[科普中國]-海洋污染物

簡介

海洋污染物

海洋中累積著的人為污染物不僅種類多、數(shù)量大，而且危害深遠(yuǎn)。自然界****如火山噴發(fā)、自然油溢也造成海洋污染，但相比于人為的污染物影響小，不作為海洋環(huán)境科學(xué)研究的主要對(duì)象。主要是由于人類活動(dòng)而直接或間接進(jìn)入海洋環(huán)境，并能產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)或能量。通常有以下幾類： 石油及其產(chǎn)品、重金屬、農(nóng)藥、有機(jī)物和生活污水、放射性物質(zhì)、熱污染以及固體碎片。石油及其產(chǎn)品主要來自開采、運(yùn)輸、煉制和使用等過程中的流失而直接排放或間接輸送入海，它們對(duì)海洋生物和海濱環(huán)境危害最大。重金屬主要來自工、農(nóng)業(yè)廢水和大氣，易蓄積于海洋生物體內(nèi)。農(nóng)藥來自農(nóng)田徑流和大氣搬運(yùn)，其中有機(jī)氯農(nóng)藥會(huì)使海鳥蛋殼變薄。工業(yè)和生活污水中含有大量有機(jī)物和營養(yǎng)鹽，過量流入海洋易引起赤潮。熱污染一般指發(fā)電廠冷卻水。固體碎片主要指各種難降解的塑料，它們對(duì)海洋中哺乳動(dòng)物危害最大。

分類按照污染物的來源、性質(zhì)和毒性，可有多種分類法，當(dāng)前，通常分為以下幾類：

石油及其產(chǎn)品包括原油和從原油分餾成的溶劑油、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等，以及經(jīng)裂化、催化重整而成的各種產(chǎn)品。主要是在開采、運(yùn)輸、煉制及使用等過程中流失而直接排放或間接輸送入海；是當(dāng)前海洋中主要的、且易被感官覺察的量大、面廣，對(duì)海洋生物能產(chǎn)生有害影響，并能損害優(yōu)美的海濱環(huán)境的污染物。

金屬和酸、堿包括鉻、錳、鐵、銅、鋅、銀、鎘、銻、汞、鉛等金屬和磷、硫、砷等非金屬以及酸、堿等。主要來自工、農(nóng)業(yè)廢水和煤與石油燃燒而生成的廢氣轉(zhuǎn)移入海。這類物質(zhì)入海后往往是河口、港灣及近岸水域中的重要污染物，或直接危害海洋生物的生存，或蓄積于海洋生物體內(nèi)而影響其利用價(jià)值。

農(nóng)藥主要自森林、農(nóng)田等施用農(nóng)藥而隨水流遷移入海，或逸入大氣，經(jīng)搬運(yùn)而沉降入海。有汞、銅等重金屬農(nóng)藥，有機(jī)磷農(nóng)藥，百草枯、蔬草滅等除莠劑，滴滴涕、六六六、狄氏劑、艾氏劑、五氯苯酚等有機(jī)氯農(nóng)藥以及多在工業(yè)上應(yīng)用而其性質(zhì)與有機(jī)氯農(nóng)藥相似的多氯聯(lián)苯等。有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯的性質(zhì)穩(wěn)定，能在海水中長期殘留，對(duì)海洋的污染較為嚴(yán)重；并因它們疏水親油易富集在生物體內(nèi)，對(duì)海洋生物危害尤大。1

放射性物質(zhì)主要來自核武器爆炸、核工業(yè)和核動(dòng)力船艦等的排污。有鈰-114、钚-239、鍶-90、碘-131、銫-137、釕-106、銠-106、鐵-55、錳-54、鋅-65和鈷-60等。其中以鍶-90、銫-137和钚-239的排放量較大，半衰期較長，對(duì)海洋的污染較為嚴(yán)重。1

有機(jī)廢物和生活污水這是一類成分復(fù)雜的污染物，有來自造紙、印染和食品等工業(yè)的纖維素、木質(zhì)素、果膠、醣類、糠醛、油脂等以及來自生活污水的糞便、洗滌劑和各種食物殘?jiān)?。造紙、食品等工業(yè)的廢物入海后以消耗大量的溶解氧為其特征；生活污水中除含有寄生蟲、致病菌外，還帶有氮、磷等營養(yǎng)鹽類，可導(dǎo)致富營養(yǎng)化，甚至形成赤潮。

熱污染和固體廢物熱污染主要來自電力、冶金、化工等工業(yè)冷卻水的排放，可導(dǎo)致局部海區(qū)水溫上升，使海水中溶解氧的含量下降和影響海洋生物的新陳代謝，嚴(yán)重時(shí)可使動(dòng)植物的群落發(fā)生改變，對(duì)熱帶水域的影響較為明顯。固體廢物主要包括工程殘土、城市垃圾及疏浚泥等，投棄入海后能破壞海濱自然環(huán)境及生物棲息環(huán)境。1

現(xiàn)狀藥物污染成為海洋污染****源

要解決海洋水體污染，最重要的是要研究新型的有機(jī)污染物，并且提高分析檢測的技術(shù)以及加強(qiáng)對(duì)生物地球化學(xué)的研究。

其實(shí)，海洋水體的新型有機(jī)污染物出現(xiàn)已經(jīng)有20年了，越來越受到關(guān)注的是藥物污染，其中包括一些抗生素對(duì)于水體的污染。因?yàn)榭茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，很多細(xì)菌可以生長在不同的抗生素上面，即便是藥性非常強(qiáng)的盤尼西林上面也能夠生長細(xì)菌。

在水污染研究領(lǐng)域，不斷有新型污染問題出現(xiàn)。比如水處理過程中，因?yàn)橄径a(chǎn)生的副產(chǎn)物毒性是剛剛出現(xiàn)的國際研究熱點(diǎn)。

而且污染導(dǎo)致的問題有了越來越多的發(fā)現(xiàn)。比如英國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，河流中在污水排放口附近就會(huì)出現(xiàn)雄魚雌化的現(xiàn)象，這就是我們關(guān)注的環(huán)境激素的影響。海洋污染是近年來才開始受關(guān)注的問題，因?yàn)楹Ｑ笠搽y逃生態(tài)系統(tǒng)受污染的全球格局，幾乎所有海域都受到不同程度的影響。但是對(duì)于海洋里的有機(jī)物污染，我們?nèi)匀挥泻艽蟮闹R(shí)空缺需要去填補(bǔ)。

我國是抗生素生產(chǎn)的超級(jí)大國，比如青霉素產(chǎn)量占全世界產(chǎn)量的75%，頭孢菌占80%，鏈霉素占90%。我們?nèi)司褂每股氐牧?，也是美國使用量?0倍。大量抗生素的生產(chǎn)和使用，最終都通過生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入到水體，也進(jìn)入到了海洋。以海河流域?yàn)槔?，羅義教授的課題組就發(fā)現(xiàn)磺胺的抗性基因在水和土壤中的含量水平都很高，成了一個(gè)新型的污染物。更糟糕的是，抗性基因在環(huán)境中并沒有一個(gè)排放標(biāo)準(zhǔn)的上限。這一課題組正在調(diào)查抗性基因在水環(huán)境的存在情況，以及污水處理系統(tǒng)中抗性基因的準(zhǔn)概況，希望能夠?yàn)橹贫剐曰虻沫h(huán)境基準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)提供參考數(shù)據(jù)。2

監(jiān)測海洋污染物的監(jiān)測包括水質(zhì)監(jiān)測、底質(zhì)監(jiān)測、大氣監(jiān)測和生物監(jiān)測等。都可分為沿岸近海監(jiān)測和遠(yuǎn)洋監(jiān)測。前者因海域污染較重且復(fù)雜多變，設(shè)立的監(jiān)測站密，各站項(xiàng)目齊全且每月至少監(jiān)測一次；后者主要測定那些擴(kuò)散范圍廣和因海上傾廢和因事故泄入海洋的污染物質(zhì)，通常設(shè)站較稀，監(jiān)測次數(shù)較少。此外，還有利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)污染物的反應(yīng)以判斷海洋環(huán)境污染情況的。

性質(zhì)一種物質(zhì)入海后，是否成為污染物，因物質(zhì)的性質(zhì)、數(shù)量（或濃度）、時(shí)間和海洋環(huán)境特征而異。有些物質(zhì)，入少，對(duì)海洋生物的生長有利；量大，則有害。如城市生活污水中所含的氮、磷，工業(yè)污水中所含的銅、鋅等元素就是如此。

海洋污染物的治理立法1991年1月1日生效的新《國際海事危險(xiǎn)物品（IMDG）法典》附錄Ⅲ中包括“防止以包裝形式海運(yùn)的有害物質(zhì)污染的規(guī)定”。 有害物質(zhì)是指《法典》中標(biāo)為海洋污染物的產(chǎn)品，很容易從字母索引中的上標(biāo)P、PP或·和貨運(yùn)單中的MP識(shí)別。有害物質(zhì)的三種分類法定義如下: P—海洋污染物 含有10%或以上海洋污染物的溶液或混合物被認(rèn)為是有害物質(zhì)。 PP—嚴(yán)重海洋污染物 某些海洋污染物有極端的污染潛力，并在單獨(dú)的貨單上標(biāo)識(shí)為嚴(yán)重海洋污染物。含有1%或以上的這些特定海洋污染物的溶液或混合物被列為“PP”類。3

海洋微生物資源的開發(fā)與利用21世紀(jì)人類社會(huì)面臨“人口劇增、資源匱乏、環(huán)境惡化”三大問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) ，隨著陸地資源的日趨減少 ，開發(fā)海洋 ，向海洋索取資源 ，尤其是海洋微生物資源越來越受到人們關(guān)注。將從海洋微生物多樣性、海洋藥物及保健功能的生物活性物質(zhì)、海洋極端酶、海洋微生物在消除海洋污染物等方面給予介紹 。4

影響在多數(shù)情況下受污染的水域往往有多種污染物。因此，一種污染物入海后，經(jīng)過一系列物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)過程，其存在形態(tài)、濃度、在時(shí)間和空間上的分布，乃至對(duì)生物的毒性將發(fā)生較大的變化。如無機(jī)汞入海后，若被轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞，毒性顯著增強(qiáng)；但若有較高濃度硒元素或含硫氨基酸存在時(shí)，毒性會(huì)降低。有些化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的污染物，當(dāng)排入海中的數(shù)量少時(shí)，其影響不易被察覺，但由于這些污染物不易分解，能較長時(shí)間地滯留和積累，一旦造成不良的影響則不易消除。海洋污染物對(duì)人體健康的危害，主要是通過食用受污染海產(chǎn)品和直接污染的途徑。隨著人們對(duì)污染物的認(rèn)識(shí)，科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，以及不同海域環(huán)境條件的差異，主要的海洋污染物將隨著時(shí)間和海域而發(fā)生變化。

海洋石油污染及其危害海洋石油污染是國際上普遍關(guān)心的一個(gè)問題。由于石油開采和煉制以及與之有關(guān)工業(yè)的發(fā)展，海上石油勘探、開采事業(yè)的興起，海上交通運(yùn)輸?shù)姆泵陀痛鹿蕦矣邪l(fā)生，所有這些人為的活動(dòng)，使大量石油進(jìn)入海洋，對(duì)海洋生物和漁業(yè)造成嚴(yán)重影響。在我國，近海石油污染也比較嚴(yán)重，是我國的主要海洋污染物。因此，對(duì)海洋石油污染情況調(diào)查及其危害。5

污染物排海膠州灣入海污染源總量控制決策支持系統(tǒng)的研究是為了控制膠州灣日益嚴(yán)重的膠州灣氮磷和石油烴污染，使得膠州灣沿岸的工業(yè)農(nóng)業(yè)等經(jīng)濟(jì)在環(huán)境不受到繼續(xù)破壞的條件下能夠健康穩(wěn)定的長期可持續(xù)性發(fā)展而設(shè)立的命題。本文在綜合膠州灣的物理化學(xué)和生物性質(zhì)之上，分析了膠州灣的海水自凈能力，并利用總量分配模型通過經(jīng)濟(jì)效益函數(shù)將削減總量合理的分配給各個(gè)排污口。著重分析了膠州灣的污染來源，將海洋污染排放量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)污染排放量二者通過入海口檢測系統(tǒng)檢測到的污染源濃度和入?？偭柯?lián)系起來。綜合分析了工業(yè)，農(nóng)業(yè)和生活污水的來源問題。工業(yè)污水主要是各個(gè)不同的行業(yè)的污水排放量綜合。具體聚類分析將不同的行業(yè)總結(jié)成不同的污染指數(shù)的企業(yè)行業(yè)，通過提高企業(yè)的環(huán)保技術(shù)水平和征收排污稅的方式使得各個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)個(gè)體在經(jīng)濟(jì)利益最大化同時(shí)考慮了環(huán)保措施。農(nóng)業(yè)污水主要是農(nóng)業(yè)用地的化肥農(nóng)藥過度使用使得農(nóng)業(yè)污水大量排放入海。通過政府的政策指引，例如規(guī)定糧食最低價(jià)格和補(bǔ)貼等方式對(duì)農(nóng)民進(jìn)行政策上的引導(dǎo)，農(nóng)民可以通過經(jīng)濟(jì)方面的考慮來減少化肥農(nóng)藥的使用量，也可以通過市場上原材料的價(jià)格和土地的價(jià)格來影響農(nóng)民的污染物排放量行為。在人口模型中，本文簡單的通過人口數(shù)量和人均排放污染物系數(shù)來估算城市人口的污染量排放。鑒于經(jīng)濟(jì)模塊的污染物排放量，本文也分析了海洋入海污染物的海水自凈能力分析，主要是分為海洋的物理自凈能力，海洋的化學(xué)自凈能力和海洋的生物自凈能力，自凈能力是海洋的一種對(duì)污染物消耗轉(zhuǎn)化的能力，對(duì)于消耗不完的污染物，就會(huì)影響海洋的生物群落和海水質(zhì)量，本文中的海洋質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)針對(duì)海洋調(diào)查中的各個(gè)因子和海洋環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較，利用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)海洋水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)等級(jí)。同時(shí)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)海洋中的水質(zhì)進(jìn)行了模擬預(yù)測。本文通過對(duì)以上的經(jīng)濟(jì)中的工業(yè)系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，生活人口系統(tǒng)，以及海洋系統(tǒng)當(dāng)中的海水評(píng)價(jià)，海水自凈能力分析系統(tǒng)以及海洋污染物剩余總量的合理分配系統(tǒng)的整合設(shè)計(jì)了膠州灣入海污染物總量控制的管理決策支持系統(tǒng)，旨在輔助相關(guān)的環(huán)保部門利用該系統(tǒng)能夠進(jìn)行科學(xué)的決策行為，對(duì)于設(shè)定的經(jīng)濟(jì)政策社會(huì)影響以及對(duì)環(huán)境污染的影響都能做到有理有據(jù)，對(duì)于市場某些生產(chǎn)要素因子價(jià)格的變動(dòng)可以預(yù)測農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)行為，能夠大致估計(jì)化肥農(nóng)藥的污染量。本文利用環(huán)境庫茲涅茨曲線分析了工業(yè)的污染排放量與人均收入，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，規(guī)模和技術(shù)四個(gè)社會(huì)因子的影響關(guān)系，采用U型曲線來分析膠州灣的經(jīng)濟(jì)形勢。對(duì)于農(nóng)業(yè)的分析，用環(huán)境庫茲涅茨曲線回歸農(nóng)藥化肥的用量和人均GDP的關(guān)系。本文設(shè)計(jì)了滿足個(gè)體理性約束、激勵(lì)相容性約束、公平的、有效的陸源污染物排海權(quán)交易機(jī)制和雙向拍賣排污權(quán)交易機(jī)制。6