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微生物与海洋生态修复工程

时间:2022-02-15 百科知识 版权反馈
【摘要】:一般来说,水产品中的渔药残留大部分不会对人类产生急性毒副作用。生物修复,指生物尤其是微生物催化降解环境污染物,减少或最终消除环境污染的受控或自发过程。生物修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。目前,生物修复已成为一种新的可靠的
微生物与海洋生态修复工程&;;&;;&;;&;;_海洋微生物工程

1982年《联合国海洋法公约》第一条规定:所谓海洋环境污染是指人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境(包括河口湾),以至于造成或可能造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍捕鱼和其他各种合法活动、损害海水的正常使用价值和降低海洋环境的质量等有害影响。并将污染源区分为下列各项:

(1)来自船舶的污染。

(2)倾倒废物。

(3)海底活动所造成的污染。

(4)来自陆地的污染。

(5)来自大气的污染。

据统计,我国各类直排海污染源排放情况和四大海区受纳直排海污染源污染物情况如表8-1和表8-2所示。

表8-1 我国各类直排海污染源排放情况

表8-2 我国四大海区受纳直排海污染源污染物情况

按照污染物的来源、性质和毒性,海洋污染物可有多种分类法。当前,通常分为以下几类:

1.石油及其产品

石油及其产品包括原油和从原油分馏成的溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡沥青等以及经裂化、催化重整而成的各种产品。主要是在开采、运输、炼制及使用等过程中流失而直接排放或间接输送入海的污染物;是当前海洋中主要的且易被感官觉察的量大、面广,对海洋生物能产生有害影响,并能损害优美的海滨环境的污染物。

2.重金属

海洋重金属污染(marine heavymetal pollution),指某些相对密度大的重金属经各种途径进入海洋而造成的污染。

3.农药

自森林、农田等施用的农药而随水流迁移入海,或逸入大气,最终沉降入海。包括汞、铜等重金属农药,有机磷农药,百草枯、蔬草灭等除草剂,滴滴涕、六六六、狄氏剂、艾氏剂、五氯苯酚等有机氯农药以及多在工业上应用而其性质与有机氯农药相似的多氯联苯等。有机氯农药和多氯联苯的性质稳定,能在海水中长期残留,对海洋的污染较为严重;并因它们疏水亲油易富集在生物体内,对海洋生物危害尤其大,且通过食物链进入人体,产生的危害性就更大。

此外,还有渔药引起的海洋环境污染。渔药是指水产增养殖过程中用于预防、控制和治疗水产动植物的病、虫、草害,促进养殖品种健康生长,增强机体抗病能力以及改善养殖水体质量的一切物质。渔药残留是指在水产品的任何食用部分中渔药的原型化合物和(或)其代谢产物,并包括与药物本体有关杂质的残留。一般来说,水产品中的渔药残留大部分不会对人类产生急性毒副作用。但如果人们经常摄入含有低剂量渔药残留的水产品,残留的药物可在人体内慢性蓄积而导致体内各器官功能紊乱或病变,严重危害人类的健康。

4.放射性物质

放射性物质主要来自核武器爆炸、核工业和核动力船舰等的排污。有铈 -114、钚 -239、锶 -90、碘 -131、铯 -137、钌 -106、铑 -106、铁 -55、锰 -54、锌 -65和钴 -60等。其中以锶 -90、铯 -137和钚 -239的排放量较大,半衰期较长,对海洋的污染较为严重。在较强放射性水域中,海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统,并逐渐积累在器官中,通过食物链作用传递给人类。

5.废物和废水

废物包括来自造纸、印染和食品等工业的纤维素、木质素、果胶、糖类、糠醛油脂等,以及来自生活污水的粪便、洗涤剂和食物残渣等。造纸、食品等工业的废物入海后以消耗大量的溶解氧为其特征;废水中除含有寄生虫、病原菌外,还带有氮、磷等营养盐类,可导致水体富营养化,甚至形成赤潮。

水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下,氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现时称为水华,在海洋中出现时称为赤潮。水体的富营养化严重危害水产养殖业,水体的透明度降低,藻类大量繁殖,水中溶解氧量降低,进而导致鱼、虾、贝类大量死亡;水体富营养化产生的过量硝酸盐和亚硝酸盐、藻类致病毒素对人体健康产生很大的威胁,水体散发的腥臭味更影响到周边旅游环境和人文景观。因此,对富营养化水体进行有效治理已成为急需解决的问题。

例如,我国当前有众多的水产品加工企业,从事水产品的冷冻与初级加工。水产品加工过程中产生的废水来源主要包括以下三部分:

(1)解冻与原料加工废水:主要是原料前处理过程中产生的解冻废水和清洗废水,其中主要含有鱼肉碎片、鱼血以及鱼油等物质,COD、BOD、SS(固体悬浮物)、氨氮、动植物油等是其主要的污染指标。

(2)成品加工废水:包括蒸煮废水、消毒废水、单冻废水等,除含有较高的COD和氮、磷外,还含有较高浓度的Cl,可能会影响水处理过程中细菌的活性。

(3)卫生废水:① 设备冲洗水:每个工序在完成每一批次的生产后,均需要对本工序的设备进行一次清洗工作,清洗废水浓度一般较高,为间歇排放。② 地面定期清洗排放的废水,其主要污染指标为 COD、BOD、SS 等。

6.热污染和固体废物

热污染主要来自电力冶金化工等工业冷却水的排放,可导致局部海区水温上升,使海水中溶解氧的含量下降并影响海洋生物的新陈代谢,严重时可使动植物的群落发生改变,对热带水域的影响较为明显。

固体废物主要包括工程残土、城市垃圾及疏浚泥等,投弃入海后能破坏海洋自然环境及生物栖息环境。全世界每年产生各类固体废弃物约百亿吨,若1%进入海洋,其量也达亿吨。

近年来,随着大量非生物有机化合物合成的生产使用及资源的开发利用,进入环境中的有害污染物越来越多,在环境中长期存在且难以降解。这些污染物的潜在毒性、诱导性及生物累积效应,引起各国研究学者的极大重视,促进了生物修复技术的发展和应用。

生物修复,指生物尤其是微生物催化降解环境污染物,减少或最终消除环境污染的受控或自发过程。生物修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。由于自然的生物修复过程一般较慢,难以实际推广应用,因此一般指的是在人为促进条件下的生物修复。与其他物理、化学治理方法相比,物理方法如填埋等,对于污染物仅是稀释、聚集或不同环境中的迁移作用,化学方法易造成二次污染,而在生物修复作用下污染物转化为稳定的、无毒的终产物如水、CO2、简单的醇或酸及微生物自身的生物量,最终从环境中消失。目前,生物修复已成为一种新的可靠的环保技术。“条条江河归大海”,海洋承纳了各式各样的污染物。陆地及淡水域的污染物质绝大部分可以在海洋中发现。由于海洋面积广、自净能力强,一直被视为天然的“垃圾处理厂”。海洋微生物由于数量大、种类多、特异性和适应性强、分布广、世代时间短、比表面积大,在水体自净、污染物生物降解中起着决定性的作用。

然而,随着近年来我国沿海地区工、农业的迅速发展以及人口的骤增,大量人工合成的污染物的不合理排放、海上石油的开发等,造成了海洋环境污染的危机,局部海域污染尤其严重,如赤潮发生频率的增加、石油污染、农药的非点源污染加剧等,损害了海洋环境和海洋生态系统,威胁到人类的生命健康,当前海洋污染环境治理已势在必行

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