海洋污染物的迁移转化(卷名：大气科学 海洋科学 水文科学)
marine pollutant transfer
在海洋环境中污染物通过参与物理、化学或生物过程而产生空间位置的移动，或由一种地球化学相（如海水、沉积物、大气、生物体）向另一种地球化学相转移的现象称为污染物的迁移；污染物由一种存在形态向另一种存在形态转变则称为污染物的转化。迁移与转化是两个不同的概念，但迁移过程往往同时伴随发生形态转变，反之亦然。例如工业废水中的六价铬在迁移入海过程中可以被还原为三价铬，三价铬在河口水域由于介质酸碱度的改变形成氢氧化铬胶体，后者在海水电解质作用下发生絮凝，沉降在河口沉积物中。上例说明：由于化学反应和水流搬运，铬在迁移中价态和形态均发生了变化，并由水相转入沉积相。
迁移转化过程 海洋环境是一个复杂的系统，它包括海洋本身及其邻近相关的大气、陆地、河流等区域，且可按其地理和生态特征分为若干亚系统。污染物向海洋环境和在海洋环境中的迁移转化过程主要有以下 3种：
① 物理过程。污染物被河流、大气输送入海，在海气界面间的蒸发、沉降；入海后在海水中的扩散和海流搬运；以及颗粒态污染物在海洋水体中的重力沉降等，都属于物理迁移过程。
② 化学过程。由于环境因素的变化，污染物与环境中的其他物质产生化学作用，如氧化、还原、水解、络合、分解等，使污染物在单一介质中迁移或由一相转入另一相，都属于化学迁移过程。它常常伴随有污染物形态的转变。
③ 生物过程。污染物经海洋生物的吸收、代谢、排泄和尸体的分解，碎屑沉降作用以及生物在运动过程中对污染物的搬运，使污染物在水体和生物体之间迁移，或从一个海区或水层转到另一海区或水层，以及在海洋食物链中的传递，都属于生物转运过程。微生物对石油等有机物的降解作用和对金属的烷基化作用则是重要的生物转化过程。
污染物在海洋环境系统中的物理、化学和生物迁移转化过程可以按不同区域和不同界面分类（见表）。
表中第Ⅰ类过程发生在污染物入海前，影响和决定入海污染物的性质和形态特征。第Ⅱ类各界面过程支配着污染物进入海洋或从海洋输出的场所(大气或沉积物)和速率。第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类过程支配和决定污染物在海洋中的分布和最终归宿。第Ⅴ类过程决定污染物在海洋生态系中的分布，是制定最终环境质量标准的基础。1976年国际海洋污染物迁移讨论会将最重要的迁移过程总结归纳为:空气-海洋；河流-海洋；颗粒物-海洋；沉积物-海洋和生物-海洋等五个界面。并提出研究内容主要是：污染物的形态及其迁移过程中的转变；界面输出、输入速率，通量和机制；各类污染物在海洋环境中的最终归宿。
污染物在海洋环境各界面的迁移 ①空气－海洋界面。大气输送是陆源污染物入海的重要途径之一。陆源重金属微量元素（如汞、铅等），包括某些石油烃和有机氯在内的有机物，放射性核素和微生物等都可从大气沉降到海面，富集在海洋表面微层中（小于 0.1毫米厚度的薄层）。当微表层气泡破碎时，污染物也可从海水回到大气。微表层对控制海－气间物质的交换速率起着支配作用。大部分物质在海－气界面都以二个方向进行迁移，但净通量是输入海洋。大气输送往往是某些污染物的主要入海途径，如已知重金属污染物铅和汞从海面气溶胶进入大洋的量大于河流输入量。另一方面，通过海-气交换作用，也可使近海倾废区的某些污染物通过大气向陆地输送。
② 河流－海洋界面。河口海域是人类活动影响最大的区域。全世界的污染物质大部分是经过河流入海的。河-海界面物理混合过程较快，且由于酸碱度、盐度等环境因素的改变、化学过程也较为复杂。每年经河流进入海洋的淡水量约4×1016升，包括溶解和颗粒态金属和有机污染物在内的悬浮物质和溶解盐类约2×1013千克，其中18％左右是溶解盐类，82％左右是悬浮固体物质。
河流输送的溶解态和悬浮态污染物的行为取决于物质的理化性质和复杂的环境因素的相互作用。例如环境酸碱度、盐度、氧化－还原状况、有机物和胶体的含量等都对污染物迁移有影响，而且随不同河口和地理环境而异。许多河口海域的氧化－还原电位和溶解氧含量在水平和垂直方向上都有差异，这就使变价元素在同一海域的不同部位有不同的价态（如As3+和As5+， Cr3+和Cr6+，M2+n和M4+n等），迁移能力也随之发生变化。一些重金属离子(如 Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+)可以被河流中胶体或颗粒物吸附，或在河口区的氢氧化物胶体吸附，或在海水电解质作用下产生絮凝、沉降，富集在河口沉积物中。另一些重金属离子形成氢氧化物沉淀（如氢氧化铬）。腐殖质等有机物质和有机污染物（如洗涤剂）可以改变胶体和颗粒物质的电位和离子交换性能，盐度可以影响絮凝作用的速率，从而影响污染物的迁移和归宿。一般说来，与淡水一道进入海湾和河口的颗粒物质，其中只有一部分到达深海，大部分都滞聚在河口海域和沿岸沉积物中。
③ 颗粒物－海洋界面。颗粒物质不仅在河流向海洋输送污染物质中起主要作用，而且在污染物进入海洋后向海底的迁移过程中也起着重要作用。在河口海域，一方面颗粒物可以吸附离子或分子态污染物使之从水体转入沉积物，另一方面吸附了污染物的河生颗粒物质在河口海域，由于颗粒物表面积缩小或吸附平衡改变，或与海水中高浓度的钙、镁离子交换，被吸着的污染物离子或分子也可以解吸，从颗粒物重新进入水体。海洋中大多数颗粒物的粒径范围为1～100微米，在水中的沉降速率与粒径大小成正相关。据测定，100微米粒径石英球在10℃时的沉降速率为0.7厘米/秒。海洋颗粒物质的成分主要是无机碎屑和生物尸体、粪粒、骨骼，它们的丰度决定于从海面和大陆边缘进入海洋的无机物质的量和海洋生物的数量及活动。在颗粒物沉降过程中，还伴随着对海水中溶解元素的吸附和解吸作用。
④ 沉积物－海洋界面。沉积物是大多数海洋污染物的最后归宿和储藏库。在这个界面发生着复杂的物理、化学和生物过程。其中微生物氧化还原作用是重要因素。到达海底的颗粒态污染物也可以由于底层流和波浪的作用再悬浮而回到水体，或被底层流搬运而再迁移，再迁移的污染物在底层流减弱后可以在另一地点再沉积。进入沉积物的部分污染物经过长期的成岩作用可以最终埋藏在沉层沉积物中，表层沉积物中有机结合态污染物可被氧化、分解而进入间隙水。由于污染物浓度在间隙水中高于上覆水，浓度梯度产生的扩散作用可使污染物从间隙水向上覆水扩散而形成对水体的“二次污染”。沉积物的缓慢蓄积过程还受到底栖生物（如掘穴动物）扰动作用的影响。底栖动物不仅可以搅动沉积物改变理化环境，如改变溶解氧含量和氧化还原电位，而且还可以泵吸海水，增强沉积物-间隙水间的交换作用。底栖动物对某些污染物的摄入、积累和排泄作用也是深海污染物的一种重要迁移过程。
⑤ 生物－海洋界面。海洋生物通过不同的方式从海洋环境中吸收和累积污染物，并经同化和转化，在海洋食物链中的传递，以及向体外的排泄等作用，构成了污染物的生物迁移转化系统。海洋生物对许多种重金属元素和有机氯农药的浓缩系数可达103～105。污染物进入生物体后，有的不经过同化作用，也没有改变形态即向体外排泄，有的经过同化作用，改变了形态后再排泄。如有的生物吸收有毒的离子态金属，排出无毒或低毒的有机结合态金属。底栖生物如贻贝和牡蛎对重金属、烃类、石油和农药都有较大的积累作用。已被用来作为海洋污染的指示生物。
意义 研究海洋污染物的迁移转化过程不仅可以了解污染物从污染源排入海洋环境的输送途径、迁移转化过程和最终归宿，还可以了解海洋污染物对海洋水产资源的影响，为海洋倾废区域的选择提供依据；对研究海底石油等矿产资源开发造成对海洋环境质量的影响，为海水水质标准的制订、海洋环境影响评价和海洋环境管理等提供科学依据。而且迁移转化规律的研究还具有海洋地球化学的理论意义。
参考书目
联合国海洋污染科学问题专家组：《海洋健康状况评价》，海洋出版社，北京，1984。(GESAMP，The Reviewof the Health of the Oceans，UNESCO Press，Paris，1982.)
H.L.Windon，R.A.Duce，Marine Pollutant Transfer，Lexington Books，D.C.Heath & Co.，Lexington，Mass，U.S.A.，1976.