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(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(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(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(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(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載量。年度容量與絕對容量的關(guān)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(zhì)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(zhì)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(fù)蓋高密度赤潮生物，或附著于海洋動物的呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)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(dǎo)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(fù)蓋的沉積物和藻墊內(nèi)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(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)，從下往上逐漸擴張。有些科學(xué)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(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；富營養(yǎng)化導(dǎo)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(xué)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(luò)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhì)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(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(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(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(dǎo)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(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(yīng)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(zāi)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(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(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(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(zāi)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(dǎo)致生境質(zhì)量和生物群落支持能力下降的現(xiàn)象。棲息地損失：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(nèi)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(dǎo)致遺傳多樣性水平降低，最終導(dǎo)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(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(xué)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(yù)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(yīng)。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(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)的過程和機制等海洋生物地球化循環(huán)對溫室氣體增長的復(fù)雜反饋，目前很難準(zhǔn)確預(yù)測未來溫度和CO2濃度的實際變化