海洋的自净能力和环境容量 A、海洋自净能力、海洋自净能力： 海洋自净海洋自净(environmental self-purification)： 海洋自净能力海洋自净能力：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：海洋自净过程包括： 物理净化物理净化：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。 生物净化生物净化：通过生物类群的代谢作用（同化作用和

9、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：、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： 绝对容量绝对容

10、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（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 q海洋污染的生物效应 q海洋污染的生物监测 q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；

11、 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； 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： 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化学污染物对生物的联合作用： 协同作用协同作用(Synergistic Effect)：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。 相加作用相加作用(Addictive Effect)：指多种化学污染物混合所产生的 生物

12、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。 独立作用独立作用(Independent Effect)：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。 拮抗作用拮抗作用(Antagonistic Effect)：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(indicator organism)：是指

13、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： 3 、毒性试验残毒测定 A、急性毒性试验、急性毒性试验 半致死浓度(median lethal concentration，LC50）： 半数效应浓度(median effect concentration，EC50） B、慢性毒性试验、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、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

14、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

15、增加和海洋开发的发展，来源于“ 三废三废”排放、海岸工程建设、海上船舶、石油勘探开发、海滩事排放、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、工农业污染、 生活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海水养殖自身所造成的污染等途径的污 染物染物，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：、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

16、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：、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：、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。 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：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：第二类：是控制性监

17、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海洋污染监测的必要性 1、海洋污染监测是制定海洋综合管理政策的依据 污染监测单位一般对海岸带区域内的水文、水质、底质、生物、 生态、大气等项目进行定期取样的监测，将获得的大量污染监测数据作分 析、研究后，分别编制成海岸带环境质量的月报、季报、年报等各种简报

18、及报告书。 这些报告书较全面准确地反映了海洋内各种环境要素的实际情况 ，从中可以了解被监测区域的环境是否受到污染和破坏，程度如何；区域 内的环境质量分布状况，可能或已造成的环境损失及潜在问题存在的区域 等。 海洋监测就象一把尺子，衡量着不断变化的海洋环境，积累和研 究这些资料，找出规律性的东西，可为各级政府部门制定不同时期的海岸 带环境管理、环境保护规划和有关的方针政策提供可靠依据。 2、执行海洋综合管理的各项制度措施， 离不开海洋污染监测的定量监督 在海洋内，由于生产企业类型不同，它们在生产或运行过程中产生污染 物的方式、种类及数量各不相同，因而适用的法律法规及行使权力的行政主 体也存在差别

19、。若在海洋内实行综合管理，必将使管理的效率大大提高，而 要将综合管理的各项环境保护制度措施落实到实处并以得成效，就离不开海 洋污染监测的定量监督。 建设项目的环境影响评价离不开海洋污染监测 建设项目的“三同时”是否完成，有赖于污染监测 实施海域污染物总量控制必须依靠污染监测 进行海洋功能区划需要污染监测 划定排污口、收取排污费需要污染监测的数据 海洋防灾、减灾依赖监测基础资料 环境专项整治是否取得实效，要以环境监测结果进行评判 3、处理污染事故，解决污染纠纷，必须依据污染监测 海洋区域情况复杂，聚集了众多的港口、码头、临海工矿企业、水产养殖、 入海河流及排污口，污染事故的发生比较频繁，伴随着污

20、染物的事故性排放所造成 的经济损失，还会引起有着部门之间或地区之间的污染纠纷，要依法处理污染事故 ，解决污染纠纷，保护海洋环境及资源，就必须依据污染监测所提供的证据。 污染监测能及时准确地分析污染事故产生的原因，找出责任者 污染监测结果能对管理部门正确适用法律提供依据 五、国际海洋污染公约介绍 1、海洋污染海洋污染是一个日益引起各国关注的问题，海 洋污染来自陆地、大气、直接倾废、船舶作业以及 其它海洋活动。 目前，针对海洋污染的世界公约只有两个， 即伦敦倾废公约（LDC）和MARPOL公约。前者直 接涉及海洋处置废物，后者有关船舶作业。 防止倾倒废物及其他物质引起的海洋污染的公约，1972（L

21、DC） ，简称伦敦倾废公约 A、LDC的由来：LDC条约原计划于1972年联合国召开的人类环境会 议上签署，但是经几次国际会议（1971分别在伦敦、渥太华和雷克雅未克 举行会议及1972年举行耸敦会议），但未充分准备好，LDC最终生效于 1975年8月30日。 B、内容简介：伦敦倾废公约即LDC公约共有22个条款，3个附件。 LDC把所有准备在海上倾倒的物质分类，并且分别把它们列入黑单、灰单 和白单。黑单中的物质禁止倾倒，灰单中的物质有特殊条件，而其他物质均 属白单，可以在海洋中倾倒。 防止船舶造成污染国际条约及1978修正案（MARPOL 73/7） 为解决引起公众关注的由船舶事故及船舶作业

22、排放造成的油类对 海洋的污染问题，英国政府曾于1954年召集了一个会议，通过了“ 防止油污染的国际公约”（1958年生效）IMO执行这一条约并且于 1962年、1969年和1971年三次修正了此条约。 六十年代末期，这一条约扩展到船运其他物质的污染问题。 1969年10月，IMO召集大会，后来，在联合国人类环境会议精神 的影响下，IMO决定采取国际行动，防止船舶引起污染问题。1973 年各国代表团在IMO主办的集会上提议制定1973年MARPOL条约 。 1978年通过的修正案把保护船舶安全，防止污染的措施包括进 去。今后，这些活动都将服从MARPOL条约。 MARPOL条约有几个附则，其中附

23、则I关于油，附则II有关散装液 态化学品，这两个附则是强制性的，所有的成员必须执行。而其他的 附则，如有关带包装的货物的附则III、有关污水的附则IV以及有关垃 圾的附则V属于选择性的规则。 Overview MARPOL 73/78 (the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) is the international treaty regulating disposal of wastes generated by normal operation of vessels MARPOL 73

24、/78 is implemented in the U.S. by the Act to Prevent Pollution from Ships, under the lead of the U.S. Coast Guard 161 countries are parties as of December 2001. International Maritime Organization (IMO) in London performs Secretariat functions. Mailing address: Structure Treaty consists of 20 Articl

25、es and 5 Annexes. A 1978 protocol contains modifications to the original 1973 treaty text. MARPOL (Article 14) provides that Annexes I and II are mandatory on parties to the treaty vs. Annexes III, IV, and V, which are optional annexes and not binding unless the party has specifically accepted those

26、 Annexes. Annex subject matters and status are as follows: Annex Subject Entry Into Force LDC伦敦倾废条约和伦敦倾废条约和MARPOL 73/78条约的共同目标条约的共同目标 两者最大的区别是LDC条约虽然主要是有关防止海洋污染，但是它必须 考虑陆地处理、处置或消毁废物的实用性或者废物处理到无害后在海上倾倒的可 行性，也就是说，LDC在废物管理问题上还存在很多问题有待解决。 MARPOL 73/78主要针对海洋问题，处理IMO委员会或大会决定采取的各 项政策的执行中所发现的问题。 总之LDC条约和MAR

27、POL条约都取得了巨大的成功。它们已成为全球性协议 的典范。过去所取得的成绩以及它们在瞬时变幻的世界中所保持的活力和机动灵 活性正表明了它们将在今后防止海洋污染中起重要作用。 第 二节： 赤赤 潮潮 赤潮和赤潮生物 赤潮发生原因及基本过程 赤潮的预测和防治对策 防止赤潮的紧急措施 1、赤潮和赤潮生物 赤潮的定义 赤潮生物类别 赤潮毒素及其分类 赤潮生物的生长与分裂速度 赤潮生物的垂直移动和聚集 赤潮的危害 1、赤潮的定义 赤潮赤潮(Red tide)：是海洋中某些微小的浮游生物（浮游植物、原生 动物或细菌）在一定条件下暴发性增殖和聚集，而引起海水变色的一 种有害的生态异常现象。通常水体颜色因赤

28、潮生物的数量、种类而呈 红、黄、绿和褐色等。 有害藻类水华有害藻类水华(HAB: harmful algal blooming) 我国自1933年首次报道以来，至1994年共有 194次较大规模的赤潮，其中60年代以前只 有4次，1990年后则有157起。 2、赤潮生物类别 赤潮生物赤潮生物：能形成赤潮的浮游生物。 全世界的赤潮生物全世界的赤潮生物：约有300种左右，隶属于10个门类。 我国海域存在的赤潮生物我国海域存在的赤潮生物：约有127种，隶属于8个门类。 我国沿海已发生赤潮的赤潮生物我国沿海已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）

29、。 赤潮的颜色赤潮的颜色：可因形成赤潮的生物种类不同而呈现出不同的颜色。 红色、粉红色赤潮红色、粉红色赤潮：夜光虫、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌等； 黄色、茶色、茶褐色赤潮黄色、茶色、茶褐色赤潮：裸甲藻； 绿色赤潮绿色赤潮：绿色鞭毛藻； 土黄、黄褐色、灰褐色赤潮土黄、黄褐色、灰褐色赤潮：硅藻类。 主要赤潮生物主要赤潮生物 原生动物原生动物 红色中缢虫红色中缢虫 Mesodinium rubrumMesodinium rubrum (Lohmann) Hambuger et Buddenbrock (Lohmann) Hambuger et Buddenbrock , 1911 , 1911 细胞

30、由前后细胞由前后2 2个不同的球体接合而成，长度一般为个不同的球体接合而成，长度一般为303050m50m，纤毛从两个，纤毛从两个 球体接合部位侧面倾斜伸出。球体接合部位侧面倾斜伸出。 本种分布在温带到北极的河口水域。我国大连湾海域，广东沿海红海湾、大本种分布在温带到北极的河口水域。我国大连湾海域，广东沿海红海湾、大 亚湾东部和珠江口的外伶河水域均发生过红色中缢虫赤潮，持续时间亚湾东部和珠江口的外伶河水域均发生过红色中缢虫赤潮，持续时间2 2天左右。天左右。 甲藻甲藻： 夜光藻夜光藻 Noctiluca scintillans (Macartney) Kofoid 无机磷：0.045mg/L;

31、 叶绿素a：1-10mg/L; 初级生产力：1-10mgC/(L.h). B、促进赤潮生物生长的有机物参与作为诱发因素、促进赤潮生物生长的有机物参与作为诱发因素：有些可 溶性有机物也有利于赤潮生物的增殖，它们除了作为营养物 质能被赤潮生物所利用外，更重要的是充当促进赤潮生物增 殖的促生长物质。 种类种类：VB1、VB12、VH； DNA、嘌呤、嘧啶、植物激素等。 机理机理：DOM与微量元素螯合，从而提高赤潮生物对所需微量 金属元素的利用率，同时，也使一些金属离子（如Cu）无毒 化。 C、微量金属元素、微量金属元素：也往往是诱发和促进赤潮发生的因素。 种类种类：比较重要的有Fe、Mn、Mg、Cu

32、、Mo、Co等。 作用作用：Fe是藻类细胞色素和许多酶的组成成分 Mg是叶绿素的构成元素； Co对能够合成VB12的蓝藻有增殖促进作用； 其中，Fe和Mn最为重要，因为一方面这两种元素对赤潮生 物增殖有强烈的刺激作用。另一方面它们在海水中的溶解 度很低，只有当它们与某些有机物结合形成螯合物时溶解 度才有所提高。 D、温度和盐度、温度和盐度：赤潮的发生往往与该海区的温、盐变化状况 有密切关系。从我国发生赤潮的现场温、盐记录来看，除了 微型原甲藻明显适应于低盐和束毛藻明显适应于高盐外，多 数赤潮发生时的水温较高（2328），盐度则较低（ ）。 2 、赤潮发生的基本过程 A、起始阶段、起始阶段：海域具有形成赤潮的生物种（包括营养细胞或胞囊），海水各 种理化条件能满足该赤潮生物生长、繁殖的需要。在这一阶段中，赤潮生物 开始繁殖或胞囊大量萌发，竞争能力较强的赤潮生物可逐渐发展到一定的种 群数量。 B、发展阶段、发展阶段：海区的各种营养物质及光照、温度、盐