海洋环境的自净能力与研究成果

1.物理净化

物理净化是海洋环境中最重要的自净过程。在整个海域的自净能力中占有特别重要的地位。它通过沉降、吸附、扩散、稀释、混合、气化等过程，使海水中污染物的浓度逐步降低，从而使海洋环境得到净化。海洋环境物理净化能力的强弱取决于海洋环境条件，例如温度、盐度、酸碱度、海面风力、潮汐和海浪等物理条件，也取决于污染物的性质、结构、形态、比重等理化性质。如温度升高可以有利于污染物挥发，海面风力有利于污染物的扩散，水体中颗粒黏土矿物有利于对污染物的吸附和沉淀等。而海水的快速净化主要依赖于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动力，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不断向外海扩散，使污染浓度由高变低，可沉性固体由水相向沉积相转移，从而改善了水质。而在河口近岸区，混合和扩散作用的强弱直接受到河口地形、径流、湍流和盐度较高的下层水体卷入的影响。另外，污水的入海量、入海方式和排污口的地理位置，污染物的种类及其理化性质，风力、风速、风频率等气象因素对污水或污染物的混合和扩散过程也有重要作用。

物理净化能力也是环境水动力研究的核心问题，研究物理净化的方法通常采用现场观测和数值模拟方法。近年，欧美、日本和我国学者曾分别对布里斯托尔湾和塞文河口、大阪湾、东京湾、渤海湾、胶州湾等作了潮流和污染物扩散过程的数值模拟。

2.化学净化

海洋环境的化学净化能力，是指通过海洋环境的氧化、还原、化合、分解、吸附、凝聚、交换和络合等化学反应来实现对污染物的降解，达到海洋环境的自净。影响化学净化的海洋环境因素有溶解氧(DO)、酸碱度(pH)，氧化还原电位(Eh)、温度、海水的化学组成及其形态。其中，氧化还原反应起重要作用，而海水的酸碱条件影响重金属的沉淀与溶解。酚、氰等物质的挥发与固定以及有害物质的毒性大小，在很大程度上决定着污染物的迁移或净化，是化学净化的重要影响因素。污染物本身的形态和化学性质对化学净化也具有重大影响。当然，海洋环境的化学净化各个因素的影响不是完全独立的，有时是在多个因子共同作用下进行的，甚至是与物理、生物的过程同步进行。特别是海洋生态系统是由海洋环境要素和生物要素组成的互为存在条件的体系。水体中化学净化能力的强弱，一般情况下是多方面因素作用的结果。

3.生物净化

海洋环境的生物净化，是指通过各种海洋生物的新陈代谢作用，将进入海洋的污染物质降解，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等。进入海洋环境中的污染物质，入海后经物理混合稀释、对流扩散以及吸附沉降等和化学净化作用，使污染物浓度明显降低，但还需要海洋生物如微生物的直接作用和浮游动物等的间接作用，最终实现海洋环境净化。

影响生物净化的海洋环境因素有生物种类组成、生物丰度以及污染物本身的性质和浓度等。不同种类生物对污染物的净化能力存在着明显的差异：如微生物能降解石油、有机氯农药、多氯联苯和其他有机污染物，其降解速度又与微生物和污染物的种类及环境条件有关；某些微生物能转化汞、镉、铅和砷等金属。微生物在降解有机污染物时需要消耗水中的溶解氧，因此可以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。

生物净化最重要的是微生物净化，其基础是自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。微生物从细胞外环境中吸收摄取物质的方式主要有主动运输、促进扩散、基团转位、被动扩散、胞饮作用等，微生物降解有机污染物的反应类型有基团转移、氧化、还原、水解、酯化、氨化、乙酰化等作用和缩合、双键断裂等反应。

绝大多数原生动物的营养方式为动物性营养，以吞食其他生物如细菌、藻类或有机颗粒为生。水体中的原生动物与环境条件有关，当有机物浓度较高时，可刺激植鞭毛虫如眼虫的生长，以后会逐步让位于游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫、游仆虫等。当有机物浓度极低，而溶解氧浓度又较高时，会出现后生动物如轮虫和甲壳类。当细菌群落下降时，有柄纤毛虫如钟虫和累枝虫等出现。这些动物以藻类和细菌为食，降低水体中的藻菌含量而使水体变清。(www.xing528.com)

此外，其他一些无脊椎动物在底泥中底栖，如线虫、颤蚓、摇蚊幼虫、蠕虫等有稳定底泥的作用。蠕虫和蠓幼虫有增加底泥和水在固—液界面的物质交换速率的作用。原生动物和后生动物优势种的种类和数量与水体的溶解氧和有机负荷有关，因而也可作为水体水质变化的指示生物。

微型藻类是水体中另一类重要的微生物。藻类具有叶绿体，含有叶绿素或其他色素，能借助于这些色素进行光合作用，产生并向水体提供氧气。其优势种的种类与季节、有机负荷有关。

藻类还可以去除氮和磷，有些藻类可吸收超过自身需求的营养盐，特别是磷，称为超量吸收。藻类的光合作用可降低水中二氧化碳的浓度，引起水体的pH上升，使一些营养盐沉淀下来。在阳光和二氧化碳受限时，藻类可直接吸收利用某些有机物作为碳源。此外，藻类还能吸收积累一些金属。

许多海洋动物，可以直接摄食海水中和海底沉积物中的有机物质，使海洋环境中的有机污染物通过碎屑食物链的途径直接重新进入物质循环，减少了这些有机物质对海洋环境的污染。例如，许多杂食性的动物，像海洋贝类、多毛类中的许多种类，既可以摄食浮游植物，又可以摄食水中的有机碎屑。

总之，在海洋环境中，由于生物净化过程是一个与物理净化、化学净化过程同时发生，又相互影响的过程，因此海域生物自净能力在很大程度上取决于该海域物理、化学自净能力的强弱，这三者都是直接或间接地影响到海洋环境的净化能力。

4.海洋环境容量

海洋环境容量，是指特定海域对污染物质所能接纳的最大负荷量。通常，环境容量愈大，对污染物容纳的负荷量就愈大；反之愈小。环境容量的大小可以作为特定海域自净能力的指标。

环境容量的概念主要应用在质量管理上。在环境管理上只有采用总量控制法，即把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在一定数值之内，才能有效地保护海洋环境，消除和减少污染物对海洋环境的危害。