各種海洋環(huán)境災害及海洋環(huán)境生態(tài)破壞現(xiàn)狀核污染和熱污染

1、揚州大學揚州大學第六章各種海洋環(huán)境災害及海洋環(huán)境生態(tài)破壞現(xiàn)狀-海洋放射性污染和熱污染揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院海洋放射性污染及其危害 1 海洋天然放射性海洋天然放射性 2 海洋放射性污染來源與分布海洋放射性污染來源與分布 3 海洋放射性沉積作用海洋放射性沉積作用 4 海洋放射性污染的危害海洋放射性污染的危害 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院1 海洋天然放射性一、單個放射性元素（一、單個放射性元素（ 40K）二、三個天然放射系元素二、三個天然放射系元素 （鈾系、錒系、釷系）三、宇宙射線產物三、宇宙射線產物 （3H、14C、10Be，32Si、12

2、9I）揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院早期放射性單位為居里（早期放射性單位為居里（Ci），），因居里夫人而得名。因居里夫人而得名。1Ci=106 Ci=1012 Ci1Ci=3.71010次次核衰變核衰變/秒（秒（dps） 目前常用的放射性強度單位為貝克（目前常用的放射性強度單位為貝克（Bq），），1貝可表示放射貝可表示放射性核素每秒有一次核衰變。性核素每秒有一次核衰變。1Bq=1dps（每秒鐘衰變的次數(shù)每秒鐘衰變的次數(shù)）1Ci= 3.71010Bqdpm ：每：每分鐘衰變的次數(shù)；分鐘衰變的次數(shù)；dph ：每小時衰變的次數(shù)。每小時衰變的次數(shù)。 1 海洋天然放射性揚州大學揚

3、州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院海水中幾種重要天然放射性核素的放射性強度海水中幾種重要天然放射性核素的放射性強度核素核素A (Ci/l)核素核素A (Ci/l)3H0.63226Ra44.510-214C 0.160.18 222Rn210-240K320210Pb16.810-287Ra2.9210Po0.64.210-2238U1.2232Th0.17.810-4234U1.3228Th0.23.110-3230Th0.6410-4235U510-2揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院2 海洋放射性污染來源與分布一、放射性污染物質的來源一、放射性污染物質的來源

4、 1 1、核武器試驗所、核武器試驗所 2 2、核動力艦船、核動力艦船 3 3、原子能工業(yè)和實驗室、原子能工業(yè)和實驗室二、放射性污染物質在海洋分布的時空變異二、放射性污染物質在海洋分布的時空變異揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院3 海洋放射性沉積作用v人工放射性物質入海后，其中大部分具有顆人工放射性物質入海后，其中大部分具有顆?；钚?，被吸附在懸浮顆粒上，或通過凝集，?；钚裕晃皆趹腋☆w粒上，或通過凝集，絮結等途徑，沉于海底。因此，海洋沉積物絮結等途徑，沉于海底。因此，海洋沉積物是放射元素的貯藏所。是放射元素的貯藏所。一、與沉積物徑粒的關系一、與沉積物徑粒的關系二、理化條件的

5、影響二、理化條件的影響揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院 一、與沉積物徑粒的關系一、與沉積物徑粒的關系v 海洋沉積物放射性比較：海洋沉積物放射性比較： 泥沉積物泥沉積物沙沉積物沙沉積物 ； 細顆粒沉積物細顆粒沉積物粗顆粒沉積物粗顆粒沉積物 ；v沉積物中垂直分布沉積物中垂直分布 ： 表層高，隨深度加深逐漸降低。表層高，隨深度加深逐漸降低。揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院沉積物中不同大小粒子的放射強度沉積物中不同大小粒子的放射強度10020026.02436902510-441

6、06.14610-4sizeWeight %A (Ci/l)(dry weight)44.06210-4揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院二、理化條件的影響二、理化條件的影響1. 沉積物氧化或還原條件不同對放射性核素的沉積物氧化或還原條件不同對放射性核素的影響影響。2. 放射性元素重新從沉積物中釋放進入放射性元素重新從沉積物中釋放進入上覆海水（擴散作用，海流沖擊，底上覆海水（擴散作用，海流沖擊，底棲生物擾動）棲生物擾動） 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院4 海洋放射性污染的危害 一、海洋生物的富集作用一、海洋生物的富集作用二、危害作用二、危害作用揚州大

7、學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院* *對生物的影響對生物的影響直接攝食吸收和累積核素，核素能沿著海洋食物鏈（網(wǎng)）直接攝食吸收和累積核素，核素能沿著海洋食物鏈（網(wǎng)）轉移、擴大。轉移、擴大。 海水低濃度放射性污染（如海水低濃度放射性污染（如10-1010-1010-1110-11居里居里/ /升的升的90Sr90Sr鍶鍶 ）是否對魚類胚胎發(fā)育有影響，尚無定論。）是否對魚類胚胎發(fā)育有影響，尚無定論。* *對人體健康的影響對人體健康的影響 內輻射，主要是吃了受污染的海產食物；內輻射，主要是吃了受污染的海產食物； 外輻射，要是在受污染海域作業(yè)或活動。外輻射，要是在受污染海域作業(yè)或活動。

8、影響的程度取決于輻射劑量的大小、機體和環(huán)境狀況。影響的程度取決于輻射劑量的大小、機體和環(huán)境狀況。 但食用這些受污染水產品所受到的輻射劑量低于國際輻但食用這些受污染水產品所受到的輻射劑量低于國際輻射防護機構規(guī)定的容許劑量，尚沒有觀察到對人體健康造成射防護機構規(guī)定的容許劑量，尚沒有觀察到對人體健康造成有害的影響。有害的影響。揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院幾種食用水產品對主要放射性同位素的富集系數(shù)幾種食用水產品對主要放射性同位素的富集系數(shù)生物生物種類種類90Sr137Cs66Zn60Co55Fe54Mn魚類魚類0.10.3102031044104208050030001003

9、00蝦類蝦類0.11103011034103410314103800貝類貝類0.13.210100100010080081031.5104103104藻類藻類110110100100030602510312103揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院v 美西海岸發(fā)現(xiàn)放射性碘 來自日本福島核電站 福島核電站泄漏輻射物質，少量碘131進入大氣環(huán)流，越過太平洋，幾天后飄至美國。泄漏發(fā)生后一個月內，美國加州海岸海藻中發(fā)現(xiàn)這種放射性同位素。v 在巨藻組織中檢測到顯著水平的放射性碘。含量相對較低，可能對人體無害，但它或許影響某些以藻類為食的魚類，因為魚類有吸收碘的甲狀腺系統(tǒng)。v 以大氣和海

10、洋為傳播介質，福島第一核電站的輻射物質在大范圍內擴散，數(shù)周或數(shù)月后進入食物鏈。日本福島核泄漏日本福島核泄漏揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院日本福島核泄漏日本福島核泄漏揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院海洋熱污染及其危害 1、海洋熱污染的定義及產生條件、海洋熱污染的定義及產生條件2、海洋熱污染的來源、海洋熱污染的來源 3 海洋熱污染的危害海洋熱污染的危害 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境

11、科學與工程學院1、海洋熱污染的定義v1.定義定義 ：大量的含熱廢水大量的含熱廢水(溫排水溫排水)不斷地排入水體，不斷地排入水體，可使水溫升高，影響水質，危害水中生物生長，這可使水溫升高，影響水質，危害水中生物生長，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為熱污染熱污染。v一般情況下，在局部海區(qū)，如果有比該海區(qū)正常水一般情況下，在局部海區(qū)，如果有比該海區(qū)正常水溫高溫高4以上的熱廢水常年注入時，就會產生熱污以上的熱廢水常年注入時，就會產生熱污染的問題。染的問題。v提高了水溫的冷卻水排到水體時，這水稱為提高了水溫的冷卻水排到水體時，這水稱為“溫排溫排水水”。v溫排水的溫度一般高于環(huán)境溫排水的溫度一般高于環(huán)境78。大量的

12、溫排。大量的溫排水排入海，局部海區(qū)就可能產生熱污染。目前，在水排入海，局部海區(qū)就可能產生熱污染。目前，在世界上大多數(shù)的海區(qū)，熱污染還不十分明顯。世界上大多數(shù)的海區(qū)，熱污染還不十分明顯。揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院海洋熱污染產生條件：海洋熱污染產生條件： a）局部海區(qū)；局部海區(qū)； b）有高于該海區(qū)正常水溫有高于該海區(qū)正常水溫4以上的溫排水；以上的溫排水； c）常年注入。常年注入。1、海洋熱污染的產生條件揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院1. 主要為電力工業(yè)冷卻水（主要為電力工業(yè)冷卻水（火力發(fā)電廠、核電火力發(fā)電廠、核電站站）；）；2. 冶金，化工，石油

13、，造紙和機械等工業(yè)排放的冶金，化工，石油，造紙和機械等工業(yè)排放的熱廢水。熱廢水。 二、海洋熱污染的來源2、海洋熱污染的來源二、熱污染的來源揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院二、熱污染的來源 工業(yè)熱廢水對海洋的污染，海洋熱污染工業(yè)熱廢水對海洋的污染，海洋熱污染的主要來源是的主要來源是電力工業(yè)冷卻水，電力工業(yè)冷卻水，其次為冶金，其次為冶金，化工，石油，造紙和機械等工業(yè)排放的熱廢化工，石油，造紙和機械等工業(yè)排放的熱廢水。水。 據(jù)統(tǒng)計美國電力工業(yè)所用冷卻水為總冷據(jù)統(tǒng)計美國電力工業(yè)所用冷卻水為總冷卻水的卻水的81.3%81.3%，冶金為，冶金為6.8%6.8%，化工，化工6.2%6.

14、2%，因此，因此，一般可用電力工業(yè)的發(fā)展趨勢做指標，來估一般可用電力工業(yè)的發(fā)展趨勢做指標，來估計將來熱污染的情況。計將來熱污染的情況。 2、海洋熱污染的來源揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院美國工業(yè)冷卻水主要分配電力工業(yè)冶金工業(yè)化工工業(yè)其它2、海洋熱污染的來源揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院v以煤、油為燃料的熱電廠，只有以煤、油為燃料的熱電廠，只有三分之一的熱量三分之一的熱量轉變?yōu)殡娔苻D變?yōu)殡娔?，剩余熱量則排入大氣或隨冷卻水排，剩余熱量則排入大氣或隨冷卻水排出。出。v原子能發(fā)電廠幾乎原子能發(fā)電廠幾乎全部廢熱都進入冷卻水中全部廢熱都進入冷卻水中，約，約占

15、其總熱量的占其總熱量的75%75%，每生產，每生產1 1度電約排放度電約排放12000001200000卡的熱量?？ǖ臒崃俊一座一座1010萬千瓦的火力發(fā)電廠，每秒鐘排出溫排水萬千瓦的火力發(fā)電廠，每秒鐘排出溫排水達達3 35 5噸，而同樣規(guī)模原子能發(fā)電廠，每秒鐘排噸，而同樣規(guī)模原子能發(fā)電廠，每秒鐘排出熱水為出熱水為6 68 8噸。大量的能量以溫排水的形式帶噸。大量的能量以溫排水的形式帶給海洋。給海洋。 2、海洋熱污染的來源揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院 據(jù)估計全世界的發(fā)電每年增長據(jù)估計全世界的發(fā)電每年增長7.2%7.2%，十，十年就要增加一倍，尤其原子能發(fā)電站的迅速年

16、就要增加一倍，尤其原子能發(fā)電站的迅速發(fā)展和使用，將需要更大量的冷卻水，排放發(fā)展和使用，將需要更大量的冷卻水，排放更多的廢熱，危害可能更大，電力工業(yè)排出更多的廢熱，危害可能更大，電力工業(yè)排出冷卻水的溫度，通常比吸入前升高冷卻水的溫度，通常比吸入前升高6 61111，平均升高平均升高77。 2、海洋熱污染的來源揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院熱污染的危害1 1、比斯坎灣熱污染、比斯坎灣熱污染2、浦底灣污熱污染、浦底灣污熱污染 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院1、比斯坎灣熱污染v美國佛羅里達半島有一火力

17、發(fā)電廠，以每分鐘美國佛羅里達半島有一火力發(fā)電廠，以每分鐘20002000立方米冷卻水排入只有立方米冷卻水排入只有1 12 2米的半封閉的比斯坎灣，米的半封閉的比斯坎灣，排水口附近最高日平均水溫達排水口附近最高日平均水溫達4040。v發(fā)電廠的冷卻水使海水升溫，發(fā)電廠的冷卻水使海水升溫，1968196819691969年調查大年調查大約有約有10101212公傾的水域，表層水溫升高公傾的水域，表層水溫升高4 455，6060公傾表層水溫升高公傾表層水溫升高3 344，整個升溫海域超過，整個升溫海域超過900900公頃。公頃。v由于發(fā)電廠排出熱廢水，改變了該海區(qū)的潮流方向。由于發(fā)電廠排出熱廢水，改變

18、了該海區(qū)的潮流方向。此后，該地區(qū)又建兩套原子能發(fā)電機，投產后所需此后，該地區(qū)又建兩套原子能發(fā)電機，投產后所需冷卻水每分鐘增加了冷卻水每分鐘增加了50005000千立方米，排出廢水對海千立方米，排出廢水對海水的影響更大。水的影響更大。 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院2、浦底灣污熱污染v日本敦賀發(fā)電廠位于敦賀中島最北端東部，發(fā)電量為日本敦賀發(fā)電廠位于敦賀中島最北端東部，發(fā)電量為3535萬萬7 7千瓦，冷卻用的海水是從半島東側浦底灣中部千瓦，冷卻用的海水是從半島東側浦底灣中部8 81313米水深帶取出米水深帶取出( (浦底灣水容積浦底灣水容積1,3001,300萬萬m3) )

19、。v海水經流作冷卻水后上升海水經流作冷卻水后上升7 799，成為廢水，從西側，成為廢水，從西側的排水口排入海灣。熱廢水流量的排水口排入海灣。熱廢水流量2020m3/s，該廠熱廢水該廠熱廢水排放后，一邊與周圍海水混合，一邊向海灣口擴散，排放后，一邊與周圍海水混合，一邊向海灣口擴散，高于自然海水高于自然海水33以上，升溫水域是自排水口起達以上，升溫水域是自排水口起達500500米遠，范圍最大時沿著兩側沿岸達米遠，范圍最大時沿著兩側沿岸達13001300米。增溫米。增溫11以以上的溫水自排水口起達上的溫水自排水口起達25002500米，最大可達米，最大可達30003000米。米。 v以垂直分布來看，

20、在距排水口最近點，溫排水影響達以垂直分布來看，在距排水口最近點，溫排水影響達6 6米深，灣中間和灣口，受溫排水影響在米深，灣中間和灣口，受溫排水影響在4 4米內。米內。 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院 溫排水排海影響范圍估算有許多研究模式，溫排水排海影響范圍估算有許多研究模式，“新田式新田式”經驗式是由改變淡水擴散經驗公式得到的。經驗式是由改變淡水擴散經驗公式得到的。 v 淡水擴散公式：淡水擴散公式： log S=1.2291 log Q+0.0855 式中，式中，S:受淡水影響的面積受淡水影響的面積(m2)；Q：淡水排水流量淡水排水流量(m3天天)v 溫排水擴散公式：

21、溫排水擴散公式： logS=1.2291 log (7/100）Q + 0.0855 式中：式中：S：受溫排水影響的面積受溫排水影響的面積(m2)；Q：溫排水排放量溫排水排放量(m3天天)。 熱污染影響面積估算熱污染影響面積估算揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院三、海洋熱污染的危害v 海洋熱污染水溫升高 水環(huán)境化學、物理及生物學影響海洋危害：1. 由于水溫升高使水中溶解氧減少，水體處于缺氧狀態(tài)，同時又使水生生物代謝率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在熱效力作用下發(fā)育受阻或死亡；（主要危害）2. 降低生物繁殖率；3. 改變某些生物的回游路線；4. 改變污染水域藻類結構發(fā)生變化；5. 使生物種類和個體數(shù)目下降。6. 可能加大海水中有害物質毒性。 揚州大學揚州大學-環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學與工程學院v1965 年澳大