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文檔簡(jiǎn)介

1、第十三章海洋污染、生境破壞和全球氣候變化、第一節(jié)海洋污染、第一節(jié)海洋污染和環(huán)境自我凈化作用、海洋污染的定義,將人類活動(dòng)直接或間接的物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境,可能導(dǎo)致或引起海洋生物資源的損害、人類健康風(fēng)險(xiǎn)(包括漁業(yè))、海水和海洋環(huán)境質(zhì)量的損害等有害影響。海洋污染的特征是污染源的廣泛持久性,風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散范圍廣泛防治的困難,海洋污染的主要類型和來源,海洋污染的主要類型和來源,海洋污染的主要類型和來源(繼續(xù)),海洋污染物的遷移和轉(zhuǎn)化(以Hg為例),物理過程的化學(xué)過程生物過程,海洋的自我凈化能力和環(huán)境容量,海洋自我凈化能力海洋通過自身的物理、化學(xué)和生物作用,使污染物濃度逐漸自然增加流入海洋環(huán)境的污染物的負(fù)荷高

2、于海洋自我凈化能力時(shí),就會(huì)發(fā)生海洋污染現(xiàn)象。物理凈化稀釋、擴(kuò)散、沉淀、吸附、氣化化學(xué)凈化氧化還原、分解、交換和絡(luò)合生物凈化分解、吸收、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、代謝、海洋環(huán)境容量、環(huán)境容量:人類生存和自然生態(tài)系統(tǒng)絕對(duì)容量:絕對(duì)容量(WQ)由環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值(WS)和環(huán)境背景值(b)確定,例如各種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。您可以根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算:wq=ws-b(濃度單位)或wq=m (ws-b)(重量單位,m是環(huán)境介質(zhì)的重量)年度容量:年度容量(WA)是在污染物累積濃度不超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大允差的環(huán)境中,每年可以保留的污染物最大負(fù)載量。年度容量與絕對(duì)容量的關(guān)系為wa=kwq。第二,近海海洋的富營(yíng)養(yǎng)化和生態(tài)影響,(a)富營(yíng)養(yǎng)化(

3、eutrophication)富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication),氮、磷和其他植物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量流入湖泊、水庫(kù)、河口、海灣等水域,大量繁殖鳥類,水體透明度和溶解氧含量減少,水質(zhì)惡化污染沿海海域氮、磷和其他營(yíng)養(yǎng)鹽的主要原因:肥料工廠和農(nóng)業(yè)肥料等非點(diǎn)污染是由徑流輸送到海洋的營(yíng)養(yǎng)鹽(可能是最大的來源)的城市生活污水海洋養(yǎng)殖“自污染”海底沉積物中有機(jī)物的分解和排放大氣沉降輸入(如沙塵暴、工業(yè)粉塵等)的富營(yíng)養(yǎng)化的主要生態(tài)影響,1赤潮和大型海藻赤潮:在特定條件下,海洋中的某些小型浮游生物爆炸性增殖或積累,表現(xiàn)出引起海水變色的有害生態(tài)異?,F(xiàn)象。赤潮過程通常不長(zhǎng)(幾天幾周)。大部分赤潮是由一種或兩種

4、浮游生物的爆炸性增殖形成的。硅藻、甲藻、綠藻、鞭藻、腹鳥、綠藻、綠藻、綠藻、綠藻、綠藻、綠藻、原生動(dòng)物等海洋中棲息著超過200種赤潮生物。赤潮是各種彩色藻類的統(tǒng)稱。1980年以來我國(guó)沿海赤潮的發(fā)生趨勢(shì),赤潮危害的主要方法,復(fù)蓋高密度赤潮生物,或附著于海洋動(dòng)物的呼吸系統(tǒng),導(dǎo)致海洋動(dòng)物呼吸困難和窒息而死;赤潮生物的很多呼吸代謝(特別是夜間通過霧合成產(chǎn)生氧氣)和死亡細(xì)胞分解過程中海水的很多溶解氧都會(huì)枯竭,水體嚴(yán)重缺氧。赤潮的衰退過程中,釋放出H2S等大量有害氣體和毒素,嚴(yán)重污染海洋環(huán)境,甚至導(dǎo)致海洋動(dòng)物死亡。有些赤潮物種,例如費(fèi)舍爾菲西絲達(dá)(Pfiesteria piscicida),不僅毒死魚,還

5、直接接觸魚吃魚。有些赤潮生物對(duì)魚和貝類無害,有毒性或毒性,但食物積累起來,使吃魚和貝類的海洋捕食者和人類中毒。,河口和潮灘地區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化引起的底棲大型海藻的爆炸性增殖現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代以來,大型海藻中發(fā)生鳥類的現(xiàn)象已在世界各地的亞熱帶和溫帶瀉湖、河口、四萬灘涂上常見,近年來熱帶珊瑚礁地區(qū)也發(fā)生了。通常產(chǎn)生藻類的大型海藻主要是大型綠藻,如滸苔spp和巨石(Ulva spp)。由于這種海藻的大量繁殖,潮灘和水底形成了厚厚的藻墊,復(fù)蓋的沉積物和藻墊內(nèi)部嚴(yán)重缺氧,底棲生物很難生存。2 .缺氧地區(qū)、海灣和河口的富營(yíng)養(yǎng)化和有機(jī)物污染相互因果、相互促進(jìn),導(dǎo)致海域赤潮現(xiàn)象頻繁發(fā)生,海底沉積物和下層水缺氧嚴(yán)重

6、,產(chǎn)生H2S等有毒氣體,導(dǎo)致很多海洋生物死亡或逃生,即所謂的缺氧區(qū)或“死亡區(qū)”DO 2 mg/L引起的海洋生物生理緊張DO 2mg/L引起的海洋生物呼吸困難和死亡例子黑海曾經(jīng)以豐富的魚類資源而聞名,但近幾十年來,多條河流大量排放上游農(nóng)田肥料和城市垃圾,破壞了黑海水域的自然生態(tài)平衡。黑海的80%變成了動(dòng)植物無法生存的“死亡地帶”,中南部水域的深水中含有多種有毒物質(zhì),從下往上逐漸擴(kuò)張。有些科學(xué)家認(rèn)為,20年后,黑海將成為“死海”。沿海海域缺氧地區(qū)的形成機(jī)制,有機(jī)物污染嚴(yán)重的海底沉積物中大量有機(jī)物的有氧分解導(dǎo)致下層水體的溶解氧枯竭;頻繁赤潮發(fā)生,許多赤潮生物和其他海洋生物的尸體堆積在海底,尸體分解導(dǎo)

7、致溶解氧消耗增加;富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致浮游植物和細(xì)菌迅速繁殖,在水面上形成厚密的浮動(dòng)層,陽(yáng)光沒有照射到海底,大型海藻或海藻等底棲植物死亡,不能繼續(xù)給底水補(bǔ)充氧氣,而且由于死植物的分解,水的氧氣消耗增加;低氧區(qū)通常出現(xiàn)在流體力學(xué)弱或分層嚴(yán)重的海域,例如河口地區(qū)朝向大海,通常在上層和下層之間形成致密的水溫,妨礙下層水的溶解氧補(bǔ)充。3 .食物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,4 .重要的海洋棲息地?fù)p失,美國(guó)Waqueoit只有其他氮負(fù)荷的三個(gè)河口浮游植物,大型海藻,海藻的初級(jí)生產(chǎn)力凈初級(jí)生產(chǎn)力的百分比構(gòu)成。在圖中,S、Q和c分別表示Sage Lot、Quashnet和Childs河口。三.有機(jī)污染物,1,持久性有機(jī)污染物(po

8、ps)的定義:持久性有機(jī)污染物通過大氣、水、生物等介質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移,對(duì)生物甚至生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響的自然或人工合成有機(jī)物質(zhì)毒性高,難以分解,易于積累POPs的種類:根據(jù)10 3010,有12種(種類)包含禁止或管理控制,其中包括阿德林、氯丹、DDT、迪氏、李素迪氏、七氯醇、沙林、毒針、PCB、六氯苯、六氯苯前9種是農(nóng)藥。多溴二苯醚、多溴二苯醚、氯化石蠟、有機(jī)汞、有機(jī)錫、三氯甲基醚、聚氯乙烯、五氯酚、三鹵甲烷、等可能在最近的POPs管理控制下。POPs的四個(gè)重要特性:持續(xù)性:結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易分解。二惡英類物質(zhì)的半衰期為氣象中的400 d,水星上的166 d到21.9年,沉積物中的約17到27

9、3年。生物積累:很容易在強(qiáng)的親脂性、脂肪(生物積累)中積累,并且根據(jù)食物鏈的關(guān)系,容易發(fā)生生物擴(kuò)增。例如,在美國(guó)長(zhǎng)島灣的河口地區(qū),大氣粒子的DDT含量增加到310-6 mg/kg,水中浮游動(dòng)物的DDT含量增加到0.04 mg/kg,小魚的DDT含量增加到0.5 mg/kg,大魚的DDT含量增加到2m/kg。遠(yuǎn)程移動(dòng)能力:“global distillation”(全局蒸餾效果)、“Grasshopper effects”(蝗蟲跳躍效果)。例如,南極企鵝檢測(cè)出了DDT和代謝物,這是POPs遠(yuǎn)程遷移的代表性例子。高毒性:“三個(gè)原因”(致癌、致畸、誘變)效果和內(nèi)分泌干擾效果。例如,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)荷蘭西部

10、瓦登海地區(qū)的海豹生殖能力下降,主要是因?yàn)檫@些海豹捕獵受PCB污染的魚,影響了它們生殖系統(tǒng)的功能。2,石油和塑料污染,石油烴污染一度被認(rèn)為是最嚴(yán)重的海洋污染。油輪泄漏、船舶排放、海上石油生產(chǎn)、陸地源排放等導(dǎo)致全世界每年進(jìn)入海洋環(huán)境的石油碳?xì)浠衔镞_(dá)600萬t左右,對(duì)沿海地區(qū)海鳥和底棲生物的生存構(gòu)成了巨大威脅。塑料污染也稱為白色污染,是指使用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的所有類型的塑料產(chǎn)品后,任意處理,造成環(huán)境污染的現(xiàn)象。動(dòng)物浮游生物、魚類、海鳥因營(yíng)養(yǎng)不良而死亡。第四,其他污染,汞、鎘、銅、鉛、鋅、鉻等金屬元素砷、硒等非金屬元素“水芹病”和“骨痛病”放射性污染239Pu、90Sr、

11、137Cs等生物污染,以及無意引進(jìn)海上運(yùn)輸,運(yùn)輸,船舶壓載水是主要渠道。在不同的海域開通了運(yùn)河,造成了大量的生物入侵。有意引進(jìn)養(yǎng)殖,入侵四階段入侵沉降適應(yīng)擴(kuò)展生物入侵對(duì)區(qū)域生物群落和生物多樣性的影響明顯對(duì)入侵區(qū)域生物種群有不利影響,有時(shí)是毀滅性的災(zāi)難;沒有明顯的影響。對(duì)入侵區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有積極意義。包括無意引入的生物入侵,會(huì)對(duì)區(qū)域原始生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成重大威脅,從而導(dǎo)致社區(qū)結(jié)構(gòu)的變化、棲息地的破壞、生物多樣性的下降、疾病的頻繁發(fā)生,甚至是原始生態(tài)系統(tǒng)崩潰的嚴(yán)重后果。這是因?yàn)槿肭治锓N的人口增殖能力比區(qū)域物種高;生物群落的核心物種具有控制群落物種組成、物種多樣性等群落結(jié)構(gòu)的功能。外來物

12、種可以攜帶各種病原體,在入侵地,生物會(huì)發(fā)生新的疾病。外來物種改變區(qū)域生物的遺傳多樣性。入侵物種的迅速擴(kuò)散使原始自然生物群落的棲息地退化或嚴(yán)重破壞。生物入侵的生態(tài)結(jié)果,第二節(jié)近海生境破壞,第一,生境概念和生境破壞的生態(tài)影響1,生境概念生境(habitat)通常表示特定生物或生物群落的生境環(huán)境。棲息地包括濕地生境、潮間帶生境、河口生境、深海熱液噴口生境等,其中生物所需的各種生存條件(食物、活動(dòng)空間和生物適應(yīng)的其他生態(tài)因素),表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)環(huán)境特征。不同的棲息地棲息著不同的生物組合。像紅樹林、珊瑚礁、海藻、海藻床這樣的生物(結(jié)構(gòu))棲息地。生態(tài)生態(tài)生態(tài)位概念是社區(qū)內(nèi)一種生物種群棲息空間的細(xì)分單

13、位,具有種間競(jìng)爭(zhēng)和生態(tài)位分化的意義,是與生境不同的概念。2,生境破壞及其影響,生境破壞:人類活動(dòng)或自然災(zāi)害對(duì)自然棲息地產(chǎn)生功能性變化,使該棲息地的原始物種生存的過程或現(xiàn)象。生境破壞:生境破壞導(dǎo)致生境質(zhì)量和生物群落支持能力下降的現(xiàn)象。棲息地?fù)p失:持續(xù)的棲息地破壞和直接的棲息地破壞可能導(dǎo)致棲息地丟失。生境分裂:生境逐漸累積,原始生境被分割成碎片,分割成多個(gè)相互分離、不連續(xù)的生態(tài)位,出現(xiàn)生境分裂現(xiàn)象。生境破碎是物種退化和滅絕的重要原因:破碎的生境與外部世界有更長(zhǎng)的界限,除了邊緣地區(qū)的生境破壞外,生外脅迫因子對(duì)生境內(nèi)部區(qū)域的入侵也大大增加。有些動(dòng)物需要交替利用不同地區(qū)的食物資源(如魚類的小餌回游),有

14、些動(dòng)物需要多個(gè)棲息地,以滿足不同生活歷史階段的各種需要(如生殖回游),但如果棲息地被隔離,它們不僅會(huì)保持在原地,而且由于過度使用該地區(qū)有限的資源,棲息地可能會(huì)變得更加荒涼,由于資源不足,繁殖率下降或死亡各片斷化生境之間的野生動(dòng)物個(gè)體數(shù)不能正常移動(dòng)和交流,將出現(xiàn)介紹體數(shù)和近親交配停滯等問題,導(dǎo)致遺傳多樣性水平降低,最終導(dǎo)致區(qū)域個(gè)體滅絕。第二,破壞人類對(duì)沿海海洋棲息地的活動(dòng),破壞河口棲息地,破壞紅樹林棲息地,破壞珊瑚礁,第三節(jié)全球氣候變化和溫室效應(yīng),第一,全球氣候變化和全球氣候變化全球環(huán)境變化:人類社會(huì)本身及其生存和發(fā)展的一系列變化,主要是全球人口增長(zhǎng)、土地利用和全球環(huán)境global climat

15、e change(全球氣候變化):表示全球氣候平均狀態(tài)在統(tǒng)計(jì)上發(fā)生重大變化,或持續(xù)10年以上的氣候變化。全球變暖,近100年來全球平均氣溫也經(jīng)歷了兩次“冷-暖-冷-暖”的波動(dòng),但總體上呈上升趨勢(shì)。據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)2007年的報(bào)告,在過去的100年里,地球表面溫度上升了0 . 74 0 . 18,未來100年,全球氣溫也將上升1 . 4 5 . 8,整體特征是全球變暖。特別是進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來,全球氣溫明顯上升,世界氣象組織(WMO)2008年的報(bào)告顯示,1998年至2007年是有記錄以來最溫暖的10年。全球變暖給極端天氣、冰川消融、永久凍土融化、珊瑚礁死亡、海

16、平面上升、生態(tài)系統(tǒng)變化、旱澇增加、致命的熱戀等生態(tài)環(huán)境帶來了致命的后果。第二,全球氣候變化對(duì)近海海洋環(huán)境的影響,物理環(huán)境變化,化學(xué)環(huán)境變化溫室氣體濃度的增加,將對(duì)海洋生物地球化循環(huán)產(chǎn)生重要影響。大氣CO2的持續(xù)吸收能使幾個(gè)世紀(jì)后海水的pH值實(shí)際下降,引起海洋酸化現(xiàn)象,改變海洋生物鈣化所需的文石和方解石的飽和濃度。該模型預(yù)測(cè)未來100年海水的pH值將下降到0.30.5,這將大于過去23億年的變化幅度,使很多海洋生物難以適應(yīng)。最后,大氣CO2含量的增加被認(rèn)為是大氣中臭氧的消耗,可能會(huì)提高地球表面紫外線輻射的水平。其他復(fù)雜的環(huán)境變化包括云、紫外線輻射、浮游生物生產(chǎn)力、海洋微藻釋放二甲基硫(DMS)的過程和機(jī)制等海洋生物地球化循環(huán)對(duì)溫室氣體增長(zhǎng)的復(fù)雜反饋,目前很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來溫度和CO2濃度的實(shí)際變化

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