海洋污染、生境破壞與全球氣候變化

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，將人類活動直接或間接的物質或能量引入海洋環(huán)境，可能導致或引起海洋生物資源的損害、人類健康風險(包括漁業(yè))、海水和海洋環(huán)境質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，風險擴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化(以Hg為例)，物理過程的化學過程生物過程，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)境的污染物的負荷高

2、于海洋自我凈化能力時，就會發(fā)生海洋污染現(xiàn)象。物理凈化稀釋、擴散、沉淀、吸附、氣化化學凈化氧化還原、分解、交換和絡合生物凈化分解、吸收、轉移、儲存、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)絕對容量：絕對容量(WQ)由環(huán)境標準值(WS)和環(huán)境背景值(b)確定，例如各種水質標準。您可以根據(jù)以下內容計算：wq=ws-b(濃度單位)或wq=m (ws-b)(重量單位，m是環(huán)境介質的重量)年度容量：年度容量(WA)是在污染物累積濃度不超過環(huán)境標準中規(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載量。年度容量與絕對容量的關系為wa=kwq。第二，近海海洋的富營養(yǎng)化和生態(tài)影響，(a)富營養(yǎng)化(

3、eutrophication)富營養(yǎng)化(eutrophication)，氮、磷和其他植物所需的營養(yǎng)物質大量流入湖泊、水庫、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，水質惡化污染沿海海域氮、磷和其他營養(yǎng)鹽的主要原因：肥料工廠和農(nóng)業(yè)肥料等非點污染是由徑流輸送到海洋的營養(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(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年以來我國沿海赤潮的發(fā)生趨勢，赤潮危害的主要方法，復蓋高密度赤潮生物，或附著于海洋動物的呼吸系統(tǒng)，導致海洋動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)和死亡細胞分解過程中海水的很多溶解氧都會枯竭，水體嚴重缺氧。赤潮的衰退過程中，釋放出H2S等大量有害氣體和毒素，嚴重污染海洋環(huán)境，甚至導致海洋動物死亡。有些赤潮物種，例如費舍爾菲西絲達(Pfiesteria piscicida)，不僅毒死魚，還

5、直接接觸魚吃魚。有些赤潮生物對魚和貝類無害，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)富營養(yǎng)化引起的底棲大型海藻的爆炸性增殖現(xiàn)象。20世紀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，復蓋的沉積物和藻墊內部嚴重缺氧，底棲生物很難生存。2 .缺氧地區(qū)、海灣和河口的富營養(yǎng)化和有機物污染相互因果、相互促進，導致海域赤潮現(xiàn)象頻繁發(fā)生，海底沉積物和下層水缺氧嚴重

6、，產(chǎn)生H2S等有毒氣體，導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，從下往上逐漸擴張。有些科學家認為，20年后，黑海將成為“死?！?。沿海海域缺氧地區(qū)的形成機制，有機物污染嚴重的海底沉積物中大量有機物的有氧分解導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

7、致溶解氧消耗增加；富營養(yǎng)化導致浮游植物和細菌迅速繁殖，在水面上形成厚密的浮動層，陽光沒有照射到海底，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)在流體力學弱或分層嚴重的海域，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充。3 .食物網(wǎng)絡結構簡化，4 .重要的海洋棲息地損失，美國Waqueoit只有其他氮負荷的三個河口浮游植物，大型海藻，海藻的初級生產(chǎn)力凈初級生產(chǎn)力的百分比構成。在圖中，S、Q和c分別表示Sage Lot、Quashnet和Childs河口。三.有機污染物，1，持久性有機污染物(po

8、ps)的定義：持久性有機污染物通過大氣、水、生物等介質進行遠距離遷移，對生物甚至生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重負面影響的自然或人工合成有機物質毒性高，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、有機汞、有機錫、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的四個重要特性：持續(xù)性：結構穩(wěn)定，不易分解。二惡英類物質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：很容易在強的親脂性、脂肪(生物積累)中積累，并且根據(jù)食物鏈的關系，容易發(fā)生生物擴增。例如，在美國長島灣的河口地區(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。遠程移動能力：“global distillation”(全局蒸餾效果)、“Grasshopper effects”(蝗蟲跳躍效果)。例如，南極企鵝檢測出了DDT和代謝物，這是POPs遠程遷移的代表性例子。高毒性：“三個原因”(致癌、致畸、誘變)效果和內分泌干擾效果。例如，科學家發(fā)現(xiàn)荷蘭西部

10、瓦登海地區(qū)的海豹生殖能力下降，主要是因為這些海豹捕獵受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為是最嚴重的海洋污染。油輪泄漏、船舶排放、海上石油生產(chǎn)、陸地源排放等導致全世界每年進入海洋環(huán)境的石油碳氫化合物達600萬t左右，對沿海地區(qū)海鳥和底棲生物的生存構成了巨大威脅。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。動物浮游生物、魚類、海鳥因營養(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，以及無意引進海上運輸，運輸，船舶壓載水是主要渠道。在不同的海域開通了運河，造成了大量的生物入侵。有意引進養(yǎng)殖，入侵四階段入侵沉降適應擴展生物入侵對區(qū)域生物群落和生物多樣性的影響明顯對入侵區(qū)域生物種群有不利影響，有時是毀滅性的災難；沒有明顯的影響。對入侵區(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，會對區(qū)域原始生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性構成重大威脅，從而導致社區(qū)結構的變化、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)崩潰的嚴重后果。這是因為入侵物種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構的功能。外來物

12、種可以攜帶各種病原體，在入侵地，生物會發(fā)生新的疾病。外來物種改變區(qū)域生物的遺傳多樣性。入侵物種的迅速擴散使原始自然生物群落的棲息地退化或嚴重破壞。生物入侵的生態(tài)結果，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、活動空間和生物適應的其他生態(tài)因素)，表現(xiàn)出不同的物理和化學環(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(結構)棲息地。生態(tài)生態(tài)生態(tài)位概念是社區(qū)內一種生物種群棲息空間的細分單

13、位，具有種間競爭和生態(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：人類活動或自然災害對自然棲息地產(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：生境破壞導致生境質量和生物群落支持能力下降的現(xiàn)象。棲息地損失：持續(xù)的棲息地破壞和直接的棲息地破壞可能導致棲息地丟失。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的界限，除了邊緣地區(qū)的生境破壞外，生外脅迫因子對生境內部區(qū)域的入侵也大大增加。有些動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、些動物需要多個棲息地，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物個體數(shù)不能正常移動和交流，將出現(xiàn)介紹體數(shù)和近親交配停滯等問題，導致遺傳多樣性水平降低，最終導致區(qū)域個體滅絕。第二，破壞人類對沿海海洋棲息地的活動，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，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、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，但總體上呈上升趨勢。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2007年的報告，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。特別是進入20世紀80年代以來，全球氣溫明顯上升，世界氣象組織(WMO)2008年的報告顯示，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，全球氣候變化對近海海洋環(huán)境的影響，物理環(huán)境變化，化學環(huán)境變化溫室氣體濃度的增加，將對海洋生物地球化循環(huán)產(chǎn)生重要影響。大氣CO2的持續(xù)吸收能使幾個世紀后海水的pH值實際下降，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。該模型預測未來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。最后，大氣CO2含量的增加被認為是大氣中臭氧的消耗，可能會提高地球表面紫外線輻射的水平。其他復雜的環(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)的過程和機制等海洋生物地球化循環(huán)對溫室氣體增長的復雜反饋，目前很難準確預測未來溫度和CO2濃度的實際變化