海洋中微量元素和海洋重金屬污染

關(guān)于海洋中微量元素和海洋重金屬污染1第1頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素1.1微量元素的定義及特點(diǎn)1.2微量元素的輸入與遷出1.3海水中微量元素的分類1.4影響微量元素分布的各種過程2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染

第2頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1微量元素的定義及特點(diǎn)微量元素(或痕量元素)： 海水中元素的含量低于1mg/dm3的元素。不包括溶解氣體、營(yíng)養(yǎng)鹽和放射性核素。它們?cè)诤Ｋ械暮糠浅５?，僅占海水總含鹽量的0.1％，但其種類卻比常量組分多得多。微量元素與常量元素的差異 常量元素含量高、性質(zhì)穩(wěn)定(保守性)，與鹽度關(guān)系密切，濃度隨物理過程變化。 痕量元素含量低而易變(非保守性)，大部分與鹽度關(guān)系不密切，濃度受進(jìn)入或遷出溶液的各種物理、化學(xué)、生物及地質(zhì)過程的影響。 微量或痕量是相對(duì)于常量元素而言的，因所處的體系不同而不同，如Al在地殼中是主量元素，但它在海水中為微量元素第3頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月海水中微量元素的特點(diǎn)1.非保守性海水微量元素的含量隨地理位置、深度、季節(jié)等變化而變化(氯度比值不恒定)。因?yàn)椋旱厍蚧瘜W(xué)活性較大

海洋微量元素廣泛參與元素地球化學(xué)循環(huán)；區(qū)域性變化大

河口區(qū)(河流)、火山周圍(火山活動(dòng))、表層(大氣輸入)等；生物活性大

生物利用：如Fe、Cu、Zn、Mn、Co等正常濃度是生物體基本成分，生物富集：如Fe富集倍數(shù)(硅藻1×105、貽貝2×105、魚類6×105)；第4頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月海水中微量元素的特點(diǎn)2.含量低海水中微量元素的含量小于1mgkg-1，其總量小于總鹽量的0.1%。3.循環(huán)和遷移變化復(fù)雜水動(dòng)力遷移物理因素，如潮汐、海流和渦動(dòng)擴(kuò)散等多變量綜合作用?；瘜W(xué)過程引起的遷移物理(界面)化學(xué)、光化學(xué)過程生物地球化學(xué)作用與生物遷移生物地球化學(xué)過程第5頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月海水中微量元素的特點(diǎn)4.研究難度大含量低

微量元素的含量(10-9~10-12,w/w)小于測(cè)定方法或儀器檢出限；取樣沾污問題嚴(yán)重采水器需要使用具有TPFE襯里的或是由TPFE制作，…；樣品貯存或固定難度大樣品貯存或固定不當(dāng)，會(huì)造成沾污或損失；分析測(cè)定環(huán)境的要求較高第6頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月海水微量元素的研究歷史從50年代開始才對(duì)海水微量元素進(jìn)行地球化學(xué)研究。1952年Barth(巴爾特)提出并計(jì)算了元素在海水中的停留時(shí)間；1954年Goldberg(戈德堡)發(fā)表了微量元素從海水向海底轉(zhuǎn)移的研究結(jié)果；1956年Krauskopf(克勞斯科普夫)對(duì)海水中13種微量元素的濃度和影響因素，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)。但是早期測(cè)定的數(shù)據(jù)，有一些是不可靠的，只有在P.G.Breuer(布魯爾)于1975年總結(jié)并發(fā)表了海水微量元素的含量、可能的化學(xué)形式和停留時(shí)間的估算表之后，微量元素的測(cè)定，才有一些準(zhǔn)確度很高的結(jié)果。第7頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月痕量元素研究方面的兩大改進(jìn)：儀器分析和分析化學(xué)的重大改進(jìn)：從1975年以來，重新測(cè)量的痕量元素的濃度已被證實(shí)比以前工人的濃度低10~100倍，并發(fā)現(xiàn)這些痕量元素的垂直分布圖與海洋中已知的生物、物理和地質(zhì)過程相一致。在取樣、貯存和分析期間污染的消除和控制：在海洋斷面地球研究計(jì)劃(GEOSECS)期間，許多學(xué)者利用裝在一個(gè)罩盤上的30升的尼斯金采水器采集樣品，已在海洋學(xué)上獲得許多痕量元素的一致結(jié)果。第8頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)今海水中微量元素相關(guān)的國(guó)際研究TheGEOTRACESProgram()GEOTRACES指引性的目標(biāo)：通過控制在海洋中關(guān)鍵微量元素和同位素的分布來確定變化過程和通量的量化，并建立對(duì)這些分布的敏感性變化的環(huán)境條件。第9頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素1.1微量元素的定義及特點(diǎn)1.2微量元素的輸入與遷出1.3海水中微量元素的分類1.4影響微量元素分布的各種過程2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染第10頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2微量元素的輸入與遷出海洋中微量元素的輸入途徑：河流把陸地巖石風(fēng)化的產(chǎn)物輸入到海洋中大氣輸入冰川運(yùn)動(dòng)海底火山作用、熱水作用其他輸入：人類工業(yè)排放、外海區(qū)沙漠塵暴等第11頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月入海洋物質(zhì)總量～25Gty-1河流(占90％)溶解態(tài)4.2Gty-1固態(tài)18.3Gty-1大氣輸入0.006Gty-1冰川輸入2Gty-1(90％來自南極大陸)(GarrelsandMacknzie,1971)第12頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2微量元素的輸入與遷出海水中微量元素的遷出(吸附和沉淀)通過浮游生物的吸收、浮游生物的糞便或尸體向海底的沉降，可將痕量元素從海水中遷出；有機(jī)顆粒物質(zhì)的吸附和清除作用；水合氧化物和黏土礦物吸附并沉降至海底，成為沉積物的一部分；結(jié)合到鐵錳結(jié)核上。根據(jù)直接的化學(xué)分析，錳鐵結(jié)核吸收的相應(yīng)順序可能是Co>

Ni>Cu>Zn>Ba>Sr>Ca>Mg。第13頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素1.1微量元素的定義及特點(diǎn)1.2微量元素的輸入與遷出1.3海水中微量元素的分類1.4影響微量元素分布的各種過程2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染第14頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類Bruland(1983)根據(jù)海水中微量元素垂直分布的特點(diǎn)，將其分成7類。(1)保守型Rb+、Cs+、MoO42-(2)營(yíng)養(yǎng)鹽型(a)磷酸鹽(或硝酸鹽)型Cd和As(V)(b)硅酸鹽型Ba、Zn、Ge(c)其他特殊型Ni、Se（淺水和深水混合再生循環(huán)）(3)表層富集而深層耗盡型(a)大氣輸送的表層富集型Pb、210Pb(b)河流輸送和陸架沉積物釋放的表層富集型Mn、228Ra(c)生物調(diào)解還原過程與水體氧化還原平衡相結(jié)合的表層富集型Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)(4)中層最小值的分布A1、Cu(5)中層最大值的分布Mn、3He(6)中層最大值或亞氧化層最小值分布(a)最大值Mn(II)、Fe(II)(b)最小值Cr(Ⅲ)(7)與缺氧水體有關(guān)的最大值或最小值型(a)最大值Mn(II)、Fe(II)(b)最小值Cr(Ⅲ)第15頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(1)保守型這類微量元素在海水中比較穩(wěn)定，反應(yīng)活性低，其濃度與鹽度的比值恒定，從表層到底層均勻分布，與主要成分一樣可視為保守型元素。屬于這一類分布的微量元素有水合陽離子Rb+和Cs+以及鉬酸根陰離子(MoO42-)。

太平洋MoO42-的垂直分布第16頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(2)營(yíng)養(yǎng)鹽型這類元素的垂直分布類似于營(yíng)養(yǎng)鹽的分布，呈現(xiàn)表層耗盡而深層富集。①淺水再生——磷酸鹽(硝酸鹽)型②深水再生循環(huán)——硅酸鹽型③淺水與深水再生結(jié)合第17頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(2)營(yíng)養(yǎng)鹽型①磷酸鹽(或硝酸鹽)型分布可在中層深度觀測(cè)到最大值，這是由于在淺水再生循環(huán)引起，屬于這類分布的微量元素如Cd和As(V)。第18頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(2)營(yíng)養(yǎng)鹽型②硅酸鹽型分布可在深層觀測(cè)到最大值，這是由于深層水再生循環(huán)引起。屬于這類分布的微量元素是Ba，Zn和Ge。第19頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(2)營(yíng)養(yǎng)鹽型③從一些痕量元素的分布，例如Ni和Se的分布，推斷出有淺水和深層水相結(jié)合的再生循環(huán)。第20頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(3)表層富集而深層耗盡型這類痕量元素首先是由供給源輸送給表層水，而后迅速永久地從海水中遷出，它們?cè)诤Ｑ笾械耐Ａ魰r(shí)間相對(duì)于海洋混合時(shí)間較短。引起表層富集的過程有以下三種：①主要由大氣輸送到海洋表層，緊接著在整個(gè)水體中被清除。例如Pb和210Pb；②主要由河流輸送或由陸架沉積物中釋放出來，通過水平混合進(jìn)入表層水，從而引起表層的最大值，如Mn和228Ra；③在表層水內(nèi)由于生物的調(diào)解還原過程與整個(gè)水體的氧化還原平衡結(jié)合起來，使得某些元素的氧化態(tài)或顆粒態(tài)在表層得到富集，例如Cr(Ⅲ)，As(Ⅲ)。第21頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(3)表層富集而深層耗盡型大氣輸送(Pb)河流輸送或由陸架沉積物中釋放(Mn)第22頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(4)中層深度有最小值型中層深度最小值是由表層輸入，在海底或海底附近再生被清除而造成的。已報(bào)道Al和Cu呈現(xiàn)這種類型的分布。大西洋和太平洋溶解態(tài)Al的垂直分布第23頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(5)中層深度有最大值型中層深度最大值是由于熱水活動(dòng)引起的，Mn和3He是呈現(xiàn)這種分布的最典型例子。第24頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(6)中層最大值或亞氧化層最小值型在東部熱帶太平洋和北印度洋發(fā)現(xiàn)有典型的少氧化層的廣泛分布。這意味著在水柱或在鄰近陸坡沉積物中，還原過程普遍存在，在這種區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)痕量元素的最大值或最小值。①如果元素的還原形式相對(duì)它的氧化形式來說是易溶的，出現(xiàn)最大值，例如Mn(II)和Fe(II)；②當(dāng)元素的還原形式相對(duì)來說是比較難溶的，或易于與固相結(jié)合的，就出現(xiàn)最小值，例如Cr(Ⅲ)。第25頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(7)與缺氧有關(guān)的最大值或最小值型在水的循環(huán)受限制的區(qū)域，由于SO42--H2S氧化還原電對(duì)能產(chǎn)生缺氧，即產(chǎn)生還原條件：例如卡里亞科海溝和薩亞尼茨海灣。①當(dāng)痕量元素的還原形式比在氧化條件下存在的形式更為易溶時(shí)就出現(xiàn)最大值，例如Mn(II)和Fe(II)；②當(dāng)還原形式相對(duì)來說是比較難溶的，或易于與固相結(jié)合的，就出現(xiàn)最小值，例如Cr(Ⅲ)。第26頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3海水中微量元素的分類(7)與缺氧有關(guān)的最大值或最小值型第27頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素1.1微量元素的定義及特點(diǎn)1.2微量元素的輸入與遷出1.3海水中微量元素的分類1.4影響微量元素分布的各種過程2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染第28頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4影響微量元素分布的各種過程⑴生物過程浮游植物通過光合作用和呼吸作用控制著營(yíng)養(yǎng)元素的分布及變化。有些微量元素在海水中的分布，與某種營(yíng)養(yǎng)元素十分相似，如Cu和Cd的分布與N和P的分布相似，而Ba，Zn，Cr的分布與Si相似。這都說明生物過程很可能是控制海水中Cu，Cd，Ba，Zn，Cr等元素分布的因素之一。⑵吸附過程懸浮在海水中的黏土礦物、鐵和錳的氧化物、腐殖質(zhì)等顆粒在下沉過程中，大量吸收海水中各種微量元素，將它們帶至海底進(jìn)人沉積相，這也是影響微量元素在海水中濃度的因素。第29頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4影響微量元素分布的各種過程⑶海-氣交換過程有幾種微量元素在表層海水中的濃度高，在深層海水中的濃度低。如Pb在表層海水中濃度最大，在1000m以下的海水中濃度隨深度的增加而迅速降低，這是受到海-氣交換過程所控制。⑷熱水活動(dòng)海底地殼內(nèi)部的熱水，常常通過地殼裂縫注入深層的海水中，形成海底熱泉，它含有大量的微量元素，因而使附近深海區(qū)的海水組成發(fā)生很大變化。第30頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)

2.1海洋中的某些微量元素2.2微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染第31頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素1.鉛地殼中鉛的平均豐度為16μgg-1。海水中含量很低，約0.01μgdm-3。每年約有2×1010~3×1011g鉛由自然途徑進(jìn)入大氣圈，其中約4%為人類排放。大氣中氣溶膠鉛最終通過降水或沉降到達(dá)地表。由河流進(jìn)入海洋的鉛約99%隨懸浮顆粒物在陸架區(qū)沉降。海水中溶解鉛的主要形式中Pb(CO3)22-。約75%溶解鉛越過陸架進(jìn)入深海。海水中鉛的存在形式有：自由離子及鉛的無機(jī)絡(luò)合物、有機(jī)絡(luò)合物，顆粒態(tài)鉛等。海水中鉛分布一般為近岸高、外海低，表層高、深層低。第32頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素1.鉛第33頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素2.汞大洋海水中含量很低，約0.02μgdm-3，不會(huì)有生態(tài)危害。近岸區(qū)域可達(dá)0.1μgdm-3甚至更高，形成汞污染。海水中的汞溶解態(tài)汞顆粒態(tài)汞無機(jī)汞：Hg0、Hg22+、Hg2+及絡(luò)合物HgCl42-、HgCl3-、HgCl2有機(jī)汞烷基汞：CH3Hg+、(CH3)2Hg、C2H5Hg+、CH3OC2H4Hg+苯基汞第34頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素2.汞

海水中汞的存在形式氧化條件良好的水體中，溶解態(tài)汞主要以正二價(jià)存在，形成多種絡(luò)合物及自由離子。缺氧水中有Hg0、Hg22+、Hg2+存在。在無氧還原條件下，主要是Hg0和HgS22-存在。

汞的生物甲基化作用在微生物或生物作用下，汞能轉(zhuǎn)化為甲基汞或二甲基汞的作用稱作“汞的生物甲基化作用”。汞的甲基化作用多在沉積物界面上發(fā)生。在厭氧和充氧條件下都可以發(fā)生，無氧條件下速度快些。汞的甲基化速率與有機(jī)物含量、汞的濃度、溫度、Eh、pH有關(guān)。第35頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素2.汞汞的轉(zhuǎn)化第36頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素2.汞

汞的毒性無機(jī)汞：毒性Hg2+＞Hg0有機(jī)汞毒性較輕的：苯基汞和甲氧基乙基汞劇毒的：烷基汞，其中又以甲基汞和乙基汞毒性最大。(水俁病)第37頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1海洋中的某些微量元素3.其他微量元素鋁類營(yíng)養(yǎng)元素(Se、Zn、Cd、Ni等)：與生物生長(zhǎng)有關(guān)，是生物生長(zhǎng)必需元素。垂直分布類似于營(yíng)養(yǎng)鹽。第38頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)2.1海洋中的某些微量元素

2.2微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染第39頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2微量元素的生物地球化學(xué)1.生物地球化學(xué)過程的控制因素海洋中痕量元素的地球化學(xué)過程是相當(dāng)復(fù)雜的。其地球化學(xué)平衡過程主要由下面四個(gè)過程控制：(1)與顆粒物質(zhì)的作用；(2)在水合氧化物膠體上的吸附作用；(3)與生物體的相互作用；(4)與有機(jī)物配位體的相互作用——形成金屬有機(jī)絡(luò)合物。2.微量元素的再循環(huán)(1)顆粒的再生作用(2)海底通量及再生過程(3)清除和再循環(huán)模型第40頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2微量元素的生物地球化學(xué)3.鐵的生物地球化學(xué)HNLC海區(qū)超過10%的世界海洋表面海水，包括北太平洋、赤道太平洋和南極附近太平洋的表面海水，主要的植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)鹽(硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽)以及光是充足的；但浮游植物卻是低的，呈現(xiàn)“高營(yíng)養(yǎng)鹽—低生產(chǎn)力”現(xiàn)象。低生產(chǎn)力也顯示在低葉綠素上，故這樣的海區(qū)也被稱為“高營(yíng)養(yǎng)鹽—低葉綠素”(簡(jiǎn)寫“HNLC”)海區(qū)。第41頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月HNLC(High-Nutrient，Low-Chlorophyll)

高營(yíng)養(yǎng)鹽低葉綠素海區(qū)第42頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2微量元素的生物地球化學(xué)3.鐵的生物地球化學(xué)鐵假說(theironhypothesis)鐵是電子遷移和酶體系中基本的痕量元素，Martin提出鐵假設(shè)：在世界海洋高營(yíng)養(yǎng)鹽—低葉綠素(生產(chǎn)力)的海區(qū)，鐵的可利用性限制浮游植物生長(zhǎng)的比率(單位生長(zhǎng)率)。鐵假說有兩個(gè)必然結(jié)果：

(1)鐵的可利用性限制了浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽和碳酸鹽的攝入。

(2)因?yàn)殍F限制控制了浮游植物的生長(zhǎng)，而從大氣中移出CO2；大氣CO2的水平則隨鐵輸送到海表面而變化。第43頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月海水不添加和添加鐵試驗(yàn)中，浮游植物增代率比較(Martinetal.,1991)。試驗(yàn)站同水溫下的最大增代率亦列出。第44頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)證明：①鐵的可利用性：提出了補(bǔ)充和調(diào)整HNLC海區(qū)中海洋生產(chǎn)力不足的方法；②圖6.3證明：CO2歷史記錄、塵土沉積和Vostok冰核中非海鹽大氣沉積物等歷史記錄支持低水平鐵加入到海洋可引起海洋生產(chǎn)力的增加和減低大氣中CO2的濃度。第45頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵來源：大氣輸入開闊大洋：大氣沉降是鐵最主要的外部來源，MartinJ.H和GordonR.M研究了東北太平洋的鐵的外部來源，認(rèn)為95%源于大氣輸入第46頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第47頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3海洋重金屬污染所謂重金屬，一般是指密度大于5.0g/dm3的金屬元素，例如銅、鉛、鋅、鐵、汞、鉻、鈷等。海洋重金屬污染：目前污染海洋的重金屬元素主要有Hg、Cd、Pb、Zn、Cr、Cu等。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中，重金屬主要是指對(duì)生物有明顯毒性的元素，如汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅、鈷、鎳、錫、鋇等。有時(shí)也會(huì)將一些有明顯毒性的輕金屬元素及非金屬元素如：砷、鈹、鋰與鋁列入第48頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第49頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1海洋重金屬的來源天然來源包括：地殼巖石風(fēng)化、海底火山噴發(fā)和陸地水土流失，將大量的重金屬通過河流、大氣和直接注入海中，構(gòu)成海洋重金屬的本底值。人為來源主要是：工業(yè)污水、礦山廢水的排放及重金屬農(nóng)藥的流失，煤和石油在燃燒中釋放出的重金屬經(jīng)大氣的搬運(yùn)進(jìn)入海洋。第50頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1海洋重金屬的來源汞：據(jù)估計(jì)，全世界每年由于礦物燃燒而進(jìn)人海洋中的汞有3000多噸。每年，全世界因人類活動(dòng)而進(jìn)入海洋中的汞達(dá)10000t左右，與目前世界汞的年產(chǎn)量相當(dāng)。鉛：自1924年開始使用四乙基鉛做為汽油抗爆劑以來，大氣中鉛的濃度急速地增大。大氣輸送是鉛污染海洋的重要途徑，經(jīng)氣溶膠帶入開闊大洋中的鉛，鋅、鎘、汞和硒較陸地輸入總量還多50%。

第51頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第52頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2海洋重金屬的危害海洋中的重金屬一般是通過食用海產(chǎn)品的途徑進(jìn)入人體的。甲基汞能引起水俁病，Cd，Pb，Cr等亦能引起機(jī)體中毒，有致癌或致畸等作用。重金屬對(duì)生物體的危害程度，不僅與金屬的性質(zhì)、濃度和存在形式有關(guān)，而且也取決于生物的種類和發(fā)育階段。對(duì)生物體的危害一般是Hg>Pb>Cd>Zn>Cu，有機(jī)汞高于無機(jī)汞，六價(jià)鉻離高于三價(jià)鉻。一般海洋生物的種苗和幼體對(duì)重金屬污染較之成體更為敏感。第53頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2海洋重金屬的危害兩種以上的重金屬共同作用時(shí)，比單一重金屬的作用要復(fù)雜得多，歸納為三種形式：①重金屬的混合毒性等于各種重金屬單獨(dú)毒性之和時(shí)，稱為相加作用；②若重金屬的混合毒性大于單獨(dú)毒性之和則為相乘作用或協(xié)同作用;③若重金屬的混合毒性低于各單獨(dú)毒性之和則為拮抗作用。兩種以上重金屬的混合毒性不僅取決于種類組成，與濃度組合、溫度、pH值等條件有關(guān)。一般來說，Cd和Cu有相加或相乘的作用，Se對(duì)Hg有拮抗作用。第54頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第55頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3重金屬在海水中的遷移過程進(jìn)入海洋的重金屬，一般要經(jīng)過物理、化學(xué)及生物等遷移轉(zhuǎn)化過程。重金屬污染在海洋中的物理遷移過程

主要指海--氣界面重金屬的交換及在海流、波浪、潮汐的作用下，隨海水的運(yùn)動(dòng)而經(jīng)歷的稀釋、擴(kuò)散過程。由于這些作用的能量極大，故能將重金屬遷移到很遠(yuǎn)的地方。第56頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3重金屬在海水中的遷移過程重金屬污染在海洋中的化學(xué)遷移過程

主要指重金屬在富氧和缺氧條件下發(fā)生電子得失的氧化還原反應(yīng)及其化學(xué)價(jià)態(tài)、活性及毒性等變化過程，導(dǎo)致重金屬在海水中的溶解度增大，已經(jīng)進(jìn)入底質(zhì)的重金屬在此過程中可能重新進(jìn)入水體，造成二次污染。此外，重金屬在海水中經(jīng)水解反應(yīng)生成氫氧化物，或被水中膠體吸附而易在河口或排污口附近沉積，故在這些海區(qū)的底質(zhì)中，常蓄積著較多的重金屬。第57頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3重金屬在海水中的遷移過程重金屬污染在海洋中的生物遷移過程

主要指海洋生物通過吸附、吸收或攝食而將重金屬富集在體內(nèi)外，并隨生物的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生水平和垂直方向的遷移。或經(jīng)由浮游植物、浮游動(dòng)物、魚類等食物鏈(網(wǎng))而逐級(jí)放大，致使魚類等主營(yíng)養(yǎng)階的生物體內(nèi)富集著較高濃度的重金屬，從而危害生物本身或由于人類取食而損害人體健康。此外，海洋中微生物能將某些重金屬轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的化合物，如無機(jī)汞在微生物作用下能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞。第58頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第59頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4重金屬在海水中的分布特征①河口及沿岸水域高于外海；②底質(zhì)高于水體；③高營(yíng)養(yǎng)階生物高于低營(yíng)養(yǎng)階生物；④北半球高于南半球。第60頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章海水中微量元素和海洋重金屬污染1海水中微量元素2海洋中微量元素的生物地球化學(xué)3海洋重金屬污染3.1海洋重金屬的來源3.2海洋重金屬的危害3.3重金屬在海水中的遷移過程3.4重金屬在海水中的分布特征3.5海洋重金屬污染第61頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5海洋重金屬污染Hg對(duì)海洋的污染Hg對(duì)生物的影響取決于它的濃度/化學(xué)形態(tài)以及生物本身的特征。研究表明，有機(jī)汞化合物對(duì)生物的毒性比無機(jī)汞化合物大得多。甲基汞化合物對(duì)海洋生物的毒害最明顯。第62頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境中的汞通量(Weissetal.,1971)通量(克/年)自然通量陸地進(jìn)入大氣由于降雨而沉降作為基準(zhǔn)8.4×1010大氣含量作為基準(zhǔn)1.5×1011格陵蘭冰河含量作為基準(zhǔn)2.5×1010河流遷入大洋＜3.8×109包括人類活動(dòng)的流量全世界產(chǎn)量(1968)8.8×109礦物燃料燃燒進(jìn)入大氣1.6×109膠合劑生產(chǎn)進(jìn)入大氣1.0×108工業(yè)和農(nóng)業(yè)使用中的流失4.0×109第63頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5海洋重金屬污染Cd對(duì)海洋的污染在天然淡水中，Cd的含量大約為0.01~3μg/dm3，中值為0.1μg/dm3，主要同有機(jī)物以絡(luò)合物的形式存在。海水中Cd的平均含量為0.11μg/dm3，主要以CdCl2的膠體狀態(tài)存在。海洋生物能將Cd富集于體內(nèi)，魚、貝類及海洋哺乳動(dòng)物的內(nèi)臟中，含量比較高。Cd在魚體中干擾Fe的代謝，使腸道對(duì)Fe的吸收減低，破壞血紅細(xì)胞，從而引起貧血癥。Cd在其他脊椎動(dòng)物體中也有類似的危害作用。人們長(zhǎng)期食用被Cd嚴(yán)重污染的海產(chǎn)品會(huì)引起骨痛病。第64頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5海洋重金屬污染Pb對(duì)海洋的污染海水中Pb的濃度一般為0.01~0.3μg/dm3，海水中溶解鉛的形態(tài)是PbCO3離子對(duì)和極細(xì)的膠體顆粒，分布極不均勻。一般說來，近岸海區(qū)濃度較高，隨著離岸距離的增加，濃度逐漸降低。實(shí)驗(yàn)表明，在魚體內(nèi)肌肉中的含Pb量最低，皮膚和鱗片中的含Pb量量高。Pb對(duì)魚類的致死濃度為0.1~10μg/dm3。Pb對(duì)各種海洋生物的毒性，現(xiàn)在還沒有很多資料可查。第65頁，