环境海洋学课件第三章海洋环境的主要生态过程.ppt

1、第三章第三章 海洋环境的主要生态过程海洋环境的主要生态过程12第一节第一节 海洋环境的主要化学过程海洋环境的主要化学过程第二节第二节 海洋环境中的物质生产、能量流动与物海洋环境中的物质生产、能量流动与物质循环质循环第三第三节节 海洋环境污染的生态效应海洋环境污染的生态效应第四节第四节 海洋环境自净能力海洋环境自净能力第一节第一节 海洋环境的主要化学过程海洋环境的主要化学过程1.1 海水的化学组成海水的化学组成1.2 海水中的营养元素海水中的营养元素1.3 海水中的溶解气体海水中的溶解气体1.4 海水中的二氧化碳体系海水中的二氧化碳体系1.5 海洋富营养化海洋富营养化3海水海水是一种含有多种溶解

2、盐类的水溶液。在海水中，水约是一种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水约占占96.5，其余主要是各种各样的溶解盐类和矿物，还有，其余主要是各种各样的溶解盐类和矿物，还有来自大气中的来自大气中的O2、CO2和和N2等溶解气体。世界海洋的平均等溶解气体。世界海洋的平均含盐量约为含盐量约为3.5。而世界大洋的总盐量约为。而世界大洋的总盐量约为1.81015吨。吨。假若将全球海水里的盐分全部提炼出来，均匀地铺在地球假若将全球海水里的盐分全部提炼出来，均匀地铺在地球表面上，便会形成厚约表面上，便会形成厚约40米的盐层。米的盐层。（一）海水的化学成分（一）海水的化学成分1.1 海水的化学组成海水的化学组

3、成4类别类别含量含量主要元素主要元素常量常量元素元素A类类50mmol/kg氢、氧、氢、氧、钠、氯、镁钠、氯、镁B类类0.0550mmol/kg硫、氟、硼、溴、锶、钾、硅、硫、氟、硼、溴、锶、钾、硅、钙、碳钙、碳微量微量元素元素C类类0.0550mol/kg锂、氮、磷、铷、钼、碘、钡锂、氮、磷、铷、钼、碘、钡痕量痕量元素元素D类类0.0550nmol/kg铝、钒、铬、锰、铁、镍、铜、铝、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、钇、锆、锌、镓、锗、砷、硒、钇、锆、镉、锑、铯、钨、铊镉、锑、铯、钨、铊E类类50pmol/kg铍、钴、铌、银、铟、锡、金、铍、钴、铌、银、铟、锡、金、汞、铅、铋汞、

4、铅、铋表表3-1 海水中元素含量类别海水中元素含量类别目前海水中已发现目前海水中已发现80多种化学元素，但含量差别很大。常多种化学元素，但含量差别很大。常量元素量元素的的含量约占全部海水化学元素含量的含量约占全部海水化学元素含量的99.8%99.9%。5（二）海水的盐度和氯度 海水盐度海水盐度是指水中全部溶解的固体与水重量之比，平均为是指水中全部溶解的固体与水重量之比，平均为34.6，变化范围，变化范围3340，有的超过，有的超过44。（。（红海：红海：4142，个别地方可达，个别地方可达270，死海：超过死海：超过300）每千克海水中所含氯的克数，称每千克海水中所含氯的克数，称海水的氯度海水

5、的氯度。标准海水的氯度标准海水的氯度为为19.381。溶解于海水中的化学元素绝大多数是以盐类离子的形式存在的，溶解于海水中的化学元素绝大多数是以盐类离子的形式存在的，其中其中氯化物氯化物最多，约占最多，约占88.6%，其次是，其次是硫酸盐硫酸盐，约占，约占10.8%。1819年年Marcet报告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海报告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海和中国海等和中国海等14个站点水样的观测结果，发现各大洋和海域的个站点水样的观测结果，发现各大洋和海域的常量常量成分与氯度的比值成分与氯度的比值“几乎几乎”是保持恒定的，是保持恒定的，即著名的即著名的“Marcet-Di

6、ttmar恒比规律恒比规律”，这对于研究海水浓度具有重要意义。，这对于研究海水浓度具有重要意义。6第一节第一节 海洋环境的主要化学过程海洋环境的主要化学过程1.1 海水的化学组成海水的化学组成1.2 海水中的营养元素海水中的营养元素1.3 海水中的溶解气体海水中的溶解气体1.4 海水中的二氧化碳体系海水中的二氧化碳体系1.5 海洋富营养化海洋富营养化7 海水中的海水中的N、P和和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成分，通常被称为学成分，通常被称为“植物营养盐植物营养盐”(Floralnutrients)、“微量营养盐微量营养盐”(Micronutrients)或

7、或“生源要素生源要素”。此外，。此外，海水中痕量海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素，也与等元素，也与生物的生命过程密切相关，称为生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素痕量营养元素”。由于由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以，又称它们为所以，又称它们为“生物制约元素生物制约元素”(the biological limiting elements)。1.2 海水海水中的营养元素中的营养元素8 一、氮氮

8、是构成海洋生物体内蛋白质、氨基酸的主要组分。氮是构成海洋生物体内蛋白质、氨基酸的主要组分。据研究，海水中无机氮化合物会被同化为植物细胞中的氨基据研究，海水中无机氮化合物会被同化为植物细胞中的氨基酸，此外，近年来的一些研究表明，海洋浮游植物也会直接酸，此外，近年来的一些研究表明，海洋浮游植物也会直接利用一部分溶解有机氮化合物（利用一部分溶解有机氮化合物（Dissolved Organic Nitrogen,DON），但是吸收量甚少。），但是吸收量甚少。NH3是水生动物的代谢产物，尤其是浮游动物排泄物是水生动物的代谢产物，尤其是浮游动物排泄物中含量很高。中含量很高。NH3含量过高，对鱼贝类生长有抑

9、制作用，严含量过高，对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡。重时可引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡。9 溶解氮：溶解氮：N2无机氮化合物无机氮化合物 ：NH4+或或NH3、NO3-、NO2-有机氮化合物有机氮化合物：主要是蛋白质、氨基酸、脲、甲胺等：主要是蛋白质、氨基酸、脲、甲胺等 不溶于海水的颗粒态氮不溶于海水的颗粒态氮：活的生物组织及碎屑物质、粘土矿物吸活的生物组织及碎屑物质、粘土矿物吸附的溶解无机氮附的溶解无机氮在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无溶解无机氮化合物，包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐机氮化

10、合物，包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐。三者在海水中总量约。三者在海水中总量约为为5.41017g。仅占海洋总氮量的。仅占海洋总氮量的2.4。在大洋表层水中，它们的。在大洋表层水中，它们的含量分别为含量分别为(1600)g/dm3，(0.150)g/dm3，(550)g/dm3。氮在海水中的存在形态氮在海水中的存在形态1011 二、磷二、磷 磷酸盐是海洋生物必需的营养盐之一，对脊磷酸盐是海洋生物必需的营养盐之一，对脊椎动物，椎动物，P是构成骨骼的主要成分。是构成骨骼的主要成分。海水中海水中P是海洋初级生产力的控制因素之一。是海洋初级生产力的控制因素之一。12 磷在海水中的存在形态磷在海水中的存在形态

11、 磷以不同的形态存在于海洋水体、生物体、沉积物和悬磷以不同的形态存在于海洋水体、生物体、沉积物和悬浮物中。磷的化合物有多种形态：浮物中。磷的化合物有多种形态：无机磷酸盐无机磷酸盐 溶解态无机磷酸盐溶解态无机磷酸盐(Dissolved Inorganic Phosphorus,DIP)(主要存在形态主要存在形态)颗粒态无机磷酸盐颗粒态无机磷酸盐(Particulate Inorganic Phosphorus,PIP)有机磷化合物有机磷化合物 颗粒有机磷化合物颗粒有机磷化合物(Particulate Organic Phosphorus,POP)溶解有机磷化合物溶解有机磷化合物(Dissolve

12、d Organic Phosphorus DOP)13海水中溶解有机磷化合物（海水中溶解有机磷化合物（DOP）：）：在真光层（在真光层（可以发生可以发生光合作用光合作用）内，）内，DOP含量可能超过含量可能超过DIP。研究发现，某些。研究发现，某些不稳定的溶解有机磷化合物是海洋循环中十分活跃的组分。不稳定的溶解有机磷化合物是海洋循环中十分活跃的组分。海洋海洋中溶解无机磷酸盐（中溶解无机磷酸盐（DIP）存在如下平衡：存在如下平衡：k1H+H2PO4-k2H+HPO42-k3H+PO43-H3PO4因此，海水中的溶解无机磷主要有因此，海水中的溶解无机磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、

13、PO43-等存在形式。等存在形式。海水中还存在一类由海水中还存在一类由PO43-聚合而成的聚合而成的多磷多磷酸盐酸盐（Polyphosphate），多磷酸盐仅占海水总磷含量的一小部），多磷酸盐仅占海水总磷含量的一小部分，它们能和多种金属阳离子形成溶解态络合物。分，它们能和多种金属阳离子形成溶解态络合物。14海洋中颗粒有机磷化合物（海洋中颗粒有机磷化合物（POP）：）：指生物有机体内、指生物有机体内、有机碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物细胞原生质，有机碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物细胞原生质，例如，遗传物质核酸（例如，遗传物质核酸（DNA、RNA）、高能化合物三磷酸）、高能化合物三

14、磷酸腺苷（腺苷（ATP）、细胞膜的磷脂等。）、细胞膜的磷脂等。所有生物细胞中都含有机所有生物细胞中都含有机磷化合物，磷化合物，所以，磷是生物生长不可替代的必需元素。在海所以，磷是生物生长不可替代的必需元素。在海洋生物体中，洋生物体中，C/P原子比为原子比为(105125):1，而陆地植物由于没，而陆地植物由于没有含磷的结构部分，有含磷的结构部分，C/P原子比高得多，约为原子比高得多，约为800:1。15海洋中颗粒态无机磷酸盐（海洋中颗粒态无机磷酸盐（PIP）：）：主要以磷酸盐矿物存在于主要以磷酸盐矿物存在于海水悬浮物和海洋沉积物中。其中丰度最大的是磷灰石海水悬浮物和海洋沉积物中。其中丰度最大的

15、是磷灰石(apatite)，约占地壳总磷量的，约占地壳总磷量的95以上，磷灰石是包括人在内以上，磷灰石是包括人在内的各种生物体的牙齿、骨骼、鳞片的各种生物体的牙齿、骨骼、鳞片等器官的主要成分。等器官的主要成分。三、硅三、硅硅是海洋植物，特别是海洋浮游植硅是海洋植物，特别是海洋浮游植物硅藻（物硅藻（Diatom）类生长必需的营）类生长必需的营养盐，硅藻吸收蛋白石（养盐，硅藻吸收蛋白石（Opal，SiO22H2O）用以构成自身的外壳。）用以构成自身的外壳。含硅海洋生物的残体沉降到海底后含硅海洋生物的残体沉降到海底后，形成硅质软泥，是深海沉积物的，形成硅质软泥，是深海沉积物的主要组分。主要组分。16

16、海水中硅主要以海水中硅主要以溶解硅酸盐溶解硅酸盐和和悬浮的颗粒二氧化硅悬浮的颗粒二氧化硅两种形式两种形式存在。在海水存在。在海水pH为为7.7-8.3的条件下，硅酸的解离很小，主要以的条件下，硅酸的解离很小，主要以硅酸分子（硅酸分子（SiO2H2O）的形式存在。此外，还有一部分发生聚）的形式存在。此外，还有一部分发生聚合形成多硅酸（合形成多硅酸（xSiO2yH2O），因为聚合程度不同，所以分散），因为聚合程度不同，所以分散在海水中的多硅酸的颗粒大小不同。通常将海水中单分子的硅在海水中的多硅酸的颗粒大小不同。通常将海水中单分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其离子称为溶解无机硅。颗粒硅中除包酸和低聚合度

17、的硅酸及其离子称为溶解无机硅。颗粒硅中除包括聚合度大的胶体状态之外，还有粘土及含硅的碎屑等。括聚合度大的胶体状态之外，还有粘土及含硅的碎屑等。硅在海水中的存在形态硅在海水中的存在形态17p 由于浮游植物的吸收由于浮游植物的吸收，溶解态氮在海溶解态氮在海洋表面浓度最低，其浓度随深度增加，洋表面浓度最低，其浓度随深度增加，在在1000m深度处有一个大值深度处有一个大值，但一般认但一般认为，最大值应该处于底层海水中。为，最大值应该处于底层海水中。四、氮、磷、硅在海洋中的分布四、氮、磷、硅在海洋中的分布1819p 海洋中磷的浓度一般随纬度的增大海洋中磷的浓度一般随纬度的增大而增大，随深度的增加而增加，

18、浅海而增大，随深度的增加而增加，浅海高于大洋。高于大洋。20p 海洋中的硅，在春季因浮游植物海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；在夏、秋季，植物生长缓慢时，海水在夏、秋季，植物生长缓慢时，海水中的硅有一定回升；临近冬季时，生中的硅有一定回升；临近冬季时，生物死亡，其残体缓慢下沉，又缓慢释物死亡，其残体缓慢下沉，又缓慢释放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅质沉积中，经过下沉到海底，加入硅质沉积中，经过漫长的地质年代后，可重新通过地质漫长的地质年代后，可重新通过地质循环进入海洋。循环进入海洋。

19、第一节第一节 海洋环境的主要化学过程海洋环境的主要化学过程1.1 海水的化学组成海水的化学组成1.2 海水中的营养元素海水中的营养元素1.3 海水中的溶解气体海水中的溶解气体1.4 海水中的二氧化碳体系海水中的二氧化碳体系1.5 海洋富营养化海洋富营养化21溶解气体溶解气体海洋与大气直接接触，海洋与大气直接接触，海水的运动使得空气溶解于海水海水的运动使得空气溶解于海水，主要的溶解气体为，主要的溶解气体为N N2 2、O O2 2及及COCO2 2。注：海水的温度、盐度、压力与流动混合等条件会影响气体的溶注：海水的温度、盐度、压力与流动混合等条件会影响气体的溶解度。解度。气体来源气体来源1.1.

20、大气大气 2.2.海底火山活动海底火山活动 3.3.海水化学作用海水化学作用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用沉积物的放射衰变沉积物的放射衰变1.3 海水海水中中的的溶解气体溶解气体22浮游植物浮游植物O O2 2COCO2 2海水表层海水表层O O2 2COCO2 2O O2 2COCO2 2O O2 2O O2 2表层的浮游植物行光合作用吸收表层的浮游植物行光合作用吸收CO2，释放出，释放出O2，因此海水，因此海水CO2的含量，表层最的含量，表层最少，深层较多少，深层较多；而；而O2的含量则表层最多，深层较少的含量则表层最多，深层较少。O2：表层：表层深层深层 CO2：表层：表层2”的效应的

21、效应）例如：铜、锌离子共存时，毒性为它们单独存在时的例如：铜、锌离子共存时，毒性为它们单独存在时的8 8倍。倍。协同效应的发生不仅与污染物有关，也与生物种类有关。协同效应的发生不仅与污染物有关，也与生物种类有关。62（2）加和效应加和效应（additivity）是指两种或两种以上的污染物共同作用时是指两种或两种以上的污染物共同作用时，产生的毒性或危害产生的毒性或危害为其单独作用时毒性的总和。为其单独作用时毒性的总和。（“1+1=2”的效应的效应）一般化学结构相近、性质相似的化合物或作用于同一器官系统一般化学结构相近、性质相似的化合物或作用于同一器官系统的化合物、或毒性作用机理相似的化合物共同作

22、用时的化合物、或毒性作用机理相似的化合物共同作用时，其污染其污染生态效应往往出现加和作用生态效应往往出现加和作用。如稻瘟净与乐果对如稻瘟净与乐果对海洋海洋生物的危害。生物的危害。Cu和和Zn对对组囊藻（组囊藻（Anacystis niduians）生长生长的影响的影响。63（3）拮抗效应拮抗效应（antogonism）是指生态系统中的污染物因另一种污染物的存在而使其对生是指生态系统中的污染物因另一种污染物的存在而使其对生态系统的毒性效应减小。态系统的毒性效应减小。（“1+12”的效应的效应）据据Nakano等研究等研究，Cd和和Zn对对Euglena（一种蓝绿藻一种蓝绿藻）的生长具有的生长具有

23、拮抗效应。拮抗效应。Zn可以抑制可以抑制Cd的毒性；的毒性；又如在一定条件下硒对汞能产生拮抗作用。又如在一定条件下硒对汞能产生拮抗作用。污染物之间生物拮抗效应的产生污染物之间生物拮抗效应的产生，主要是由于它们在有机体主要是由于它们在有机体内相互之间的化学反应、蛋白质活性基因对不同元素络合能内相互之间的化学反应、蛋白质活性基因对不同元素络合能力的差异力的差异、元素对酶系统功能的干扰元素对酶系统功能的干扰、相似原子结构和配位相似原子结构和配位数的元素在有机体中的相互取代等多种原因造成的。数的元素在有机体中的相互取代等多种原因造成的。64（4）竞争效应竞争效应（competitive effect）

24、是指两种或多种污染物同时从外界进入是指两种或多种污染物同时从外界进入海洋海洋生态系统生态系统，一一种污染物就与另一种污染物发生竞争种污染物就与另一种污染物发生竞争，而使另一种污染物而使另一种污染物进入生态系统的数量和几率减少进入生态系统的数量和几率减少；或者是外界来的污染物和环境中原有的污染物竞争吸附点或者是外界来的污染物和环境中原有的污染物竞争吸附点或结合点的现象。或结合点的现象。如在生物体内血液中如在生物体内血液中，一种物质由于取代了在血浆蛋白结合一种物质由于取代了在血浆蛋白结合点上的另一种物质而增加了有效的血浓度。点上的另一种物质而增加了有效的血浓度。65（5）保护效应保护效应（prot

25、ective effect）是指是指海洋海洋生态系统中存在的一种污染物对另一种污染物的生态系统中存在的一种污染物对另一种污染物的掩盖作用掩盖作用，进而改变这些化学污染物的生物学毒性进而改变这些化学污染物的生物学毒性，改变，改变它们它们对生态系统一般组分对生态系统一般组分的的接触接触程度程度。66（6）抑制效应抑制效应（inhibitory effect）是指是指海洋海洋生态系统中的一种污染物对另一种污染物的作生态系统中的一种污染物对另一种污染物的作用用，使之生物活性下降使之生物活性下降，不容易进入不容易进入生物体产生生物体产生危害的危害的现象。现象。67（7）独立作用效应独立作用效应（inde

26、pendent effect）是指是指海洋海洋生态系统中的各种污染物之间不存在相互作用的现生态系统中的各种污染物之间不存在相互作用的现象。例如象。例如，对于对于A和和B两种污染物两种污染物，只要两者在毒性临界水平只要两者在毒性临界水平以下以下，不论另一种污染物质的浓度如何不论另一种污染物质的浓度如何，它们对生态系统生它们对生态系统生命组分不产生任何毒性效应。命组分不产生任何毒性效应。也就是说也就是说，两种物质同时存在时对生态系统的毒性与该两种两种物质同时存在时对生态系统的毒性与该两种污染物各自单独存在时的毒性大小相等污染物各自单独存在时的毒性大小相等，它们各自之间不发它们各自之间不发生相互影响

27、作用。生相互影响作用。68一、组成变化类型一、组成变化类型二、结构变化类型二、结构变化类型三、功能变化类型三、功能变化类型四、基因突变类型四、基因突变类型五、个体毒害类型五、个体毒害类型六、生理变化类型六、生理变化类型七、综合变化类型七、综合变化类型3.5 海洋污染生态效应的基本类型海洋污染生态效应的基本类型69一、组成变化类型一、组成变化类型（1）非生物环境组成的变化）非生物环境组成的变化（2）生物体内成分的变化）生物体内成分的变化（3）群落生物种类组成的变化）群落生物种类组成的变化70（1）非生物环境组成的变化）非生物环境组成的变化污染物质本身的引污染物质本身的引入入造成了非生物环境组成的

28、改变。造成了非生物环境组成的改变。污染物质进入污染物质进入海洋海洋生态系统后生态系统后，与生态系统中非生物组分发与生态系统中非生物组分发生化学反应生化学反应，使环境的组成发生变化使环境的组成发生变化。污染物质对某些生物体产生毒性作用污染物质对某些生物体产生毒性作用，使这些生物的新陈代使这些生物的新陈代谢及其产物发生改变谢及其产物发生改变，从而改变了非生物环境的组成从而改变了非生物环境的组成。71（2）生物体内成分的变化）生物体内成分的变化海洋生物海洋生物受受一些污染物质一些污染物质影响影响，其体，其体内的内的组成组成成分会发成分会发生改变。生改变。（3）群落生物种类组成的变化）群落生物种类组成

29、的变化污染物质有可能造成生态系统中某些生物种类的大量死污染物质有可能造成生态系统中某些生物种类的大量死亡甚至消失亡甚至消失，导致生物种类的组成发生变化导致生物种类的组成发生变化，使使海洋海洋生物多生物多样性降低。样性降低。72二、结构变化类型二、结构变化类型生态系统的结构包括物种结构、营养结构和空间结构。生态系统的结构包括物种结构、营养结构和空间结构。污染物质进入污染物质进入海洋环境海洋环境后后，经常会导致经常会导致海洋生态海洋生态系统的结构系统的结构发生变化及组成成分内部发生变化。发生变化及组成成分内部发生变化。73三、功能变化类型三、功能变化类型能量流动能量流动、物质循环物质循环与与信息传

30、递信息传递是生态系统的基本功能。是生态系统的基本功能。污染物质进入生态系统后污染物质进入生态系统后，由于生态系统的组成与结构发生由于生态系统的组成与结构发生了变化了变化，生态系统的能流、物流、信息流也发生相应的变化生态系统的能流、物流、信息流也发生相应的变化；另一方面另一方面，污染物作用于生态系统污染物作用于生态系统，也会直接也会直接引起引起生态系统生态系统的能流、物流、信息流发生变化的能流、物流、信息流发生变化，导致，导致生态系统的功能发生生态系统的功能发生改变。改变。例如，例如，有些有机污染物被称为有些有机污染物被称为“环境激素环境激素”，它们在海洋环境中的，它们在海洋环境中的存在存在可能

31、会可能会干扰干扰某些海洋某些海洋动物之间的信息传递。动物之间的信息传递。74四、基因突变类型四、基因突变类型基因突变包括基因突变包括DNA分子中碱基对的增加或缺失分子中碱基对的增加或缺失，或错误碱基对的置或错误碱基对的置换。基因突变是致突变物与生物的遗传物质相互作用的结果换。基因突变是致突变物与生物的遗传物质相互作用的结果。虽然自然突变和自然选择是生物进化的主要方式虽然自然突变和自然选择是生物进化的主要方式，但是但是99%以上基以上基因突变对生物个体是极为有害的。因突变对生物个体是极为有害的。当基因发生突变时当基因发生突变时，蛋白质的氨基酸编码序列就要改变蛋白质的氨基酸编码序列就要改变，直接导

32、致直接导致蛋白质生物学特性的改变蛋白质生物学特性的改变。近几十年来近几十年来，已经发现许多污染物具有致突变性已经发现许多污染物具有致突变性，且，且多数致突变物多数致突变物是致癌物是致癌物，尤其是有机有毒污染物以及放射性污染物质尤其是有机有毒污染物以及放射性污染物质，如多种如多种多多环芳环芳烃烃、二二噁噁英英以及多种以及多种放射性元素放射性元素等。这些污染物进入生态系统等。这些污染物进入生态系统，经常诱发生物个体发生基因突变。经常诱发生物个体发生基因突变。75五、个体毒害类型五、个体毒害类型污染物质进入污染物质进入海洋海洋生态系统后生态系统后，与与海洋海洋生物个体某些作用器官的生物个体某些作用器

33、官的特定部位特定部位（即受体即受体）之间发生相互作用之间发生相互作用，产生产生一一系列反应系列反应，生物生物体细胞发生变性体细胞发生变性，甚至坏死甚至坏死，生物个体遭受毒害。生物个体遭受毒害。对于对于海洋海洋动物而言动物而言，根据污染物根据污染物（毒物毒物）种类的不同种类的不同，靶器官也靶器官也有所不同有所不同，呼吸系统、循环系统、神经系统、消化系统以及呼吸系统、循环系统、神经系统、消化系统以及其它其它系统都可能成为受毒害的对象。系统都可能成为受毒害的对象。76六、生理变化类型六、生理变化类型污染物对污染物对海洋海洋动植物的危害动植物的危害，往往在未出现可见症状之前就引起往往在未出现可见症状之

34、前就引起了生理、生化过程的变化。了生理、生化过程的变化。如当重金属等污染物浓度过高时会影响细胞膜的透性如当重金属等污染物浓度过高时会影响细胞膜的透性，从而影响从而影响生物的正常代谢生物的正常代谢，使糖的转移和碳水化合物累积受到影响使糖的转移和碳水化合物累积受到影响，导致导致生物体对营养元素吸收的异常。生物体对营养元素吸收的异常。77七、综合变化类型七、综合变化类型海洋海洋污染生态效应发生往往是一个综合过程。污染生态效应发生往往是一个综合过程。一方面一方面，污染生态效应不仅仅体现在上述内容的某一单一方面污染生态效应不仅仅体现在上述内容的某一单一方面，而而是同时体现在几个方面是同时体现在几个方面，

35、即污染物造成生态系统组成的变化即污染物造成生态系统组成的变化，也带也带来生态系统结构和功能的变化来生态系统结构和功能的变化，还对生物个体的生理变化甚至造成还对生物个体的生理变化甚至造成个体毒害乃至诱发基因突变。个体毒害乃至诱发基因突变。另一方面另一方面，单一污染物对单一污染物对海洋海洋生态系统的效应在实际应用中比较少生态系统的效应在实际应用中比较少见见，海洋生态系统所面临的大多是由多种污染物共同作用而形成的海洋生态系统所面临的大多是由多种污染物共同作用而形成的复合污染效应复合污染效应，或协同、或拮抗、或加和、或独立、或以其他方式或协同、或拮抗、或加和、或独立、或以其他方式相互作用。相互作用。7

36、8海洋环境的复合污染效应不仅取决于化学污染物（元素）本身海洋环境的复合污染效应不仅取决于化学污染物（元素）本身的化学性质，还与其浓度水平有关。在一定条件下甚至起决定的化学性质，还与其浓度水平有关。在一定条件下甚至起决定性作用；性作用；复合污染效应还与海洋生物种类有关，特别是生态系统类型有复合污染效应还与海洋生物种类有关，特别是生态系统类型有关，也与污染物作用的生物部位有关。关，也与污染物作用的生物部位有关。复合污染生态效应的研究复合污染生态效应的研究，已经成为生态学研究的前已经成为生态学研究的前沿领域与研究热点。沿领域与研究热点。79 1、石油的海洋污染生态效应、石油的海洋污染生态效应 2、重

37、金属的海洋污染生态效应、重金属的海洋污染生态效应 3、农药的海洋污染生态效应、农药的海洋污染生态效应 4、放射性物质的海洋污染生态效应、放射性物质的海洋污染生态效应3.6 几种典型污染物质的海洋污染生态效应几种典型污染物质的海洋污染生态效应80 海洋石油污染海洋石油污染 石油及其炼制品石油及其炼制品(汽油、煤油、柴油等汽油、煤油、柴油等)在开采、炼制、在开采、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染。曾经被认为是贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染。曾经被认为是最严重的海洋污染。世界上每年进入海洋环境中的石油烃达最严重的海洋污染。世界上每年进入海洋环境中的石油烃达600万万t左右，对

38、沿岸区的海鸟和底栖生物的生存造成极大威胁。左右，对沿岸区的海鸟和底栖生物的生存造成极大威胁。1、石油的海洋污染生态效应、石油的海洋污染生态效应 81油品入海途径油品入海途径炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放和发生事故，使油品直接入海；油船漏油、排放和发生事故，使油品直接入海；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；大气中的低分子石油烃沉降到海洋水域；大气中的低分子石油烃沉降到海洋水域；海洋底层局部自然溢油。海洋底层局部自然溢油。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括石油入海后即

39、发生一系列复杂变化，包括扩散扩散、蒸发蒸发、溶解溶解、乳化乳化、光化学光化学氧化氧化、微生物氧化微生物氧化、沉降沉降、形成沥青球形成沥青球，以及，以及沿食物链转移等过程沿食物链转移等过程。82对环境的影响对环境的影响石油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响海面对石油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响海面对电磁辐射的吸收、传递和反射。长期覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸电磁辐射的吸收、传递和反射。长期覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸热能力，加速冰层融化，对全球海平面变化和长期气候变化造成潜在影响。热能力，加速冰层融化，对全球海平面变化和长期气候变化造成潜在影

40、响。对生物的危害对生物的危害油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。油油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。油膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它们失去保温、游膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它们失去保温、游泳或飞行的能力。石油污染物会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物泳或飞行的能力。石油污染物会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力。受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的的趋化性等能力。受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的变化，从而改变群落的种类组成。变化，从而改变群落的种

41、类组成。对水产业的影响对水产业的影响海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；沾污鱼网、养殖器材和海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；沾污鱼网、养殖器材和渔获物；沾了油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。渔获物；沾了油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。影响和危害影响和危害832、重金属的海洋污染生态效应、重金属的海洋污染生态效应定义定义指某些比重大的金属经各种途径进入海洋而造成的污染。由于指某些比重大的金属经各种途径进入海洋而造成的污染。由于人类活动将重金属导入海洋而造成的污染。目前污染海洋的重金人类活动将重金属导入海洋而造成的污染。目前污染海洋的重金属元素主要有属元素主要

42、有汞、镉、铅、锌、铬、铜汞、镉、铅、锌、铬、铜等。等。来源来源海洋的重金属既有天然的来源，又有人为的来源。人为来源主要海洋的重金属既有天然的来源，又有人为的来源。人为来源主要是是工业污水工业污水、矿山废水的排放矿山废水的排放及及重金属农药的流失重金属农药的流失，煤和石油在燃烧中煤和石油在燃烧中释放出的重金属释放出的重金属经大气的搬运而进入海洋。据估计，全世界每年由于矿经大气的搬运而进入海洋。据估计，全世界每年由于矿物燃烧而进入海洋中的汞有物燃烧而进入海洋中的汞有3000多吨。全世界每年因人类活动而进入海多吨。全世界每年因人类活动而进入海洋中的汞达一万吨左右，与目前世界汞的年产量相当。自从洋中的

43、汞达一万吨左右，与目前世界汞的年产量相当。自从1924年开始年开始使用四乙基铅作为汽油抗爆剂以来，大气中铅的浓度急速地增高。通过使用四乙基铅作为汽油抗爆剂以来，大气中铅的浓度急速地增高。通过大气输送的铅是污染海洋的重要途径，经气溶胶带入开阔大洋中的铅、大气输送的铅是污染海洋的重要途径，经气溶胶带入开阔大洋中的铅、锌、镉、汞和硒较陆地输入总量还多锌、镉、汞和硒较陆地输入总量还多50。84迁移转化迁移转化 进入海洋的重金属，一般要经过进入海洋的重金属，一般要经过物理、化学物理、化学及及生物生物等迁移转化过程。等迁移转化过程。物理迁移过程物理迁移过程主要指海气界面重金属的交换及在海流、波浪、潮汐主要

44、指海气界面重金属的交换及在海流、波浪、潮汐的作用下，随海水的运动而经历的稀释、扩散过程。的作用下，随海水的运动而经历的稀释、扩散过程。化学过程化学过程主要指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化主要指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化还原反应，及其化学价态，活性及毒性等变化过程。还原反应，及其化学价态，活性及毒性等变化过程。生物过程生物过程主要指海洋生物通过吸附、吸收或摄食而将重金属富集在身主要指海洋生物通过吸附、吸收或摄食而将重金属富集在身体内外，并随生物的运动而产生水平和垂直方向的迁移，或经由浮游植物、体内外，并随生物的运动而产生水平和垂直方向的迁移，或经由浮游植物、浮

45、游动物、鱼类等食物链浮游动物、鱼类等食物链(网网)而逐级放大，致使鱼类等高营养阶的生物体而逐级放大，致使鱼类等高营养阶的生物体内富集着较高浓度的重金属，或危害生物本身，或由于人类取食而损害人内富集着较高浓度的重金属，或危害生物本身，或由于人类取食而损害人体健康。此外，海洋中的微生物能将某些重金属转化为毒性更强的化合物，体健康。此外，海洋中的微生物能将某些重金属转化为毒性更强的化合物，如无机汞在微生物作用下能转化为毒性更强的甲基汞。如无机汞在微生物作用下能转化为毒性更强的甲基汞。一般认为重金属污染物在海洋环境中的分布规律如下：一般认为重金属污染物在海洋环境中的分布规律如下：河口及河口及沿岸水域高

46、于外海；沿岸水域高于外海；底质高于水体；底质高于水体；高营养阶生物高于低营养阶高营养阶生物高于低营养阶生物；生物；北半球高于南半球。北半球高于南半球。85危害危害海洋中的重金属一般是通过食用海产品的途径进入人体。汞（甲基汞）海洋中的重金属一般是通过食用海产品的途径进入人体。汞（甲基汞）引起水俣病；镉、铅、铬等亦能引起机体中毒，或有致癌、致畸等作用；引起水俣病；镉、铅、铬等亦能引起机体中毒，或有致癌、致畸等作用；其他的重金属剂量超过一定限度时，对人和其他生物都会产生危害。其他的重金属剂量超过一定限度时，对人和其他生物都会产生危害。重金属对生物体的危害程度，不仅与金属的性质、浓度和存在形式有重金属

47、对生物体的危害程度，不仅与金属的性质、浓度和存在形式有关，而且也取决于生物的种类和发育阶段。对生物体的危害一般是关，而且也取决于生物的种类和发育阶段。对生物体的危害一般是汞铅汞铅镉锌铜镉锌铜；有机汞无机汞有机汞无机汞、六价铬三价铬六价铬三价铬；一般海洋生物的种苗；一般海洋生物的种苗和幼体对重金属污染较成体更为敏感；此外，两种以上的重金属共同作用和幼体对重金属污染较成体更为敏感；此外，两种以上的重金属共同作用于生物体时比单一重金属的作用要复杂得多，例如，于生物体时比单一重金属的作用要复杂得多，例如，镉和铜有相加作用，镉和铜有相加作用，硒对汞有拮抗作用。硒对汞有拮抗作用。生物体对摄入体内的重金属也

48、有一定的解毒功能，如：体内的巯荃蛋生物体对摄入体内的重金属也有一定的解毒功能，如：体内的巯荃蛋白与重金属结合成金属巯基排出体外。当摄入的重金属剂量超出巯基蛋白白与重金属结合成金属巯基排出体外。当摄入的重金属剂量超出巯基蛋白的结合能力时，会出现中毒症状。的结合能力时，会出现中毒症状。863.农药的海洋污染生态效应农药的海洋污染生态效应随着沿海地区社会经济迅猛发展和人口、资源、环境压力的不随着沿海地区社会经济迅猛发展和人口、资源、环境压力的不断增大，断增大，海洋海洋面临面临着着极大的威胁。大量极大的威胁。大量农药，如重金属农药、有机农药，如重金属农药、有机磷农药、有机氯农药磷农药、有机氯农药等会通

49、过城市径流和农田溢流等作用进入到等会通过城市径流和农田溢流等作用进入到海海洋环境中洋环境中。进入到。进入到海洋海洋中的中的农药农药较易吸附在悬浮颗粒物表面，大部较易吸附在悬浮颗粒物表面，大部分分农药农药会以沉降的方式储存在沉积物中，在一定条件下会通过生物会以沉降的方式储存在沉积物中，在一定条件下会通过生物富集作用迁移进入富集作用迁移进入水生水生植物体内，并在以植物体内，并在以水生植物水生植物及其有机碎屑为及其有机碎屑为食源的动物体内累积，进而威胁人类健康食源的动物体内累积，进而威胁人类健康。874.放射性物质的海洋污染生态效应放射性物质的海洋污染生态效应是由核武器试验、核工业和核动力设施释放出

50、来的人工放射性是由核武器试验、核工业和核动力设施释放出来的人工放射性物质，主要是锶物质，主要是锶-90、铯、铯-137等半衰期为等半衰期为30年左右的同位素。据估计年左右的同位素。据估计目前进入海洋中的放射性物质总量为目前进入海洋中的放射性物质总量为26亿居里，这个量的绝对值亿居里，这个量的绝对值是相当大的，由于海洋水体庞大，在海水中的分布极不均匀，在较是相当大的，由于海洋水体庞大，在海水中的分布极不均匀，在较强放射性水域中，海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统强放射性水域中，海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统，并逐渐积累在器官中，通过食物链作用传递给人类。，并逐渐积累在器官中，