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第12章 疏浚物倾倒与海洋环境

疏浚是为了保障船舶通行安全的必要活动,广泛应用于:①开挖新航道、港口和运河。②浚深、加宽和清理现有航道和港口。③疏通河道、渠道,水库清淤。④开挖码头、船坞、船闸等水工建筑物基坑。⑤结合疏浚进行吹填造地、填海等工程。⑥清除水下障碍物。疏浚物是指从河口、港口、码头、航道和其他水体底部挖掘出的物质。这些疏浚物中的绝大部分成分为天然沉积物,一小部分由于人类的活动而受到污染。疏浚物中的污染物一般分为无机物(汞、铅、铜、锌、镉等)、金属有机化合物(甲基汞、三丁基苯等)和有机物(烃类、多环芳烃类、多氯联苯等)。脱除疏浚物中污染物的方法有高温清除、高温吸附固化、分离和生物法。

长期以来,疏浚物主要通过两种方法进行处置:一种方法是吹填的方法,即在需要填方的地区修筑围堰,然后将疏浚物吹填在内的方法;另一种是抛泥的方法,一般在特定的海域内设置倾倒区,将疏浚物运输到此处倾倒于海。吹填施工往往出现泥水从围堰上的溢流口向外部扩散,引起二次污染的问题。当这些疏浚物进行海上弃置时,就要考虑倾倒活动对倾倒区及周边环境所产生的影响并采取相应的措施,防止对海洋环境造成污染。

目前,我国年疏浚物海洋倾倒量达上亿立方米。由于海洋倾废区大部分设置在河口、近海海域,而这些海域又多为海洋捕捞、水产养殖、幼鱼幼虾保护区域,疏浚物的倾倒会影响其他海洋资源的有效利用,并可能对海洋环境造成灾害。因此,疏浚物的倾倒与其他海洋活动及海洋环境保护之间又有相互矛盾的一面。

危险废物的海洋处理

危险废物的海洋处理就是利用海洋巨大的环境容量和自净能力,使固体废物消散在汪洋大海之中。海洋处置废物方法有两种:一是海洋倾倒,二是海洋焚烧。

(1)海洋倾倒:固体废弃物直接投入海洋的一种处置方法。它的根据是海洋是一个庞大的废弃物接受体,对污染物质有极大的稀释能力。海洋倾倒要求选择合适的深海海域,且运输距离不要太远,又不会对人类生态环境造成影响。

(2)海洋焚烧:是利用焚烧船将固体废弃物进行船上焚烧的处置方法。废物焚烧后产生的废气通过净化装置与冷凝器后排出,冷凝液排入海中,气体排入大气,残渣倾入海洋。这种技术适于处置易燃性废物,如含氯的有机废弃物。目前对这一方法还有很多争议。

《中华人民共和国海洋环境保护法》第五十六条规定,国家海洋行政主管部门根据废弃物的毒性、有毒物质含量和对海洋环境影响程度,制定海洋倾倒废弃物评价程序和标准。向海洋倾倒废弃物,应当按照废弃物的类别和数量实行分级管理。可以向海洋倾倒的废弃物名录,由国家海洋行政主管部门拟定,经国务院环境保护行政主管部门提出审核意见后,报国务院批准。

温排水与海水温度

温排水是指用作电厂凝结器的冷却水,温度升高约8℃~10℃后重新排回海洋、湖泊、河流、水库的那部分水。水域中大量温排水的存在,使受纳水体温度升高,扰乱了水体原有的温度分布,出现了质量、能量的递变和重新分配,对水域的水质和生态产生很大的影响。

1984年联合国海洋污染专家组就曾对此问题做过研究。研究结果显示,水温的升高会使饱和溶解氧降低,加快有机污染物的分解速度和水生物呼吸,引起耗氧量显著增加,一些有毒的浮游生物大量繁殖,容易引起赤潮;水温的增加会提高水中有毒物质的毒性和水生生物对有害物质的富集能力,某些污染物的毒性增加;还有许多对温升敏感的生物,其物种的数量、种群结构、新陈代谢行为会受到明显的影响。

《海水水质标准》(GB3097-1997)规定,对于第一类和第二类海水,人为造成的海水温升夏季不能超过当地、当时1℃,其他季节不超过2℃;对于第一类和第二类海水,人为造成的海水温升不能超过当地、当时4℃。

因此,向海域排放火电厂的冷却废水,必须采取有效措施,保证邻近渔业水域的温度符合该标准要求。

污水海洋处置

污水海洋处置是指将污水由陆上处理设施经放流管和污水扩散器从水下排入海洋的处理方式。《污水海洋处置污染控制标准》规定:污水海洋处置的排放点必须选在有利于污染物向外海输移扩散的海域,不得影响鱼类洄游通道,不得影响混合区外的邻近功能区的使用功能;必须综合考虑排放点所在海域的水质状况、功能区的要求和周边的其他排放源;对污染物排放总量实施控制的重点海域,应考虑该海域的污染物排放总量控制指标;污水通过放流系统排放前须至少经过一级处理;污水排放不得导致纳污水域混合区以外生物群落结构退化和改变,不得导致有毒物质在纳污水域沉积物或生物体中富集到有害的程度。

沿海生态系统

沿海生态系统是地球生态系统的5个子系统之一,它包含的子系统有潮间带生态系统,大型海藻场,沙滩生态系统,河口、盐沼和海草生态系统,红树林沼泽生态系统,珊瑚礁生态系统等。

潮间带生态系统是高低潮线之间的海域,是海洋与陆地之间的过渡带,受潮汐的影响强烈,环境梯度明显,环境类型多样。大型海藻场,是由冷温带的潮下带的硬质底上生长的大型褐藻类植物等构成的生态系统。沙滩生态系统,其生物组成特点是生物个体很小,大型种类多为穴居,肉眼不易观察。

河口、盐沼和海草生态系统,其形成于海水和淡水交汇和混合的部分封闭的沿岸海湾。红树林沼泽生态系统,红树林泛指一群生长于热带及亚热带沿海潮间带泥质湿地的乔木或灌木。

珊瑚礁生态系统,分布在南北半球20℃等温线范围内,由生物作用产生碳酸钙沉积而成。

溢油风化

溢油风化是指在石油的开发、运输、加工过程中,石油或烃类溢散到海面后其组分和性质随时间的变化。

“风化”是物理作用、化学氧化和生物降解等在自然状态下综合作用的结果。

风化过程主要包括:①溢油的扩散作用,即原油在海水表面受重力和表面张力作用下由厚变薄,向四周呈圆形匀速扩散的过程;②溢油漂移,即由风和海流引起的油膜运动;③蒸发作用;④溢油溶解,即石油中的低分子烃在海水中分散的一个物化过程,也是一个自然混合过程;⑤乳化作用,是水包油分散向油包水乳化液变化的过程;⑥吸附沉淀,指溢油在海洋中经过蒸发、乳化等变化后,其密度增加,有些重残油的相对密度大于1,在微成水或淡水中下沉;⑦光化学氧化,在有氧条件下,自然光的作用使许多石油烃转化为具有化学和生物活性的化合物;⑧生物的降解作用。

二甲基硫与酸雨酸雾

二甲基硫是全球硫循环中的一种重要硫化物。它参与酸雨酸雾的形成过程,在大气化学和生物地球化学中占具重要的位置,对气候和环境产生重大影响。二甲基硫是海水中含量最丰富的有机硫化物,海——空通量约为(0.6~1.6)×1012摩尔/年,占海洋中硫释放量的55%~80%。海洋中的二甲基硫主要是通过生物活动产生的,大约95%的二甲基硫来自于海洋中浮游生物的生产与转化。二甲基硫的产生途径包括海藻的同化硫酸盐还原、前体物二甲基磺酸丙酯的合成与释放等过程。二甲基硫的生成受到海洋环境中各种生物因子和非生物因子的影响。海水中的二甲基硫一旦生成就会立刻受到各种各样的作用而被转化、降解或进入到大气中去。影响海水中二甲基硫转化的因素很多,其中细菌的降解、光的化学氧化和海一空扩散是三个最为重要的影响因素。

二甲基硫在海水表面浓度分布并不均一,近岸高生产力海域中的二甲基硫含量一般高于低生产力的大洋海域。

二甲基硫主要存在于海洋真光层中,其在表层海水中的分布还表现出一定的周期变化。

溢油扫海面积

海上溢油之后以油膜的形式覆盖在海面上,在重力扩展、风应力及水动力的作用下进行漂移运动。不同时刻油膜所经过海面的总面积,即称之为溢油扫海面积。

溢油在海洋水体中的运动主要表现为两种过程:在平流作用下的整体位移和在剪流和湍流作用下的扩散。

通过数值模拟,可以计算特定时刻溢油质点的漂移位置、漂移轨迹以及溢油的扫海面积。溢油扫海面积的计算对于海上溢油的应急处理非常重要,溢油事故一旦发生,后果十分严重,必须在短时间内加以控制,将溢油扫海面积控制在最小的范围。