环境海洋学课件第三章海洋环境的主要生态过程

第三章海洋环境的主要生态过程1第三章海洋环境的主要生态过程12第一节海洋环境的主要化学过程第二节海洋环境中的物质生产、能量流动与物质循环第三节海洋环境污染的生态效应第四节海洋环境自净能力2第一节海洋环境的主要化学过程第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化3第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成3海水是一种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水约占96.5％，其余主要是各种各样的溶解盐类和矿物，还有来自大气中的O2、CO2和N2等溶解气体。世界海洋的平均含盐量约为3.5％。而世界大洋的总盐量约为1.8×1015吨。假若将全球海水里的盐分全部提炼出来，均匀地铺在地球表面上，便会形成厚约40米的盐层。（一）海水的化学成分1.1海水的化学组成4海水是一种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水约占96.5类别含量主要元素常量元素A类＞50mmol/kg氢、氧、钠、氯、镁B类0.05～50mmol/kg硫、氟、硼、溴、锶、钾、硅、钙、碳微量元素C类0.05～50µmol/kg锂、氮、磷、铷、钼、碘、钡痕量元素D类0.05～50nmol/kg铝、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、钇、锆、镉、锑、铯、钨、铊E类＜50pmol/kg铍、钴、铌、银、铟、锡、金、汞、铅、铋表3-1海水中元素含量类别目前海水中已发现80多种化学元素，但含量差别很大。常量元素的含量约占全部海水化学元素含量的99.8%～99.9%。5类别含量主要元素常量元素A类＞50mmol/kg氢、氧、钠、（二）海水的盐度和氯度

海水盐度是指水中全部溶解的固体与水重量之比，平均为34.6‰，变化范围33‰～40‰，有的超过44‰。（红海：41‰~42‰，个别地方可达270‰，死海：超过300‰）

每千克海水中所含氯的克数，称海水的氯度。标准海水的氯度为19.381‰。溶解于海水中的化学元素绝大多数是以盐类离子的形式存在的，其中氯化物最多，约占88.6%，其次是硫酸盐，约占10.8%。1819年Marcet报告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海和中国海等14个站点水样的观测结果，发现各大洋和海域的常量成分与氯度的比值“几乎”是保持恒定的，即著名的“Marcet-Dittmar恒比规律”，这对于研究海水浓度具有重要意义。6（二）海水的盐度和氯度6第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化7第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成7

海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成分，通常被称为“植物营养盐”(Floralnutrients)、“微量营养盐”(Micronutrients)或“生源要素”。此外，海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素，也与生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素”。由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以，又称它们为“生物制约元素”(thebiologicallimitingelements)。1.2海水中的营养元素8 海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成

一、氮

氮是构成海洋生物体内蛋白质、氨基酸的主要组分。据研究，海水中无机氮化合物会被同化为植物细胞中的氨基酸，此外，近年来的一些研究表明，海洋浮游植物也会直接利用一部分溶解有机氮化合物（DissolvedOrganicNitrogen,DON），但是吸收量甚少。

NH3是水生动物的代谢产物，尤其是浮游动物排泄物中含量很高。NH3含量过高，对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡。9一、氮9▲溶解氮：N2▲无机氮化合物：NH4+或NH3、NO3-、NO2-▲有机氮化合物：主要是蛋白质、氨基酸、脲、甲胺等▲不溶于海水的颗粒态氮：活的生物组织及碎屑物质、粘土矿物吸附的溶解无机氮在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无机氮化合物，包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐。三者在海水中总量约为5.4×1017g。仅占海洋总氮量的2.4％。在大洋表层水中，它们的含量分别为(1～600)μg/dm3，(0.1～50)μg/dm3，(5～50)μg/dm3。

氮在海水中的存在形态10在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无机1111

二、磷

磷酸盐是海洋生物必需的营养盐之一，对脊椎动物，P是构成骨骼的主要成分。海水中P是海洋初级生产力的控制因素之一。12二、磷12

磷在海水中的存在形态磷以不同的形态存在于海洋水体、生物体、沉积物和悬浮物中。磷的化合物有多种形态：◆无机磷酸盐溶解态无机磷酸盐(DissolvedInorganicPhosphorus,DIP)(主要存在形态)颗粒态无机磷酸盐(ParticulateInorganicPhosphorus,PIP)◆有机磷化合物颗粒有机磷化合物(ParticulateOrganicPhosphorus,POP)溶解有机磷化合物(DissolvedOrganicPhosphorusDOP)13磷在海水中的存在形态13海水中溶解有机磷化合物（DOP）：在真光层（可以发生光合作用）内，DOP含量可能超过DIP。研究发现，某些不稳定的溶解有机磷化合物是海洋循环中十分活跃的组分。海洋中溶解无机磷酸盐（DIP）存在如下平衡：k1H++H2PO4-k2H++HPO42-k3H++PO43-H3PO4因此，海水中的溶解无机磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等存在形式。海水中还存在一类由PO43-聚合而成的多磷酸盐（Polyphosphate），多磷酸盐仅占海水总磷含量的一小部分，它们能和多种金属阳离子形成溶解态络合物。

14海水中溶解有机磷化合物（DOP）：在真光层（可以发生光合作用

海洋中颗粒有机磷化合物（POP）：指生物有机体内、有机碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物细胞原生质，例如，遗传物质核酸（DNA、RNA）、高能化合物三磷酸腺苷（ATP）、细胞膜的磷脂等。所有生物细胞中都含有机磷化合物，所以，磷是生物生长不可替代的必需元素。在海洋生物体中，C/P原子比为(105～125):1，而陆地植物由于没有含磷的结构部分，C/P原子比高得多，约为800:1。

15海洋中颗粒态无机磷酸盐（PIP）：主要以磷酸盐矿物存在于海水悬浮物和海洋沉积物中。其中丰度最大的是磷灰石(apatite)，约占地壳总磷量的95％以上，磷灰石是包括人在内的各种生物体的牙齿、骨骼、鳞片等器官的主要成分。 海洋中颗粒有机磷化合物（POP）：指生物有机体内、有机碎屑

三、硅

硅是海洋植物，特别是海洋浮游植物硅藻（Diatom）类生长必需的营养盐，硅藻吸收蛋白石（Opal，SiO2·2H2O）用以构成自身的外壳。含硅海洋生物的残体沉降到海底后，形成硅质软泥，是深海沉积物的主要组分。16三、硅16海水中硅主要以溶解硅酸盐和悬浮的颗粒二氧化硅两种形式存在。在海水pH为7.7-8.3的条件下，硅酸的解离很小，主要以硅酸分子（SiO2·H2O）的形式存在。此外，还有一部分发生聚合形成多硅酸（xSiO2·yH2O），因为聚合程度不同，所以分散在海水中的多硅酸的颗粒大小不同。通常将海水中单分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其离子称为溶解无机硅。颗粒硅中除包括聚合度大的胶体状态之外，还有粘土及含硅的碎屑等。硅在海水中的存在形态17海水中硅主要以溶解硅酸盐和悬浮的颗粒二氧化硅两种形式存在。在由于浮游植物的吸收，溶解态氮在海洋表面浓度最低，其浓度随深度增加，在1000m深度处有一个大值，但一般认为，最大值应该处于底层海水中。四、氮、磷、硅在海洋中的分布18由于浮游植物的吸收，溶解态氮在海洋表面浓度最低，其浓度随深度19海洋中磷的浓度一般随纬度的增大而增大，随深度的增加而增加，浅海高于大洋。19海洋中磷的浓度一般随纬度的增大而增大，随深度的增加而增加20

海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；在夏、秋季，植物生长缓慢时，海水中的硅有一定回升；临近冬季时，生物死亡，其残体缓慢下沉，又缓慢释放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅质沉积中，经过漫长的地质年代后，可重新通过地质循环进入海洋。20海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化21第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成21

溶解气体海洋与大气直接接触，海水的运动使得空气溶解于海水，主要的溶解气体为N2、O2及CO2。注：海水的温度、盐度、压力与流动混合等条件会影响气体的溶解度。

气体来源1.大气2.海底火山活动3.海水化学作用光合作用呼吸作用沉积物的放射衰变1.3海水中的溶解气体22

溶解气体光合作用呼吸作用沉积物的放射衰变1.3海水中的浮游植物O2CO2海水表层O2CO2O2CO2O2O2表层的浮游植物行光合作用吸收CO2，释放出O2，因此海水CO2的含量，表层最少，深层较多；而O2的含量则表层最多，深层较少。

O2：表层>深层CO2：表层<深层O2和CO2含量变化

光合作用及呼吸作用会影响O2和CO2的含量，因此生物活动对O2及CO2在海洋中含量分布有很大的影响。

23浮游植物O2CO2海水表层O2CO2O2CO2O2O2表层的

海洋中CO2的比例（15%）远高于大气中所占的比例(0.035%)这是为什么呢？主要是因为海水中有大量的镁离子和钙离子，可与碳酸氢根、碳酸根形成碳酸盐类，部份藻类、贝类、珊瑚会吸收这些碳酸盐类制造外壳，当这些生物死亡后所留下的外壳经化学作用会释放CO2

。气体大气海洋N278.08%48%O220.95%36%CO20.035%15%24海洋中CO2的比例（15%）远高于大气中所占的比例(0.第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化25第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成251.4海水中的CO2体系261.4海水中的CO2体系2627

自工业革命以来，化石燃料的大规模使用直接导致大气中作为“温室气体”的CO2的急剧增加。由于海洋是吸收并储存CO2的巨大储库，其重要的调节作用使得大气中增加的CO2含量远远少于人类活动产生的排放量。海水中的CO2受下列平衡所制约，在该复杂体系中CO2的多少又直接影响着海水pH的变化。27自工业革命以来，化石燃料的大规模使用直接第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化28第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成281.5海洋富营养化富营养化（eutrophication）：水体中氮、磷等营养物质的富集以及有机物质的作用，造成藻类大量繁殖和死亡，水中溶解氧不断消耗，水质不断恶化，鱼类大量死亡的现象。（污染生态学定义）在富营养化水体中，如果水生动物如鱼类、虾类等消耗浮游生物的速度赶不上藻类的繁殖速度，水中的藻类就会越积越多，因占优势的浮游生物颜色不同，水面往往呈现红色、棕色或绿色等，这种现象发生在海洋上就称为赤潮，发生在江河、湖泊中就称为水华。291.5海洋富营养化富营养化（eutrophication）

赤潮是一种自然现象，也是人为因素引起的。人类早就有相关记载，如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述：“河里的水，都变作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝这里的水了”。在日本，早在腾原时代和镰时代就有赤潮方面的记载。1803年法国人马克.莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831-1836年，达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。据载，中国早在2000多年前就发现赤潮现象，一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。但我国的赤潮研究起步较晚，最早有文字记载的是1933年原浙江水产实验场费鸿年报道发生在浙江镇海至台州-石浦-带的夜光藻-骨条藻赤潮.

赤潮是由于海域环境条件的改变，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生动物或细菌等）暴发性大量增殖和高密度聚集，引起水色异常，造成海域生态破坏和人类健康受损的现象。赤潮30 赤潮是一种自然现象，也是人为因素引起的。人类早就有相关记赤潮的危害对养殖区水产资源的破坏对人类健康与安全的危害对沿岸海域生态环境的破坏

31赤潮的危害对养殖区水产资源的破坏311.对养殖区水产资源的破坏分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的鳃上，妨碍其呼吸，导致窒息死亡；产生毒素，危害甚至直接毒死养殖生物，目前我国已知有毒的就有83种；导致水体缺氧或造成水体有大量硫化氢和甲烷等，使养殖生物缺氧或中毒致死；吸收阳光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的阳光而死亡。赤潮破坏了基础饵料，严重地破坏整个海洋水产养殖业。321.对养殖区水产资源的破坏分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的赤潮毒素的富集与传递。

由于有毒赤潮生物含有剧毒，可通过直接分泌和食物链传递，危及人类的健康与安全，甚至引起人类中毒死亡。有些赤潮生物不仅分泌毒素，甚至死后还继续放毒，而且有些毒素的毒性远远超过氰化物，如链状柒沟藻分泌的石房蛤毒素，其毒性比眼镜蛇毒高出80倍，比一般可卡因麻醉剂高出10万多倍，可直接或间接地毒死海洋生物及人类。病原体大量繁殖。

发生赤潮的水体中，细菌、病菌生长繁殖蔓延、有的病菌可达5×104～5×108个／L。2.对人类健康与安全的危害33赤潮毒素的富集与传递。2.对人类健康与安全的危害333.对沿岸海域生态环境的破坏

破坏海洋生态系统。破坏海洋食物链的正常顺序和生产过程，威胁着海洋生物的生存，降低海洋生物多样性。由于少数藻类的暴发性异常增殖，会造成海水pH值升高，粘稠度增大，改变浮游生物的生态系统群落结构。

赤潮与海域污染的相互影响和加和作用。发生赤潮海域，若污染源不能切断，污染物仍不断输入，海域可能加剧富营养化和不断发生赤潮。赤潮加重了海域污染，污染又引起赤潮，这样不断地破坏海洋的生态平衡。对沿岸景观的破坏。343.对沿岸海域生态环境的破坏

破坏海洋生态系统。34美国和日本曾是世界上两个赤潮严重的国家。50年代到60年代中期，美国佛罗里达州沿岸几乎每年都有赤潮发生，造成了鱼、虾、贝类的大量死亡，就连以这些生物为食的海龟、海豚也不能幸免。据日本1979年的统计，在全部的海洋污染事件中，赤潮占8%，从1970年以来，赤潮已成为日本一种不可避免的海洋灾害。以濑户内海为例，1955年前的几十年间共发生过5次赤潮，而1959-1965年10年间就发生了39次；1996-1980年15年间竟先后发生了2589次，平均每年170余次，其中造成严重危害的305次。1975年和1976年两年，每年都在300次以上。据统计，1965-1973年5年间，日本全国因赤潮造成的渔业经济损失达2417亿日元，每年平均几百亿日元。赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈35美国和日本曾是世界上两个赤潮严重的国家。50年代到60年代中我国近年来赤潮发生的频率也越来越高，地区也越来越广。据不完全统计，1980-1992年，在我国海域共发现赤潮近300起，是70年代的15倍。赤潮发生的范围涉及南海、东海、黄海和渤海，其中珠江口、湛江港、舟山群岛、长江口、胶州湾、大连湾、辽东湾和渤海湾是赤潮的多发区。

仅1989年一年，我国沿海就有六个地区遭受赤潮的袭击，直接经济损失2亿元以上。其中8-10月份，河北省黄骅市近海2.6万亩虾池受灾，损失3千万元，唐山市和沧州市则分别因此损失8000万元和3000多万元。1990年在海南岛西北部海域也因赤潮造成2800多万元的渔业损失。赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈36我国近年来赤潮发生的频率也越来越高，地区也越来越广。据不完全一、化学因素

赤潮研究普遍认为：赤潮的发生与海水中氮、磷等营养物质密切相关、营养盐是形成赤潮的物质基础和主要条件。其来源主要有以下两方面：大量未经处理的城市生活污水和工业废水倾注：海水养殖的自身污染：网箱养殖盲目发展也是造就赤潮泛滥的“温床”的另一个重要原因。由于投铒中的残余铒料和鱼类排泄物沉积，使一些海域严重富营养化。

上述两方面原因导致在内湾、浅海区中无机态氮、磷酸盐和铁、锰等微量元素增多，给赤潮生物的大量繁殖提供了丰富的营养物质。赤潮的形成原因37一、化学因素 赤潮研究普遍认为：赤潮的发生与海水中氮、磷等二、物理因素上升流：上升流能将海底的营养物带到表层，为赤潮生物提供丰富的各种营养物，因此，赤潮常常发生在有上升流的海域。海温或盐度：一般赤潮发生于水温20℃～30℃的海域中；赤潮海域的盐度一般为27‰～37‰。气象条件：通常赤潮出现于闷热、风平浪静的夏季。水团影响：赤潮爆发与不同盐度的海水形成的锋面有关。由于台湾暖流北上或外海海水在浙江沿海形成的锋面，使东海多发赤潮。此外，水底层出现无氧和低氧水团也会引起赤潮。城市暴雨和洪水：大量的营养盐和微量元素冲刷进入海洋，诱导海域、河口的赤潮发生。38二、物理因素上升流：上升流能将海底的营养物带到表层，为赤潮生赤潮的预防与治理由于赤潮发生的原因比较复杂，目前还难以及时准确的预报。科学的治理方法仍然是以防为主，防治结合。概括起来主要有以下四条：39赤潮的预防与治理由于赤潮发生的原因比较复杂，目前还难以及时准一、控制污水入海量，防止海水富营养化

海水富营养化是形成赤潮的物质基础。携带大量无机物的工业废水及生活污水排放入海是引起海域富营养化的主要原因。我国沿海地区是经济发展的重要基地，人口密集，工农业生产较发达。然而也导致大量的工业废水和生活污水排入海中。据统计，占全国面积不足5%的沿海地区每年向海洋排放的工业废水和生活污水近70亿吨。随着沿海地区经济的进一步发展，污水入海量还会增加。因此，必须采取有效措施，严格控制工业废水和生活污水向海洋超标排放。按照国家制定的海水标准和海洋环境保护法的要求，对排放入海的工业废水和生活污水要进行严格处理。40一、控制污水入海量，防止海水富营养化40二、建立海洋环境监视网络，加强赤潮监视

我国海域辽阔，海岸线漫长，仅凭国家和有关部门力量，对海洋进行全国监视是很难做到。有必要把目前各主管海洋环境的单位，沿海广大居民，渔业捕捞船，海上生产部门和社会各方面力量组织起来，开展专业和群众相结合的海洋监视活动，扩大监视海洋的覆盖面，及时获取赤潮和与赤潮有密切关系的污染信息。监视网络组织部门可根据工作计划，组织各方面的力量对赤潮进行全面监视。特别是赤潮多发区，近岸水域，海水养殖区和江河入海口水域要进行严密监视，及时获取赤潮信息。一旦发现赤潮和赤潮征兆，监视网络机构可及时通知有关部门，有组织有计划地进行跟踪监视监测，提出治理措施，千方百计减少赤潮的危害。41二、建立海洋环境监视网络，加强赤潮监视41三、加强海洋环境的监测，开展赤潮的预报服务

为使赤潮灾害控制在最小限度，减少损失，必须积极开展赤潮预报服务。众所周知，赤潮发生涉及生物、化学、水文、气象以及海洋地质等众多因素，目前还没有较完善的预报模式适应于预报服务。因此，应加强赤潮预报模式的研究，了解赤潮的发生、发展和消衰机理。为全面了解赤潮的发生机制，应该对海洋环境和生态进行全面监测，尤其是赤潮的多发区，海洋污染较严重的海域，要增加监测频率和密度。当有赤潮发生时，应对赤潮进行跟踪监视监测，及时获取资料。在获得大量资料的基础上，对赤潮的形成机制进行研究分析，提出预报模式，开展赤潮预报服务。加强海洋环境和生态监测一是为研究和预报赤潮的形成机制提供资料；二是为开展赤潮治理工作提供实时资料；三是以便更好地提出预防对策和措施。42三、加强海洋环境的监测，开展赤潮的预报服务42四、科学合理地开发利用海洋

调查资料表明，近几年赤潮多发生于沿岸排污口，海洋环境条件较差，潮流较弱，水体交换能力较弱的海区，而海洋环境状况的恶化，又是由于沿岸工业、海岸工程、盐业、养殖业和海洋油汽开发等行业没有统筹安排，布局不合理造成的。为避免和减少赤潮灾害的发生，应开展海洋功能区规划工作，从全局出发，科学指导海洋开发和利用。对重点海域要作出开发规划，减少盲目性，做到积极保护，科学管理，全面规划，综合开发。另外，海水养殖业应积极推广科学养殖技术，加强养殖业的科学管理。控制养殖废水的排放。保持养殖水质处于良好状态。43四、科学合理地开发利用海洋43第三节海洋环境污染的生态效应海洋污染生态效应的概念海洋污染的生态效应的变化海洋污染生态效应的层次

海洋污染生态效应的发生机制海洋污染生态效应的基本类型几种典型污染物质的海洋污染生态效应44第三节海洋环境污染的生态效应海洋污染生态效应的概念441、生态效应：对生态系统进化产生影响的现象。

生态效应包括两方面的涵义：一是指有利于生态系统中生物体生存和发展的变化，即良性的或有益的生态效应；另一方面是指不利于生态系统中生物体的生存和发展的变化，不利于生态系统功能实现的变化，即不良生态效应。

目前通常把不利于生态系统中生物体生存和发展的现象统称为生态效应。

3.1海洋污染生态效应的概念451、生态效应：对生态系统进化产生影响的现象。3.1海洋污2、海洋污染生态效应：

污染物质进入海洋环境后，必将对海洋生态系统（包括其中的生物和环境）产生影响，海洋生态系统也必然会对这种影响作出反应及适应性变化，海洋生态系统的这些反应和变化被称为海洋污染生态效应(ecologicaleffectsofmarinepollution)。海洋污染的生物效应：

通常，将污染物对海洋中的生物造成的不良影响称为海洋污染的生物效应(biologicaleffectsofmarinepollution)。462、海洋污染生态效应：461、海洋污染生态效应的影响因素2、海洋污染生态效应的变化3.2海洋环境污染的生态效应471、海洋污染生态效应的影响因素3.2海洋环境污染的生态效应1、海洋污染生态效应的影响因素：海洋污染的生态效应与造成海洋污染的污染物数量和性质有关；同时亦因生物种类的不同而表现出差异。海洋污染对海洋生物的危害与特定海域的环境特点以及生物对污染物的富集能力等有关。481、海洋污染生态效应的影响因素：482、海洋污染生态效应的变化污染物对生物的危害影响是一种综合的和复杂的作用过程，即使同一污染物，在不同的环境条件下，生物的适应程度和反应特点也各不一样。海洋污染的生态效应有直接的、也有间接的，有急性危害，也有亚急性或慢性危害。污染物浓度与效应之间的关系有线性和非线性的。492、海洋污染生态效应的变化491.海洋生物个体污染效应2.海洋生物群体污染效应3.海洋生态系统污染效应3.3海洋污染生态效应的层次501.海洋生物个体污染效应3.3海洋污染生态效应的层次501.海洋生物个体污染效应指海洋环境污染对生物的影响表现在海洋生物个体层次上的一些形态、结构和生命活动的改变，是污染物质对海洋生物的生理生化过程影响的必然结果。不同的污染物质、污染物质浓度的大小对海洋生物造成的影响是不同的。511.海洋生物个体污染效应512.海洋生物群体污染效应指海洋环境污染在生物种群以上层次上的反应。主要表现在：物种的分布；种群数量的变化；海洋生物群落结构的变化（趋异适应：指亲缘关系相近或同种的生物，长期生活在不同的环境条件下，形成了不同的形态结构、生理特性、适应方式和途径等。）生态演替；生态型的分化等的影响。522.海洋生物群体污染效应523.海洋生态系统污染效应指海洋环境污染对生态系统结构与功能的影响，包括生态系统组成成分、结构以及物质循环、能量流动、信息传递和系统动态进化过程的影响。533.海洋生态系统污染效应53污染物进入海洋环境后，污染物与污染物之间、污染物与海洋环境之间相互作用，最后可能转化为能够对海洋生物、海洋生态系统产生作用的状态。进而被海洋生物体吸收，并随食物链传递，在海洋生态系统中产生各种复杂的生态效应。由于污染物的种类不同，生态环境条件与生物个体千差万别，所以海洋污染的生态效应的发生及其机制也多种多样。

3.4海洋污染生态效应的发生机制54污染物进入海洋环境后，污染物与污染物之间、污染物与海洋环境之（一）海洋污染的生态效应的主要机制：1、物理机制2、化学机制3、生物学机制4、综合机制55551、物理机制污染物质可以在海洋生态系统中通过发生沉降、吸附、解吸、凝聚、扩散、稀释、混合、气化、放射性蜕变等许多物理过程。（溢油在海水中的变化）伴随着这些物理过程，海洋生态系统的某些因子的物理性质发生改变，从而影响到海洋生态系统的稳定性，导致各种生态效应的发生。561、物理机制562、化学机制主要指化学污染物质与海洋环境中的无机环境各要素之间发生的化学作用，导致污染物的存在形式不断发生变化，其对生物的毒性及产生的生态效应也随之不断改变。对于重金属来说，不同形态具有不同的毒性。例：Cr

(Ⅲ)是人体必需的，而Cr(Ⅵ)却具有高毒性；As

(Ⅲ)就比As

(Ⅴ)的毒性大；游离的或结合不稳定的铜离子对水生生物的毒性就比与有机配体结合的铜的络合物毒性大。其它许多海洋污染物质也具有类似的特性，例如甲基汞的毒性比无机汞大得多。572、化学机制573、生物学机制指污染物进入海洋生物体以后，对生物体的生长、新陈代谢、生理生化过程所产生各种影响。

（1）海洋生物体的累积、富集机制

很多污染物质进入海洋生态系统后即被一些生物直接吸收，而在生物体内累积起来。（持久性有机污染物、重金属）

有的通过不同营养级的传递、迁移，使顶级生物的污染物富集达到严重的程度，使生物体发生严重的疾病。

如：“骨痛病”

、“水俣病”。583、生物学机制58海洋鱼类体内重金属的来源途径：1）来自海水中的重金属离子通过鱼鳃的呼吸作用使其进入到鱼体内并富集在鱼体内的不同部位。2）来自海洋藻类所富集的重金属（主要是以藻类为食物的鱼类）。3）通过复杂的食物链迁移和富集到其它鱼体内(大鱼吃小鱼)。

59海洋鱼类体内重金属的来源途径：59（2）海洋生物吸收、代谢、降解与转化机制很多污染物质能被海洋生物吸收。这些物质进入生物体后在各种酶的参与下发生氧化、还原、水解、络合等反应。有的污染物经过这些反应，转化、降解成无毒物质。如苯酚。有些污染物质在海洋生物作用下会使其毒性增强。如多环芳烃，本身对生物负效应较小，它们只有被生物体内的酶系统代谢转化为多种代谢产物后，其中的代谢产物会与DNA结合而具有致癌作用。

60（2）海洋生物吸收、代谢、降解与转化机制604、综合机制污染物进入海洋环境产生的污染生态效应，往往综合了多种物理、化学和生物学的过程，并且往往是多种污染物共同作用，形成复合污染效应。复合污染生态效应发生的形式与作用机制多种多样，主要包括以下几种性质的相互作用：协同效应、加和效应、拮抗效应、竞争效应、保护效应、抑制效应、独立作用效应。614、综合机制61（1）协同效应（synergism）是指一种污染物或者两种以上的污染物的毒性效应因另一种污染物的存在而增加的现象。（“1+1>2”的效应）例如：铜、锌离子共存时，毒性为它们单独存在时的8倍。协同效应的发生不仅与污染物有关，也与生物种类有关。62（1）协同效应（synergism）62（2）加和效应（additivity）是指两种或两种以上的污染物共同作用时，产生的毒性或危害为其单独作用时毒性的总和。（“1+1=2”的效应）一般化学结构相近、性质相似的化合物或作用于同一器官系统的化合物、或毒性作用机理相似的化合物共同作用时，其污染生态效应往往出现加和作用。如稻瘟净与乐果对海洋生物的危害。

Cu和Zn对组囊藻（Anacystisniduians）生长的影响。

6363（3）拮抗效应（antogonism）是指生态系统中的污染物因另一种污染物的存在而使其对生态系统的毒性效应减小。（“1+1<2”的效应）据Nakano等研究，Cd和Zn对Euglena（一种蓝绿藻）的生长具有拮抗效应。Zn可以抑制Cd的毒性；又如在一定条件下硒对汞能产生拮抗作用。污染物之间生物拮抗效应的产生，主要是由于它们在有机体内相互之间的化学反应、蛋白质活性基因对不同元素络合能力的差异、元素对酶系统功能的干扰、相似原子结构和配位数的元素在有机体中的相互取代等多种原因造成的。64（3）拮抗效应（antogonism）64（4）竞争效应（competitiveeffect）是指两种或多种污染物同时从外界进入海洋生态系统，一种污染物就与另一种污染物发生竞争，而使另一种污染物进入生态系统的数量和几率减少；或者是外界来的污染物和环境中原有的污染物竞争吸附点或结合点的现象。如在生物体内血液中，一种物质由于取代了在血浆蛋白结合点上的另一种物质而增加了有效的血浓度。65（4）竞争效应（competitiveeffect）65（5）保护效应（protectiveeffect）是指海洋生态系统中存在的一种污染物对另一种污染物的掩盖作用，进而改变这些化学污染物的生物学毒性，改变它们对生态系统一般组分的接触程度。66（5）保护效应（protectiveeffect）66（6）抑制效应（inhibitoryeffect）是指海洋生态系统中的一种污染物对另一种污染物的作用，使之生物活性下降，不容易进入生物体产生危害的现象。

6767（7）独立作用效应（independenteffect）是指海洋生态系统中的各种污染物之间不存在相互作用的现象。例如，对于A和B两种污染物，只要两者在毒性临界水平以下，不论另一种污染物质的浓度如何，它们对生态系统生命组分不产生任何毒性效应。也就是说，两种物质同时存在时对生态系统的毒性与该两种污染物各自单独存在时的毒性大小相等，它们各自之间不发生相互影响作用。

68（7）独立作用效应（independenteffect）6一、组成变化类型二、结构变化类型三、功能变化类型四、基因突变类型五、个体毒害类型六、生理变化类型七、综合变化类型3.5海洋污染生态效应的基本类型69一、组成变化类型3.5海洋污染生态效应的基本类型69一、组成变化类型（1）非生物环境组成的变化（2）生物体内成分的变化（3）群落生物种类组成的变化70一、组成变化类型70（1）非生物环境组成的变化污染物质本身的引入造成了非生物环境组成的改变。污染物质进入海洋生态系统后，与生态系统中非生物组分发生化学反应，使环境的组成发生变化。污染物质对某些生物体产生毒性作用，使这些生物的新陈代谢及其产物发生改变，从而改变了非生物环境的组成。71（1）非生物环境组成的变化71（2）生物体内成分的变化

海洋生物受一些污染物质影响，其体内的组成成分会发生改变。（3）群落生物种类组成的变化

污染物质有可能造成生态系统中某些生物种类的大量死亡甚至消失，导致生物种类的组成发生变化，使海洋生物多样性降低。72（2）生物体内成分的变化72二、结构变化类型生态系统的结构包括物种结构、营养结构和空间结构。污染物质进入海洋环境后，经常会导致海洋生态系统的结构发生变化及组成成分内部发生变化。73二、结构变化类型73三、功能变化类型能量流动、物质循环与信息传递是生态系统的基本功能。污染物质进入生态系统后，由于生态系统的组成与结构发生了变化，生态系统的能流、物流、信息流也发生相应的变化；另一方面，污染物作用于生态系统，也会直接引起生态系统的能流、物流、信息流发生变化，导致生态系统的功能发生改变。例如，有些有机污染物被称为“环境激素”，它们在海洋环境中的存在可能会干扰某些海洋动物之间的信息传递。

74三、功能变化类型74四、基因突变类型基因突变包括DNA分子中碱基对的增加或缺失，或错误碱基对的置换。基因突变是致突变物与生物的遗传物质相互作用的结果。虽然自然突变和自然选择是生物进化的主要方式，但是99%以上基因突变对生物个体是极为有害的。当基因发生突变时，蛋白质的氨基酸编码序列就要改变，直接导致蛋白质生物学特性的改变。近几十年来，已经发现许多污染物具有致突变性，且多数致突变物是致癌物，尤其是有机有毒污染物以及放射性污染物质，如多种多环芳烃、二噁英以及多种放射性元素等。这些污染物进入生态系统，经常诱发生物个体发生基因突变。

75四、基因突变类型75五、个体毒害类型污染物质进入海洋生态系统后，与海洋生物个体某些作用器官的特定部位（即受体）之间发生相互作用，产生一系列反应，生物体细胞发生变性，甚至坏死，生物个体遭受毒害。对于海洋动物而言，根据污染物（毒物）种类的不同，靶器官也有所不同，呼吸系统、循环系统、神经系统、消化系统以及其它系统都可能成为受毒害的对象。

76五、个体毒害类型76六、生理变化类型污染物对海洋动植物的危害，往往在未出现可见症状之前就引起了生理、生化过程的变化。

如当重金属等污染物浓度过高时会影响细胞膜的透性，从而影响生物的正常代谢，使糖的转移和碳水化合物累积受到影响，导致生物体对营养元素吸收的异常。

77六、生理变化类型77七、综合变化类型海洋污染生态效应发生往往是一个综合过程。一方面，污染生态效应不仅仅体现在上述内容的某一单一方面，而是同时体现在几个方面，即污染物造成生态系统组成的变化，也带来生态系统结构和功能的变化，还对生物个体的生理变化甚至造成个体毒害乃至诱发基因突变。另一方面，单一污染物对海洋生态系统的效应在实际应用中比较少见，海洋生态系统所面临的大多是由多种污染物共同作用而形成的复合污染效应，或协同、或拮抗、或加和、或独立、或以其他方式相互作用。78七、综合变化类型78海洋环境的复合污染效应不仅取决于化学污染物（元素）本身的化学性质，还与其浓度水平有关。在一定条件下甚至起决定性作用；复合污染效应还与海洋生物种类有关，特别是生态系统类型有关，也与污染物作用的生物部位有关。复合污染生态效应的研究，已经成为生态学研究的前沿领域与研究热点。

79海洋环境的复合污染效应不仅取决于化学污染物（元素）本身的化学1、石油的海洋污染生态效应

2、重金属的海洋污染生态效应

3、农药的海洋污染生态效应

4、放射性物质的海洋污染生态效应3.6

几种典型污染物质的海洋污染生态效应801、石油的海洋污染生态效应3.6几种典型污染物质的海洋

海洋石油污染

石油及其炼制品(汽油、煤油、柴油等)在开采、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染。曾经被认为是最严重的海洋污染。世界上每年进入海洋环境中的石油烃达600万t左右，对沿岸区的海鸟和底栖生物的生存造成极大威胁。1、石油的海洋污染生态效应

81海洋石油污染1、石油的海洋污染生态效应81油品入海途径炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放和发生事故，使油品直接入海；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；大气中的低分子石油烃沉降到海洋水域；海洋底层局部自然溢油。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括扩散、蒸发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物氧化、沉降、形成沥青球，以及沿食物链转移等过程。82油品入海途径82对环境的影响

石油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响海面对电磁辐射的吸收、传递和反射。长期覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸热能力，加速冰层融化，对全球海平面变化和长期气候变化造成潜在影响。对生物的危害

油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。油膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它们失去保温、游泳或飞行的能力。石油污染物会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力。受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的变化，从而改变群落的种类组成。对水产业的影响

海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；沾污鱼网、养殖器材和渔获物；沾了油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。影响和危害83对环境的影响影响和危害832、重金属的海洋污染生态效应定义

指某些比重大的金属经各种途径进入海洋而造成的污染。由于人类活动将重金属导入海洋而造成的污染。目前污染海洋的重金属元素主要有汞、镉、铅、锌、铬、铜等。来源

海洋的重金属既有天然的来源，又有人为的来源。人为来源主要是工业污水、矿山废水的排放及重金属农药的流失，煤和石油在燃烧中释放出的重金属经大气的搬运而进入海洋。据估计，全世界每年由于矿物燃烧而进入海洋中的汞有3000多吨。全世界每年因人类活动而进入海洋中的汞达一万吨左右，与目前世界汞的年产量相当。自从1924年开始使用四乙基铅作为汽油抗爆剂以来，大气中铅的浓度急速地增高。通过大气输送的铅是污染海洋的重要途径，经气溶胶带入开阔大洋中的铅、锌、镉、汞和硒较陆地输入总量还多50％。842、重金属的海洋污染生态效应定义84迁移转化

进入海洋的重金属，一般要经过物理、化学及生物等迁移转化过程。

物理迁移过程主要指海－气界面重金属的交换及在海流、波浪、潮汐的作用下，随海水的运动而经历的稀释、扩散过程。

化学过程主要指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化还原反应，及其化学价态，活性及毒性等变化过程。

生物过程主要指海洋生物通过吸附、吸收或摄食而将重金属富集在身体内外，并随生物的运动而产生水平和垂直方向的迁移，或经由浮游植物、浮游动物、鱼类等食物链(网)而逐级放大，致使鱼类等高营养阶的生物体内富集着较高浓度的重金属，或危害生物本身，或由于人类取食而损害人体健康。此外，海洋中的微生物能将某些重金属转化为毒性更强的化合物，如无机汞在微生物作用下能转化为毒性更强的甲基汞。

一般认为重金属污染物在海洋环境中的分布规律如下：①河口及沿岸水域高于外海；②底质高于水体；③高营养阶生物高于低营养阶生物；④北半球高于南半球。85迁移转化85危害

海洋中的重金属一般是通过食用海产品的途径进入人体。汞（甲基汞）引起水俣病；镉、铅、铬等亦能引起机体中毒，或有致癌、致畸等作用；其他的重金属剂量超过一定限度时，对人和其他生物都会产生危害。

重金属对生物体的危害程度，不仅与金属的性质、浓度和存在形式有关，而且也取决于生物的种类和发育阶段。对生物体的危害一般是汞＞铅＞镉＞锌＞铜；有机汞＞无机汞、六价铬＞三价铬；一般海洋生物的种苗和幼体对重金属污染较成体更为敏感；此外，两种以上的重金属共同作用于生物体时比单一重金属的作用要复杂得多，例如，镉和铜有相加作用，硒对汞有拮抗作用。生物体对摄入体内的重金属也有一定的解毒功能，如：体内的巯荃蛋白与重金属结合成金属巯基排出体外。当摄入的重金属剂量超出巯基蛋白的结合能力时，会出现中毒症状。86危害863.农药的海洋污染生态效应

随着沿海地区社会经济迅猛发展和人口、资源、环境压力的不断增大，海洋面临着极大的威胁。大量农药，如重金属农药、有机磷农药、有机氯农药等会通过城市径流和农田溢流等作用进入到海洋环境中。进入到海洋中的农药较易吸附在悬浮颗粒物表面，大部分农药会以沉降的方式储存在沉积物中，在一定条件下会通过生物富集作用迁移进入水生植物体内，并在以水生植物及其有机碎屑为食源的动物体内累积，进而威胁人类健康。873.农药的海洋污染生态效应874.放射性物质的海洋污染生态效应

是由核武器试验、核工业和核动力设施释放出来的人工放射性物质，主要是锶-90、铯-137等半衰期为30年左右的同位素。据估计目前进入海洋中的放射性物质总量为2~6亿居里，这个量的绝对值是相当大的，由于海洋水体庞大，在海水中的分布极不均匀，在较强放射性水域中，海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统，并逐渐积累在器官中，通过食物链作用传递给人类。

884.放射性物质的海洋污染生态效应

是由核武器试验、核工问题海水的化学组成，海水中的营养元素海洋富营养化，赤潮发生的原因及其危害海洋污染生态效应及其发生的主要机制重金属的海洋污染生态效应石油污染对海洋环境的影响和危害89问题海水的化学组成，海水中的营养元素89第三章海洋环境的主要生态过程90第三章海洋环境的主要生态过程191第一节海洋环境的主要化学过程第二节海洋环境中的物质生产、能量流动与物质循环第三节海洋环境污染的生态效应第四节海洋环境自净能力2第一节海洋环境的主要化学过程第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化92第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成3海水是一种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水约占96.5％，其余主要是各种各样的溶解盐类和矿物，还有来自大气中的O2、CO2和N2等溶解气体。世界海洋的平均含盐量约为3.5％。而世界大洋的总盐量约为1.8×1015吨。假若将全球海水里的盐分全部提炼出来，均匀地铺在地球表面上，便会形成厚约40米的盐层。（一）海水的化学成分1.1海水的化学组成93海水是一种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水约占96.5类别含量主要元素常量元素A类＞50mmol/kg氢、氧、钠、氯、镁B类0.05～50mmol/kg硫、氟、硼、溴、锶、钾、硅、钙、碳微量元素C类0.05～50µmol/kg锂、氮、磷、铷、钼、碘、钡痕量元素D类0.05～50nmol/kg铝、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、钇、锆、镉、锑、铯、钨、铊E类＜50pmol/kg铍、钴、铌、银、铟、锡、金、汞、铅、铋表3-1海水中元素含量类别目前海水中已发现80多种化学元素，但含量差别很大。常量元素的含量约占全部海水化学元素含量的99.8%～99.9%。94类别含量主要元素常量元素A类＞50mmol/kg氢、氧、钠、（二）海水的盐度和氯度

海水盐度是指水中全部溶解的固体与水重量之比，平均为34.6‰，变化范围33‰～40‰，有的超过44‰。（红海：41‰~42‰，个别地方可达270‰，死海：超过300‰）

每千克海水中所含氯的克数，称海水的氯度。标准海水的氯度为19.381‰。溶解于海水中的化学元素绝大多数是以盐类离子的形式存在的，其中氯化物最多，约占88.6%，其次是硫酸盐，约占10.8%。1819年Marcet报告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海和中国海等14个站点水样的观测结果，发现各大洋和海域的常量成分与氯度的比值“几乎”是保持恒定的，即著名的“Marcet-Dittmar恒比规律”，这对于研究海水浓度具有重要意义。95（二）海水的盐度和氯度6第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化96第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成7

海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成分，通常被称为“植物营养盐”(Floralnutrients)、“微量营养盐”(Micronutrients)或“生源要素”。此外，海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素，也与生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素”。由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以，又称它们为“生物制约元素”(thebiologicallimitingelements)。1.2海水中的营养元素97 海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成

一、氮

氮是构成海洋生物体内蛋白质、氨基酸的主要组分。据研究，海水中无机氮化合物会被同化为植物细胞中的氨基酸，此外，近年来的一些研究表明，海洋浮游植物也会直接利用一部分溶解有机氮化合物（DissolvedOrganicNitrogen,DON），但是吸收量甚少。

NH3是水生动物的代谢产物，尤其是浮游动物排泄物中含量很高。NH3含量过高，对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡。98一、氮9▲溶解氮：N2▲无机氮化合物：NH4+或NH3、NO3-、NO2-▲有机氮化合物：主要是蛋白质、氨基酸、脲、甲胺等▲不溶于海水的颗粒态氮：活的生物组织及碎屑物质、粘土矿物吸附的溶解无机氮在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无机氮化合物，包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐。三者在海水中总量约为5.4×1017g。仅占海洋总氮量的2.4％。在大洋表层水中，它们的含量分别为(1～600)μg/dm3，(0.1～50)μg/dm3，(5～50)μg/dm3。

氮在海水中的存在形态99在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无机10011

二、磷

磷酸盐是海洋生物必需的营养盐之一，对脊椎动物，P是构成骨骼的主要成分。海水中P是海洋初级生产力的控制因素之一。101二、磷12

磷在海水中的存在形态磷以不同的形态存在于海洋水体、生物体、沉积物和悬浮物中。磷的化合物有多种形态：◆无机磷酸盐溶解态无机磷酸盐(DissolvedInorganicPhosphorus,DIP)(主要存在形态)颗粒态无机磷酸盐(ParticulateInorganicPhosphorus,PIP)◆有机磷化合物颗粒有机磷化合物(ParticulateOrganicPhosphorus,POP)溶解有机磷化合物(DissolvedOrganicPhosphorusDOP)102磷在海水中的存在形态13海水中溶解有机磷化合物（DOP）：在真光层（可以发生光合作用）内，DOP含量可能超过DIP。研究发现，某些不稳定的溶解有机磷化合物是海洋循环中十分活跃的组分。海洋中溶解无机磷酸盐（DIP）存在如下平衡：k1H++H2PO4-k2H++HPO42-k3H++PO43-H3PO4因此，海水中的溶解无机磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等存在形式。海水中还存在一类由PO43-聚合而成的多磷酸盐（Polyphosphate），多磷酸盐仅占海水总磷含量的一小部分，它们能和多种金属阳离子形成溶解态络合物。

103海水中溶解有机磷化合物（DOP）：在真光层（可以发生光合作用

海洋中颗粒有机磷化合物（POP）：指生物有机体内、有机碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物细胞原生质，例如，遗传物质核酸（DNA、RNA）、高能化合物三磷酸腺苷（ATP）、细胞膜的磷脂等。所有生物细胞中都含有机磷化合物，所以，磷是生物生长不可替代的必需元素。在海洋生物体中，C/P原子比为(105～125):1，而陆地植物由于没有含磷的结构部分，C/P原子比高得多，约为800:1。

104海洋中颗粒态无机磷酸盐（PIP）：主要以磷酸盐矿物存在于海水悬浮物和海洋沉积物中。其中丰度最大的是磷灰石(apatite)，约占地壳总磷量的95％以上，磷灰石是包括人在内的各种生物体的牙齿、骨骼、鳞片等器官的主要成分。 海洋中颗粒有机磷化合物（POP）：指生物有机体内、有机碎屑

三、硅

硅是海洋植物，特别是海洋浮游植物硅藻（Diatom）类生长必需的营养盐，硅藻吸收蛋白石（Opal，SiO2·2H2O）用以构成自身的外壳。含硅海洋生物的残体沉降到海底后，形成硅质软泥，是深海沉积物的主要组分。105三、硅16海水中硅主要以溶解硅酸盐和悬浮的颗粒二氧化硅两种形式存在。在海水pH为7.7-8.3的条件下，硅酸的解离很小，主要以硅酸分子（SiO2·H2O）的形式存在。此外，还有一部分发生聚合形成多硅酸（xSiO2·yH2O），因为聚合程度不同，所以分散在海水中的多硅酸的颗粒大小不同。通常将海水中单分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其离子称为溶解无机硅。颗粒硅中除包括聚合度大的胶体状态之外，还有粘土及含硅的碎屑等。硅在海水中的存在形态106海水中硅主要以溶解硅酸盐和悬浮的颗粒二氧化硅两种形式存在。在由于浮游植物的吸收，溶解态氮在海洋表面浓度最低，其浓度随深度增加，在1000m深度处有一个大值，但一般认为，最大值应该处于底层海水中。四、氮、磷、硅在海洋中的分布107由于浮游植物的吸收，溶解态氮在海洋表面浓度最低，其浓度随深度108海洋中磷的浓度一般随纬度的增大而增大，随深度的增加而增加，浅海高于大洋。19海洋中磷的浓度一般随纬度的增大而增大，随深度的增加而增加109

海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；在夏、秋季，植物生长缓慢时，海水中的硅有一定回升；临近冬季时，生物死亡，其残体缓慢下沉，又缓慢释放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅质沉积中，经过漫长的地质年代后，可重新通过地质循环进入海洋。20海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化110第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成21

溶解气体海洋与大气直接接触，海水的运动使得空气溶解于海水，主要的溶解气体为N2、O2及CO2。注：海水的温度、盐度、压力与流动混合等条件会影响气体的溶解度。

气体来源1.大气2.海底火山活动3.海水化学作用光合作用呼吸作用沉积物的放射衰变1.3海水中的溶解气体111

溶解气体光合作用呼吸作用沉积物的放射衰变1.3海水中的浮游植物O2CO2海水表层O2CO2O2CO2O2O2表层的浮游植物行光合作用吸收CO2，释放出O2，因此海水CO2的含量，表层最少，深层较多；而O2的含量则表层最多，深层较少。

O2：表层>深层CO2：表层<深层O2和CO2含量变化

光合作用及呼吸作用会影响O2和CO2的含量，因此生物活动对O2及CO2在海洋中含量分布有很大的影响。

112浮游植物O2CO2海水表层O2CO2O2CO2O2O2表层的

海洋中CO2的比例（15%）远高于大气中所占的比例(0.035%)这是为什么呢？主要是因为海水中有大量的镁离子和钙离子，可与碳酸氢根、碳酸根形成碳酸盐类，部份藻类、贝类、珊瑚会吸收这些碳酸盐类制造外壳，当这些生物死亡后所留下的外壳经化学作用会释放CO2

。气体大气海洋N278.08%48%O220.95%36%CO20.035%15%113海洋中CO2的比例（15%）远高于大气中所占的比例(0.第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化114第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成251.4海水中的CO2体系1151.4海水中的CO2体系26116

自工业革命以来，化石燃料的大规模使用直接导致大气中作为“温室气体”的CO2的急剧增加。由于海洋是吸收并储存CO2的巨大储库，其重要的调节作用使得大气中增加的CO2含量远远少于人类活动产生的排放量。海水中的CO2受下列平衡所制约，在该复杂体系中CO2的多少又直接影响着海水pH的变化。27自工业革命以来，化石燃料的大规模使用直接第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成1.2海水中的营养元素1.3海水中的溶解气体1.4海水中的二氧化碳体系1.5海洋富营养化117第一节海洋环境的主要化学过程1.1海水的化学组成281.5海洋富营养化富营养化（eutrophication）：水体中氮、磷等营养物质的富集以及有机物质的作用，造成藻类大量繁殖和死亡，水中溶解氧不断消耗，水质不断恶化，鱼类大量死亡的现象。（污染生态学定义）在富营养化水体中，如果水生动物如鱼类、虾类等消耗浮游生物的速度赶不上藻类的繁殖速度，水中的藻类就会越积越多，因占优势的浮游生物颜色不同，水面往往呈现红色、棕色或绿色等，这种现象发生在海洋上就称为赤潮，发生在江河、湖泊中就称为水华。1181.5海洋富营养化富营养化（eutrophication）

赤潮是一种自然现象，也是人为因素引起的。人类早就有相关记载，如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述：“河里的水，都变作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝这里的水了”。在日本，早在腾原时代和镰时代就有赤潮方面的记载。1803年法国人马克.莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831-1836年，达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。据载，中国早在2000多年前就发现赤潮现象，一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。但我国的赤潮研究起步较晚，最早有文字记载的是1933年原浙江水产实验场费鸿年报道发生在浙江镇海至台州-石浦-带的夜光藻-骨条藻赤潮.

赤潮是由于海域环境条件的改变，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生动物或细菌等）暴发性大量增殖和高密度聚集，引起水色异常，造成海域生态破坏和人类健康受损的现象。赤潮119 赤潮是一种自然现象，也是人为因素引起的。人类早就有相关记赤潮的危害对养殖区水产资源的破坏对人类健康与安全的危害对沿岸海域生态环境的破坏

120赤潮的危害对养殖区水产资源的破坏311.对养殖区水产资源的破坏分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的鳃上，妨碍其呼吸，导致窒息死亡；产生毒素，危害甚至直接毒死养殖生物，目前我国已知有毒的就有83种；导致水体缺氧或造成水体有大量硫化氢和甲烷等，使养殖生物缺氧或中毒致死；吸收阳光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的阳光而死亡。赤潮破坏了基础饵料，严重地破坏整个海洋水产养殖业。1211.对养殖区水产资源的破坏分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的赤潮毒素的富集与传递。

由于有毒赤潮生物含有剧毒，可通过直接分泌和食物链传递，危及人类的健康与安全，甚至引起人类中毒死亡。有些赤潮生物不仅分泌毒素，甚至死后还继续放毒，而且有些毒素的毒性远远超过氰化物，如链状柒沟藻分泌的石房蛤毒素，其毒性比眼镜蛇毒高出80倍，比一般可卡因麻醉剂高出10万多倍，可直接或间接地毒死海洋生物及人类。病原体大量繁殖。

发生赤潮的水体中，细菌、病菌生长繁殖蔓延、有的病菌可达5×104～5×108个／L。2.对人类健康与安全的危害122赤潮毒素的富集与传递。2.对人类健康与安全的危害333.对沿岸海域生态环境的破坏

破坏海洋生态系统。破坏海洋食物链的正常顺序和生产过程，威胁着海洋生物的生存，降低海洋生物多样性。由于少数藻类的暴发性异常增殖，会造成海水pH值升高，粘稠度增大，改变浮游生物的生态系统群落结构。

赤潮与海域污染的相互影响和加和作用。发生赤潮海域，若污染源不能切断，污染物仍不断输入，海域可能加剧富营养化和不断发生赤潮。赤潮加重了海域污染，污染又引起赤潮，这样不断地破坏海洋的生态平衡。对沿岸景观的破坏。1233.对沿岸海域生态环境的破坏

破坏海洋生态系统。34美国和日本曾是世界上两个赤潮严重的国家。50年代到60年代中期，美国佛罗里达州沿岸几乎每年都有赤潮发生，造成了鱼、虾、贝类的大量死亡，就连以这些生物为食的海龟、海豚也不能幸免。据日本1979年的统计，在全部的海洋污染事件中，赤潮占8%，从1970年以来，赤潮已成为日本一种不可避免的海洋灾害。以濑户内海为例，1955年前的几十年间共发生过5次赤潮，而1959-1965年10年间就发生了39次；1996-1980年15年间竟先后发生了2589次，平均每年170余次，其中造成严重危害的305次。1975年和1976年两年，每年都在300次以上。据统计，1965-1973年5年间，日本全国因赤潮造成的渔业经济损失达2417亿日元，每年平均几百亿日元。赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈124美国和日本曾是世界上两个赤潮严重的国家。50年代到60年代中我国近年来赤潮发生的频率也越来越高，地区也越来越广。据不完全统计，1980-1992年，在我国海域共发现赤潮近300起，是70年代的15倍。赤潮发生的范围涉及南海、东海、黄海和渤海，其中珠江口、湛江港、舟山群岛、长江口、胶州湾、大连湾、辽东湾和渤海湾是赤潮的多发区。

仅1989年一年，我国沿海就有六个地区遭受赤潮的袭击，直接经济损失2亿元以上。其中8-10月份，河北省黄骅市近海2.6万亩虾池受灾，损失3千万元，唐山市和沧州市则分别因此损失8000万元和3000多万元。1990年在海南岛西北部海域也因赤