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海洋污染

海洋污染指進入河口近海的污水、廢水造成的污染。

石油污染

石油污染是一種嚴重的海洋污染。來源於經河流、向海洋注入的含油廢水、海上油船漏油、排放和油船事故等；海底油田開採溢漏；逸入大氣中的石油烴的沉降等。進入海洋的石油烴年約600萬噸左右。

入海變化

  • 擴散：入海石油先在海洋表面迅速擴展成薄膜，在風浪、海流作用下分割成塊、帶狀油膜，隨風漂移，速度約為風速的百分之三，石油中的氮、硫、氧等非烴組分是表面活性劑，促進石油擴散。
  • 蒸發：石油的輕組分發生蒸發。含碳數小於12的烴在幾小時內大部分蒸發，碳數在12～20的烴蒸發要幾個星期，碳數大於20的烴不易蒸發。蒸發大約消除泄入海中石油量的1/4～1/3。
  • 氧化：海面油膜在光、微量元素的催化下發生氧化。擴散、蒸發、氧化過程在石油入海後的幾天內，對石油的消失起重要作用，其中擴散速率高於自然分解速率。
  • 溶解：低分子烴、有些極性化合物溶入海水中。正鏈烷分子量越大，溶解度越低，芳烴溶解度大於鏈烷。溶解、蒸發都是低分子烴的效應，對水環境影響不同。石油烴溶於海水易被海洋生物吸收。
  • 乳化：受海流影響，石油易發生乳化。油包水乳化較穩定，聚成像雪糕的塊狀，較長期在水面漂浮；水包油乳化較不穩定易消失。使用分散劑有助於水包油乳化的形成，加速油污的去除。
  • 沉積：海面石油經過蒸發、溶解後，形成緻密的分散離子，聚合成瀝青塊，或吸附於其他顆粒物上，最後沉降於海底，或漂浮上海灘。
  • 微生物降解：烴類氧化菌廣泛分佈於海水、海底泥中。浮游、定生海藻直接從海水中吸收、吸附溶解的石油烴。海洋動物攝食吸附有石油的顆粒物質，由於石油烴是脂溶性的，生物體內石油烴的含量一般隨着脂肪含量增大而增高。在清潔海水中，海洋動物體內積累的石油可以較快地排出。

較高水溫有利於油的消失。消失一半所需的時間，10℃時大約為1個半月；18～20℃時，為20天；25～30℃時，為7天。滲入沉積物的石油較難消除，需幾月至幾年。

影響

  • 石油形成的油膜阻礙大氣、海水間的氣體交換，影響海面對輻射的吸收。長期覆蓋在極地冰面的油膜，增強冰塊吸熱，加速冰層融化。石油會溶解鹵代烴等污染物中的親油組分，降低界面間遷移速率。
  • 油膜減弱了太陽輻射透入海水，影響海洋植物的光合作用。油膜沾污海獸皮毛、海鳥羽毛，溶解油脂物質，使其失去保溫、游泳、飛行能力。高濃度石油會降低微型藻類的固氮能力，阻礙生長，導致死亡。沉降於潮間帶、淺水海底的石油，使一些動物幼蟲、海藻孢子失去適宜的固着基質。石油滲入大米草、紅樹等體內，改變細胞的滲透性。煉製油的毒性大於原油，低分子烴毒性大於高分子烴。

有機物污染

這類污染物不會在生物體內積累。適量的有機物、營養鹽，有利海洋生物生長，過量造成水體溶解氧減少，浮游植物大量繁殖。潮流使河口有機物稀釋擴散，多被細菌分解為二氧化碳、水。

  • 有機物漂浮、懸浮於海面，海水更加混濁，對海洋植物的光合作用和魚類洄游有破壞。覆蓋力很強的纖維素等粘稠物，能使動物窒息。
  • 微生物降解有機物，消耗大量溶解氧。生產1噸紙漿排出的木質素消耗0.2～0.5噸氧，木質素下沉，造成下層海水缺氧，形成硫化物。大量有機物入海，水體富營養化，污水生物大量繁殖。
  • 過量營養鹽排入海洋，使細菌、病毒大量繁殖；病毒進入魚貝體內，危害魚貝類的生長發育，通過食物進入人體，可引起傷寒、肝炎、大腸桿菌、痢疾和腸胃炎等疾病。

重金屬污染

污染海洋的重金屬元素有汞、鎘、鉛、鋅、鉻、銅等。當發生岩石風化、海底火山噴發、水土流失時，大量重金屬通過河流、大氣注入海中。污、廢水、重金屬農藥，燃燒煤和石油釋放出的重金屬經大氣進入海洋；全球每年入海洋的汞有3000多噸；大氣中的鉛通過大氣輸送，污染海洋。

遷移

  • 物理遷移：海－氣界面重金屬的交換；海流、波浪、潮汐下，隨海水運動，稀釋、擴散，能將重金屬遷移很遠。
  • 化學遷移：重金屬元素在富氧、缺氧下發生氧化還原反應，及化學價態、活性、毒性的變化。重金屬在海水中能與無機、有機配位體生成絡合物、螯合物，使重金屬的溶解度增大。底質的重金屬可能重新進入水體。重金屬在海水中水解生成氫氧化物，或被水中膠體吸附，易在河口、排污口沉積。
  • 生物遷移：海洋生物通過吸附、吸收、攝食富集重金屬，產生遷移，經浮游植物、浮游動物、魚類食物鏈逐級放大，魚體內富集濃度較高。此外無機汞在微生物作用下可轉化為毒性更強的甲基汞。

危害

食用海產品，重金屬進入人體。甲基汞能引起水俁病；鎘、鉛、鉻都能引起中毒，或有致癌、致畸作用。對生物體的危害一般依次是汞、鉛、鎘、鋅、銅；有機汞、無機汞；一般海洋生物的種苗、幼體對重金屬污染較為敏感。生物體對攝入體內的重金屬，形成金屬硫蛋白減輕危害，或與巰荃蛋白結合成金屬巰基排出體外。

放射性污染

海洋生物能直接從海水、攝食吸收核素，牡蠣對鋅-65的濃縮係數最大。核素沿食物鏈轉移。低等生物對輻射的抗性強，胚胎和幼體對射線輻射的敏感性高。

轉移

海流是轉移的主要動力，風也有影響。上層海水中的離子態核素難於向海底方向轉移，只有通過水體的垂直運動，被顆粒吸着，與物質凝聚、絮凝等才能較快地沉降於海底。沉積物對大多數核素有很強的吸着能力，沉積物從海水中吸着核素的能力大致是：鈣<鍶銫<銣<鋅<鐵，鋯-鈮<錳<釕<鉕。

60年代中期，太平洋東北部鮭魚體內鐵的比活性，比環境海水的比活性高1000～10000倍；從大氣沉降到海水中的鐵，與海水中的穩定鐵有不同理化形式，海洋生物比較能吸收、積累鐵。在pH=8時，鋅在海水中以離子、微粒子和絡合物存在；當pH=6時，僅以離子和絡合物存在。

自淨能力

海洋環境通過物理、化學、生物作用，使污染物的濃度自然地降低。

  • 物理淨化：通過稀釋、擴散、吸附、沉澱、氣化實現，是海洋自淨中最重要的過程。在河口、內灣，潮流是污染物稀釋擴散最持久的力量。如隨河流入河口的污水、污染物，隨着時間推移，通過水平流動、湍流擴散不斷向外海擴散，使污染範圍擴大，濃度降低，可沉性固體沉積。在河口近岸區，混合、擴散作用受河口地形、徑流、湍流和鹽度較高的下層水體捲入的影響。
  • 化學淨化：海水變化產生各種反應；比如有機污染物經氧化還原最終生成二氧化碳、水等。汞、鎘、鉻、銅等金屬，在海水酸鹼度和鹽度變化影響下，離子價態發生改變，毒性改變或由膠體物質吸附凝聚沉於海底。海水中含有的各種配合體、螯合劑可以與污染物發生絡合反應，改變它們的狀態和毒性。價態的變化直接影響這些金屬元素的化學性質、遷移、淨化能力。大多重金屬在強酸性海水中形成易溶性化合物，有較高的遷移能力；在弱鹼性海水中易形成羥基絡合物如Cu(OH)、Pb(OH)、Cr(OH)等。一般可溶性物質淨化能力弱，難溶性物質易沉底淨化能力強。
  • 生物淨化：微生物、藻類代謝將污染物降解、轉化成低毒或無毒。如將甲基汞轉化為金屬汞，石油烴氧化成二氧化碳、水。微生物能降解石油、有機氯農藥、多氯聯苯等。

參考來源

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