全球污染扩散与生态效应

全球污染扩散与生态效应第一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二全球变化研究是基于地球这个整体，将地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈看作为一个有机联系的地球系统，高度整合地球科学、生物学和环境科学的综合学全球变化包括2个相互联系、但各自互有侧重的方面：全球气候变化及其效应和全球污染扩散及其效应第二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二全球气候变化研究主要强调人类活动对气候的影响及其效应重要成果：全球变化的国家评估厄尔尼诺一南方涛动预测全球温度记录分析过去1000a最温暖时期研究北美碳汇研究，温室气体增加研究海洋分析全球环境变化的信息服务第三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二全球污染扩散及其效应研究主要强调污染物的扩散及其对生物的毒害效应主要研究内容：

臭氧层变薄及其短波紫外辐射(UVB)的生物学效应

环境污染的全球生态及生物学效应第四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二污染全球扩散的主要途径第五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二1、大气环流第六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二污染物在大气环境中长距离迁移的主要方式——“蚱蜢跳效应”(GrasshopperEffect)第七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2、大洋环流第八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二第八大陆？“垃圾大陆”第九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二140万平方公里的海域，聚集了超过700万吨的垃圾。第十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二“塑料汤”

打捞上来的垃圾第十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二垃圾大陆里的海洋生物第十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二危害人类健康：塑胶垃圾→海洋→进入动物体内→我们的餐桌上

第十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二3、跨境转移全世界每年产生的危险废弃物约有3亿吨，其中90％产生于发达国家。《控制危险废料越境转移及其处置巴塞尔公约》简称《巴塞尔公约》（BaselConvention），1989年3月22日在联合国环境规划署于瑞士巴塞尔召开的世界环境保护会议上通过，1992年5月正式生效。第十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二中国成为洋垃圾倾销地2004年开始，欧洲大陆出口到中国的塑料垃圾达20万吨，废纸和硬纸板达50万吨2005年3月，在荷兰鹿特丹港截获的一艘前往中国的英国货船上，54个集装箱内装满了食品垃圾、塑料废品、饮料罐、旧衣服、废电池以及废旧手提袋等生活垃圾。全球每年产生2000万至5000万吨电子垃圾，80%被运至亚洲，其中90%流入中国第十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二广东贵屿电子垃圾村贵屿镇有5,500多个电子垃圾处理商，每年都要拆卸150万磅（约680.4吨）的废弃电脑、手机和其它电子设备。第十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二第十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二小作坊里的大部分垃圾，尤其是烧尽后的煤灰都被倒河流和沟渠里贵屿镇相当数量儿童都患有铅中毒因二恶英而致癌、流产率全球最高第十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二4、迁移性生物候鸟的粪便是挪威巴伦支海熊岛湖泊中主要的持久性毒性物质的来源之一

在偏远地区可能是传输污染的关键途径之一第十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二全球性环境污染物大气污染物——二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物重金属——汞、镉、铅、砷、铜；有机金属有机污染物多环芳烃PolycyclicAromaticHydrocarbons(PAHs)多氯联苯PolychlorinatedBiphenyls(PCBs)多溴联苯醚PBDEs(Polybrominateddiphenylethers)二恶英Dioxins（PCDD/PCDFs)农药（有机氯、有机磷……）

持久性有机污染物第二十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二“空中死神”——酸雨及其生态效应第二十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二一、认识酸雨在1982年6月的国际环境会议上，国际上第一次统一将pH值小于5.6的降水（包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等）正式定为酸雨。美国采用pH值小于5。第二十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二认识酸雨的过程酸雨的出现在18世纪中期，以英国为中心的烧碱工业蓬勃兴起1872年罗伯特.史密斯在《大气与雨-化学气象学的开端》一书中，首先使用了“酸雨”这个名称“严重时，1加伦(约4.5升)雨水中含有2-3格令(1格令等于0.065克的酸)。因此植物和白铁皮全都很快地烂掉了，连石头和砖瓦也变得疏松起来”。第二十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二认识酸雨的过程1952年12月4-9日，伦敦烟雾事件。这次烟雾事件共死亡了4000多人，因而被称为“杀人烟雾”。9日烟雾散开后，酸雨酸雾开始横行，雨水的pH值低到1.4-1.9。1956年开始英国实施了“大气净化法”。1972年瑞典政府向联合国人类会议提交《跨越国界的大气污染——大气中硫和降水对环境的影响》的报告第二十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二酸雨的形成一般酸雨化学组成中，较重要的离子包括H+、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+及Mg2+等九种。一般而言NO3-、SO42-为主要的致酸物质。第二十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二

年均降水pH值酸雨率非酸雨区

高于5.650-20%轻酸雨区5.30--5.6010--40%中度酸雨区5.00--5.3030-60%较重酸雨区4.70--5.0050-80%重酸雨区小于4.7070-100%酸雨区的标准第二十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二世界三大酸雨区——

欧洲、北美、东亚第二十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二我国的酸雨状况在1982年的全国酸雨普查中,除吉林、甘肃和宁夏外,其他各省市自治区均有酸雨出现，酸雨污染已覆盖国土面积的40%,成为具有普遍性的环境问题。我国酸雨发展的两个阶段:

急剧发展期——从20世纪80年代到90年代中期相对稳定期——90年代中后期到20世纪初(截止2002年)2000年以后酸雨的频度和强度连年上升第二十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二我国酸雨的特点我国酸雨的酸度主要由SO42-、Ca2+、NH4+3种成分决定。我国的酸雨污染以硫酸型（硫酸和硝酸的比例约为10：1）为主，但是氮氧化物对我国酸雨的贡献率呈逐年上升的趋势。酸雨的分布有明显的区域性第二十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二1、西南酸雨区2、华中酸雨区3、华东沿海酸雨区。第三十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二第三十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二二、酸雨对水生生态系统的影响酸雨对水环境的影响表现为河流和湖泊的酸化。

美国东北部和加拿大东南部是西半球工业最发达的地区，每年向大气中排放二氧化硫2500多万吨。二十世纪七十年代开始，这些地区出现了大面积酸雨区。1930年只有4％的湖无鱼，1975年近50％的湖泊无鱼，其中200个是死湖。酸雨对水环境的影响，不仅降低pH，同时也使水体可溶性金属水平提高。第三十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二1、酸雨对微生物和藻类的影响酸化后的水体中霉菌占优势，真菌在沉积物中数量增加，即细菌通常被真菌取代。影响藻类的生长繁殖，表现为藻类生长潜力减弱。藻类的群落结构、细胞密度、生理状态发生变化最终导致水体中初级生产力降低，食物链受破坏。第三十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2、酸雨对浮游动物和软体动物的影响浮游动物对水体酸化的反应非常明显，其存活率、呼吸、心率、生长、繁殖都受到影响。种类和密度逐渐减少。pH低于5.5时影响更甚湖泊酸化导致软体动物消失。原因：影响贝壳形成；酸化导致初级生产力下降，饵料不足；产卵量的变化比螺壳的变化更加敏感第三十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二3、酸雨对鱼类的影响鱼类的化学感受器是低pH毒性的靶器官酸化破坏鳃的结构和功能，导致鱼体呼吸困难水体的pH值降到5·0以下时鱼的繁殖和发育会受到严重影响pH值降到4·0以下鱼类直接死亡第三十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二theskinnylaketroutintheupperphotowascapturedinanacidifiedelalakeatph5.1.itwasslowlystarvingbecausemostofitsfoodhaddisappearedfromthelake.第三十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二三、酸雨对陆地生态系统的影响第三十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二（一）土壤导致土壤酸化。酸雨可使土壤中H+浓度的提高，加速土壤矿物的风化、释放,使植物营养元素特别是K、Na、Ca、Mg等产生淋失。第三十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二酸雨还可以使土壤中的有毒有害元素活化,特别是富铝化土壤,在酸雨作用下会释放出大量的活性铝,造成植物铝中毒导致土壤有机质含量下降，酸雨会对土壤中P的有效性产生较大的影响第三十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二（二）植物1、破坏植物形态结构酸雨影响叶片的结构和正常的生理生化过程，进而间接影响到植物生长发育。

酸雨可导致植物气孔不同程度的永久性开放和表皮细胞瓦解；改变植物叶片表面蜡被层和角质层的物理、化学特性。

低pH值的酸沉降作用下，在短期内就能对叶片造成可见伤害。第四十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2、影响生理代谢1）植物营养状况主要表现在叶片营养元素的流失和对N、S及Al的富集。

降水的H+和NH4+可以将Ca2+、Mg2+、K+等营养元素从树叶中置换出来。

酸沉降富硫化物和硝酸化合物，在酸沉降高的地区，植物通过根系和树冠进行吸附和吸收，引起体内N、S元素的富集；而土壤的酸化又引起土壤中Al的活化。第四十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2）光合作用酸雨中的H+浓度达到一定值时，可阻碍叶绿素的合成。主要原因是酸雨导致叶片中的Ca2+、Mg2+和K+被置换，尤其是Mg2+，它是合成叶绿素的必需元素。镁的缺失造成叶绿素总量的减少，以及叶绿素a与叶绿素b比率的变化。

在一定的范围内，酸沉降可以促进植物光合速率的增加。而超过一定限度时，光合速率开始下降。第四十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二3）呼吸作用在酸雨胁迫状态下，植物的呼吸作用提高的现象比较普遍。呼吸作用增加使植物消耗增多，植物的物质和能量的积累相对减少。这可能是酸雨抑制植物生长的一个重要的方面。第四十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二3、植物生长及生产力

酸沉降引起森林生产力的下降已成为无可争辩的事实。但在一定的时空范围内，一定的酸度条件下，酸沉降的确也在一定程度上提高了树木的生长或群落的增长。第四十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二

在急性或长期酸沉降作用下，导致森林植物生长力下降是必然的。

急性酸沉降能够抑制光合作用，增加呼吸作用，从而增加能耗，最终导致植物饥饿死亡。

长期的慢性酸沉降则主要是通过营养元素的流失和Al以及重金属的毒害作用，导致植物发育不良，植物衰退或死亡。第四十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二（三）微生物

受酸雨的影响,土壤中微生物总量明显减少,其中细菌数量减少最显著,放线菌数量略有下降,而真菌数量则明显增加(主要是喜酸性的青霉、木霉)。

特别是固氮菌、芽孢杆菌等参与土壤氮素转化和循环的微生物减少,使硝化作用和固氮作用强度下降,其中固氮作用强度降低80%,氨化作用强度减弱30%~50%,从而使土壤中氮元素的转化与平衡遭到一定的破坏。第四十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二四、酸雨对人体健康的危害酸雨眼角膜和呼吸道粘膜有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎，可引起肺炎、肺水肿，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加。长期生活在含酸沉降物的环境中，导致动脉硬化、心梗等疾病概率增加。土壤酸化使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属如汞、镉、铅、铝等溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒得病。第四十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二五、酸雨对建筑物的腐蚀使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而损坏建筑物。“黑壳”效应腐蚀名胜古迹及雕塑第四十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二乐山大佛遭酸雨侵蚀表面多处剥落第四十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二持久性有机污染物（Persistentorganicpollutants,POPs）第五十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二一、POPs的定义

持久性有机污染物是一类具有毒性,易于在生物体内富集,在环境中能够持久存在,且能通过大气运动在环境中进行长距离迁移,对人类健康和环境造成严重影响的有机化学污染物质。第五十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二《斯德哥尔摩公约》中禁止的12种POPs2001年5月23日,包括中国在内的127个国家和地区在瑞典签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(StockholmConventiononPersistentOrganicPollutants),决定禁止或限制使用12种持久性有机污染物。至今已有151个国家签署第五十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二首批被《斯德哥尔摩公约》中列入全球控制的12种（类）POPs被称为“肮脏的一打（DirtyDozen）”，它们可以分为三类：（1）有机氯农药（2）工业化学品（3）非故意排放副产品第五十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二有机氯农药

（1）艾氏剂（Aldrin）：用于防治地下害虫和大田、饲料、蔬菜、果实作物害虫，是一种极为有效的触杀和胃毒剂。

（2）狄氏剂（Dieldrin）：用于控制白蚊、纺织品类害虫、森林、棉花和地下害虫，以及防治热带蚊蝇传播疾病。

（3）异狄氏剂（Endrin）：用于喷洒棉花和谷物等大田作物叶片的特效杀虫剂。

第五十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二有机氯农药

（4）滴滴涕（DDT）：用于防治棉田后期害虫、果树和蔬菜害虫，具有触杀、胃毒作用。目前用于防治蚊蝇传播的疾病。（5）六氯苯（HCB）：用于种子杀菌、防治麦类黑穗病和土壤消毒。同时，某些化工生产中的中间体或副产品。（6）七氯（Heptachlor）：用于防治地下害虫、棉花后期害虫及禾本科作物及牧草害虫，具有杀灭白蚊、火蚊、蝗虫的功效。

第五十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二有机氯农药（7）氯丹（Chlordane）：用于防治高梁、玉米、小麦、大豆及林业苗圃等地下害虫，是一种具有触杀、胃毒及熏蒸作用的广谱杀虫剂。同时因具有杀灭白蚁、火蚁的功效，也用于建筑基础防腐。

（8）灭蚊灵（Mirex）：具有胃毒作用，广泛用于防治白蚊、火蚊等多种蚊虫。（9）毒杀芬（Toxaphene）：用于棉花、谷物、坚果、蔬菜、林木以及牲畜体外寄生虫的防治，具有触杀、胃毒作用。第五十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二工业化学品（10）多氯联苯（PCBs）：有209种同系物。一般多是混合物，在常温下，随所含氯原子的多少，可能为液状、水饴液或树脂状，是一种化学性质极为稳定的化合物。由于性能稳定，不易燃烧，绝缘性能良好，PCBs在工业上应用较广。

第五十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二非故意排放副产品（11）多氯代二苯并-对-二恶英（PCDDs）：是一组有75种异构体的化学品。在制造氯酚过程中的副产品，一些杀虫剂、除草剂农药中含有PCDDs。在固体废物焚烧、汽车排气、煤炭和木材燃烧时也产生PCDDs；氯碱和钢铁工业排气与废渣中也含有PCDDs。

（12）多氯代二苯并呋喃（PCDFs）：是一组有135种异构体的化学品，其产生过程同PCDDs。第五十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2009年5月《斯德哥尔摩公约》中新增禁止9种POPs第五十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二二、POPs的特性持久性生物蓄积性

半挥发性高毒性长距离迁移性第六十页，共七十六页，编辑于2023年，星期二POPs重大污染事件—多氯联苯1967年日本和1979年中国台湾米糠油事件1986年，加拿大PCBs泄漏事件日本米糠油事件中PCBs受害者的惨状第六十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期二第六十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期二POPs重大污染事件—二噁英越战时期美军在越南投放大量除草剂“橙剂”，其含有大量二噁英有毒物质第六十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期二1976年，意大利萨浮索的一座化工厂发生严重事故，大量二恶英泄漏1997年美国的鸡肉、蛋类和鲶鱼被发现遭受二恶英污染1999年，比利时的家禽和蛋类中发现了高含量的二恶英。造成经济损失达600亿比利时法郎2004年发现荷兰牛奶中二恶英含量增加2008年爱尔兰发现生猪和猪饲料取样中的二恶英成分，达到欧洲联盟安全上限的80至200倍POPs重大污染事件—二噁英第六十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期二三、POPs的生态毒性效应免疫毒性

内分泌干扰作用生殖和发育毒性

致癌作用其它毒性第六十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期二1、免疫毒性

POPs对免疫系统的影响包括抑制免疫系统正常反应的发生，影响巨噬细胞的活性，降低生物体对病毒的抵抗能力。

海豹食用了被PCBs污染的鱼会导致维生素A和甲状腺激素的缺乏，而这两种物质的缺乏使它们更易感染细菌。第六十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期二2、致癌作用POPs会促进肿瘤的生长。对在沉积物中PCBs含量高地区的大头鱼进行研究发现：大头鱼皮肤损害，肿瘤和多发性乳头瘤等病的发病率明显升高。2,3,7,8-TCDD对小鼠、大鼠、仓鼠、田鼠进行19次染毒试验，致癌性均为阳性。10％至15％的人类癌症与POPs有关.国际癌症研究机构在大量的动物实验及调查基础上,在1997年将2,3,7,8-TCDD定为人类Ⅰ级致癌物第六十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期二3、发育毒性食鱼鸟类如鸬鹚、海鸥和燕鸥幼体出现嘴畸形、心脏畸形、骨骼畸形POPs同样会影响人的生长发育,尤其会影响到孩子的智力发育。最典型的事例是1968年日本的米糠油事件和1979年中国台湾的PCBs泄露事件,都表明出生前受到侵害的幼儿出现反应迟钝、自闭和弱智等现象。第六十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期二4、内分泌干扰作用——生殖毒性PCB具有一定的雌激素活性。男性精子数量的减少,生殖系统的功能紊乱和畸形,睾丸癌及女性乳腺癌的发病率都与长期暴露于低水平的类激素物质有关。Falck等发现患恶性乳腺癌的女性要比患良性乳腺肿瘤的女性的乳腺组织中PCBs和DDE水平高POPs能够减轻性器官的重量，抑制精子的产生，男性雌性化，女性性早熟等第六十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期二

生物体暴露于POPs会产生生殖障碍、畸形,机体死亡等现象。20世纪50~70年代,北美许多地区的白头海雕数量急剧减少,原因之一就是由于