海洋環(huán)境科學

海洋環(huán)境科學哈爾濱工業(yè)大學（威海）主要內容緒論海水環(huán)境化學海洋沉積環(huán)境化學第一篇緒論我國的海洋國土

我國是海洋大國，大陸海岸線1.8萬公里，面積為500平方米以上的海島6900余個，管轄海域總面積約300萬平方公里，包括渤海、黃海、東海和南海有鴨綠江、遼河、海河、黃河、淮河、長江、珠江等1500余條河流入海。海洋生物22629種，分布有紅樹林、珊瑚礁、濱海濕地、海草床、海島、海灣、入海河口和上升流等多種類型海洋生態(tài)系統(tǒng)。

以近海大陸架為基礎的專屬經濟區(qū)外沿就是海上的戰(zhàn)略邊疆，它所構成的海域就是國家的海洋國土。中國擁有近360萬平方公里的富饒海洋國土.遼東半島老鐵山角至山東半島蓬萊角一線、沿廟島群島劃分渤海和黃海；長江口北岸至韓國濟州島，東止對馬海峽一線劃分黃海和東海；廣東宮口港西至臺灣貓鼻頭一線劃分東海和南海，臺灣海峽屬東海范疇。

海水環(huán)境質量狀況

東海區(qū)主要港灣環(huán)境狀況

我國近岸局部海域污染相對嚴重，近岸以外海域水質保持良好。七大生態(tài)問題突顯

1、海洋生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化海洋生態(tài)系統(tǒng)包括濱海濕地、河口、海灣、珊瑚礁、紅樹林等，生態(tài)價值巨大，為我國經濟社會發(fā)展提供多種資源。然而，污染、大規(guī)模圍海造地、外來物種入侵導致濱海濕地大量喪失，我國近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化。2010年監(jiān)測結果表明：2010年，處于健康、亞健康和不健康狀態(tài)的海洋生態(tài)監(jiān)控區(qū)分別占14%、76%和10%。據(jù)初步估算，與20世紀50年代相比，我國濱海濕地累計喪失57%，紅樹林面積喪失73%，珊瑚礁面積減少了80%，2/3以上海岸遭受侵蝕，沙質海岸侵蝕岸線已逾2500公里，外來物種的入侵使得我國海洋生物多樣性和珍稀瀕危物種日趨減少。2、海洋生態(tài)災害頻發(fā)自20世紀90年代末以來，我國近海的赤潮、綠潮、水母旺發(fā)等災害性生態(tài)異?，F(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，為我國近海的生態(tài)安全敲響了警鐘。21世紀以來，無論是發(fā)生頻次還是涉及海域面積，我國的赤潮災害都在驟增。2001年~2009年，赤潮發(fā)生次數(shù)和累計面積均為20世紀90年代的3.4倍。從多年的趨勢上看，赤潮的發(fā)生有從局部海域向全部近岸海域擴展的趨勢。2000年以來，我國近海無經濟價值的大型水母數(shù)量開始呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，水母旺發(fā)有可能對漁業(yè)資源產生不利影響。2007年開始，黃海海域連續(xù)出現(xiàn)滸苔形成的大規(guī)模綠潮。另外，隨著我國運輸量和船舶密度的增加，發(fā)生災難性船舶事故的風險逐漸增大。同時，海上油氣開采規(guī)模的擴大也增加了溢油災害的風險。七大生態(tài)問題突顯

3、陸源入海污染嚴重江河攜帶污染物入海和陸源入海排污口排污已成為影響我國近岸海洋環(huán)境質量的主要原因?！?010年我國海洋環(huán)境狀況公報》顯示，2010年河流攜帶的化學需氧量、氨氮和總磷入海量較上年明顯增加；監(jiān)測的入海排污口主要污染物的達標率均有所提高；入海排污口鄰近海域環(huán)境質量狀況未見明顯改善，部分排污口鄰近海域環(huán)境質量較差?！笆晃濉逼陂g，長江、珠江、錢塘江、閩江等主要河流攜帶入海的污染物總量年均達千萬噸以上。從近年統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全國入海排污口排放的污染物總量呈顯著下降趨勢，但超過污水綜合排放標準的問題仍然嚴重。另據(jù)全國第一次污染源普查結果表明，全國農業(yè)污染源已成為我國陸地和海洋水污染控制的突出問題。近年來，我國近岸海域總體污染程度依然較高，近海海域污染面積居高不下，主要污染區(qū)域分布在黃海北部近岸、遼東灣、渤海灣、萊州灣、長江口、杭州灣、珠江口和部分大中城市近岸海域。這些區(qū)域大多為我國沿海經濟發(fā)達地區(qū)，先污染后治理的發(fā)展之路使得這些地區(qū)背上了沉重的環(huán)境債務。七大生態(tài)問題突顯

4、海洋生態(tài)服務功能受損自新中國成立至今，我國沿海已經歷了4次圍填海浪潮。特別是最近10年來，我國掀起了以滿足城建、港口、工業(yè)建設需要的新一輪填海造地高潮。1990年~2008年，我國圍填?？偯娣e從8241平方公里增至13380平方公里，平均每年新增圍填海面積285平方公里。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2020年，我國沿海地區(qū)發(fā)展還有超過5780平方公里的圍填海需求，必將給沿海生態(tài)環(huán)境帶來更為嚴峻的影響。從圍填海管理上來看，2002年1月《海域使用管理法》實施以前，圍填?；咎幱凇盁o序、無度、無償”的局面?！逗Ｓ蚴褂霉芾矸ā氛綄嵤┲?，圍填海管理有所加強，但是由于地方強大的填海需求以及管理制度的不完善，監(jiān)管起來仍然困難重重。七大生態(tài)問題突顯

5、漁業(yè)資源種群再生能力下降我國近海漁業(yè)資源在20世紀60年代末進入全面開發(fā)利用期，隨著海洋捕撈機動漁船的數(shù)量持續(xù)大量增加，對近海漁業(yè)資源進行過度捕撈。捕撈強度超過資源再生能力，急劇地降低了漁業(yè)生物資源量，一些傳統(tǒng)漁業(yè)種類消失，生物多樣性降低，影響到漁業(yè)資源的可持續(xù)開發(fā)利用。另外，海洋捕撈活動中的垃圾、污水對海洋環(huán)境也造成了一定的損害。另外，魚蝦類等投餌性種類的養(yǎng)殖雖在海水養(yǎng)殖產量僅占10%左右的比例，但卻是海水養(yǎng)殖污染的主要來源，對沿岸潮間帶生態(tài)系統(tǒng)構成了很大的壓力，直接破壞了漁業(yè)生物的產卵場和棲息地，進一步影響到漁業(yè)資源的再生能力。七大生態(tài)問題突顯

6、河口生態(tài)環(huán)境負面效應凸顯我國大型水利工程數(shù)量高居世界第一，大型水利工程導致河流入海徑流和泥沙銳減，其中8條主要大河年均入海泥沙從20世紀50年代至70年代的約20億噸，減至近10年的約3億~4億噸，對河口及近海生態(tài)環(huán)境產生了顯著的負面效應。流域入海物質通量的變化導致河口三角洲侵蝕后退、土地與濱海濕地資源減少，河口生態(tài)環(huán)境發(fā)生了重大改變。發(fā)生在河口與近海的一系列生態(tài)環(huán)境惡化問題，如浮游生物組成及種群結構改變、有毒赤潮種類增加、魚蝦產卵場和孵化場的衰退或消失等，均不同程度上與大型水利工程的建設與運行密切相關。隨著今后大型水利工程的持續(xù)增加，其對河口生態(tài)環(huán)境的負面效應將進一步凸顯。七大生態(tài)問題突顯

7、海平面和近海水溫持續(xù)升高近30年來，我國沿海地區(qū)的海平面總體上呈波動上升的特點，年平均上升速率為2.6毫米，高于全球海平面的平均上升速率。據(jù)預測，在未來的30年中，我國沿海地區(qū)海平面的平均升高幅度約為80毫米~130毫米，其中長江三角洲、珠江三角洲、黃河三角洲、京津地區(qū)沿岸將是受海平面上升影響的主要脆弱區(qū)。與此同時，我國近海的海表溫度總體呈上升趨勢，這將造成重要海洋生物資源分布范圍改變、紅樹林人工栽培范圍北擴和熱帶海域珊瑚白化等現(xiàn)象，還將導致海洋生物的地理分布和物種組成格局發(fā)生改變。另外，海洋酸化將嚴重影響我國珊瑚礁的資源分布、食物產出和旅游產業(yè)?？梢灶A測，未來由海平面上升、水溫升高和海洋酸化等引發(fā)的各種海洋災害的頻率及強度將會有不同程度的加劇。七大生態(tài)問題突顯

1.1環(huán)境與環(huán)境問題一、環(huán)境（Environment）1.1環(huán)境含義環(huán)境是相對某項中心事務而言的，是作為中心事物的存在

《中華人民共和國環(huán)境保護法》中環(huán)境是指：“大氣、水、土壤、礦藏、森林、草原、野生動物、野生植物、水生生物、名勝古跡、風景游覽區(qū)、溫泉、療養(yǎng)區(qū)、自然保護區(qū)、生活居住區(qū)等。1.2環(huán)境分類人類的環(huán)境可分為社會環(huán)境和自然環(huán)境社會環(huán)境：人們生活的社會經濟制度和上層建筑，包括經濟、政治和文化等環(huán)境要素。自然環(huán)境：人類周圍的各種自然因素的總和。人類生活的自然環(huán)境，由大氣、水、土壤、陽光、食物等各種基本環(huán)境因素組成。1.1環(huán)境與環(huán)境問題1.3環(huán)境科學分類按照環(huán)境要素分類，將自然環(huán)境分為：大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤、巖石環(huán)境和生物環(huán)境。在環(huán)境科學中通常把自然環(huán)境描述為：大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈。1.1環(huán)境與環(huán)境問題指正常生命存在的地球部分，目前一切生物包括人類活動的主要范圍在生物圈的范圍，主要限于地殼表面和圍繞它的大氣的一部分，即生物圈的范圍僅是靠近地殼表面薄薄的一層，生物圈除了空氣、水、土壤、巖石和陽光等非生物因素外，還有動物、植物和微生物等生物因素。二、海洋環(huán)境2.1海洋概況：海洋面積為三億六千多萬平方公里，占地球總面積的71%，大約等于陸地面積的兩倍半。海洋是水圈的重要組成部分，海水總量約有13億7千多萬立方公里，占地球總水量的97%。我國是一個海洋國家，大陸海岸線有1.8萬公里，島嶼眾多。數(shù)百萬平方公里的管轄海域，有渤海、黃海、東海和南海，海區(qū)縱跨溫帶、亞熱帶和熱帶。1.1環(huán)境與環(huán)境問題1.1環(huán)境與環(huán)境問題二、海洋環(huán)境海洋環(huán)境的劃分不盡相同，根據(jù)地形和水深，人們常把海洋分為近岸區(qū)和大洋區(qū)近岸區(qū)或者沿岸區(qū)常指大洋與陸地之間的淺海區(qū)、附屬海洋等，其上界是岸線，下界水深100-300m，包括大陸架的全部和大陸坡的大部分。近岸區(qū)約占海洋總面積的8%，一般可分為河口、港灣或封閉海區(qū)、開放海區(qū)。三、環(huán)境問題環(huán)境問題是指包括一切形式的環(huán)境惡化或對生物圈的一切不利影響。主要表現(xiàn)形式就是環(huán)境污染。環(huán)境污染的具體表現(xiàn)：有害物質對大氣、水、土壤和動植物的污染并達到致害的程度生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當?shù)母蓴_和破壞。不可再生資源被濫采濫用固體廢棄物、噪聲、振動、惡臭和放射線等造成對環(huán)境的損害造成環(huán)境污染的主要因素有：物理的、化學的和生物的三方面，其中由化學物質引起的約占80-90%。1.1環(huán)境與環(huán)境問題聯(lián)合國下屬組織如教科文組織及所屬政府間海洋學委員會，糧農組織，世界衛(wèi)生組織，世界氣象組織和原子能委員會1969年共同組成的海洋污染科學問題聯(lián)合專家組（GESA-MP)定義：“人類直接或間接地把物質或者能量輸入海洋環(huán)境（包括河口），因而發(fā)生諸如損害海洋生物資源，危害人類健康，妨害海洋活動（包括漁業(yè)），破壞海水使用素質或減少舒適程度等有害影響”海洋污染的制造者是人類本身，這有別于自然因素或自然災害，海洋污染的主要受害者是海洋生物以及人類。海洋環(huán)境污染

conceptofmarinepollution

Theintroductionbyman,directlyorindirectly,ofsubstancesorenergyintothemarineenvironment(includingestuaries)resultinginsuchdeleteriouseffectsasharmtolivingresources,hazardstohumanhealth,hindrancetomarineactivetiesincludingfishing,impairmentofqualityforuseofseawaterandreductionofamenities.

——evolvedbytheSCORWorkingGroupoftheUnitedNations(1969).Itwillbecomeclearthattheagenciesgivingrisetopollutionareextremelydiverseandcanbefoundeverywhere.Threebroadcategoriesofmaterialpollutioncanbedistinguished.Theseare:nativeornatural,notcausedbyman;generatedbymanbutnotcreatedbyhim;andincreasingpollutioncausedbyman’ssyntheticactivities.CategoriesExamplepollutantsNatural(mannotinvolved)Volcanoes,marshes,oilgushersH2O,SO2,CH4,hydrocarbon,solubleinorg.andorg.substancesetc.Generated(exploitedbyman)Waterusage,farming,forestry,miningetc.Alteredwaterbalance,soilerosion,slagheapsetc.Synthetic(createdbyman)Plastics,pesticides,radio-nuclidesDDT,PCB,90Sr,131I五、海洋環(huán)境污染特點

1.污染源廣

2.持續(xù)性強、危害大

3.擴散范圍大

4.治理困難，耗費巨大1.1環(huán)境與環(huán)境問題如典型的持久性有機污染物多氯聯(lián)苯，海洋環(huán)境中本來不存在，但從北冰洋和南極洲捕獲的鯨魚分別檢出了0.2和0.5mg/kg的多氯聯(lián)苯。1.2海洋環(huán)境化學1.環(huán)境化學的含義環(huán)境化學是在化學學科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎上發(fā)展起來，以化學物質在環(huán)境中出現(xiàn)和引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新興學科。2.海洋環(huán)境化學是研究存在海洋環(huán)境中污染物質的化學行為，即研究污染物質在海洋環(huán)境中遷移、轉化、歸宿等規(guī)律以及研究由污染物質所引起的海洋環(huán)境質量的變化。主要研究內容有：區(qū)域和全球海洋環(huán)境質量普查和專題調查海洋環(huán)境污染對海洋生物和人類健康的危害海洋環(huán)境保護的基礎理論研究海洋環(huán)境污染的調查監(jiān)測技術與方法研究1.2海洋環(huán)境化學“海洋環(huán)境化學”與“海洋化學”海洋環(huán)境化學是：研究海洋及相關環(huán)境中和環(huán)境質量密切關系的物質，特別是化學污染物的來源、遷移、分布、反應、轉化、效應、歸宿以及人類活動對這些過程可能發(fā)生的作用和影響。是海洋化學的組成部分。海洋化學是：測量海洋里跟化學有關的一些因子，例如鹽度、溶解氧量、元素組成、物理性質等；以及測量些跟生物有關的物質，如營養(yǎng)鹽、N、P以及Si。同時這幾年海洋化學趨向于研究海洋資源及海洋環(huán)境污染這兩個部分。海洋環(huán)境化學研究的特點幾大界面的海洋環(huán)境化學研究：海洋－大氣界面海水－沉積物（包括懸浮顆粒物）界面河流－海洋界面海水－生物體界面海洋中界面上發(fā)生的化學過程往往是最活躍的。幾大界面的化學研究--海洋－大氣界面能量交換：熱能（太陽輻射）動能（風、浪、潮汐等）物質交換：水的質量遷移（蒸發(fā)－降水）其它物質的遷移（氣體、揮發(fā)性組分）海洋環(huán)境化學研究的特點海洋－大氣界面Pb的遷移（大氣途徑）CO2在海－氣界面間的交換“溫室效應”海洋環(huán)境化學研究的特點海水－沉積物（包括懸浮顆粒物）界面海洋環(huán)境化學研究的特點河流－海洋界面海洋環(huán)境化學研究的特點海水－生物體界面海洋環(huán)境化學研究的特點海洋環(huán)境化學的特點是海洋的特點決定的。海水有一定鹽度，且組成復雜；海水中既有溶解/懸浮顆粒物質；無機/有機組分；元素含量相差懸殊；離子強度較高的電解質溶液?！昂Ｋ嵌嘟缑妗⒍嘟M分、中等離子強度的電解質溶液，是組成復雜、性質多樣的天然水體系?！焙Ｑ蟠嬖陟o壓力海洋是一個動力作用體系海洋中有生命存在海洋是一個開放的動態(tài)體系海洋環(huán)境化學研究的特點1.3海洋環(huán)境污染物質一、化學污染物類別環(huán)境中化學污染物環(huán)境化學研究的對象，主要分為：1.元素重金屬、準金屬、鹵素、臭氧、黃磷等。2.無機物氰化物、一氧化碳、氮氧化物、鹵化物、鹵間化合物、次氯酸及其鹽、硅的無機化合物、無機硫磷化合物等。3.有機污染物烴類有機化合物、金屬有機和準金屬有機化合物、含氧有機化合物、有機氮化合物、有機鹵化合物、有機磷化合物、有機硫化合物等。1.3海洋環(huán)境污染物質二、海洋污染物質1.污染物質：引起環(huán)境污染的物質（或因素）2.海洋污染物質：凡是進入海洋，并能破壞海洋生態(tài)、造成有害影響的物質3.污染物種類：物理性、化學性和生物性。物理性污染物：如聲振動、電磁波、熱能等；化學性污染，如無機物：汞、鎘、鉛、砷、氰化物等，有機物如有機氯農藥等；生物性污染主要有細菌、病毒、原蟲等病原微生物。其中化學性污染是最主要的。1.3海洋環(huán)境污染物質海洋占了地球表面積的70％以上，在剩下的不到30％的陸地上也分布著縱橫交錯的江河湖泊，地表以下的土壤和巖層間還有連續(xù)不斷的地下水。地球海洋面積占地球表面的70.8％，從這點上看，地球基本上是一個“水球”。海洋是人類在地球上活動的三大舞臺之一，是人類的第二生存空間，是地球留給人類最后的寶貴財富。海洋主要給人類提供的物產有：海洋食品（魚、蝦、海帶等），海鹽、礦物資源（如鈾、銀、金、銅等）。海洋還有其他功能：調節(jié)氣候（吸收二氧化碳）、蒸發(fā)水分有利降雨、提供能源（潮汐能可以利用來發(fā)電）。

海洋是人類的資源寶庫。海洋的生態(tài)狀況如何，對全球影響極大，是關系到人類能否在地球上持續(xù)生存發(fā)展的重大問題。海洋面積遼闊，儲水量巨大，因而長期以來是地球上最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。由陸地流入海洋的各種物質被海洋接納，而海洋本身卻沒有發(fā)生顯著的變化。由于人口不斷增加，人類活動范圍不斷擴大，近年來海洋污染和對海洋生物的保護問題越來越突出?？ǖ掀澨栍洼喪录?/p>

1978年3月16日，美國22萬噸的超級油輪“亞莫克·卡迪茲號”，滿載伊朗原油向荷蘭鹿特丹駛去，航行至法國布列塔尼海岸觸礁沉沒，漏出原油22.4萬噸，污染了350km長的海岸帶。僅牡蠣就死掉9000多噸，海鳥死亡2萬多噸。海事本身損失1億多美元，污染的損失及治理費用卻達5億多美元，而給被污染區(qū)域的海洋生態(tài)環(huán)境造成的損失更是難以估量。

“埃里卡號”油船1999年12月12日，滿載2000t重油的“埃里卡號”油船在布列斯特港以南70km處海域沉沒，造成大量石油泄漏，嚴重污染了附近海域及沿岸一帶。使法國西海岸，至少大約有20萬只以上的海鳥已成為“埃里卡號”油船泄漏污染海洋的犧牲品，顯然，這場事故已經成為歐洲歷史上最嚴重的海洋石油污染事件。海上運輸工具，所載運的油料泄漏，或污水傾倒注入海洋﹔以及核能動力船舶，或載運核能廢料之船舶，輻射物質外泄進入海洋。傾倒廢棄物的污染－－人類將工業(yè)的污染廢棄物，或其它污染性物質，經由運輸工具運至海洋中傾倒而形成。來自大氣的污染－－從事核爆試驗所產生之輻射塵，透過大氣進入海洋而造成污染。來自海床探勘與開采的污染－－從事大陸礁層或海床之探測及開采時，因處置不當、設備不周、意外致使油、天然氣、泥漿外泄，或進行采礦時，產生大量微粒物質、泥漿，也都會造成海洋污染。海洋污染的來源海洋污染主要是陸源排污所致海洋污染的特點－污染源廣除人類在海洋的活動外，人類在陸地和其他活動方面所產生的各種污染物，也將通過江河徑流入?；蛲ㄟ^大氣擴散和雨雪等降水過程，最終都將匯入海洋。人類的海洋活動主要是航海、捕魚和海底石油開發(fā)，目前全世界各國有近8萬艘遠洋商船穿梭于全球各港口，總噸位達5億噸，它們在航行期間都要向海洋排出含有油性的機艙污水，僅這項估計向海洋排放的油污染每年可達百萬噸以上。通過江河徑流入海含有各種污染物的污水量更是大得驚人。海洋是地球上地勢最低的區(qū)域，它不可能像大氣和江河那樣，通過一次暴雨或一個汛期使污染得以減輕，甚至消除。一旦污染物進入海洋后，很難再轉移出去，不能溶解和不易分解的物質在海洋中越積越多，它們可以通過生物的濃縮作用和食物鏈傳遞，對人類造成潛在威脅。美國向海洋排放的工業(yè)廢物占全球總量的1/5，每年因水生物污染或人們誤食有毒海產品造成的污染中毒事件達1萬起以上。海洋污染的特點－持續(xù)性強全球海洋是相互連通的一個整體，一個海域出現(xiàn)的污染，往往會擴散到周邊海域，甚至擴大到鄰近大洋，有的后期效應還會波及全球。比如海洋遭受石油污染后，海面會被大面積的油膜所覆蓋，阻礙了正常的海洋和大氣間的交換，有可能影響全球或局部地區(qū)的氣候異常。此外石油進入海洋，經過種種物理化學變化，最后形成黑色的瀝青球，可以長期漂浮在海上，通過風浪流的擴散傳播，在世界大洋一些非污染海域里也能發(fā)現(xiàn)這種漂浮的瀝青球。海洋污染的特點－擴散范圍廣海洋污染有很長的積累過程，不易及時發(fā)現(xiàn)，一旦形成污染，需要長期治理才能消除影響，且治理費用較大，造成的危害會波及各個方面，特別是對人體產生的毒害更是難以徹底清除干凈。20世紀50年代中期，震驚中外的日本水俁病，是直接由汞這種重金屬對海洋環(huán)境污染造成的公害病，通過幾十年的治理，直到現(xiàn)在也還沒有完全消除其影響?！拔廴疽住⒅卫黼y”，它嚴肅告誡人們，保護海洋就是保護人類自己。海洋污染的特點－防治難、危害大除上述特點：污染源多、持續(xù)性強，擴散范圍廣，難以控制外，海洋污染還會造成的海水渾濁嚴重影響海洋植物（浮游植物和海藻）的光合作用，從而影響海域的生產力，對魚類也有危害。重金屬和有毒有機化合物等有毒物質在海域中累積，并通過海洋生物的富集作用，對海洋動物和以此為食的其他動物造成毒害?！凹t”--赤潮多數(shù)科學家認為，隨著海岸人口的迅速增加，海岸地區(qū)工廠林立，大量未經處理的工業(yè)廢水、廢氣、廢渣，特別富含氮、磷營養(yǎng)物質的農田污水和生活污水流入海灣，又遇上特熱的氣候環(huán)境，游離氮使藻類迅速繁殖，使海面出現(xiàn)異常色彩而形成的。如渴胞藻、液光藻、甲藻等，顏色暗紅或暗褐或棕色，象海水中摻入了濃血似的。在科學術語上稱之為“海洋赤潮”，沿海居民稱它力“紅禍”。海洋污染的“紅”與“黑”紅色的赤潮黃色的赤潮這些海藻，有的有毒，有的無毒。有毒的毒害魚類，無毒的也因面積大，遮蓋陽光而影響海中生物生長。當這些海藻大量死亡，沉淀海底后，又因分解而消耗水中的溶解氧，使一些海洋生物窒息死亡。海洋發(fā)生赤潮的地方，不僅直接危害這些地區(qū)的捕漁、水產養(yǎng)殖業(yè)，而且還會影響食品工業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展，使其遭受經濟損失。同時赤潮素通過食物鏈進入貝體中，人們誤食后會引起肢體麻痹，甚至中毒死亡，威脅人類健康。世界各國沿?；蚪Ｋ蛞蚋粻I養(yǎng)化都不同程度在發(fā)生赤潮現(xiàn)象且有增無減，損失日漸嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國沿海自1980年以來，共發(fā)生赤潮300多次，其中1989年發(fā)生的的一次持續(xù)達72天的赤潮，造成經濟損失4億元，僅河北黃驊一地10萬畝對蝦就減產上萬噸。1997年10月至1998年4月發(fā)生在珠江口和香港海面范圍達數(shù)千平方公里大赤潮，給海上魚業(yè)生產造成的損失也是數(shù)以億計?！昂凇薄臀廴臼图捌洚a品：包括原油和從原油中分餾出來的溶劑油、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等等，以及經過裂化、催化而成的各種產品。石油污染后，海區(qū)的生物，要經過5～7年才能重新繁殖。1kg石油完全氧化，需要消耗海水中40萬升溶解氧。這樣就會造成海水缺氧導致海洋生物窒息死亡。當石油泄漏到海面，幾小時后，便會發(fā)生光氧化學反應，所生成的過氧化物，則醌、酮、醇、酚、羧、酸和硫的氧化物等，都對海洋生物有很大的毒害。油液易堵塞海獸和魚類的呼吸器官，也會使海獸和魚類窒息而死。據(jù)研究，當海水中含油濃度為0.01mg/L，孵出的魚畸形率為25％～40％。海水含油濃度為1mg/L，24小時內大海蝦幼體能死亡1/2；海水中如含有1％的柴油乳化液，就能完全阻止海藻幼苗的光合作用。油污，還使海洋中的魚類遺傳器官受到影響，使魚類繁殖的后代越來越小。石油進入海洋后，迅速在海洋擴散，每升石油的擴散面可達1000m2以上。從聯(lián)合國數(shù)科文組織海洋學委員會和世界氣象局共同根據(jù)1975-1979年各國商船所發(fā)現(xiàn)的85000份海洋油污報告繪制海洋油污圖看，海洋污染早遍及四大洋。海洋一旦遭到油污，后患將持續(xù)幾十年。自從1967年3月“托雷峽谷1號”油輪在英國東南的錫利群島觸礁而泄漏大量原油以來，世界上已經發(fā)生了20多起重大泄油事故，泄漏原油總量達2.29×106m3，造成大片海域遭污染。1991年初海灣戰(zhàn)爭期間泄漏入海洋的石油量更是大得驚人，數(shù)量高達2.4億加侖，使當?shù)匮匕度f物俱滅。加上石油運輸，海損事故等等原因，已使海灣海面成為世界上污染最嚴重的海域，其污染程度是其他海域和海岸的47倍和100倍。海洋污染對資源環(huán)境的影響

海洋生物資源逐漸減少（海洋污染和濫捕濫撈）據(jù)聯(lián)合國糧農組織的報告說，20多年來，世界漁產最豐富的海域內捕獲量一直在持續(xù)下降。目前200種海產魚類資源中捕撈過量或資源下降的占60％。全球海洋漁業(yè)資源正面臨枯竭的危機，25％的漁場遭破壞，世界17個主要漁場，有13個都面臨困境。有的魚種已瀕臨滅絕。珍貴的藍鯨只剩下15頭了，長須鯨也只剩1000多頭，最受人喜愛的灰鯨也快絕跡了。海豚、海象、海豹的數(shù)量也在急劇減少。重達3t、易受傷害和以海草為生的北海牛，在1741年被發(fā)現(xiàn)后，由于人類的大量捕捉，幾年就滅絕了。由于地中海海水污染嚴重，許多地段浮游生物和植物，以及以它們?yōu)槭沉系膭游镆褱缃^。一位法國海洋環(huán)境保護專家驚呼：如果不采取緊急措施制止污染，地中海內所有的生物將會在30年內死光。從海中捕起的魚有40％~50％都患有“環(huán)境病”。1985年捕到的蝶魚和比目魚、有40％患了肝癌，有的還患有潰瘍病，體內含汞含鉛量超出正常標準的4倍。造成的海水渾濁嚴重影響海洋植物（浮游植物和海藻）的光合作用，從而影響海域的生產力，對魚類也有危害。重金屬和有毒有機化合物等有毒物質在海域中累積，并通過海洋生物的富集作用，對海洋動物和以此為食的其他動物造成毒害。破壞海濱旅游資源。

三、海洋污染源海洋污染源是海洋中各種污染物的直接來源地,污染物向海洋輸送的途徑：河流沿岸直接排污口和混合排污口海上活動船舶和固定污染源大氣海洋污染源可分為陸源污染、海上污染源和大氣污染源三大類污染物由陸地直接進入海洋的污染通過海洋上空的大氣攜帶污染物入海的污染源由海上直接向海洋排放污染物質的污染源1.4污染物質的遷移轉化一、遷移類型機械遷移：運移（富集、分散、沉降）物理化學遷移：溶解-沉淀、氧化還原、水解、配位或者螯合、吸附-解析等作用實現(xiàn)遷移；有機污染物可通過化學分解、光分解和生物分解進行遷移生物遷移：生物體吸收、代謝、生長、死亡，以及通過食物鏈傳遞產生的放大和積累等作用實現(xiàn)遷移二、遷移過程物理過程：蒸發(fā)、滲透、吸附、放射元素蛻變等化學過程：氧化-還原、水解、配位或螯合，光化學氧化等生物過程：生物體吸收、生物代謝等1.4污染物質的遷移轉化1.5海洋環(huán)境化學的研究意義資源與環(huán)境問題：人類社會發(fā)展永恒的挑戰(zhàn)海洋面積：3.6×108km2海水體積：1.37×108km3豐富的化學、礦產、生物和動力資源1、海洋資源的開發(fā)利用①海洋石油及其化工：海洋石油和天然氣儲量占世界油氣總量的25%和20%，無論從儲量估計和開發(fā)趨勢看，海洋油氣資源的開發(fā)具有重要戰(zhàn)略意義。②海鹽工業(yè)和海水綜合利用：食鹽、碳酸鈉、氯化鉀、氯化鎂、金屬鎂、溴及其精細化工。③海洋礦物：世界洋底廣泛分布著多金屬礦物，富含Co、Ni、Cu、Zn、Pb等貴重金屬，美國、德國、英國、日本、澳大利亞、印度、中國等為這些礦物的調查與開發(fā)進行了大量工作。1.5海洋環(huán)境化學的研究意義2、海洋環(huán)境問題①海洋環(huán)境的化學污染：石油污染、重金屬污染、有機污染等②海洋生態(tài)環(huán)境問題：海洋酸化、赤潮頻發(fā)、生物種類的滅絕等。③海洋在氣候變化中的作用：海洋對溫室氣體的吸收及其機理等。1.5海洋環(huán)境化學的研究意義第二篇

海水環(huán)境化學主要內容1.海水的基本特征及其污染物存在形式2.海水中金屬污染物的遷移轉化3.海水中無機營養(yǎng)鹽與富營養(yǎng)化4.海水中有機污染物的遷移轉化1.海水的基本特征及其污染物存在形式一、海水的基本特征1.海水的物理特征海水的溫度：大洋表面等溫線基本沿緯度分布，幾乎與緯度平行溫度自赤道向兩極不規(guī)則地下降表面溫度夏季普遍高于冬季，并且冬季經向溫度梯度遠比夏季大，這與太陽高度和日照有關。在沿海近岸受地形影響大，等溫線與等深線平行，夏季近岸高，遠岸低，冬季相反海洋最冷的水在南極地帶的威德爾海，水溫最高帶在北緯5-10度(1)海水的溫度：年變化在中高緯度，表現(xiàn)為年周期特征，一年最低和最高溫度分別出現(xiàn)在2月和8月在熱帶海域，表現(xiàn)為半年周期特征，水溫極值出現(xiàn)在太陽高度最大和最小之后的2-3個月之內。1.海水的基本特征及其污染物存在形式（1）海水溫度：日變化溫度在一天當中隨時間有日變化，在一日會出現(xiàn)最高和最低溫度。在14:30-15:00表層溫度最大，在清晨4:00-5:00表層溫度最小表層水晝夜溫度變動取決于云量，晴天大，陰天小，但變動很少超過0.4°C,最大也不超過1°C風大晝夜溫差小，風小晝夜溫差大，冬季晝夜溫差小，夏季晝夜溫差大1.海水的基本特征及其污染物存在形式(1)海水的溫度：垂直分布一般而言，溫度自海面向海底隨深度的增加呈不均勻遞減。其垂直結構的形成一方面受太陽輻射的影響，一方面則取決于大洋水的垂直環(huán)流上混合層（uppermixedlayer):厚20-200m，溫度均勻季節(jié)性溫躍層（seasonalthermocline）混合層的下界，夏季消成，冬季消失大洋主溫躍層（themainthermocline）：200-1000m，溫度急劇下降，梯度大，大致呈“W”型分布在主溫躍層下面海水溫度較平穩(wěn)地下降，大于1500m水溫不超過3℃，然而個別地區(qū)才有零下溫度。溫帶下的冷水有可能是從極地地區(qū)流入的。1.海水的基本特征及其污染物存在形式1.海水的基本特征（2）海水的鹽度：大洋表面大洋表面鹽度徑向分布從赤道向兩極呈馬鞍形寒暖流交匯處，等鹽線密集，水平梯度大，有的地方可達0.5‰/海里，主要是由于兩種水系含鹽量不同造成海洋中鹽度的最高值和最低值多出現(xiàn)在一些大洋邊緣的海盆大西洋表面鹽度高于太平洋和印度洋（主要與水交換有關系）1.海水的基本特征及其污染物存在形式（2）海水的鹽度：垂直分布赤道：表面低，向下增大，至100-200m層鹽度達最大值，以后逐漸減小，至中層800-1500m層鹽度達最小值，后緩慢上升，至2000-3000m鹽度均勻亞熱帶：表層最大，且向下急劇減小，出現(xiàn)鹽度最低值后緩慢上升亞寒帶：表層最小，隨深度增加而增加，1500-2000m以下不變化極地：表層小，300-500m以下均勻1.海水的基本特征及其污染物存在形式（2）海水的鹽度：日變化大洋由于蒸發(fā)和降水的日變化很小，表面鹽度的日變化一般也很小，日較差一般不超過0.05‰。在淺海，日較差比大洋大幾倍至幾十倍最高鹽度一般出現(xiàn)在17:00左右，最低鹽度出現(xiàn)在午夜后和日出之前在近岸鹽度的變化中，潮汐常起著顯著作用，一般是高潮時高，落潮時低，呈每天二高二低的周期變化1.海水的基本特征及其污染物存在形式(2)海水的鹽度：年分布大洋鹽度年變化主要由蒸發(fā)、降水、徑流、結融冰等因素引起一般冬季表層鹽度大，夏季鹽度小，但也有特別情況表層以下鹽度的年變化一般隨深度明顯地減弱，深層鹽度的年變化取決于海流1.海水的基本特征及其污染物存在形式（3）海水的pH：弱堿性海水的pH是研究海水碳酸鹽體系一個基本參數(shù)，各分量之間的平衡和分配關系與海水的pH有關（響應或影響）海水pH與碳酸鹽體系的其他過程，如碳酸鈣沉淀溶解，生物光合作用等有關海水pH對海洋中多種化學作用有關，如影響某些元素水解，通過還是的Eh（或pe）影響變價元素的存在形式1.海水的基本特征及其污染物存在形式(3)海水的pH：影響因素碳酸鹽體系各分量的比值溫度、鹽度、壓力近岸污染海域或缺氧水體粘土礦物的固-液平衡1.海水的基本特征及其污染物存在形式2.海水的化學特征主要成分：11種，在海水中含量較大，各成分的濃度比例近似恒定，生物活動和總鹽度變化對其影響不大，稱為保守元素氣體成分：氧、氮及惰性氣體等營養(yǎng)元素：主要是與海洋植物生長有關的元素，通常指N、P、Si等，這些要素在海水中含量經常受到生物活動的影響，其含量很低時會限制浮游植物的正常生長，所以這些要素對生物具有重要意義微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者有機物質：如氨基酸、腐殖質、葉綠素等1.海水的基本特征及其污染物存在形式二、主要污染物的存在形式1.有機污染物(1)農藥有機氯農藥：難化學降解和生物降解有機磷農藥：易被生物降解氨基甲酸酯：易被生物降解除草劑（2）多氯聯(lián)苯（PCBs）（3）鹵代脂肪烴（4）醚類（5）單環(huán)芳香族化合物1.海水的基本特征及其污染物存在形式二、主要污染物的存在形式1.有機污染物（6）苯酚類和甲酚類（7）鈦酸酯類（8）多環(huán)芳烴類（PAHs）（9）亞硝胺和其他化合物1.海水的基本特征及其污染物存在形式2.重金屬污染(1)鎘（Cd)(2)汞(Hg(3)鉛(Pb)(4)鉻(Cr)(5)銅(Cu)(6)砷(As)(7)鋅(Zn)1.海水的基本特征及其污染物存在形式3.無機營養(yǎng)鹽氨氮亞硝態(tài)氮硝氮磷酸鹽硅酸鹽1.海水的基本特征及其污染物存在形式2.海水中重金屬污染物的遷移轉化比重大于5g/cm3的金屬和重金屬（一般指密度大于4.5g/cm3的金屬）或指原子量大于55的金屬，如鐵的原子量為56。重金屬約有45種，一般都屬于過渡元素，如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、汞、鎢、鉬、金、銀等。盡管錳、鐵、鋅、銅等重金屬元素是生命活動所需要的微量元素，但是大部分重金屬如汞、鉛、鎘等并非生命活動所必須，而且所有重金屬超過一定的濃度都對人體有毒。主要內容

海洋重金屬污染概述

重金屬在海洋環(huán)境中遷移轉化重金屬存在形態(tài)海洋重金屬污染概述重金屬污染的特點海洋中重金屬污染的來源重金屬污染的危害Whatismarinepollution?AccordingtotheUNGroupofExpertsontheScientificAspectsofMarinePollution(GESAMP):

Marinepollutionistheintroductionbyman,directlyorindirectly,ofsubstancesorenergytothemarineenvironmentresultingindeleteriouseffectssuchas: hazardstohumanhealth; hindranceofmarineactivities,includingfishing; impairmentofthequalityfortheuseofseawater,andreductionofamenitiesHeavymetalpollution

Highatomicweightmetals(mercury,leadetc.) Sometimesthetermtraceelementsisusedtoincludenon-metalandloweratomicweightelements.Manyoftheseelementsareessentialtothebodyinverylowconcentrations:Iron–essentialforhemoglobinCopper-essentialforhemocyanin

(ininvertebrates)Cobalt–invitaminB12Zinc–essentialcomponentofmanyenzymes Heavymetalpollution

Butinhighconcentrationsthesecanbetoxic.e.g.oneasprintabletisausefulmedicinebut100tabletsarelethal Someheavymetalshavenoessentialfunctioninthebody(e.g.mercury,lead)andanyconcentrationscanbeharmful重金屬中毒機理

生物機體中含巰基（-SH）的酶與外來重金屬的反應：

（酶分子）（金屬配合物）

破壞和中斷了某些正常的代謝進程，引發(fā)中毒，這一過程與實驗室里向含有重金屬離子的水溶液中通H2S，產生金屬硫化物沉淀相似。

根據(jù)這一中毒機理，人們提出了一種藥物解毒的方法。例如，EDTA、二巰基丙醇對重金屬有強烈親合力，并與之形成溶解度較大的化合物后排除體外。重金屬污染的特點(1)微量重金屬就可以產生毒性效應；如汞、鎘產生毒性的濃度范圍是0.001~0.01mg/L(2)微生物不僅不能降解重金屬，相反地某些重金屬元素可在微生物作用下轉化為金屬有機化合物，產生更大的毒性。(3)生物體對重金屬有富集作用。(4)重金屬可通過食物、飲水、呼吸等多種途徑進入人體，從而對人體健康產生極不利的影響。重金屬的兩性“兩性”：一方面它們是生物體生長發(fā)育所必需的元素，如作為催化劑可激發(fā)或增強生物體中酶的活性，另一方面，這些必需元素一旦過重會對生物體產生毒性效應。Toxicityofmetalscanvaryaccordingthetheirvalency(e.g.2+or3+)andtheircombinationwithotherelementsLC50:contaminantconcentrationlevelrequiredfor50%ofthetestspeciestodieClark(2001)Fig16.4海洋重金屬污染隨著工農業(yè)生產的發(fā)展，重金屬的用途越來越多，需要量日益增加，對海洋造成的污染也日益嚴重。由于人類活動將重金屬導入海洋而造成的污染稱為海洋重金屬污染。目前污染海洋的重金屬元素主要有Hg，Cd，Pb，Zn，Cr，Cu等。世界著名的“公害病”水俁病和骨痛病就是由汞和鎘的污染引起的。水俁yǔ病事件：1953，1956年,日本熊本縣水俁鎮(zhèn)一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經過某些生物的轉化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經過食物鏈使人中毒。當時，最先發(fā)病的是愛吃魚的貓。中毒后的貓發(fā)瘋痙攣，紛紛跳海自殺。沒有幾年，水俁地區(qū)連貓的蹤影都不見了。1956年，出現(xiàn)了與貓的癥狀相似的病人。因為開始病因不清，所以用當?shù)氐孛?991年，日本環(huán)境廳公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。

骨痛病事件：

1955，1972年,日本富山縣的一些鉛鋅礦在采礦和冶煉中排放廢水，廢水在河流中積累了重金屬“鎘”。人長期飲用這樣的河水，食用澆灌含鎘河水生產的稻谷，就會得“骨痛病”。病人骨骼嚴重畸形、劇痛，身長縮短，骨脆易折。!鎘是人體不需要的元素重金屬污染的來源天然來源包括：地殼巖石風化、海底火山噴發(fā)和陸地水土流失，將大量的重金屬通過河流、大氣和直接注入海中，構成海洋重金屬的本底值。人為來源主要是：工業(yè)污水、礦山廢水的排放及重金屬農藥的流失，煤和石油在燃燒中釋放出的重金屬經大氣的搬運進入海洋。實例汞：據(jù)估計，每年全世界因人類活動而進入海洋中的汞達10000t左右，與目前世界汞的年產量相當。其中，由于礦物燃燒而進人海洋中的汞有3000多噸。鉛：自1924年開始使用四乙基鉛做為汽油抗爆劑以來，大氣中鉛的濃度急速地增大。大氣輸送是鉛污染海洋的重要途徑，經氣溶膠帶入開闊大洋中的鉛、鋅、鎘、汞和硒較陸地輸入總量還多50%。實例：汞，鉛重金屬在海洋中的轉化、遷移物理、化學及生物等過程。物理過程：主要指海-氣界面重金屬的交換及在海流、波浪、潮汐的作用下，隨海水的運動而經歷的稀釋、擴散過程。由于這些作用的能量極大，故能將重金屬遷移到很遠的地方。化學過程：主要指重金屬在富氧和缺氧條件下發(fā)生電子得失的氧化還原反應過程，及重金屬的化學價態(tài)、活性及毒性等變化過程導致了重金屬在海水中的溶解度增大，或者使得已經進入沉積物底質的重金屬在此過程中可能重新進入水體，造成二次污染。此外，重金屬在海水中經水解反應生成氫氧化物，或被水中膠體吸附而易在河口或排污口附近沉積，故在這些海區(qū)的底質中，常蓄積著較多的重金屬。生物過程：主要指海洋生物通過吸附、吸收或攝食而將重金屬富集在體內外，并隨生物的運動而產生水平和垂直方向的遷移。或經由浮游植物、浮游動物、魚類等食物鏈(網)而逐級放大，致使魚類等主營養(yǎng)階段的生物體內富集著較高濃度的重金屬，從而危害生物本身或由于人類取食而損害人體健康。此外，海洋中微生物能將某些重金屬轉化為毒性更強的化合物，如無機汞在微生物作用下能轉化為毒性更強的甲基汞。重金屬污染的危害海洋中的重金屬一般是通過食用海產品的途徑進入人體的。重金屬對生物體的危害程度，不僅與金屬的性質、濃度和存在形式有關，而且也取決于生物的種類和發(fā)育階段。對生物體的危害一般是:Hg>Pb>Cd>Zn>Cu，有機汞>無機汞，六價鉻離>三價鉻，重金屬污染對種苗和幼體>成體。

兩種以上的重金屬共同作用比單一重金屬的作用要復雜，取決于種類組成，與濃度組合、溫度、pH值等條件。歸納為三種形式：①相加作用:重金屬的混合毒性等于各種重金屬單獨毒性之和；②相乘作用或協(xié)同作用:重金屬的混合毒性大于單獨毒性之和;一般來說，Cd和Cu有相加或相乘的作用，Se對Hg有拮抗作用。③拮抗作用:重金屬的混合毒性低于各單獨毒性之和。重金屬污染在海洋環(huán)境中的分布規(guī)律①河口及沿岸水域高于外海；②底質高于水體；③高營養(yǎng)級生物高于低營養(yǎng)級生物；④北半球高于南半球。來源及遷移、轉化原因：Hg污染的危害:Hg污染能抑制浮游植物的光合作用和生長速度，甚至達到致死的程度。當海水中含0.6

g/dm3乙基汞磷酸鹽時。浮游植物的光合作用即被抑制。一些有機汞滅菌劑在海中的濃度僅為0.1

g/dm3時，就能抑制某些種類的浮游植物的光合作用和生長速度。各類汞的化合物對浮游植物的致死濃度為0.9～60

g/dm3。重金屬對海洋的污染,實例Hg對生物的影響：取決于它的濃度/化學形態(tài)以及生物本身。研究表明，有機汞化合物對生物的毒性比無機汞化合物大得多。甲基汞化合物對海洋生物的毒害最明顯。Cd的污染海水中Cd主要以CdCl2的膠體狀態(tài)存在，平均含量為0.11

g/dm3。海洋生物能將Cd富集于體內。魚、貝類及海洋哺乳動物的內臟中，含量比較高。存在形式：在天然淡水中，主要同有機物以絡合物的形式存在，含量大約為0.01-3

g/dm3，均值為0.1

g/dm3。危害：Cd在魚體及其他脊椎動物體中干擾Fe的代謝，使腸道對Fe的吸收減低，破壞血紅細胞，從而引起貧血癥。人們長期食用被Cd嚴重污染的海產品會引起骨痛病。

Pb的污染分布：海水中Pb的濃度一般為0.01～0.3

g/dm3，海水中溶解鉛的形態(tài)是PbCO3離子對和極細的膠體顆粒，分布極不均勻。一般說來，近岸海區(qū)濃度較高，隨著離岸距離的增加，濃度逐漸降低。海水中的鉛主要來源：工業(yè)廢水和大氣沉降，目前，由汽車排氣排出的鉛每年達40萬噸，已成為主要污染來源。在魚體內，肌肉中的含Pb量最低，皮膚和鱗片中的含Pb量量高。Pb對魚類的致死濃度為0.1～10

g/dm3。Zn的污染正常海水中，Zn為5

g/dm3左右。被污染的近岸海水中Zn的濃度比大洋水高5～10倍，主要來自工業(yè)廢水。據(jù)估計，全世界每年通過河流注入海洋的Zn達39.3

105t。在近岸海區(qū)的沉積物中，Zn的含量特別高。Zn對海洋生物的污染海洋生物對Zn的富集能力很強，其中貝類的含Zn量特別高，例如牡蠣肉中Zn的含量可高達2500～3000mg/kg(干重)。Zn對牡蠣的生長影響很明顯：在Zn的濃度為0.3mg/dm3時，牡蠣幼體的生長速度顯著降低。當Zn的濃度達到0.5mg/dm3時，幼體或者死亡，或者不能發(fā)育。Cu的污染

“兩性”正常海水中，Cu的濃度為1.0～10.0

g/dm3。來源：據(jù)估計，通過污水、煤的燃燒和風化等各種途徑每年進入海洋中Cu的總量可能超過25

104t。含Cu污水進入海洋之后，除污染海水之外，有一部分沉于海底，使底質遭到嚴重污染。

危害：當海水中Cu的濃度為0.13mg/dm3時，可使生活在其中的牡蠣著綠色。Cu和Zn對牡蠣的協(xié)同作用要比單一的影響大得多。調查表明，海水中Cu的濃度為0.02-0.1mg/dm3，Zn的濃度為0.1-0.4mg/dm3就足以使牡蠣著綠色。只有在Cu和Zn的濃度都很低的條件下，即Cu濃度低于0.01mg/dm3，Zn濃度低于0.05mg/dm3時，才不會產生綠色牡蠣。在綠色牡蠣肉中，Cu和Zn的含量比正常牡蠣高10-20倍。各種海洋生物對Cu的富集能力不同，但一般說來都很強。牡蠣就是屬于具有這種富集能力的動物之一。Cr的“兩性”Cr是人和動物所必需的一種微量元素，軀體缺Cr可引起動脈粥樣硬化癥。Cr對植物生長有刺激作用，可提高收獲量。但如含Cr過多，對人和動植物都是有害的，甚至有致死作用。Cr的污染Cr的毒性與As相類似。海洋中的Cr主要來自工業(yè)廢水，通過河流輸送入海的鉻會沉于海底。Cr在海水中的正常濃度為0.05mg/dm3。Cr能在魚體內蓄積，三價鉻和六價鉻對水生生物都有致死作用。三價鉻對魚類的毒性比六價鉻高。海洋中重金屬污染的來源1.大氣沉降森林火災火山活動塵粒人類活動電廠燃煤汽車尾氣排放Clark(2001)Sourcesofheavymetalpollution大氣沉降：重金屬在大氣中可以以氣態(tài)或者粒子形式（即氣溶膠）的方式進行遷移Particlescanfallfromtheatmosphereontothelandorsea=drydepositionAlsoprecipitationcancarryparticlesordissolvedgases=wetdepositionGaseousstateelements(Boron,Mercury,Selenium)canalsodissolveatthesurfaceofwaterbodies(gaseousexchange)Bubblesbreakingthesurfaceoftheseacanreleasesaltparticlescontainingmetals–cantravelsfromseatoatmosphereaswellasatmospheretosea

Clark(2001)Sourcesofheavymetalpollution2.河流徑流輸入ErosionofrockscontainingmetalsSurfacerunoffsweepsupnaturallyformedandanthropogenicmetalparticles Metalsoftenbindwithsedimentsandaredepositedontheseabed–butthesecanenterthemarineenvironmentagainisthereis:DredgingTrawlingSevereweatherSourcesofheavymetalpollution3.GROUNDWATERSEEPAGEDissolvedsubstancesarecarriedviagroundwatermovement–contaminationinsoilmaybepickedupbythemovingwaters4.DELIBERATEDISCHARGEContaminatedwastedumpingIndustrialdischargesSewage

物理遷移：結合在懸浮顆粒物上或自身隨水流運動化學遷移：通過化學反應改變形態(tài)等生物遷移：通過生物化學過程改變形態(tài)等6-2海洋重金屬的遷移轉化化學遷移--吸附作用配合作用氧化還原作用溶解沉淀作用6-2海洋重金屬的遷移轉化重金屬的遷移轉化：重金屬在海洋環(huán)境中發(fā)生空間位置的移動和化學形態(tài)的轉化以及由此引起的富集、分散過程。1）化學形態(tài)

在環(huán)境中實際存在的形式，包括四方面內容： （a）價態(tài)化合價 （b）化合態(tài)存在的化學實體的具體形式 （c）結構態(tài)具體的分子構型 （d）結合態(tài)與載體共存的具體形式，如水合、有機、結晶等形式

eg.毒性CH3Hg+>>Hg2+，Cu2+>>Cu，Cr6+>>Cr3+重金屬遷移轉化的概念1.吸附作用在海水水體中的懸浮顆粒物和底泥中含有豐富的膠體，能夠強烈地吸附各種分子和離子，對重金屬離子在海水水環(huán)境中的遷移有明顯影響，膠體的吸附作用是使重金屬從不飽和的溶液中轉入固相的主要途徑。在海水水體中，重金屬發(fā)生的許多現(xiàn)象和污染過程在固、液、氣三相界面上進行，而與膠體吸附作用關系密切2.1吸附作用天然水是多相分散系統(tǒng)。其中固體分散相包括三類：無機粒子、有機粒子，無機和有機粒子的聚集體。各種微?？晌剿械奈廴疚?，而使污染物的存在形態(tài)、環(huán)境行為發(fā)生明顯變化，污染物的毒性也有可能發(fā)生變化1）海水水體中顆粒物礦物微粒和粘土礦物

海水水體水中常見礦物微粒為石英、長石、云母及粘土礦物等硅酸鹽礦物。粘土礦物是由其他礦物經化學風化作用而生成，主要為鋁或鎂的硅酸鹽。金屬水合氧化物(Fe、Al、Mn等）1）海水水體中顆粒物腐殖質腐殖質是一種帶負電的高分子弱電解質。在不同pH下，展現(xiàn)不同立體結構。

1）海水水體中顆粒物

水體懸浮顆粒物模型水體懸浮顆粒物（SPM）：粘土為核心骨架，金屬氧化物及有機質結合在表面其他：藻類、細菌、病毒和表面活性劑、油滴等。1）海水水體中顆粒物在固定溫度下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面的吸附量（G）與溶液中溶質平衡濃度（c）之間的關系可用吸附等溫線表達。Henry

型等溫線為直線型

G=k·ck：分配系數(shù)Freundlich

型等溫線

G=k·c·exp(1/n)

lgG=lgk+1/nlgcLangmuir型等溫線

G=G0·c/(A+c)1/G=1/G0+(A/G0)(1/c)G0——單位表面上達到飽和時間的最大吸附量；

A——常數(shù)。表示達到1/2G0的平衡濃度吸附：指溶液中的溶質在界面層濃度升高的現(xiàn)象。吸附等溫線和等溫式常見的吸附等溫線

當溶質濃度甚低時，可能在初始階段呈現(xiàn)H型，當濃度較高時，可能表現(xiàn)為F型，但統(tǒng)一起來仍屬于L型的不同區(qū)段。1/GL型1/cGG0/20AL型cG

F型cGH型c未達到飽lgGF型lgclgK單分子吸附適用于金屬影響吸附的因素溶液的pH值：一般情況下顆粒物對重金屬的吸附量隨pH值升高而增大。當溶液pH超過某元素的臨界pH值時，則該元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。顆粒物的粒度和濃度：吸附量隨粒度增大而減少，并且當溶質濃度范圍固定時，吸附量隨顆粒物濃度增大而減少。溫度變化、幾種離子共存等。3）沉積物中重金屬的釋放——屬于二次污染問題（1）鹽濃度升高：堿金屬和堿土金屬陽離子可將被吸附在固體顆粒上的金屬離子交換出來。（2）氧化還原條件的變化：有機物增多，產生厭氧環(huán)境、鐵錳氧化物還原溶解，使結合在其中的金屬釋放出來。（3）pH值降低：①H+離子的競爭吸附作用；②金屬在低pH值條件下致使金屬難溶鹽類以及配合物的溶解。（4）增加水中配合劑的含量：天然或合成的配合劑使用量增加，能和重金屬形成可溶性配合物，有時這種配合物穩(wěn)定度較大，可以溶解態(tài)形態(tài)存在，使重金屬從固體顆粒上解吸下來。河口是水動力條件變化最為劇烈的區(qū)域，污染物的形態(tài)會發(fā)生變化無機配合體：OH-、Cl-、SO42-、CO32-、F-、S2-、PO43-天然水中重金屬無機配合物主要形態(tài)2.2配合作用有機配體有天然有機質，如氨基酸、糖、腐殖酸，洗滌劑、清潔劑等。軟硬酸堿理論硬酸：電荷密度大,粒子粒徑小,不易極化,外部電子云能緊密圍繞在原子核周圍。軟酸：電荷密度小,粒子粒徑大,容易極化,外部電子云不能緊密圍繞在原子核周圍。硬酸—硬堿，軟酸—軟堿形成穩(wěn)定絡合物。軟硬酸堿理論路易斯硬酸：H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+

Intermediate：

Co2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+

路易斯軟酸：Cu+、Ag+、Hg22+、Pd2+、Cd2+、Pt2+、Hg2+、CH3Hg+

路易斯硬堿：H2O、OH-、F-、Cl-、PO43-、SO42-、CO32-、O2-

Intermediate：Br-、NO2-、SO32-

路易斯軟堿：SH-、S2-、RS-、CN-、SCN-、CO、R2S、RSH、RS-、配合物鰲合物存在于水中的配體形成配合物之后，水溶性和移動性增加，因而生物毒性增加；而存在于顆粒物上的配體形成配合物之后，水溶性減小，吸附性增加。2.2配合作用腐殖質的配合作用

腐殖質是有機高分子物質，分子量在300到30000以上。根據(jù)其在堿和酸溶液中的溶解度把其劃分為三類：（1）腐殖酸可溶于稀堿液但不溶于酸的部分，分子量由數(shù)千到數(shù)萬。（2）富里酸可溶于酸又可溶于堿的部分，分子量由數(shù)百到數(shù)千。（3）腐黑物(胡敏素）不能被酸和堿提取的部分。腐殖質對重金屬的配合作用腐殖質是一種帶負電的高分子弱電解質富里酸的結構式富里酸單位質量含有的含氧官能團數(shù)量較多，因而親水性也較強。這些官能團在水中可以離解并產生化學作用，因此腐殖質具有高分子電解質的特征，并表現(xiàn)為酸性。富里酸中，碳含量為44％-50％，氧含量為44％-50％，氫含量為4％-6％，氮含量為1％-3％。在腐殖酸和腐黑物中，碳含量為50%~60%，氧含量為30%~35%，氫含量為4%~6%，氮含量為2%~4%，而富里酸中碳和氮含量較少，分別為44%~50%和1%~3%，氧含量較多，為44%~50%.不同地區(qū)和不同來源的腐殖質其分子量組成和元素組成都有區(qū)別。腐殖質在結構上的顯著特點是除含有大量苯環(huán)外，還含有大量羧基、醇基和酚基。富里酸單位重量含有的含氧官能團數(shù)量較多，因而親水性也較強。腐殖質對重金屬的配合作用腐殖質對重金屬的配合作用腐殖質與環(huán)境有機物之間的作用主要涉及吸附效應、溶解效應、對水解反應的催化作用、對微生物過程的影響以及光敏效應和猝滅效應等。腐殖酸本身的吸附能力很強，這種吸附能力甚至不受其他配合作用的影響。腐殖酸可以很容易吸附在天然顆粒物上，改變顆粒物表面性質。配合作用可抑制金屬以碳酸鹽、硫化物、氫氧化物形式的沉淀產生。配合作用影響重金屬對水生生物的毒性。腐殖質的存在可以形成可疑致癌物質——三鹵甲烷（THMS）。腐殖酸與陰離子的作用。腐殖酸對有機污染物的作用。腐殖質對重金屬的配合作用腐殖質螯合重金屬的能力金屬離子種類：腐殖質的對金屬離子的螯合能力隨金屬離子而改變，并表現(xiàn)出較強的選擇性。湖泊腐殖質的螯合能力按Hg2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Mn2+順序遞降。腐殖質的來源：不同來源的腐殖質對金屬離子的螯合能力不同腐殖質的成分：同一來源腐殖質，其成分不同表現(xiàn)出不同的螯合能力，一般地，相對分子質量小的成分對金屬離子的螯合能力強；反之，螯合能力若。環(huán)境體系的pH：腐殖質對金屬離子的螯合能力隨著體系pH降低而減弱。腐殖質螯合重金屬的能力水的鹽度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量離子含量:水中常量離子對腐殖質與金屬離子的螯合作用產生影響，有研究表明，湖水中大多數(shù)Hg2+以與腐殖質螯合形態(tài)存在；但在海水中由于鹽度增加，離子強度增大，Ca2+、Mg2+含量較高，與金屬離子產生對腐殖質爭奪，而含量較高的Cl-又成為腐殖質配位螯合的有力競爭者，而使海水中腐殖質與Hg2+的螯合作用顯著減弱，并認為，海水中汞的基本形態(tài)是汞(II)氯絡合物。一般地，在腐殖質成分中胡敏酸-金屬離子螯合物的溶解度較小，富里酸-金屬離子螯合物的溶解度較大。且腐殖質-金屬離子螯合物的溶解度大小還與溶液pH有關。天然水體中配合作用的特點

大多數(shù)配合物穩(wěn)定地存在于水中；羥基、鹵素配體的競爭配位作用，影響金屬難溶鹽的溶解度；重金屬離子與不同配體的配位作用，改變其化學形態(tài)和毒性2.3氧化還原作用水體的氧化還原條件，對在水相及底泥中發(fā)生的化學反應和生化反應起著重要作用，對重金屬離子在水體中的存在形態(tài)及遷移轉化也有重要的影響

氧化－還原平衡對水環(huán)境中污染物的遷移轉化具有重要意義。水體中氧化還原的類型、速率和平衡，在很大程度上決定了水中主要溶質的性質。例如，厭氧性湖泊，其湖下層的元素都將以還原形態(tài)存在；碳還原成－4價形成CH4；氮形成NH4＋；硫形成H2S；鐵形成可溶性Fe2+。其表層水由于可以被大氣中的氧飽和，成為相對氣體性介質，如果達到熱力學平衡時，則上述元素將以氧化態(tài)存在：碳成為CO2；氮成為NO3-；鐵成為Fe(OH)3沉淀；硫成為SO42-。顯然這種變化對水生生物和水質影響很大。2.3氧化還原作用重金屬的生物富集、放大和積累一、生物富集1、概念：指生物通過非吞食方式，從周圍環(huán)境（水、土壤、大氣）蓄積某種元素或難降解的物質，使其在機體內濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。2、生物濃縮系數(shù)（BiologicalConcentrationFactoar）達穩(wěn)態(tài)時：

BCF=Cb/Ce

Cb——某種元素或難降解物質在機體中的濃度

Ce——某種元素或難降解物質在機體周圍環(huán)境中的濃度物質性質（降解性、脂溶性和水溶性）、生物特征（生物種類、大小、性別、器官、生物發(fā)育階段）和環(huán)境條件（溫度、鹽度、水硬度、氧含量和光照情況）都會影響B(tài)CF值大小。一般＞1蚯蚓富集＜1農作物＜13、生物富集的動力學描述：

dCf/dt=kaCw-keCf-kgCfka、ke、kg——水生生物吸收、消除（排泄和生物體內分解）、生長的速率常數(shù)

Cw、Cf

——水及生物體內瞬時物質濃度當水生生物質量增長不明顯時，kg可忽略；Cw又通常可視為恒定，又設t=0時，Cf(0)=0，則可解方程得：

Cf=kaCw/ke·[1-exp(-ke)t]當t→∞時，BCF=ka/ke

（達穩(wěn)態(tài)，吸收、消化速率符合一級動學）二、生物放大1、概念

指在同一食物鏈上的高營養(yǎng)級