海洋生态污染对海洋生物的影响

论文题目：海洋生态污染对海洋生物的影响摘要：近年来随着经济的快速发展，海洋污染日益严重，给海洋生物的生存带来了较大威胁。本文从陆源污染和海源污染两个方面，针对重金属及放射性物质、海洋垃圾、海洋酸化、赤潮、石油污染以及海洋开发污染六种具体的海洋生态问题，简要分析了海洋污染对海洋生物的影响。关键词：海洋生物；生态破坏；海洋污染危害；目录TOC\o"1-2"\h\u24304引言 316341.陆源污染 383801.1重金属及放射性物质 3204901.2海洋垃圾 4301421.3海洋酸化 576132.海源污染 6324142.1赤潮 694252.2石油污染 675282.3海洋开发污染 724838结语 8306参考文献 8引言海洋占据了地球总表面积的71%，地球上几乎所有生命的生存都与海洋密不可分，上百万种生物孕育于海洋。但几百年来随着经济的快速发展，海洋生态受到了严重的破坏。生态污染对海洋生物产生了尤其严峻的威胁，造成海洋生物的数量锐减、一些海洋生物甚至濒临灭绝、海洋生物死亡后产生的毒素通过食物链危害人体等后果。海洋生态污染能从不同机理对海洋生物生命活动造成影响，作为生物工程专业的学生，将海洋科学与生物学结合起来，我们能够更全面地分析海洋污染对生物的危害，从而帮助我们认识到保护海洋环境的重要性，并避免污染对生物的负面影响。海洋污染的主要来源有陆源污染和海源污染。陆源污染主要发生在沿岸地区，由大量污水等排入海中造成；海源污染则是由于船舶排放了大量含油污水，船舶搁浅、互相碰撞、触礁，以及石油管道泄漏和井喷引发的海上事故破坏了海洋环境，以及海洋工程建设破坏了海洋的生态平衡和海岸景观[1]。1.陆源污染1.1重金属及放射性物质随着工农业的快速发展，通过污水排入海洋的重金属和放射性物质逐年增加。重金属元素有时是生物体内某些生化反应必不可少的辅助因子，但重金属元素积累超过一定浓度时将对生物造成不可逆转的毒害。重金属能够通过减少藻类光合色素含量、降低光合放氧率、抑制藻类细胞分裂、产生活性氧自由基来导致脂质过氧化和细胞氧化受损，从而影响藻类的生长发育。比如，随着Cu2+暴露剂量的上升，坛紫菜中过氧化物酶活性和叶状体DNA、RNA含量呈现先上升后下降的时间效应关系[2]；当Cu2+浓度达到100μg/L和25μg/L时能分别抑制绿藻Ulvapertusa和Ulvaarmoricana的生长，当浓度达到250μg/L时Chl-a和Chl-b两种藻类的生长均受到抑制[3]。除藻类外，部分海洋生物，特别是双壳类软体动物，对海水中Cu、Hg、Pb、Cd、Zn等重金属污染物有较高的积累能力，而其他部分海洋生物如甲壳类、鱼类和毛类的肾和肝脏也能积累较高浓度的重金属[4]。藻类和海洋植物对放射性物质有着尤其强的浓集能力[5]，海洋生物不仅可以通过新陈代谢来吸收和积累环境中的放射性物质，成为携带者和传播者，通过洄游或漂流将污染海区的污染物质带到非污染海区，而且还能经由食物链传递放射性物质，使之在高营养级生物中富集。放射性物质在海洋生物体内对生物本身的健康造成不利影响，而高营养级的鱼类等被人体摄入后既容易引发中毒，又可能导致肿瘤、白血病和遗传障碍，造成不可逆转的后果。1.2海洋垃圾海洋垃圾也是陆源污染之一。其来源可能是人为倾倒不可降解的垃圾、暴风雨将陆地上的垃圾卷入海中以及海洋事故等。海洋中的塑料垃圾可能被海洋生物误食，塑料中含有大量添加物，如增塑剂、填充剂、着色剂、润滑剂等，大大增加了塑料毒性，使海洋动物因消化不良或肠胃被堵塞而死亡[6]。塑料垃圾也有可能缠绕在海洋动物身上，使动物窒息而死、饿死或被天敌捕食。同时，大量塑料垃圾覆盖、漂浮在海面上，影响了海面的透光性和氧气交换能力，阻碍了绿色植物的光合作用，导致海水中溶解氧含量显著降低，造成大量海洋生物因缺氧而死亡，水体发臭、变黑[7]。除本身可能有害外，海洋中的塑料碎片或颗粒还可能附着一些持久性污染物，如多氯联苯，这些污染物最终会通过鱼类在海洋食物链中富集[8]。如果塑料袋或其他塑料薄膜落在珊瑚上，这个小型生态系统将受到严重破坏。覆盖物会隔绝珊瑚虫和水中其他寄居生物的营养和空气交换，以及生物所需要的阳光，最终破坏珊瑚的生命力，进而影响其他海洋生物的生存。位于北太平洋的垃圾大陆可能是目前最受关注的海洋垃圾污染问题之一。垃圾大陆是一片非常集中的“海洋垃圾带”，有高密度的塑料物品和碎屑。此垃圾带估计是60年前由于北太平洋环流漩涡和人类大量排放的塑料垃圾共同作用而形成的。不仅如此，“垃圾大陆”仍在一直增长。自1997年至今,垃圾大陆的面积增加了两倍；预计到2030年，垃圾大陆的大小还可能再增加9倍。其生态破坏力也不言而喻，垃圾大陆不仅对海洋野生动物造成伤害，还把大量毒素带入海水，通过影响海洋食物链最终威胁人类自身。1.3海洋酸化近年来，海洋酸化问题已日渐严重。从工业革命至今的两百年间，表层海洋的pH值已经降低0.1，若按此趋势继续发展，21世纪末海洋pH值可能下降0.3~0.4。海洋酸化主要来源于化石燃料产生的酸雨、人为输入海洋的硫化物和氯化物、过剩营养盐的输入等。海水酸化能够通过影响酸碱平衡直接影响海洋生物。海洋酸化使生物体内CO32-浓度处于不饱和状态，钙化生物骨骼的CaCO3饱和度降低，从而降低了海洋生物的钙化率，增加生物体内的血碳酸含量。此时海水酸化不仅降低了生物体内钙化速率，使其难以形成钙化骨骼和外壳，甚至可能溶解钙化的骨骼和外壳。因此，海洋酸化对钙化生物的不利影响最大。其中，贝类不具有酸碱平衡调节功能，且由于新陈代谢和生理限制，低等无脊椎软体动物尤其容易受到酸化的影响[9]，由此海洋酸化对贝类的生存影响特别显著。海洋酸化不仅对生物钙化作用造成影响，还会影响生物的生理功能。海洋酸化对生理功能的影响主要在于海洋动物体内酶活性的变化和相应生命活动的能量。研究显示在酸化海水中，稚参个体间体重差异明显大于对照组，而生长速率明显小于对照组，且稚参生长的体色变化也大幅减慢，体色变化第二阶段开始稚参的发育周期明显加长[10]。海水酸化使生物大部分新陈代谢的能量用于维持渗透压平衡，减少了用于维持生长的能量，从而造成生长发育迟缓。对于鱼类来说，随着海洋酸化的不断加剧，鱼类从水中吸收氧气的能力也随之降低。即使溶解氧含量充足，鱼体仍然需要消耗更多的能量来摄取足够的氧气。这种机能的变化可能与酸化环境中海洋生物体内某些酶作用降低或神经系统的兴奋与抑制有关[11]。对于头足类动物来说，其血蓝蛋白的携氧能力比血红蛋白更低，因此具有更高的需氧量。当海水的pH值变化超出一定范围时，就会抑制头足类生物血蓝蛋白的携氧能力及其摄取氧气的能力，威胁其生存。比如茎柔鱼在高CO2浓度的海水中24h后呼吸速率会出现明显的下降，且在25℃下能降低30%以上[12]。2.海源污染2.1赤潮赤潮是海源污染的严重后果之一，主要由过量营养物质排入海洋造成。随着农业产业化、现代化和简约化发展，人们开始大量使用农药、化肥等农业生产资料，而随着雨水的渗透，化学物质如氮、磷等可以长距离地排放到低地域的海洋之中，造成海洋环境的富氧化。农场经过施肥和灌溉后废水直接排入海洋，促进了海藻等有机物的过度生长，使海水颜色变红、变绿甚至是变为棕色，形成赤潮。赤潮形成后，还能在海洋风的作用下不断蔓延：加利福尼亚湾的赤潮随着风力不断流动，最远可以流动500海里，贯穿整个加利福尼亚海域[13]。海藻在过度生长过程中或抢夺海水中的氧气，导致其他生物无法生存；或覆盖、附着在海洋动物的器官上，造成大量海洋动物窒息而亡；或遮盖于海水表面，使海水透明度下降，透光率降低，严重影响海水底部大型海藻床的生长；更有甚者，部分赤潮在衰败过程中释放大量毒素危害其他海洋生物，甚至吞噬贝类或鱼类。比如，剧毒卡尔藻能同时分泌溶血性毒素和细胞性毒素两种藻毒素，破坏细胞膜结构，使红细胞溶解破裂及破坏鳃组织，使鱼窒息死亡[14]；米氏凯伦藻产生的鱼毒素和溶血毒素，可溶解鱼类的鳃组织，从而造成鱼类死亡，直接接触米氏凯伦藻也会导致浮游动物死亡[15]。除直接影响海洋动物生存外，严重的富营养化还会导致珊瑚礁、海草场等重要海洋生境遭到破坏[13]。赤潮通过与海草的生存竞争，使海草数量急剧减少，破坏其他海洋生物的生存环境，间接影响到海洋生物的生存。2.2石油污染石油污染主要来源于工业生产和突发性的海上油井管道泄露事故。一方面，石油形成油膜覆盖于水面，使海水中氧气含量降低；另一方面，石油会对幼鱼和鱼卵造成致命的危害，对成年海洋生物也会造成一定的损害。石油中含有大量的烷烃、环烷烃、芳香烃等与水难溶的部分，在海面扩展形成的油膜隔绝了海水与外界的气体交换；溶解在海水中的油滴则容易随水黏附在鱼体表面和鳃，造成鱼类呼吸障碍，特别是高分子化合物造成的窒息效应危害最大[16]。石油类污染物也会对海洋生物的健康造成慢性影响，由于脂溶性较好，将会在进入海洋生物体内后发生积累，当生物体内石油积累了一定体积并达到一定浓度时，会损害生物体的代谢系统，容易引起疾病和突变，且导致发育不全的个体畸形[17,18]。部分学者认为石油污染对生物体造成的损害主要在于DNA链断裂和膜脂过氧化等，使得机体抗氧化防御系统的清除能力小于生物体产生活性氧的速度，其主要来源于活性氧的自由基作用[19]。植物对石油烃的生物富集能力使它们更能耐受海水中的石油污染。高浓度石油烃污染物(CPH>1.05mg/L)对三角褐指藻、裸甲藻、亚心形扁藻、新月菱形藻以及小球藻的生长有抑制作用；低浓度的石油烃污染物容易促进赤潮藻类（裸甲藻、中肋骨条藻、新月菱形藻）的生长；而污染物浓度在高于1.96mg·L-1时抑制中肋骨条藻生长[20]。对于底栖生物，贻贝、牡蛎等海洋软体双壳类生物从环境中富集石油烃的能力要大于鱼类，而释放、代谢石油烃的能力要远远小于鱼类[21]。虽然贻贝、牡蛎能在它们的鳃部和肠子内吸收大量的石油，对油污染有极强的抵抗力，但扇贝幼贝在摄取食物时几乎无选择地从海水中摄取悬浮油分，进入幼贝胃中的油滴破乳后结合成大油滴，最终充满胃中不能排泄到体外，进而导致幼贝死亡[22]。2.3海洋开发污染不合理的海洋开发带来的污染主要来自于海洋建设过程中产生的固体废弃物、废水等；在海底矿产资源开发时，也容易排放大量固体废弃物，影响海水的清洁[23]。一方面，海洋环境工程建设会在施工区域产生大量高浓度的淤泥质水体，在潮汐作用的推动下或者水流的自然作用下，不断地向周边区域扩散，打破局部区域的海洋生态平衡，进而导致海洋生物的死亡。另一方面,海洋工程设施的建设将对海岸滩涂的形态造成巨大的影响，因为海洋工程建设中会出现的海上疏浚及回填行为产生的巨大力量将改变海上冲淤正常的数据，从而引发岸滩形状的改变，破坏近海的动态生态平衡[24]。不合理的海洋开发还会诱发其他的陆源污染或海源污染。比如沿海地区建立的海上娱乐设施和大型浴场可能造成大量生活垃圾的倾倒，影响海中的生态环境；海上矿产资源的不当开发可能会造成石油泄漏，引起石油污染；船舶在海上的运行可能会造成海面水温升高，进而影响海洋生物的正常生命活动。同时，在海上工程的建设期间，大量的废水和污水也被排入海水中，有推动赤潮形成的风险，废水中的重金属也会带来海洋污染。结语海洋污染通常能够同时从海水溶氧量、生物正常生命活动、机体新陈代谢等多个方面影响到海洋生物的生存，而海洋生物所受的危害将从渔业、养殖业等诸多方面反射到人类身上。海洋环境的健康与地球上所有生命的生存息息相关，我们需要保护海洋环境，减少海洋生态污染，进而保护地球自然环境，维护全球生命共同体。参考文献[1]. 周缘等,海洋污染现状及其对策.科技创新与应用,2020(02):第127-128页.[2]. 李钦魏凤琴谢文陈纪新郑微云,Cd~(2+)、Cu~(2+)对坛紫菜生化效应研究.厦门大学学报(自然科学版),2005(02):第279-282页.[3]. 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