书城自然科学拯救海洋:海洋污染与环境保护
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第22章 海洋的健康 我们的幸福(4)

在保护海洋生物的多样性方面,加拿大政府和非政府组织加快了各方面的研究,如海洋生物种群的丧失和劣化、海洋气候变动的影响、深水生态系统的变化同时还采取了限制捕捞捕杀濒危海洋鱼类和动物。为了使保护效果更好,加拿大政府加大了资金投入来设立各种保护场所和设施,将想法落到实处。

餐桌上的营养师

鳕鱼属冷水性底层鱼类,为北方沿海出产的海洋经济鱼类之一。世界上不少国家把鳕鱼作为主要食用鱼类。在北欧,鳕鱼被称为“餐桌上的营养师”,葡萄牙人就更直接把它称为“液体黄金”,可见它的营养价值之高。除鲜食外,还加工成各种水产食品,此外鳕鱼肝大而且含油量高,富含维生素A和D,是提取鱼肝油的原料。但是由于鳕鱼的经济价值很高,遭到人类的大量捕杀。现在,很多国家都在加强对鳕鱼的保护力度。

4.制定综合管理计划

为了使海洋资源得到更好的开发和利用,加拿大政府要求利用、管理生物资源和非生物资源原则必须保持一致。所以,在加拿大政府看来,对海洋进行综合治理是最明智的举措。

5.确保海运和海事安全

相关资料显示,加拿大海域每年航行的船舶要超过10万艘,而运输的货物超过360万吨。或许这个数字时刻在发生变化,但它也说明了一个问题,那就是海域是非常繁忙的,同时在这个过程中,经济才能不断发展。因此,确保海运和海事安全是非常重要的。

6.振兴海洋产业

加拿大政府除了采取措施来提高海洋产业的经济效益、扩大海洋技术产业方面之外,它还加大对商业化的研究,掌握海洋产业动向,改善政府对海洋产业的管理体制,加强政府与民间企业的协作,制定新的发展战略,希望在最短的时间内取得最好的经济效益。

7.增进国际合作

为了明确加拿大在国际上的海洋战略地位,发挥其在很多方面的作用,如海洋科学、水理学、监测、管理与技术加强国际合作是必要的措施。

8.增强公共教育

要想使海洋环境保护措施更得力,增加公众的环保意识是非常必要的,这样可以提高个人和组织对海洋战略的贡献能力,为保护海洋环境助一臂之力。

请别向海洋母亲过度索取

原始的资源种群本身有维持平衡的调节能力。在被开发利用以后,只要捕捞适度,原来的种群仍可保持一定的数量水平。如果捕捞量超过种群本身的自然增长能力,将导致资源量下降,表现在总渔获量和单位捕捞力量渔获量随捕捞力量的增加而减少,同时捕捞对象的自然补充量也不断下降,引起资源衰退乃至枯竭,产生过度捕捞现象。

所谓过度捕捞是指对资源种群的捕捞死亡率超过其自然生长率,从而降低种群产生最大持续产量长期能力的行为或现象。根据性质的不同,过度捕捞可以分为生物学过度捕捞和经济学过度捕捞。后者增加了对捕捞成本的考虑,前者通常又可分为三种类型,即生长型过度捕捞、补充型过度捕捞和生态系统过度捕捞。以鱼类为例加以说明。

生长型过度捕捞是指鱼类尚未长到合理大小就被捕捞,从而限制了鱼群产生单位补充最大产量(MYR)的能力,最终导致总产量下降的现象。降低捕捞死亡率(降低捕捞力量)和提高初捕年龄(增大渔具的网目尺寸)是解决生长型过度捕捞的关键。

补充型过度捕捞是指由于对亲体(产卵群体)的捕捞压力过大,导致资源种群的繁殖能力下降,从而造成补充量不足的现象。合理增加产卵群体的生物量(如根据鱼类的繁殖规律合理设置禁渔期和禁渔区)是使已捕捞过度的资源种群恢复到可持续水平的重要方法之一。

以上两类过度捕捞是指开发利用的资源种群因盲目加大捕捞力量和缩小网目孔径而导致的过度捕捞,主要表现在渔业对象产量和单位捕捞力量渔获量的下降,并且与生态系统过度捕捞有直接关系。

生态系统过度捕捞是指过度捕捞使生态系统的平衡被改变,大型捕食者的数量减小,小型饵料鱼的数量增加,导致生态系统中的物种向小型化发展,平均营养级降低的现象。

个体大、经济价值高、位于食物网上层的肉食性鱼类是渔业优先捕捞的对象,当它们因被过度捕捞而资源衰退或衰竭时,捕捞对象逐渐转向个体相对较小、营养级较低的物种。但当这些物种也被大量捕捞而资源不足时,渔业对象又会转向价值更低、个体更小、营养级更低的物种。于是出现了沿食物网向下捕捞的现象,加上兼捕和渔具、渔法对生境的物理损害等因素,使之对生态系统的结构和功能产生重大而深远的负面影响。

保护新疆大头鱼

新疆大头鱼又称“大头鱼”、“虎鱼”“扁吻鱼”“南疆大头鱼”等,属于鲤形目、鲤科、裂腹鱼亚科、扁吻鱼属。它是中国的特产鱼类,也是世界裂腹鱼中的珍贵物种,有着极高的经济价值和学术价值。它起源于3亿年前,有着古鱼类活化石之称,仅一属一种,目前,在世界上的分布,仅存于塔里木水系,已在原最大产地博斯腾湖绝迹,它在中国濒危野生动物红皮书鱼类部分中,属一级保护动物,与陆上大熊猫同属一个级别。

过度捕捞导致渔业对象逐渐转向营养级次较低的、个体较小的种类(原先它们是被传统渔业对象作为食物的)是过度捕捞的另一重要表现。黑海在20世纪60年代商业性捕捞的26种鱼类中,很多种是大型捕食者,由于过度捕捞(还有污染及筑坝),目前可供商业性捕捞的种类只有5种较小型的鱼类(其产量也比以前增加了)。南极的商业性捕鲸使鲸的数量急剧下降,结果以南极磷虾为食物的动物数量上升了。我国东海、黄海在20世纪50~60年代是以底层鱼类(带鱼、小黄鱼)为主,70年代初以中上层鱼类(太平洋鲱鱼)为主,随后有蓝点马鲛和鲐鱼,至80~90年代则转变为以小型中上层鱼类(如黄鲫、鳗鱼)为主。由于这些小型中上层种类处于较低的营养级次,生物量明显高于以底层鱼类为主的群落,导致近海渔获物的平均营养级降低了,生态系统过度捕捞的迹象已十分明显。

另外,渔业资源因过度捕捞而匮乏,捕捞难度加大。有些渔民为了能捕到鱼类,在某些局部水域(如东南亚的一些珊瑚礁区)采取了违法的“炸鱼”或“毒鱼”等野蛮作业方式捕鱼,其后果是大大小小的各种鱼类不可避免地受到伤害或死亡,更严重的是这些鱼类和其他海洋生物赖以生存、繁殖的环境也被破坏了。因此,过度捕捞对海洋生态平衡的打击是致命性的。

认识海洋自净能力

城市生活污水通过适当方式向深海排放,在海洋的自净能力范围内,并不会对海洋水质和生态功能造成显著影响,还可节约大量治污资金。因此,污水深海排放在一定程度上是可行的。在澳大利亚的悉尼市等沿海城市,大约有80%的生活污水在进行浅度处理后进行深海排放。一些海滨城市采用岸边排放生活污水的方式是相当不合理的,因为近岸海域对污染物的降解速度远不如深海快,还会直接污染到海滩和近海的海洋自然保护区、海滨风景名胜区等重要保护对象,对保护近海海洋环境十分不利。

海洋生物修复技术是利用生物特别是微生物、将存在于海洋中的有毒、有害的污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统。利用生物将海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术统称为海洋生物修复。海洋生物修复技术是以生物催化降解为重点的海洋环境生物技术。

海洋生物修复方法包括利用活有机体或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括规模化和工厂化水产养殖、石油污染、城市排污以及海洋其他废物处理等。作为海洋生物环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋生态环境生物修复计划,对产业的近期发展和海洋的长期保护均有重要意义。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其他生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是生物修复技术的重要研究内容。

当然,为了防止海洋环境污染,深海排放必须经过充分的工程设计和技术论证。《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十条规定:在有条件的地区,应当将排污口深海设置,实行离岸排放。设置陆源污染物深海离岸排放排污口,应当根据海洋功能区划、海水动力条件和海底工程设施的有关情况确定,具体办法由国务院规定。我国《防治海洋工程建设污染管理条例》第二十三条规定:污水离岸排放工程排污口的设置应当符合海洋功能区划和海洋环境保护规划,不得损害相邻海域的功能。污水离岸排放不得超过国家或者地方规定的排放标准。在实行污染物排海总量控制的海域,不得超过污染物排海总量控制指标。

目前,世界上的海洋污染状况,就海域来看,最严重的是波罗的海、地中海、日本的濑户内海、东京湾、墨西哥湾等。在这些海域里,海洋生物大量减少,鱼、贝类濒于绝迹。我国近海海域近年来的污染状况也在日益严重,其中又以渤海的污染最为严重。海洋污染极难治理,这主要是因为:

第一,污染源广。人类活动产生的废物,不管是扩散到大气中,丢弃在陆地上还是排放到河流里,由于风吹、雨淋、江河径流等作用,最后都可能进入海洋,因此,有人称海洋为一切污染物的“垃圾桶”。

第二,持续性强。海洋年复一年地接受来自大气和陆地的污染物质,成为它们的最终归宿。一些不易分解的物质长期在海洋中蓄积,并且随着时间的推移,越积越多。如DDT(滴滴涕)进入海洋经10~50年后,才能分解50%。

第三,扩散范围大。废水排入海洋后,在潮流(海水的涨潮与落潮)和其他涡流的作用下与海水逐渐混合起来,并随着洋流的运动由低纬度流向高纬度、由深层流向赤道的,最终扩散到很远的海域去。例如,从南极企鹅身体中检验出了DDT的存在,足见其在海洋中扩散的范围之大。

第四,控制复杂。海洋污染的上述三个特点决定了海洋污染控制的复杂性。要防止和消除海洋污染,需要进行长期的监测和综合研究,加强对污染源的管理,以防为主,以管促治。

陆地废水排入海洋是通过河口、海湾或近海实现的,排放方式、排放位置、当地的气候、水文地理情况、废水和海水水质、流量、流速等都会影响到污染物的自净过程。下面就分别对不同排放方式下的自净规律进行简单的介绍。

1.河口排污的自净

河口是河流与海洋的汇合处。河流通常为淡水,含盐量低,但有时含有较高浓度的泥沙;而海水含盐量高,并在潮汐作用下,近岸海水的湍动较为强烈。因此,在河口处两种水体相遇后往往会产生复杂的水流分层,使入海河段得到相当可观的横向混合,流速、流向、水深、盐度等因素经常发生变化。同时,河口的地质、水文、气象条件(风向、风速、气温等)的差异悬殊,底栖生物、浮游生物及底质的状况也各异,这些都使河口排污的自净规律变得错综复杂,很难建立起理论模型。对此,通常是根据河口的具体情况,收集资料和进行现场测试,取得潮周期、涨潮流速、落潮流速、潮水范围、盐度、水温、扩散系数等的相关参数值,然后建立特定的水质自净模式进行预测。

2.近海排污的自净

通常废水向海洋或近海的排放是经过浸没在海底的排放管的上升扩散洞射入海洋。废水自排放管进入海洋后,使污染物浓度降低的净化作用有三个:

第一,起始稀释。它是指在废水排出时的动量和浮力作用下所造成的与周围海水的混合稀释。通常排入大海的废水温度较高,因此其密度一般比海水轻,废水进入大海后,就受到浮力的作用而向海洋表面运动。

由于废水与周围海水的盐度、密度(由于温度差异)不同,二者最初混合稀释所形成的废水场(废水的分布状况)有两种情形:

海湾水体的自净

污染物排入海湾后,主要在扩散作用下与海水混合得到稀释。此后,接纳了污染物的湾内海水与外海海水的交换稀释主要是通过海水的潮汐作用引起的往复流来实现。涨潮时,外海海水涌入海湾,与湾内海水发生强烈的混合稀释作用,水中污染物浓度下降,到最高潮位时海湾内的污染物达到最低浓度;退潮时,湾内海水开始向外海迁移、扩散,一部分污染物就随湾内海水流入外海。就这样随着潮涨潮落,湾内污染水体不断被外海海水置换稀释,污染物就被不断搬运出海湾,从而使海湾水体得到了净化。

(1)若海水自身在深度上是不分层的(温度和密度),那么,在浮力作用下废水会一边扩散稀释一边上升,一直上升到海洋表面,在海水表面处达到最大程度的稀释,这时的废水场就称为表面场。

(2)若海水自身是分层的(尤其在夏天),废水进入水体后,受浮力作用开始上升,当浮动上升到某高度,其密度与该处海水密度相等并大于其上方海水的密度后,就不再有浮动上升,这时废水的最大稀释是在该深度处达到,所形成的废水场称为浸场。

第二,扩散稀释。在起始稀释之后,形成了一股均匀的废水与海水的混合水。此后,这一废水场由于海流作用而移动,其外沿与海水不断产生紊流混合和推流混合,并形成羽状废水场,这种稀释称为扩散稀释,可用提出的羽状废水场模型来描述。

第三,有机物降解及微生物衰减死亡。废水中有机物在海水中的降解,包括化学作用、絮凝沉降作用以及微生物作用下的生化降解作用。而排放废水中微生物的衰减自净,包括死亡及絮凝沉降作用。

海洋环境与灾害监测

2008年4月16日,“国家海洋局海洋赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室”成立。这是我国在海洋赤潮灾害监测等领域的首个部委级重点实验室,它着重研究赤潮的立体监测技术、预警预报以及应急管理系统技术。

海洋环境与灾害监测工作,对预报和减轻海洋灾害意义重大。海洋,是地球资源的宝库,也是维持地球良好环境的依托。灾害性海况的出现,直接影响人类的生活和工农业生产活动,并带来巨大的破坏损失。在过去20年中,受自然灾害影响的人口达8亿多人,财产损失近千亿美元,其中的60%是由海洋灾害造成的。我国内有渤海,外濒黄海、东海、南海以及西北太平洋,海域环境多变,各种海洋灾害发生频繁,尤其是风暴灾害的发生频率和危害程度位居世界前列。因此,预防和减轻海洋灾害,搞好海洋环境与灾害预测,保障海上生产活动和沿海设施以及人民生活安全必不可少。