遭受海洋石油泄漏影响的大海洋生物
摘要: 为了清理墨西哥湾的石油泄漏，英国石油公司使用了681万升石油分散剂Corexit，它能够将石油乳化成沉入海底的微小粒子。英国石油公司声称这种石油分散剂是安全的，但是它仍然给海洋
为了清理墨西哥湾的石油泄漏，英国石油公司使用了681万升石油分散剂Corexit，它能够将石油乳化成沉入海底的微小粒子。英国石油公司声称这种石油分散剂是安全的，但是它仍然给海洋生物带来了巨大的影响。
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石油污染对海洋生物资源的影响
石油是海洋环境最为重要的污染物之一，对石油污染的研究及其对海洋生物资源的影响的研究迫切和重要。它不仅威胁着海洋生态安全,而且其致癌物通过在海洋生物体内浓缩蓄积给人类也会造成严重的健康危害。研究发现底栖生物的耐受力最强,一些植物也能在较短的时间内恢复到污染前的水平,鱼类和浮游动物对这种毒害较为敏感。因此严峻的海洋石油污染的现实已经使其治理工作迫在眉睫。
关键词：石油污染；海洋生物；危害；防治对策
1 溢油基本知识
溢油是指排入海洋环境的油。1990年，国际油污防备、反应和合作公约对油的定义是指任何形式的石油，包括原油、燃料油、油泥、油渣和炼制产品。我们所说的溢油主要指原油及其炼制品，并不包括动物油和植物油。
原油是多组分混合物。组成原油的基本元素为碳和氢，碳的百分含量为 80～87%，氢的百分含量为 10～15 %。68 %的原油中饱和烃的含量超过 50 %，其次是芳烃，但只有 4 %的原油中芳烃超过 50 %，胶质、沥青质及可溶性石蜡含量较少。另外，原油中还含有一些微量金属元素，如矾、镍、铁、铝、钠、钙、铜及铀等。尽管原油的基本组成元素为碳和氢，但它们的物理特性相差很大。在溢油事故中，确定溢油类型及其理化特性是指定应急对策的重要因素。
海洋环境中的溢油来源是多方面的[1-3]，主要有陆源污染、海运污染、大气污染和自然界污染等。按照国际海事组织的统计，每年流入海洋环境的油类总量约为 235万吨（1995 年），陆源油量占海洋油污染总量的 51 %，船舶排放油量（包括事故）占海洋油污染中总量的 23 %，机动车辆、工厂、冶炼过程不完全燃烧而产生的废烟、废气经空气沉降入海洋水体而产生的石油烃占 12 %。除此人为污染外，还有海洋细菌、微藻等海洋生物和陆地生物合成的石油烃，加上海洋地球化学沉积作用而产生的石油烃约占 14 %。在油污染源中，虽然陆源油污染占的比重较大，但其入海的来源构成还未统计的很清楚，大规模的陆源溢油事故的发生频率与船舶溢油事故相比小得很多。随着海上石油运输量的逐年增大，船舶溢油事故，特别是油轮的搁浅和碰撞事故造成单次事件的溢油量较大，容易对海洋环境造成污染，也最容易引起媒体和公众的关注。
2 溢油污染国内外研究现状
2.1 国内研究状况
对于海洋中石油污染物的研究，先前限于研究测定某特定海区或港湾的总的石油烃的含量、分布及调查状况。近年来，多有利用石油烃类的地球化学意义解析港湾、河口等的烃类的来源、分布和转化。张枝焕等研究了天津地区主要河流表层沉积物中的饱和石油烷烃的分布特征和来源[4]，田蕴、王新红等[5-6]对厦门西港沉积物中的烃类的含量、分布和来源等进行了探讨，另外，石油烷烃和芳烃类基于两相间的吸附、解析、迁移转化、归宿等方面的研究也已有涉及。
2.2 国外研究状况
国外石油污染物的研究较全面和系统深入，现有的 Nordtest 和Eurocrude 方法在实际溢油鉴别事件和环境领域追踪石油烃的迁移等方面都多有应用。并成功地进行了一系列案例分析，显示了这些方法在溢油鉴别中作为可靠手段的巨大
潜力，包括输油管漏油，组成相似的溢油，生物体中残留油的分析，北极地区溢油事件，甚至在自然环境中国风化十几年、甚至二十几年的溢油的源进行剖析。对海洋环境中石油污染物的来源，分布，风化，生物体内的累积、迁移、归宿等都展开了研究。对石油烃对环境的污染影响进行评价。研究对象以水、沉积物、悬浮颗粒物、生物体和大气为主，其中对水体系的研究最为完善、成熟，对微表层、深海水等都有涉及。一些新的分析方法和新技术也一直在探索，如生物标志物法，碳同位素法等。
溢油的危害
3.1. 溢油对鸟类的危害
在所有的水域野生生物中，溢油污染对鸟类的影响最为显著。以 1967 年“托里坎荣”油轮事故为例，该次溢油事故造成了英吉利海峡两岸 4万~10 万只鸟类的死亡。溢油对鸟类的直接影响包括溢油对鸟类食物链的影响和对鸟类栖息环境的影响[7]。
除此以外，溢油接触到鸟类羽毛，就会渗入羽毛的绒羽层，从而使其失去保温和防水性能，使水上生活的鸟类失去浮力而下沉，也会使鸟类丧失飞翔能力。鸟类沾染油污后，将大大加速能量消耗，最终耗尽脂肪储备而死亡，而油污进入鸟类消化系统后，将对其消化功能造成破坏，甚至造成鸟类停止产卵，影响鸟类的种群繁衍。
对海洋动物的影响
对鱼类的影响
(1) 对神经系统的影响
由于大多数油类物质具有很强的亲脂性,因此其对生物的神经毒害作用是十分明显的。柴油曝油后的仔鱼急躁不安,并有狂游、冲撞现象,尤其以高浓度曝油仔鱼的症状最为明显,经过一段时间后,曝油仔鱼游动趋于缓慢,身体失去平衡,翻转打旋,抽搐痉挛,逐渐麻痹昏迷致死。
(2) 对呼吸系统的影响
鱼鳃是鱼类进行气体交换的重要器官,而且具有吸收外源污染物质的作用,作为正常的生理过程,大量的水通过鱼鳃,毒物聚集在鳃中,导致鱼类的窒息死亡[8]。贾晓平等[9]通过镜检发现,不同浓度组曝油仔鱼的鳃部不同程度的分布着散性油滴,阻碍了仔鱼的正常呼吸。成鱼鳃室表面的粘液虽然能防止油的浸润,但同时也能吸附大量的油类物质在其表面造成鱼的鳃部发炎和呼吸障碍。在油污染的后期很多鱼类虽然能在污染区正常生存,但患烂鳃病的概率很高。这与鱼类鳃室表面的碳氢化合物对覆盖在表面的粘液的溶解作用有很大关系。因为这层黏液对动物的具有重要的环境阻尼,渗透压调节和疾病寄生虫的防护作用[8]。
(3) 对生殖系统的影响
目前的一些研究显示了相抵触的结果, TOMAS和BUDIANTARA[10]报导了在萘(naphthalene)和燃油中暴露后的细须石首鱼血浆中雌二醇和睾酮浓度降低,且这一结果与卵巢组织对激素刺激的应激性降低有关,遂提出一些多环芳烃能干扰目标组织的激素膜受体。然而MELISSA等[11]的研究发现,在萘、B-萘黄酮(B-naphthoflavone)和惹烯( retene)中暴露后的鲫(Carassius auratus)的睾酮生成却得到促进。PACHECO和SANTOS[12]的研究表明,暴露在柴油水溶性成分中3 h的欧洲鳗鲡(Anguilla)的血浆皮质醇浓度显著升高。目前的研究尚不能就有机物污染对鱼类生殖过程的影响达成一致[13]。石油烃确能导致鱼
类的雌雄比例失调,对幼体有致畸作用,并降低其成活率。
3.2.2对珊瑚虫的影响
珊瑚礁的分布很广,世界三大洋中珊瑚礁的总面积相当于20个欧洲那么大。珊瑚虫对海洋环境的变化十分敏感。例如,海水失盐分过多,可导致珊瑚虫大批死亡,地震能使大片的珊瑚变成荒漠。珊瑚礁毁灭的众多原因之中,最为引人注目的是石油污染物侵袭。科学家们研究指出,珊瑚虫与其他海洋动植物的重要不同点之一是对石油污染特别敏感。这是因为他们不同于鱼类、海豹、海象、海豚、鲸类等，既不能逃跑来摆脱石油污染，也不能隐藏于任何一个安全的角落，就连定居于岩礁之间的蝴蝶鱼也休想幸免遇难。
3.2.3 对海洋生物幼体的影响
海水中致命的轻芳香烃物质及其衍生物质（PAN）,对不同的海洋动植物其影响也不相同。特别是海洋生物的幼体,对石油污染都十分敏感,这是用为它们的神经中枢和呼吸器宜都很接近其表表皮，表皮都很薄,有毒物质很容易侵入体内,而且幼体运动能力较差,不能及时逃离污染区域。根据计算结果,导致浮游小虾死亡的PAN浓度,只相当于在满满的一盆水中,滴进两滴石油时的浓度。当然,也不排斥有的底栖生物对石油有较强的抵抗能力,例如滨螺,它能分泌一种粘液保护住暴露的机体,减轻外界的直接影晌,在石油污染浓度不超过1%时,不至于被污染而死亡。
海洋生物学家还指出,PAN物质能够沉入深海之中,特别是在基风雨、大风天气过后。例如《艾罗》号油船遇险之后,在一次风暴之中,桑特拉和陈布鲁莫尔在80m深处发现了油滴。还发现石油滴粘附于海洋悬浮的微粒上,像降落伞一样慢慢地降落到海底。当海面布满油时其海底常发现有致命的芳香烃有毒物质聚集,而且这些有毒物质还常随海流扩散。有毒的“黑流”所经之处便留下一片“死亡”的痕迹-蠕虫、海葵及其他软体动物遗体遍布。
3.2.4 对蟹类的影响
美国海洋生物学家们研究了1969年发生于美国东部海域的一次中等程度的石油泛滥事件的后果指出,直到1976年石油泛滥海区蟹子的总数量还没有恢复到1969年以前的水平。而且石油污染对蟹类幸存者的损害有种种表现,例如动作滞缓、发育畸形、生长缓慢等,直到石油泛滥后的4-5年内,在蟹类生物细胞组织中,仍发现遗存着石油衍生物质的痕迹.直到1976年在巴泽兹湾(美国东北部)底部的石油污染沉积物中,仍然保存着十分显著的污染痕迹。柴油曝油后，仔虾曝油24 h后,活动能力和摄食能力明显下降,此后,身体逐渐失去平衡,不停地翻转打旋,逐渐昏迷而死亡[14]。油污染地区存活的螃蟹会出现运动器官衰退、挖穴能力降低、逃难反应迟钝、脱皮次数增加、在非交配季节展示交配色泽等异常行为,污染区沉积物中石油烃的浓度超过200*10-6mg/kg时,幼蟹一般熬不过冬季,这主要是由于这些地区中螃蟹挖穴深度没有正常情况时候那么深,幼蟹呆在浅穴中通常会被冻死。螃蟹摄入有机物时,会导致神经器官中毒,这样挖穴就出现了异常[15]。
3.2.5 对哺乳类动物的影响
海洋哺乳类(如海豹、鲸、海狮、海象、极熊、海獭等)在体表粘上溢油的石油(特别是重质原油)时,经过一定时间后可以自己清除掉。全身沾上石油的某种海豹,在海水中一天时间即可全部自净。某种海獭和极熊在油污后虽然自身立即清洗皮毛,但由犷将石油摄入体内而致病或死亡。进入体内的石油分布在体内各个组织。对海豹来说主要反映在内分泌方面的影响,极熊则是血液和肾功能受到严重损害。
对海洋植物的影响
植物抵抗油污染的能力是相当惊人的,即使在高度损害的情况下它们的恢复速度要比其他的生物快的多。坦皮港口发生的日本商船漏油事件严重影响了大型藻类的数量,但是在很短时间内大型海藻就出现了增殖[16]。研究表明,0.1~10.0 mgL-1浓度石油烃对旋链角毛藻生长皆表现为促进作用,而且促进作用随石油烃浓度的增加先增加,然后降低。这说明无论是低浓度,还是高浓度石油烃对其生长都表现为促进作用[17]。高浓度石油烃污染物(CPH&1.05 mg/L)对裸甲藻、新月菱形藻、三角褐指藻、小球藻和亚心形扁藻的生长有抑制作用,对于中肋骨条藻,石油烃污染物浓度在高于1196 mg/L时抑制其生长。但低浓度石油烃污染物则易促进赤潮藻类(裸甲藻、新月菱形藻、中肋骨条藻)的生长[18]。这并不能说明植物适于在油污染海域生长,它们的耐受能力可能与它们对石油烃的生物富集能力有关,当超过其耐受能力的时候,对藻类的生长仍然是负面的。硅藻可以耐受8 mg/L的燃料油,但是同属于硅藻植物的Dilylum brightwelli、Coscinodiscusgrani和Chaetoceros curvisetus都在24 h内死于含0.08 mg/L燃料油的海水中[19]。
3.4 对底栖生物的影响
许多研究已证明,海洋软体双壳类(如牡蛎、贻贝等)从环境中富集石油烃能力要大于鱼类,而其代谢、释放石油烃的能力却远小于鱼类[20]。牡蛎、贻贝能吸收大量的石油在它们的鳃部和肠子内,对油污染有极强的抵抗力,许多细小油珠可被它们吸收而从海面上消失。但是扇贝幼贝在摄食饵料时,几乎无选择地也同时摄食海水中的悬浊油分,进入胃中的油滴破乳后互相结合成大油滴,最终由于充满胃中不能排泄体外而导致幼贝死亡。在受污染的水域,鱼类和甲壳类石油烃含量水平大多在10~20 mg/kg间,少数超过30 mg/kg,贝类的一般较高,大多在50~100 mg/kg间。重污染水域中,贝类曾有超过1 000 mg/kg的记录。鱼类和甲壳类的富集系数一般在n*102范围,而贝类的一般在n*103~ n*104范围[21]。但是当海水中油含量达0.01 mg/L时,就会导致牡蛎组织部分坏死;当煤油浓度为0.001 ~ 0.004 mg/L时,纺织螺对食物的趋化能力降低[22]。虽然底栖生物能在油污染中存活,可是它们将长时间不能食用,因为有机物已经储存在它们的脂肪层,其中有些化合物有很强的抗生物分解、排泄能力,即使将它们在清水中放置6个月,也不能除尽体内的油类物质。
3.5 对浮游生物的影响
（1） 对浮游生物数量的影响
W iccman(1982)、崔毅,陈碧鹃(2000)、黄韧,杨丰华等(2001)研究表明海洋生物对海水中石油烃的浓缩能力与生物种类、生长时期有关[23~25],同时也取决于所栖息环境的石油烃含量水平。当水体石油含量达到或超过浮游植物的安全浓度,将对其造成危害。石油对浮游植物的毒性影响主要取决于石油碳氢化合物的含量及其它理化因子作用的程度。浮游植物具有生命周期短繁殖率高,种群补充快的自身特点,在低浓度石油污染的情况下浮游植物可能会迅速增殖而掩盖局部或暂时的数量减少,从而不易从生物数量上检测出石油污染。石油对浮游生物的间接危害也很严重,如年整个北大西洋和北海海面受油污损害的海鸟达45万只,油污杀死了大量海鸟,海鸟种类和数量减少的同时,作为其饵料的上层鱼类数量就会增加,上层鱼类的增加又引起浮游植物数量的减少。
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