海洋自净作用

科技工作者之家 2020-11-17

污染物进入海洋后经物理、化学和生物学作用使有毒物质浓度降低、毒性减少或消失从而改善水质的过程。千百年来,人类把海洋当成巨大的倾泄垃圾和排放污水的场所。这些物质在海洋里经过稀释、扩散、沉淀、挥发、氧化还原反应以及生物降解、转化作用使污染物质浓度及毒性下降,最终消失,使整个海洋本身尚未出现严重恶化和污染。浩瀚的海洋有巨大的自净能力,但并不是无限的;超过自净能力的局部海区已经水质恶化,水产资源受到破坏。1

海洋自净过程的分类海洋自净过程按其发生机理可分为:物理净化,化学净化和生物净化。三种过程相互影响,同时发生或相互交错进行。一般说来,物理净化是海洋自净中最重要的过程。

物理净化主要是通过稀释、扩散、吸附、沉淀或气化等作用而实现的自然净化。海水的快速净化主要依靠海流输送和稀释扩散。在河口和内湾,潮流是污染物稀释扩散最持久的营力。如随河流径流携入河口的污水或污染物,随着时间和流程的增加,通过水平流动和混合作用(主要是湍流扩散作用)不断向外海扩散,使污染范围由小变大,浓度由高变低,可沉性固体由水相向沉积相转移,从而改善了水质。

化学净化主要由海水理化条件变化所产生的氧化还原、化合分解、吸附凝聚、交换和络合等化学反应实现的自然净化。如有机污染物经氧化还原作用最终生成二氧化碳和水等。汞、镉、铬、铜等金属,在海水酸碱度和盐度变化影响下,离子价态可发生改变,从而改变毒性或由胶体物质吸附凝聚共沉淀于海底。海水中含有的各种配合体或螯合剂也都可以与污染物发生络合反应,改变它们的存在状态和毒性。价态的变化直接影响这些金属元素的化学性质和迁移、净化能力。影响化学净化的因子有pH、Eh、温度和海水中化学组分及其形态等。如大多数重金属在强酸性海水中形成易溶性化合物,有较高的迁移能力;而在弱碱性海水中易形成羟基络合物如Cu(OH)+、Pb(OH)+、Cr(OH)等形式沉淀而利于净化。一般说来,可溶性的化学物质净化能力较弱,难溶性物质因其易沉入底而净化能力较强。

生物净化微生物和藻类等生物通过其代谢作用将污染物质降解或转化成低毒或无毒物质的过程。如将甲基汞转化为金属汞,将石油烃氧化成二氧化碳和水。

微生物在降解有机污染物时,要消耗水中的溶解氧。因此,可根据在一定期间内消耗氧的数量多少来表示水体污染的程度。目前已知微生物能降解石油、有机氯农药、多氯联苯以及其他各种有机污染物。其降解速率因微生物和污染物的种类和环境条件而异。还有许多种类微生物能转化汞、镉、铅、砷等金属。

由于海洋辽阔,自净能力也大,人们一直把它看成是天然的最大净化池而任意倾废或排污,但海洋的自净能力并不是没有限制的。为了合理利用海洋环境自净功能,保护和改善海洋环境,研究和掌握海洋环境自净机理,是海洋环境科学研究的一项重要任务。2

影响海洋自净的因素海洋环境的自净是一个复杂的自然过程,自净能力越强,则对污染物的净化速度越快。影响自净能力的因素有多种,如地形、海水的运动、温度、盐度、酸碱度、氧化还原电位、生物活动以及污染物本身的性质和浓度等。3

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学

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