海洋污染概述课件

海洋海洋污染概述染概述海洋海洋海洋海洋污污染染染染19261926年年年年2020世世世世纪纪初初初初19541954年年年年19691969年年年年第一次世界大第一次世界大第一次世界大第一次世界大战战后后后后海上石油运海上石油运海上石油运海上石油运输输量增多量增多量增多量增多航海者注意石油航海者注意石油航海者注意石油航海者注意石油污污染染染染美美美美华华盛盛盛盛顿顿会会会会议议企企企企图图达成海上油达成海上油达成海上油达成海上油污污控制国控制国控制国控制国际协议际协议国国国国际际防止海上油防止海上油防止海上油防止海上油污污公公公公约约美国美国美国美国海上大面海上大面海上大面海上大面积积油膜油膜油膜油膜对对海洋生物有害影响海洋生物有害影响海洋生物有害影响海洋生物有害影响“托利托利托利托利 卡尼翁卡尼翁卡尼翁卡尼翁”号海号海号海号海难难海洋海洋海洋海洋污污染的巨大危害染的巨大危害染的巨大危害染的巨大危害2海洋海洋海洋海洋污污染的定染的定染的定染的定义义1970年，年，联合国合国海洋海洋污染科学染科学问题专家家联合合组：人人类直接或直接或间接把物接把物质或能量引入海洋或能量引入海洋环境，其中包括河口湾，以致造成境，其中包括河口湾，以致造成损害生物害生物资源，危害人源，危害人类健康，妨碍包括捕健康，妨碍包括捕鱼在内的各种海洋活在内的各种海洋活动，损坏海洋使用坏海洋使用质量及减量及减损环境境优美等有害影响。美等有害影响。3海洋海洋海洋海洋污污染的定染的定染的定染的定义义1982年年海洋法公海洋法公约：人人类直接或直接或间接把物接把物质或能量引入海洋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境，其中包括河口湾，以致造成或可能造成损害生物害生物资源和海洋生物，危害人源和海洋生物，危害人类健康，妨碍包括捕健康，妨碍包括捕鱼和海洋其他正常用途在内的各种海洋活和海洋其他正常用途在内的各种海洋活动，损坏海坏海水使用水使用质量和减量和减损环境境优美等有害影响。美等有害影响。4海洋海洋海洋海洋污污染的定染的定染的定染的定义义思考思考1：按上述海洋：按上述海洋污染的定染的定义，如果不引起，如果不引起负效效应，如引入适量的，如引入适量的营养养盐，对渔业产量有所提量有所提高，是否就不高，是否就不认为是是污染染?强调海洋生海洋生态系系统健康健康保保护健康的海洋生健康的海洋生态系系统健康的生健康的生态系系统的的标准（准（马世世骏）结构的平衡构的平衡功能的平衡功能的平衡物物质的的进和出的平衡和出的平衡5海洋海洋海洋海洋污污染的定染的定染的定染的定义义思考思考2：按上述海洋：按上述海洋污染的定染的定义，是否，是否应该禁止排放禁止排放污染物染物?海洋有海洋有净化能力化能力可以排可以排污排排污有限度有限度不能超出不能超出环境容量境容量6海洋海洋海洋海洋污污染的特点染的特点染的特点染的特点 污染源多且复染源多且复杂r多渠道：排多渠道：排污管道、河流、大气、海上船只、石油平台等等。管道、河流、大气、海上船只、石油平台等等。海水中的海水中的DDT大都同通大都同通过大气大气进入海域。入海域。r多多类别：放射性核素、痕量重金属、无机物、：放射性核素、痕量重金属、无机物、营养养盐、难降解有机降解有机氯农药、油膜等。、油膜等。7海洋海洋海洋海洋污污染的特点染的特点染的特点染的特点 污染持染持续性性强、危害性大、危害性大r海洋是地球上海洋是地球上污染物的染物的归宿：宿：位于各圈位于各圈层的最低的最低层很很难转移到移到别处r积累不溶解累不溶解/难降解物降解物质：重金属、有机：重金属、有机氯农药。DDT需要需要1050年年分解分解50%全世界全世界25年年300万吨万吨DDT100万吨在海洋万吨在海洋r污染物染物传递、富集、富集、转化：化：无机汞无机汞转化化为有机汞有机汞甲基汞的毒性比无机汞大甲基汞的毒性比无机汞大r污染物不消失染物不消失二二战时期德国投弃的芥子气期德国投弃的芥子气影响影响现在波在波罗的海的海渔民民8海洋海洋海洋海洋污污染的特点染的特点染的特点染的特点 污染染扩散范散范围大大r世界海洋相互沟通，海水不停运世界海洋相互沟通，海水不停运动多多氯联苯苯海洋中原本不存在，在北冰洋和南极洲捕海洋中原本不存在，在北冰洋和南极洲捕获的的鲸鱼，太平洋复活，太平洋复活节岛周周围发现。日本海的日本海的沥青青团块出出现在美国和加拿大西海岸沙在美国和加拿大西海岸沙滩上。上。9海洋海洋海洋海洋污污染的特点染的特点染的特点染的特点 防治困防治困难r海洋海洋污染染积累累过程漫程漫长，不易及，不易及时发现r需要依靠需要依靠长期治理期治理r治理治理费用大用大r危害影响面广危害影响面广r难以以彻底清除底清除104.2 4.2 4.2 4.2 海洋海洋海洋海洋污污染物染物染物染物海洋海洋污染物：染物：由人由人类引入海洋（包括河口湾），并引入海洋（包括河口湾），并对海洋海洋环境的境的组成和性成和性质发生直接或生直接或间接有害影响的物接有害影响的物质。主要来源：大主要来源：大陆径流、大气。径流、大气。污染形染形态：废水、水、废渣、渣、废气。气。114.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 海洋海洋海洋海洋污污染物分染物分染物分染物分类类rr 按照性按照性按照性按照性质质分分分分类类海洋海洋污染物染物化学化学污染物染物物理物理污染物染物生物生物污染物染物无机无机污染物染物有机有机污染物染物热污染物染物放射性放射性污染物染物病原体病原体变应原原污染物染物海洋海洋污染物染物化学化学污染物染物物理物理污染物染物生物生物污染物染物无机无机污染物染物有机有机污染物染物热污染物染物放射性放射性污染物染物病原体病原体变应原原污染物染物12海洋海洋海洋海洋污污染物分染物分染物分染物分类类rr 按照来源、性按照来源、性按照来源、性按照来源、性质质、毒性分、毒性分、毒性分、毒性分类类（常用）（常用）（常用）（常用）海洋海洋污染物染物一、化石燃料一、化石燃料/石油及其石油及其产品品二、金属和酸碱二、金属和酸碱三、有机化合物三、有机化合物产品品四、有机物和四、有机物和营养养盐五、固体五、固体废物物六、六、热污染染七、人造放射性核物七、人造放射性核物质八、病原体八、病原体污染物染物海洋海洋污染物染物一、化石燃料一、化石燃料/石油及其石油及其产品品二、金属和酸碱二、金属和酸碱三、有机化合物三、有机化合物产品品四、耗氧有机物和四、耗氧有机物和营养养盐五、固体五、固体废物物六、六、热污染染七、人造放射性核物七、人造放射性核物质八、病原体八、病原体污染物染物13海洋海洋海洋海洋污污染源染源染源染源污染源定染源定义：造成造成环境境污染的染的污染物染物发生源，包括向生源，包括向环境排放有害物境排放有害物质或或对环境境产生有害影响的生有害影响的场所、所、设备、装置等。装置等。14污污染源分染源分染源分染源分类类123rr 按照按照按照按照污污染物染物染物染物发发生地点分生地点分生地点分生地点分类类15挥发性性强的的农药、二氧化硫和某、二氧化硫和某些重金属些重金属石油平台石油平台疏浚船大气沉降大气沉降普通船1617各各类船舶排出的含油船舶排出的含油压舱水、洗水、洗舱水、机水、机舱污水、以及生活垃圾。水、以及生活垃圾。海上石油平台排放的含油海上石油平台排放的含油污水和水和钻井泥井泥浆。通通过专用运用运载船舶船舶倾倒入海的港池、船道疏浚泥及其它固体和液体倒入海的港池、船道疏浚泥及其它固体和液体废弃物。弃物。海海损事故，如船舶，尤其是油事故，如船舶，尤其是油轮因触礁、因触礁、搁浅或碰撞，以及海上石油浅或碰撞，以及海上石油钻井平台的井井平台的井喷事故等，事故等，使石油等使石油等污染物泄漏入海。染物泄漏入海。海上海上海上海上进进入海洋的入海洋的入海洋的入海洋的污污染物染物染物染物质质18污污染源分染源分染源分染源分类类123rr 按照按照按照按照污污染物入海方式分染物入海方式分染物入海方式分染物入海方式分类类19海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移转转化化化化海洋生物和海洋生物和颗粒物表面的吸附粒物表面的吸附在不同介在不同介质间的分配、的分配、在水体中的在水体中的扩散散海流海流输运运过程等程等污染物迁移染物迁移(分布、分布、输运运)污染物染物转化化转化和降解化和降解光照光照水化学水化学生物等因素介生物等因素介导光照光照水相水相气相气相沉沉积相相海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程污染物的迁移：染物的迁移：在海洋在海洋环境中境中污染物通染物通过参与物理、化学或生物参与物理、化学或生物过程而程而产生空生空间位置的移位置的移动，或由一种地球化，或由一种地球化学相（如海水、沉学相（如海水、沉积物、大气、生物体）向另一种地球化学相物、大气、生物体）向另一种地球化学相转移。移。21海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程污染物向海洋染物向海洋环境和在海洋境和在海洋环境中的迁移境中的迁移过程：程：12322海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程物理物理物理物理过过程程程程 污染物被河流、大气染物被河流、大气输送入海送入海在海气界面在海气界面间的蒸的蒸发、沉降、沉降入海后在海水中的入海后在海水中的扩散和海流搬运散和海流搬运颗粒粒态污染物在海洋水体中的重力沉降等染物在海洋水体中的重力沉降等 23海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程化学化学化学化学过过程程程程氧化、氧化、还原、水解、原、水解、络合、分解等，使合、分解等，使污染物在染物在单一介一介质中迁移或由一相中迁移或由一相转入另一相，都属于入另一相，都属于化学迁移化学迁移过程。程。常常伴随有常常伴随有污染物形染物形态的的转变。24海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程生物生物生物生物过过程程程程污染物染物经海洋生物的吸收、代海洋生物的吸收、代谢、排泄、排泄尸体的分解、碎屑沉降作用尸体的分解、碎屑沉降作用生物在运生物在运动过程中程中对污染物的搬运染物的搬运污染物在水体和生物体之染物在水体和生物体之间迁移，或从一个海区或水迁移，或从一个海区或水层转到另一海区或水到另一海区或水层，以及在海洋食物，以及在海洋食物链中的中的传递 思考：如何区思考：如何区别迁移迁移过程程还是是转化化过程？如微生物程？如微生物对石油等有机物的降解石油等有机物的降解作用和作用和对金属的金属的烷基化作用基化作用25海洋海洋海洋海洋污污染物的迁移染物的迁移染物的迁移染物的迁移过过程程程程1976年国年国际海洋海洋污染物迁移染物迁移讨论会，将最重要的迁移会，将最重要的迁移过程程总结归纳为：海洋海洋海洋海洋1 14 43 35 52 2河流河流-海洋海洋空气空气-海洋海洋颗粒物粒物-海洋海洋生物生物-海洋海洋沉沉积物物-海洋海洋26空气海洋界面空气海洋界面空气海洋界面空气海洋界面海海洋洋表面微表面微层/微表微表层（小于（小于0.1毫米厚度的薄毫米厚度的薄层）大大大大 气气气气微表微表层对海气海气间物物质的交的交换速率起支配作用速率起支配作用大部分物大部分物质在海气界面双向迁移，在海气界面双向迁移，但但净通量是通量是输入海洋入海洋27空气海洋界面空气海洋界面空气海洋界面空气海洋界面主要主要输送送污染物染物类别：陆源重金属微量元素（如汞、源重金属微量元素（如汞、铅等）等）包括某些石油包括某些石油烃和有机和有机氯在内的有机物在内的有机物放射性核素放射性核素微生物等微生物等铅和汞从海面气溶胶和汞从海面气溶胶进入大洋的量入大洋的量河流河流输入量入量近海近海倾废区的某些区的某些污染物通染物通过大气向大气向陆地地输送送28 河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河河-海界面物理混合海界面物理混合过程程较快快由于酸碱度、由于酸碱度、盐度等度等环境因素的改境因素的改变、化学、化学过程也程也较为复复杂29 河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河流河流输送的溶解送的溶解态和和悬浮浮态污染物的行染物的行为取决于：取决于：1.环境酸碱度境酸碱度2.盐度：影响絮凝作用速率度：影响絮凝作用速率污染物迁移和染物迁移和归宿宿3.氧化氧化还原状况：原状况：许多河口海域的氧化多河口海域的氧化还原原电位和溶解氧含量在水平和垂直方向上都有差异，使位和溶解氧含量在水平和垂直方向上都有差异，使变价价元素在同一海域的不同部位有不同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有机物和胶体的含量5.河口的地理河口的地理环境差异境差异30 河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河流海洋界面河口海域是人河口海域是人类活活动影响最大的区域：影响最大的区域：全世界的全世界的污染物染物质大部分是大部分是经过河流入海的。河流入海的。每年每年经河流河流进入海洋的淡水量入海洋的淡水量约41016升。升。悬浮物浮物质和溶解和溶解盐类约21013千克（溶解和千克（溶解和颗粒粒态金属和有机金属和有机污染物在内）染物在内）18左右是溶解左右是溶解盐类82左右是左右是悬浮固体物浮固体物质。与淡水一道与淡水一道进入海湾和河口的入海湾和河口的颗粒物粒物质，其中只有一部分到达深海，大部分都滞聚，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在河口海域和沿岸沉积物中。物中。31 颗颗粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面海洋海洋颗粒物粒物质的成分主要是：的成分主要是：无机碎屑无机碎屑生物尸体生物尸体粪粒粒骨骼骨骼粒径范粒径范围：大多：大多为1100微米微米32 颗颗粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面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：粒物在水中的沉降速率与粒径大小成正相关：100微米粒径石英球在微米粒径石英球在10时的沉降速率的沉降速率为 0.70.7厘米厘米厘米厘米/秒秒秒秒。颗粒物的丰度取决于：粒物的丰度取决于：从海面和大从海面和大陆边缘进入海洋的入海洋的无机物无机物无机物无机物质质的量的量的量的量海洋海洋生物的数量及活生物的数量及活生物的数量及活生物的数量及活动动33 颗颗粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面颗粒物沉降粒物沉降过程中，程中，还伴随着伴随着对海水中溶解元素的海水中溶解元素的吸附吸附吸附吸附和和解吸解吸解吸解吸作用。作用。在河口海域在河口海域:颗粒物可以粒物可以吸附吸附吸附吸附离子或分子离子或分子态污染物使之从水体染物使之从水体转入沉入沉积物物在河口海域在河口海域:吸附了吸附了污染物的河生染物的河生颗粒物粒物质也可以也可以解吸解吸解吸解吸,出于以下原因：出于以下原因：颗粒物表面粒物表面积缩小或吸附平衡改小或吸附平衡改变。与海水中高与海水中高浓度的度的钙、镁离子交离子交换，污染物离子或分子重新染物离子或分子重新进入水体。入水体。34 颗颗粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面粒物海洋界面颗粒物海洋界面粒物海洋界面间的迁移作用：的迁移作用：在河流向海洋在河流向海洋输送送污染物染物过程程起主要作用起主要作用在在污染物向海底的迁移染物向海底的迁移过程起着重要作用程起着重要作用35 沉沉沉沉积积物海洋界面物海洋界面物海洋界面物海洋界面该界面界面发生着复生着复杂的物理、化学和生物的物理、化学和生物过程。程。沉沉积物是大多数海洋物是大多数海洋污染物的最后染物的最后归宿和宿和储藏藏库。水体中物水体中物质的沉的沉积过程：程：溶解性溶解性组分分发生化学沉淀；生化学沉淀；胶体胶体颗粒凝聚沉降；粒凝聚沉降；颗粒状物粒状物质发生物理性重力沉降；生物理性重力沉降；水体等温蒸水体等温蒸发致使其中溶解性致使其中溶解性盐类过饱和析出。和析出。微生物氧化微生物氧化还原作用是重要因素，如生成原作用是重要因素，如生成Fe(OH)3和和FeS沉淀。沉淀。36 沉沉沉沉积积物海洋界面物海洋界面物海洋界面物海洋界面污染物在沉染物在沉积物海洋界面中的迁移活物海洋界面中的迁移活动：底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬运流搬运再迁移再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降底底层流和波浪流和波浪的作用再的作用再悬浮浮底底层流搬流搬运再迁移运再迁移长期的成岩作用期的成岩作用有机有机结合合态污染物染物被氧化、分解被氧化、分解进入入间隙水隙水表表层沉沉积物物长期的成岩作用期的成岩作用深深层沉沉积物物异地沉降异地沉降浓度梯度度梯度扩散到上覆水散到上覆水二次二次污染染颗粒粒态污染物沉降染物沉降37 沉沉沉沉积积物海洋界面物海洋界面物海洋界面物海洋界面底栖底栖动物的影响：物的影响：搅动沉沉积物从而改物从而改变理化理化环境境如改如改变溶解氧含量和氧化溶解氧含量和氧化还原原电位。位。泵吸海水，增吸海水，增强沉沉积物物-间隙水隙水间交交换作用。作用。38 生物海洋界面生物海洋界面生物海洋界面生物海洋界面未改未改变形形态改改变形形态污染物染物排泄到排泄到海洋海洋A吸收吸收吸收吸收过过程程程程B B累累累累积积过程程C同化同化同化同化和和转转化化化化D D食物食物链传递传递EE代代代代谢谢和排出和排出和排出和排出排出无毒或低毒排出无毒或低毒的有机的有机结合合态金金属属食物食物链39A A A A 吸收吸收吸收吸收过过程程程程生物体吸收生物体吸收环境中物境中物质的情况有三种：的情况有三种：体表直接吸收：藻体表直接吸收：藻类植物、原生植物、原生动物和多种微生物；物和多种微生物；根系吸收：高等植物；根系吸收：高等植物；吞食吸收：大多数吞食吸收：大多数动物。物。在上述三种情况中，前两种属于直接从在上述三种情况中，前两种属于直接从环境中境中摄取，后一种取，后一种则需要通需要通过食物食物链进行行摄取。取。4041B.B.B.B.累累累累积过积过程程程程相当一部分相当一部分污染物染物进入入环境后即被一些生物直接吸收，在生物体内境后即被一些生物直接吸收，在生物体内积累起来。有的累起来。有的则通通过不同不同营养养级的的传递、运移使、运移使顶级生物的生物的污染物富集达到染物富集达到严重程度，可使人体重程度，可使人体发生生严重的疾病。重的疾病。如日本有名的如日本有名的“水俣病水俣病”即是食用富集了大量有机汞的即是食用富集了大量有机汞的鱼类引起，而引起，而“痛痛病痛痛病”是是镉的富集引起的富集引起的疾病。的疾病。B.B.B.B.累累累累积过积过程程程程海洋生物海洋生物对许多种重金属元素和有机多种重金属元素和有机氯农药的的浓缩系数可达系数可达103105。底栖生物如底栖生物如贻贝和牡蛎和牡蛎对重金属、重金属、烃类、石油和、石油和农药都有都有较大的大的积累作用，已被用来作累作用，已被用来作为海海洋洋污染的指示生物。染的指示生物。C.C.C.C.同化作用同化作用同化作用同化作用同化作用同化作用/合成代合成代谢谢是指生物体把从外界是指生物体把从外界环环境中境中获获取的取的营营养物养物质转变质转变成自身的成自身的组组成物成物质质,并且并且储储存能量的存能量的变变化化过过程。即生物体利用能量将小分子合成程。即生物体利用能量将小分子合成为为大分子的一系列代大分子的一系列代谢谢途径途径.44D.D.D.D.污污染物在食物染物在食物染物在食物染物在食物链链中的中的中的中的传递传递生物的生物的摄食造成了食造成了污染物沿食物染物沿食物链的的传递。化学性化学性质稳定、不易降解的定、不易降解的污染物，食物染物，食物链传递的效的效应十分十分显著。著。45D.D.D.D.污污染物在食物染物在食物染物在食物染物在食物链链中的中的中的中的传递传递案例案例1：有机：有机氯农药六六六，以及甲基汞等，在生物体内的六六六，以及甲基汞等，在生物体内的浓度随度随营养养级的升高而升高，表的升高而升高，表现出出明明显的生物放大的生物放大现象，而象，而积累在高累在高营养养级生物体内的六六六后甲基汞，有相当一部分是通生物体内的六六六后甲基汞，有相当一部分是通过对低低营养养级生物的生物的摄食食获得的。得的。46D.D.D.D.污污染物在食物染物在食物染物在食物染物在食物链链中的中的中的中的传递传递案例案例2：对三丁基三丁基锡沿藻沿藻轮虫虫糠糠虾这一食物一食物链传递的研究的研究虽然未能然未能证实有生物放大有生物放大现象象存在，但是糠存在，但是糠虾体内的三丁基体内的三丁基锡有近有近50%来自来自轮虫虫海洋生物通海洋生物通过摄食引起的食引起的污染物染物积累是非常累是非常显著的。著的。47D.D.D.D.污污染物在食物染物在食物染物在食物染物在食物链链中的中的中的中的传递传递案例案例3：海洋水体的溶解：海洋水体的溶解态重金属砷重金属砷对桡足足类、藤、藤壶、牡蛎等生物的可利用性都不高，但如果、牡蛎等生物的可利用性都不高，但如果给以能以能够结合砷的微藻作合砷的微藻作为食物，食物，传递比例可以达到比例可以达到25%-50%。镉从褐指藻向从褐指藻向虾的的传递效率达到效率达到66%（秦松等，（秦松等，1993）48D.D.D.D.污污染物在食物染物在食物染物在食物染物在食物链链中的中的中的中的传递传递影响影响污染物在食物染物在食物链中中传递效率的因素效率的因素现在在还了解不多，可能的因素包括：了解不多，可能的因素包括：污染物自身的理化特征染物自身的理化特征与与污染物共存的食物的影响染物共存的食物的影响生物个体生理特征生物个体生理特征前一前一营养养级生物生物对污染物的代染物的代谢转化等化等E.E.E.E.代代代代谢谢与排出与排出与排出与排出过过程程程程进入生物体内的有机入生物体内的有机污染物通常需要染物通常需要经过生物体内生物体内酶类的代的代谢转化，生成水溶性化，生成水溶性较高的代高的代谢产物并排出体外。物并排出体外。污染物的排出染物的排出过程与程与污染物的性染物的性质有关。有关。生物体生物体对有机有机污染物的排出情况受到其体内代染物的排出情况受到其体内代谢酶种种类和活性的限制。和活性的限制。化学性化学性质稳定，不易被定，不易被转化的有机化的有机污染物染物则可以可以长期保留在生物体内。期保留在生物体内。重金属重金属污染物一般不染物一般不经历生物体内的代生物体内的代谢转换过程，而是通程，而是通过在体内的分配在体内的分配过程，将程，将污染物逐染物逐渐排出体外。排出体外。49E.E.E.E.代代代代谢谢与排出与排出与排出与排出过过程程程程海洋生物中海洋生物中污染物的排出一般表染物的排出一般表现出起始的快速排出和随后的出起始的快速排出和随后的缓慢排出两个慢排出两个过程。程。被生物吸附在体表、粘液中的重金属，以及在生物体内和低被生物吸附在体表、粘液中的重金属，以及在生物体内和低亲和力生物分子和力生物分子结合的重金属，合的重金属，可以在数小可以在数小时到数周的到数周的时间被被释放出来；放出来；结合在骨骼、金属硫蛋白、合在骨骼、金属硫蛋白、铁蛋白等蛋白等处的重金属，排出的重金属，排出时间需要数月到数年。需要数月到数年。50E.E.E.E.代代代代谢谢与排出与排出与排出与排出过过程程程程重金属排出案例：在毛蚶体内汞的排出重金属排出案例：在毛蚶体内汞的排出试验中，前中，前10天汞排出速率最高，排出率达到天汞排出速率最高，排出率达到40%，而，而10天后排出速率明天后排出速率明显降低，排出率降低，排出率仅升至升至53.8%，而以后相当，而以后相当长的一段的一段时间内，排出率都在内，排出率都在40%-50%之之间波波动，表，表现出明出明显的双相排出特征（吴玉霖等，的双相排出特征（吴玉霖等，1983）。）。快速交快速交换隔室和慢速交隔室和慢速交换隔室中隔室中污染物是以不同方式同生物相染物是以不同方式同生物相结合的。合的。5152二、二、二、二、污污染物的染物的染物的染物的转转化化化化过过程程程程转化化过程：程：污染物由一种存在形染物由一种存在形态向另一种存在形向另一种存在形态的的转变。会影响到会影响到污染物在海洋中的分布、迁移、停留、富集以及它染物在海洋中的分布、迁移、停留、富集以及它们的毒性、底的毒性、底质的二次的二次污染等。染等。二、二、二、二、污污染物的染物的染物的染物的转转化化化化过过程程程程污染物在海洋染物在海洋环境中的境中的转化化过程：程：123532.1 2.1 2.1 2.1 污污染物的化学染物的化学染物的化学染物的化学转转化化化化过过程程程程化学化学转化在化在环境中比物理境中比物理转化更化更为普遍普遍,氧化氧化还原和原和络合、水解等作用最合、水解等作用最为常常见。水解是有害物水解是有害物质（盐类）同水）同水发生反生反应不不仅使有害物的性使有害物的性质发生生变化，而且也促使化，而且也促使这些物些物质进一步分解和一步分解和转化。化。水中含有各种无机和有机配位体或螯合水中含有各种无机和有机配位体或螯合剂，都可以与水中的有害物，都可以与水中的有害物质发生生络合反合反应改改变它它们的存在状的存在状态。542.1 2.1 2.1 2.1 污污染物的化学染物的化学染物的化学染物的化学转转化化化化过过程程程程1 中和置中和置换反反应:污染物染物进入生入生态系在水溶液中稀系在水溶液中稀释，溶解后多呈离子，溶解后多呈离子态，所以很容易和，所以很容易和环境中酸、碱性物境中酸、碱性物质起中起中和置和置换反反应。例如碱性例如碱性废液排入酸性水体中得到中和。液排入酸性水体中得到中和。卤化物形化物形态的的铅转化化为碳酸碳酸铅、硫酸、硫酸铅等。等。552.1 2.1 2.1 2.1 污污染物的化学染物的化学染物的化学染物的化学转转化化化化过过程程程程 2 氧化氧化还原作用原作用:物物质排入排入环境中境中发生氧化生氧化还原反原反应。重金属在一定的氧化重金属在一定的氧化还原条件下，很容易接受原条件下，很容易接受电子或失去子或失去电子，出子，出现价价态的的变化化不不仅是是化学性化学性质（如毒性）（如毒性）发生生变化，而且迁移能力也会化，而且迁移能力也会发生生变化。化。如一氧化氮如一氧化氮变成二氧化氮；一价汞离子和二价汞离子成二氧化氮；一价汞离子和二价汞离子间可以可以发生如下反生如下反应：2 Hg+Hg2+Hg0 562.1 2.1 2.1 2.1 污污染物的化学染物的化学染物的化学染物的化学转转化化化化过过程程程程 3 光化学反光化学反应：许多多农药化合物、氮氧化物、碳化合物、氮氧化物、碳氢化物在太阳光作用下化物在太阳光作用下发生一系列化学反生一系列化学反应，产生异构化、水解、生异构化、水解、置置换、分解、氧化等作用。、分解、氧化等作用。例如，一氧化氮和碳例如，一氧化氮和碳氢化物在化物在二氧化氮、臭氧、二氧化氮、臭氧、过氧乙氧乙酰硝酸硝酸酯等（有害的二次等（有害的二次污染物）染物）谷硫磷等谷硫磷等杀虫虫剂在紫外光照射下在紫外光照射下多种代多种代谢物（无物（无杀虫能力）虫能力）572.2 2.2 2.2 2.2 污污染物的物理染物的物理染物的物理染物的物理转转化化化化过过程程程程凝聚：胶体凝聚：胶体颗粒的聚集。粒的聚集。吸附：物吸附：物质（主要是固体物（主要是固体物质）表面吸住周）表面吸住周围介介质（液体或气体）中的分子或离子（液体或气体）中的分子或离子现象。象。放射性元素放射性元素蜕变：由于能量差作用，使得一个原子核：由于能量差作用，使得一个原子核蜕变成成别的原子核或其他基本粒子。的原子核或其他基本粒子。582.3 2.3 2.3 2.3 污污染物的生物染物的生物染物的生物染物的生物转转化化化化过过程程程程生物生物转化是化是污染物通染物通过生物的吸收和代生物的吸收和代谢作用而作用而发生的生的变化。化。因生物的作用而因生物的作用而发生物生物质形形态、性、性质的的变化。化。592.3 2.3 2.3 2.3 污污染物的生物染物的生物染物的生物染物的生物转转化化化化过过程程程程污染物都能被生物吸收。染物都能被生物吸收。这些物些物质进入生物体内在各种入生物体内在各种酶系参与下系参与下发生氧化、生氧化、还原、水解、原、水解、络合等反合等反应。经过这些些过程有的毒物程有的毒物转化成无毒物化成无毒物质，有的毒性反而增，有的毒性反而增强。如如许多高等植物吸收苯酚后生成复多高等植物吸收苯酚后生成复杂的化合物（酚糖苷等）而使毒性消失；植物的化合物（酚糖苷等）而使毒性消失；植物对氰化物化物也有也有类似机能，似机能，许多多农药在生物体内均在生物体内均发生不同程度反生不同程度反应与与转化。化。生物生物还吸附气体如二氧化硫、氟化吸附气体如二氧化硫、氟化氢等并吸滞等并吸滞尘埃。埃。602.3 2.3 2.3 2.3 污污染物的生物染物的生物染物的生物染物的生物转转化化化化过过程程程程砷、汞等砷、汞等经过微生物作用微生物作用进入入动物体后甲基化成甲基砷，甲基汞等物体后甲基化成甲基砷，甲基汞等毒性加毒性加剧Hg2+2R-CH3 CH3HgCH3 CH3Hg+酚酚类、氰化物等可被微生物降解成水，二氧化碳、氨等化物等可被微生物降解成水，二氧化碳、氨等毒性减弱毒性减弱许多多农药在微生物作用下起氧化在微生物作用下起氧化还原反原反应。有机化合物在有机化合物在细菌作用下可使芳香菌作用下可使芳香环开裂。开裂。碳水化合物、脂肪、蛋白碳水化合物、脂肪、蛋白质在在细菌作用下分解。菌作用下分解。61生物体内的代生物体内的代生物体内的代生物体内的代谢转谢转化化化化生物体内的代生物体内的代谢转化化过程包括两相反程包括两相反应体系：体系：相反相反应体系体系氧化反氧化反应 将氧原子加入到将氧原子加入到污染物中以染物中以产生极性集生极性集团，如，如羟基，从而加速基，从而加速污染物的排除。染物的排除。相反相反应水溶水溶过程程将将相反相反应产生的代生的代谢产物与生物体内的水溶性分子物与生物体内的水溶性分子结合，增加合，增加产物的水溶性，同物的水溶性，同时降低其毒降低其毒性，并促性，并促进结合合产物的排出。物的排出。外源物外源物质还可以可以发生水解反生水解反应和和还原反原反应。62生物体内的代生物体内的代生物体内的代生物体内的代谢转谢转化化化化影响影响污染物在生物体内的代染物在生物体内的代谢和和转化的因素化的因素酶诱导情况情况环境因素境因素生物自身因素等生物自身因素等污染物代染物代谢的影响作用：的影响作用：对污染物在生物体内的累染物在生物体内的累积情况情况污染物的毒性状况染物的毒性状况63生物体内的代生物体内的代生物体内的代生物体内的代谢转谢转化化化化大部分生物代大部分生物代谢过程可以降低程可以降低污染物毒性，并将染物毒性，并将污染物尽快排出体外染物尽快排出体外但也有部分但也有部分污染物染物经过代代谢转化之后毒性反而增化之后毒性反而增强。例如，苯并芘本身并非致癌物例如，苯并芘本身并非致癌物质，但是，在，但是，在经过细胞色素胞色素P450酶的氧化反的氧化反应后可以生成后可以生成环氧氧化物，被水解后可以生成具有致癌活性的代化物，被水解后可以生成具有致癌活性的代谢产物。物。64生物体内的代生物体内的代生物体内的代生物体内的代谢转谢转化化化化案例：多案例：多环芳芳烃由于由于鱼类中存在完善的中存在完善的相和相和相反相反应体系，尤其是体系，尤其是相反相反应体系中芳体系中芳烃羟化化酶的活性的活性较高，所高，所以，被以，被鱼类所吸收的多所吸收的多环芳芳烃能能够很快被代很快被代谢排出，排出，经过几天，几天，鱼体内的多体内的多环芳芳烃浓度就可以度就可以降低到降低到检出限以下。出限以下。贝类中代中代谢酶的活性与的活性与鱼类相比，相相比，相对较低，低，对多多环芳芳烃进行代行代谢转化的能力化的能力较低，很容易低，很容易发生生污染物的染物的积累。累。65 海洋海洋海洋海洋污污染物在水中的行染物在水中的行染物在水中的行染物在水中的行为过为过程程程程1.稀稀释、扩散散过程程2.生物活生物活动过程程3.转化化过程程4.停留停留过程程5.富集富集过程程66图1污染物在海洋染物在海洋环境中的主要行境中的主要行为过程程671 1 1 1 污污染物的稀染物的稀染物的稀染物的稀释扩释扩散散散散稀稀释扩散主要是指散主要是指污染物染物进入海洋后，由于水体的流入海洋后，由于水体的流动性使得性使得污染物不断与海水染物不断与海水发生混合作用，生混合作用，最最终水体中水体中污染物的染物的浓度逐度逐渐降低的降低的过程。程。排放到海中的排放到海中的污水，一般是含有各种水，一般是含有各种污染物的淡水，密度比海水小，入海后的运染物的淡水，密度比海水小，入海后的运动主要主要为：和海水混合而稀和海水混合而稀释在海面向四周在海面向四周扩散散68典型海水中典型海水中典型海水中典型海水中污污染物的混合染物的混合染物的混合染物的混合扩扩散散散散pp 污污水在海面上的水在海面上的水在海面上的水在海面上的扩扩展展展展排放到海中的排放到海中的污水浮在海洋表水浮在海洋表层向外向外扩展展海水通海水通过它的底面逐它的底面逐渐混入到混入到污水中水中进行稀行稀释海底海底海水海水海面海面前沿（前沿（锋面）面）排放口排放口污水入海混合水入海混合扩散剖面散剖面图弱混合海域：潮汐弱混合海域：潮汐较小，小，潮流不大，垂直混合潮流不大，垂直混合较弱海域。弱海域。2 2 2 2 污污染物的停留染物的停留染物的停留染物的停留过过程程程程停留停留过程：程：该过程涉及到程涉及到污染物危害持染物危害持续时间的的长短短问题，它决定于海水的交，它决定于海水的交换和更新，以及和更新，以及水中胶体、水中胶体、悬浮物的沉浮物的沉积速率。速率。污染物在海水中停留染物在海水中停留时间可用下式可用下式计算：算：i=Ai/(dAi/dt)-Ai为排入水体排入水体污染物染物i的的总量量 -dAi/dt为污染物染物i在海洋中的沉在海洋中的沉积速率速率污染物在海水中的活性越大，停留染物在海水中的活性越大，停留时间就越短。就越短。703 3 3 3 污污染物的富集染物的富集染物的富集染物的富集过过程程程程 富集富集过程：程：主要取决于吸附等物理化学的富集沉降以及食物主要取决于吸附等物理化学的富集沉降以及食物链的的选择性吸收，其性吸收，其结果是果是污染物脱离海水，染物脱离海水，使海水得到使海水得到净化，同化，同时将在不同程度上有害于生物，并将增加底将在不同程度上有害于生物，并将增加底质中中污染物的染物的积累，有可能引累，有可能引起海水的二次起海水的二次污染。染。713.1 3.1 3.1 3.1 物理化学富集物理化学富集物理化学富集物理化学富集过过程程程程 吸附吸附共沉淀共沉淀离子交离子交换72.3.1.3.1.3.1.3.1 物理化学富集物理化学富集物理化学富集物理化学富集过过程程程程 吸附：指物吸附：指物质（主要是固体物（主要是固体物质）表面吸住周）表面吸住周围介介质（液体或气体）中的分子或离子（液体或气体）中的分子或离子现象。象。吸附属于一种吸附属于一种传质过程，物程，物质内部的分子和周内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，表面的分子，其中相其中相对物物质外部的作用力没有充分外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气的表面可以吸附其他的液体或气体。体。表面面表面面积很大的情况下，吸附力作用大。很大的情况下，吸附力作用大。733.1 3.1 3.1 3.1 物理化学富集物理化学富集物理化学富集物理化学富集过过程程程程 共沉淀：一种沉淀物从溶液中析出共沉淀：一种沉淀物从溶液中析出时，引起某些可溶性物，引起某些可溶性物质一起沉淀的一起沉淀的现象。象。743.1 3.1 3.1 3.1 物理化学富集物理化学富集物理化学富集物理化学富集过过程程程程 离子交离子交换：交：交换剂中的离子与溶液中的离子中的离子与溶液中的离子进行交行交换,使得某种离子得到富集。使得某种离子得到富集。753.2 3.2 3.2 3.2 生物富集生物富集生物富集生物富集过过程程程程环境中的各种物境中的各种物质进入生物体后，立即参加到新入生物体后，立即参加到新陈代代谢的各的各项活活动中：中：一部分生命必需的物一部分生命必需的物质参加到生物体的参加到生物体的组成。成。多余的以及非生命必需的物多余的以及非生命必需的物质则很快地分解掉并且排出体外。很快地分解掉并且排出体外。只有少数不容易分解的物只有少数不容易分解的物质(如如DDT)长期残留在生物体内。期残留在生物体内。763.2 3.2 3.2 3.2 生物富集生物富集生物富集生物富集过过程程程程 生物富集作用又叫生物生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通，是指生物体通过对环境中某些元素或境中某些元素或难以分解的化合物的以分解的化合物的积累，累，使使这些物些物质在生物体内的在生物体内的浓度超度超过环境中境中浓度的度的现象。象。主要是一些主要是一些污染物（如重金属、化学染物（如重金属、化学农药，通，通过食物食物链在生物体内大量在生物体内大量积聚的聚的过程。程。77这些些污染物一般的特点是化学性染物一般的特点是化学性质稳定而不易分解，在生物体内定而不易分解，在生物体内积累不易排出。累不易排出。生物的富集作用会随着食物生物的富集作用会随着食物链的延的延长而不断加而不断加强。3.2 3.2 3.2 3.2 生物富集生物富集生物富集生物富集过过程程程程783.2 3.2 3.2 3.2 污污染物的富集染物的富集染物的富集染物的富集过过程程程程生物生物对物物质的富集能力学用富集化系数表示：的富集能力学用富集化系数表示：富集化系数（富集化系数（CF）=水生生物体内某水生生物体内某污染物染物浓度度1g质量生物体内量生物体内该物物质的含量的含量环境中境中该污染物染物浓度度1ml 海水海水该物物质的平均的平均浓度度79谢谢