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1、第四章 海洋减灾防灾,第一节 海洋污染及海洋污染调查监测技术,50%的人口居住在离海岸50km的范围内；许多重要的生态资源和经济资源区就是污染源区。海洋污染：人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境，造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨害海洋活动、破坏海水的正常使用价值和降低海洋环境的优美程度等有害影响。海洋污染：人为引起、对海洋造成了有害影响。自然因素（如自然灾害、海底火山爆发等）给海洋造成的破坏不属于海洋污染的范畴。海洋环境保护的核心是海洋污染的防止和控制；在技术上，海洋污染监测是海洋环境保护的基础。,一、海洋自净能力与环境容量,物理净化：扩散、稀释、吸附、沉淀或气化；化学净化：氧化、还原
2、；生物净化：微生物和藻类的代谢作用将污染物降解或转化成低毒或无毒物质；海洋自净：各种净化综合作用，使有毒物质分解、破坏、变化产生无毒物质，或稀释降低了污染物质的浓度，改善水质，消除或减弱污染物质可能带来的种种危害。这种自然净化能力也叫做自净作用。然而，海洋自净能力的巨大但不是无限的。,海域的环境容量：主要取决于海域的自然属性（水体空间尺度、开敞程度、水动力状况）以及功能水质的本底值和目标值等因素。指某一海区（功能不受影响的前提下）所能容纳的污染物质。在海洋环境管理中，对个别污染物、控制其排放物浓度，进一步对污染物入海总量控制。目前海洋污染严重的顺序：富营养化微生物塑料制品合成化合物及农药油类重
3、金属放射性核素。,二、海洋中主要污染物的种类,1.石油及其产品 原油及其分离出来的溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等，以及经过裂化、催化而成的各种产品。在海港和运油航道最为严重，污染范围广(1t石油能覆盖12km2的海面)。危害：消耗水中溶解氧（1L石油完全氧化需要消耗40万升海水中的溶解氧）、危害生物资源（海鸟、鱼卵和幼鱼、经济鱼贝类）、破坏海滨风景。污染来源统计：油轮45%、海洋石油勘探开发28%、管道17%、碰撞事故和其他船只问题占10%。,2.重金属和各种酸碱 主要包括汞、铜、锌、铝、镉、铬等重金属，砷、硫、磷等非金属以及各种酸、碱。通过食物链转移到人体，表现慢急性中毒；一
4、些重金属污染物以食盐杂质形式危害人体。主要污染源：工业污水、矿山污泥废水及被污染的大气。3.农药及多氯联苯 农药：汞、铜等重金属制剂农药；有机磷农药如百草枯、蔬草灭等除草剂；有机氯农药滴滴涕、六六六、狄氏剂、五氯苯酚等；多氯联苯。例如有机氯一类的农药性质稳定，自然条件下不易分解。1966年，人们在南极发现滴滴涕。最终海洋生物所富集，严重的抑制生物。,4.有机物质和营养盐类 这类污染物成分复杂，有造纸、印染、食品工业排出的纤维素、木质素、油脂；有来自生活污水的粪便、洗涤剂和各种食品残渣；还有来自化肥的氮、磷等有机营养盐。海水中过多有机物可以导致海水缺氧、引起海洋生物大量死亡，甚至使局部海区产生“
5、赤潮”或“死海”。5.放射性核素 世界已被放射性元素如锶90、铯137等（核武器试验、核工业和核动力）所污染。这些放射性元素已参与了某些生命的代谢循环，破坏生态平衡以及增加人类癌症和白血球增多症的发病率。,6.固体废物 陆地上有的固体废物，海洋中几乎都有。主要来源是沿海城市的垃圾和船舶的废物投弃。影响人类的海上捕鱼活动和海洋生物的生长发育。7.废热 即海洋中的热污染，是指工业热废水对海洋的有害影响。在局部海区，如果有比该海区正常水温高4以上的热废水常年流入时，就产生热污染问题。海水温度升高能造成两种不利的影响：减少海水中的溶解氧、影响动植物新陈代谢，从而最终影响生态环境。上述这些污染物可以从陆
6、地上排入海洋，也可以由海上直接进入，或者通过大气输送到海里。,三、海洋污染调查与监测技术,海洋环境是否受到污染?污染程度?需要根据调查与监测所获的信息和资料加以判断。评价海洋环境质量要用“海洋环境标准”来衡量。1.制定海水水质标准 根据科学实验和现场调查资料确定海水中各种污染物质以及它们的不同浓度对于不同污染对象（如人体、生态系统、生物资源等）的影响程度和影响后果，并在此基础上提出海水的水质“基准”；然后考虑被保护海域的自然特点以及本地区社会经济的承受能力，将“基准”转变成“标准”。标准就有法规的约束力了。,2.海洋污染调查分类 观测线的布设、站位的选择、要使每一个测站都有代表性。沿海和近海海
7、区测站应该多一些。例如排污口和河口附近、重要的水产资源区、养殖区、海水浴场等地。我国的海洋污染调查主要分四种：基础调查：为了解海区的污染种类、分布状况和污染程度而进行定期的综合观测；专题调查：为研究某一课题而进行；应急调查：了解突发性发生污染的范围和程度；监测调查：根据基础调查的结果，选定若干代表性观测站，对海区的主要污染物的分布和动态进行长期的定期调查。,3.海洋污染调查和监测的主要内容 海洋污染监测的物质或参数有很多。水质：变化大、污染物在海水中含量低、难以检测出来。底质：（海洋沉积物）能吸收和长期积累各种污染物质，污染物含量高、容易检查，能反映当时污染状况，还储存海区污染历史。生物监测：
8、利用生物个体或家族（群族）对环境污染的反应（如群落变化、种群变化、畸形、变种以及其它多种症状），来判断环境污染程度的一种手段。能够同时反应多种污染物对环境共同损害和长期损害的后果。,4.海洋调查与监测的主要方法 人工采样分析 低浓度污染物浓缩、同位素稀释可采样时完成。实验室分析 分光光度法：每种物质都具有其特异的吸收光谱（可见光紫外线或红外线）。缺点灵敏度不高、操作要求熟练。原子吸收法：用于微量和痕量分析（不同原子由激发态基态辐射的辐射和吸收的谱线不同）。它具有灵敏度高、操作简便、易排除共存元素的干扰。气相色谱法：用于海水中有机污染物组分的测定（不同物质在气相谱柱内可以分离，然后检查谱形对比）
9、。缺点是一定要预先用标准物作为条件试验，才能对比分析。,现场水质分析系统（现场水质监测浮标）长期自动监测海水水质。可测量温度、盐度、浊度、溶解氧、pH、海流流向、流速、叶绿素等十多个海洋要素，所测资料通过无线电向岸站发射。假如水中出现了污染，它收集的数据可以连续不断地发送到水面监测船或地面监测站内；为提高浮标利用率，同时研究污染物的扩散和迁移与水文气象环境的关系。海洋污染的遥感技术 自20世纪70年代初遥感技术开始成功地应用于海洋污染监测，特别是应用在油污染、热污染以及能影响海水水色、浊度的污染物质的监测中，成为监测海洋污染的有力手段。,第二节 海洋污染的防治一、海上溢油的控制和清除,海上溢油
10、 事故：油轮45%、石油勘探和开发28%、管道17%、碰撞事故和其他船只问题-10%。排放：油轮或其它船舶违章排放的压载水、沿岸工厂的排放、油轮等的跑、冒、渗漏等。处理：首先，用围油栏将溢油围起来；再油回收装置尽量回收溢油；最后剩下的油膜层，喷洒消油剂，使其分解或沉降。,1.防止油膜扩散方法：围油栏法：浮式围油栏、沉浮式围油栏。气幕法：也称“气幕式围油栏”，在油码头的海底敷设一条海底塑料软管，软管上钻有很多小孔，当发生溢油时，软管喷气形成“封锁线”防止石油的扩散。化学法：也称“化学围油栏”使用化学药剂(“集油剂”)使油膜停止扩散、并收缩聚集在一起。在油膜面积很大、而且厚度很薄的情况下，用集油剂
11、效果很好；如果溢油发生在海岸附近，在油膜和海岸间喷洒集油剂可制止污油入侵海滩和沿岸的水产养殖场。,2.溢油回收：有吸油材料：聚丙烯和聚氨酯制成的吸油材料。机械设备根据回收原理可以分三类：一类是根据附着原理：回收部件是一条用尼龙网编织的倾斜式吸附袋，表面铺设多细孔亲油性聚氨酯层，利用刮板从吸附袋上将石油刮入接收容器中。吸附式的油回收器多制成叶片式。二类根据溢流原理，利用一块活动挡板，促使油水分离，通过增加海面油膜的厚度达到回收的目的。三类根据离心分离原理，靠高速压力旋转使油水分离，水从旋涡器底部流回海里，而较轻的油则形成漏斗状聚集在旋涡器中心附近被吸到储油器中。,3.分解或沉降 消油剂大多是分散
12、型的，使水面石油完全乳化成只有几微米大小。消油剂没有除去海水中的石油，只使油进入水体而自然的生物降解。各国有控制消油剂使用的规定或法律条文。生物方法：筛选和培养“石油降解微生物”。“罗阿古”细菌繁殖快也很能“吃”油。酵母抵抗力强、“吃”油速度更快，同时繁殖自己，可以避开海洋中原生动物的伤害。人造普通菌，几个小时就可以“吃掉”其它细菌需要一年以上时间才能“吃掉”的油，对环境没有任何危险，污油吃光了，它没有食物死了。阳光能杀死细菌、海水的压力还能压破细菌的细胞壁、这些都有碍细菌分解石油的效能。,4.溢油监测 普遍使用航空监测海洋石油污染的技术有：可见光成像、多光谱扫描仪、紫外、红外、微波、雷达、超
13、声波以及激光技术。其中激光技术是一种较为先进的技术，它不仅能全天时、快速地监测溢油，而且能对某一特殊溢油进行特性描述和识别(例如测出厚度)。加拿大一家公司建造了能够用直升机向溢油区投射激光的特殊装置，能够在几分钟内使流淌在海面上的油斑燃烧起来，把油斑完全烧掉。,二、重金属污染防治,在废水排放入海前，回收或除去其中的重金属有害成分，可以降轻污染、获得大量贵重金属。物理方法：过滤法（大颗粒重金属的废水)、沉淀池法（大颗粒小颗粒重金属污染的废水）、凝聚沉淀法（含胶体状的有害重金属的废水）、蒸发（或加热）浓缩法（利用废热、废液燃烧等）。化学方法：氧化还原法（如用电解氧化法处理电镀废水、用还原剂法处理含
14、铬废水、用硫化氢还原法处理含铜和含锌废水等）、PH值调节法（处理造纸厂的碱性污水或酸性污水）、用来除掉废水中呈胶体状态的重金属成分的凝聚法、吸附法和离子交换法。植物吸收法：采用特殊植物吸收重金属。,三、有机氯农药和多氯联苯的污染防治,进入海洋环境的有机氯农药和多氯联苯目前尚无法回收和消除。禁止使用这类物质是防止它们对海洋环境造成污染的主要途径。关于有机氯农药和多氯联苯的污染防治方法，主要有：1.严禁使用DDT和六六六等农药，或降低使用剂量，同时提高农药的使用效果，严禁在水域中直接使用；2.研究高效低毒农药；3.处理方法上，如采用发展酵母菌、高温、放射线照射，以达到分解多氯联苯的目的。,四、有机
15、污水的防治,有机污水来自千家万户、有关工厂，面广、量大、成分也复杂，都采用区域性集中处理的方法。一般采用生物处理法：1.好氧性处理 向污水中充气，使好氧气性微生物大量繁殖，分解有机质。氧气数量和温度高低是很重要的。有“活性污泥法”、“喷水滤床法”和“碎石曝气法”等几种。只适合有机物含量较少的污水，处理得也不很彻底，它对污水中的营养物质基本无能为力。2.厌氧性处理 不向污水充气，靠厌氧气性微生物分解有机物。它又有“消化法”和“发酵法”两种。可以处理有机质和营养物含量很高的污水，且比较彻底。,第三节 海洋灾害,海洋带来的自然灾害很多。海啸和风暴潮，造成巨大的损失；海面上升，赤潮、浊流和海底滑坡等都
16、会给的生产、生活带来不同程度的威胁和灾害,必须进行海洋预报，识别灾害采取防御措施。同时，人类在开发海洋资源、发展工农业以及改善生活的同时，把大量污水、废物、石油、化学物质以及其它各种不易分解的有毒物质，放射性物质及军事活动所产生的污染物等排入海洋。使海洋的污染物正在急速地增加，超过了海洋本身的净化能力，造成了海洋环境的污染，是人为的灾害了。海洋灾害有天灾也有人祸。,一、海啸,由水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等所激起的巨浪，称为海啸。破坏性的地震海啸只在地震出现垂直断层，震源深度小于2050km，里氏震级大于6.5的条件下才能发生，没有海底形变的地震引起的海啸较弱，水下核爆炸也能产生人造海啸
17、。海啸波动的长达五六百公里，每小时可传播几百公里。由于其具有长波性质，传播速度与水深有关，水深越大，传播速度越快，如在水深5500m的大洋传播，其时速可达840km(深水长波C2=gd)。海啸在大洋传播的过程中，波高很小且波长很长，不易被人察觉。但当它传到浅海后，由于能量集中，波高(a2/d3=1波形个数在传播过程中保持不变，a振幅波长d水深，形成孤立波)将显著增大，骤然形成水墙，伴随巨响，冲向海岸，破坏极大。,1998年7月17日傍晚，在巴布亚新几内亚北部的海岸边，突然发生的7.1级地震，引发海啸，在主震发生后15min之内袭来的高达15m的海浪沿岸居民死亡2200多人。2004年12月26
18、日印度洋海啸（附图片）死亡、失踪共近30万（292,206）人。世界上最常遭受海啸袭击的国家和地区是日本、印度尼西亚、加勒比海地区、地中海地区和墨西哥等。我国有过26次海啸记录，台湾沿海多次受到海啸袭击，我国大陆沿岸外有广阔的浅海陆架，海底摩擦显著消耗了海啸的能量，外缘的岛弧形成天然屏障，也使太平洋的海啸消耗大量的能量而大为衰减。,海啸引发巨浪过程01-海水回落,海啸引发巨浪过程02-远处形成白色的海浪,海啸引发巨浪过程03-海浪越来越大,海啸引发巨浪过程04-海浪冲向海滩,海啸引发巨浪过程05-海浪冲上海滩,海啸引发巨浪过程06-海浪冲上海滩,海啸引发巨浪过程07-海浪追逐逃亡者,海啸引发巨
19、浪,泰国普吉岛阙迪度假村刹那间被海水吞没,海啸过后,二、风暴潮,风暴潮是指由于强烈的大气扰动或气压剧变而引起的海面异常升降现象，其实质是波长很长的强迫惯性重力波，波长介于地震海啸与低频海洋潮汐之间。当风暴袭击时，海面常可升高到异乎寻常的高度。由风暴潮所产生的波浪，就常能在沿岸地区引起灾害，特别是若恰巧与天文高潮叠加时，则常常造成更大的灾难。对于浪高6m以上海浪称为灾害性海浪。1979年，渤海风浪使“渤海2号”海洋石油钻探平台沉没；1989年，巨浪在北部湾摧毁了“爪哇海号”钻井平台，造成了重大的人员伤亡和经济损失。,台风引发的巨浪,大洋杀人波：来无踪去无影，机制不清。2000年12月，欧洲宇航局
20、开始用两颗卫星扫描海洋，三周内就监测到大洋上单独出现的10个2530米高的巨浪。非线性理论认为：海洋有多个孤立波各自独立传播，它们的速度和方向各不相同，每个孤立波波高不很高，海面平静；在极偶然情况下，孤立波们碰撞叠加在一起，瞬间就会生成几十米高巨浪；由于各孤立波碰撞后依然保持原来的波速、波形和方向，因而巨浪无法传播，很快解体，恢复为各孤立波，海面即刻又归于平静。随机理论，短期什么都可能出现，长期有规律可循。,三、赤潮,赤潮灾害是海洋污染灾害的一种，赤潮是由海水中某些浮游植物、原生动物或细菌在一定环境条件下，短时间内暴发繁殖或聚集而引起的海水变色现象。形成赤潮生物已知有40多属，120多种。赤潮
21、是各种色潮的统称，不仅有赤色，还有白色、黄、褐、绿色赤潮，赤潮的颜色是由形成赤潮的生物种类和数量决定的。赤潮大多数发生在内海、河口、港湾或有上升流的水域，特别是暖流内湾水域。发生的季节随着水温等环境因子和生物种类而异，一般以春、夏季为发生盛期。赤潮的危害前面讲渔业时已经讲过了。,四、厄尔尼诺现象,厄尔尼诺现象是指南半球夏季(圣诞节前后)时在秘鲁沿岸发生的强大的海水异常增温现象。厄尔尼诺现象发生时，赤道太平洋东部沿岸有一股暖水沿厄瓜多尔和秘鲁海岸向南流动，代替了那里的冷水，沿岸上升流减弱或消失，因为不适应这种暖水或缺少食物，鱼类大量逃走或死亡，这时秘鲁渔场大幅度减产，随后干旱少雨的南美洲西部连降
22、大雨。这种现象每隔若干年发生一次，间隔不定，持续时间长短不一。厄尔尼诺现象的发生差不多使地球四分之三的表面上气候异常。,研究表明：如果赤道太平洋海温偏高0.5以上且时间持续半年以上就是发生了厄尔尼诺事件。人们期待着从气候系统中大气、海洋、陆地、雪圈相互作用来研究厄尔尼诺，以便能准确预测它，从而预测与之有关的气候异常的发生，以便减少厄尔尼诺事件给全球带来的损失。1997年发生的厄尔尼诺现象是20世纪最强的。厄尔尼诺对我国也造成巨大的破坏。夏季当厄尔尼诺现象处于发展阶段时，东部旱涝，东北冷夏，江淮流域夏季降水偏多，而在华北、江南出现涝灾。,五、海冰,在由海水冻结而成的冰为海冰。淡水在4左右密度最大
23、，0时结冰。海水因含有一定盐度，其冰点和最大密度时的温度，均比淡水低，且随着盐度的增加而降低（盐度35时，冰点约-1.9）。海冰首先在水平方向扩展，然后再加厚，由于海水一直处于运动状态，所以海冰有固定冰和浮冰两类，与海岸或海底冻结在一起的冰，称为“固定冰”，能随风、海流漂移的冰，称为“浮冰”，在南极和北极区，固定冰和浮冰有明显的分布界线。,海冰，特别是冰山，对航运和海洋资源开发设施有很大的威胁。由于海冰能大量反射太阳辐射，阻碍海一气热量交换，故它除了直接影响海况和海平面的变化外，还影响大气环流和气候。海冰还影响覆盖区的渔业生产。因为低温会影响鱼类的繁殖并导致生病，冰盖的存在还影响牡蛎等的收获量
24、。我国渤海和黄海北部近岸海区的冰情与大洋冰情不同，通常，冰情不甚严重，对海上生产和航运交通影响不大；然而，一旦遇到严寒的冬季，渤海就会出现大封冰，造成严重的灾害。,1969年1月下旬至3月中旬，渤海海面有大面积浮冰，位于渤海湾的石油平台，经得起10级狂风巨浪的冲击，却被冰推倒海中。2月5日至3月5日，进出天津塘沽港的123艘客货轮中，有58艘被冰夹住，当时海面一般冰厚2040cm，最大单层冰厚80cm。我国的海冰预报从20世纪50年代开始的。目前海冰预报工作中常用的方式有冰封的超长期预报、海冰的年度预报、海冰的月预报、海冰的旬预报和灾害性海冰的临时补充预报。预报的方法大致归纳为经验统计方法和数值计算方法，国家海洋预报总台已经利用卫星和其它的监测技术，对海冰进行较准确地预报。,三亿吨的冰山,渤海冰中的老2号平台（倒塌前）（1969）,渤海船舶在海上被海冰围困（1969）,辽东湾北部海冰的堆积形态（课题点滴）,水曾经来过,典型冰丘1,典型冰丘2,冰丘的内部,差点活埋,外面的堆积更精彩,冰撞倾斜的钢桩,到了堆积边缘,只缘身在堆积中,极地海冰的融化示意图,
