渔业环境热污染由来已久,与火力发电、核能发电、以及钢铁、石油、化工、铸造、造纸等生产发展相伴。特别是20世纪30年代以后世界火力发电的大发展和70年代以后核能发电的大发展,转入到水中的废热越来越多,对渔业环境热污染日益严重。火力发电的燃料燃烧能量中,40%转化为电能,12%随烟气排放,48%随冷却水进入水体;在核电站,能耗的33%转化为热能,其余的67%均变为废热全部转入水中。在美国,每天排放的冷却用水达45亿米3,接近美国全国用水量的1/3;废热水含热量约2500亿千卡,足够25亿米3的水温升高10℃。电力工业是排放温热水量最多的行业。,据统计,排进水体的热量,有80%来自发电厂。中国长期以来是依赖火力发电的国家,成为渔业环境热污染严重的国家之一。90年代初开始核电建设,从秦山第一座30万千瓦压水堆核电站的建成,到2015年末,中国投入商业运行的核电机组共30台,总装机容量达2608万千瓦。核电作为中国战略性清洁能源,在今后将有更大的发展。由于核电冷却水的用量特别大,为解决冷却水问题,核电站一般都临海而建,因此对海洋环境的热污染问题,引起了广泛的关注和重视。
渔业环境热污染
人类活动引起渔业环境异常升温,从而对生态系统和渔业生物产生直接或间接、即时或潜在危害的现象。
- 英文名称
- thermal pollution of fisheries environment
- 所属学科
- 渔业
①温室效应。由于工业生产、汽车尾气、城市生活耗能等排放大量的二氧化碳,使大气中的二氧化碳浓度不断提高。二氧化碳吸收、太阳和地表的红外辐射热形成的温室效应,导致渔业环境大面积升温。②工业冷却水。最主要最直接的是火力发电厂、核电站、钢铁厂等企业循环冷却系统排出的热水。③其他热排水。石油、化工、铸造、造纸等企业和生活设施热转换排出的废热导致局部水域温度升高。
热污染对渔业水域生态系统具严重负面影响。
当水温升高时,藻类与湖草大量繁殖,会消耗水中的溶解氧,影响鱼类和其他水生动物的生存。同时,易引起藻类种群发生改变。研究表明,在水温20℃时硅藻占优势,在30℃时绿藻占优势,在35~40℃时蓝藻占优势。蓝藻占优势时,则发生水华。温度升高会引起水质发生物理的、化学的和生物化学的变化。如温度升高,水的黏度降低、密度减小,水中沉积物的空间位置和数量会发生变化,导致污泥沉积量增多;会使水中化学物质的溶解度增大,生化反应加速,影响水生生物的适应能力;还会引起水生生物群落结构发生变化,影响生物多样性;生化作用加强,有机残体的分解速度加快,营养元素大量进入水体,更易形成富营养化;为水中含有的病毒、细菌形成了一个人工温床,使其得以滋生泛滥,造成疫病流行。另外,水中含有的污染物,如毒性比较大的汞、铬、砷、酚和氰化物等,其化学活动性和毒性都会因水温的升高而加剧。
热污染可引起水体中溶氧量减少和生物呼吸耗氧增加,不利于生物新陈代谢。有研究表明,当水体升温10℃时,溶氧量约降低20%,生物群落的呼吸速率增加约两倍。由于成鱼有较强的回避能力,故由热污染直接导致成鱼死亡的情况较少。然而,对鱼卵及幼鱼的损害是严重的。鱼卵和幼鱼处于鱼类的早期生命阶段,其生命力十分脆弱,对环境中温度的变化十分敏感,且在江河、湖泊和海洋中随波逐流,无回避能力,当遇水体热污染时将大量死亡。不同鱼类的不同生命阶段对温度的适应能力、敏感性以及耐受力亦不同。初孵出膜的草鱼、鲢和鳙等的幼鱼对突变温差适应不超过±3℃;对热的敏感性,鲢>草鱼>鳙;对热的耐受力,草鱼>鲢>鳙,并随幼鱼的成长而增强。
热污染对鱼类生理方面的影响,从20世纪50年代起已引起许多学者的关注,并开展了一系列的研究工作。如H.B.普尔科夫[注]研究了多种鱼类心脏搏动结果,发现鳗、电鳐等鱼类在水温30℃以下能正常活动,超过此温限一般将破坏心脏各部分之间的传导性,使心耳与心室出现不联系的收缩,发生热阻抑,甚至陷入热麻痹死亡。中国学者利用草鱼实验表明,水温在30℃时草鱼心搏率每分钟为35次,呼吸率57.5次;升温至33℃时心搏率40次,呼吸率68~82次;再增至37℃时心搏率和呼吸率分别为47次与150次。超过此温限,频率开始下降,节律紊乱,直至死亡。
热污染的防治主要包括:严格管理热污染企业,控制废热向水体的转移量,将其控制在环境可承载的范围内;通过技术创新,实现冷却水的循环利用,以降低废热向水体的转移量;采用废热综合利用技术,实现废热的资源化利用,如利用废热取暖,利用温排水养鱼等;建立热污染生态损害补偿机制,实行谁污染谁担责,谁污染谁补偿,以遏制热污染行为。
世界许多国家针对热污染制定发布了相应的控制标准。美国规定废热水进入水体经混合后,需满足河水温升<2.83℃,湖水温升<1.66℃,海水冬季温升<2.2℃,夏季温升<0.83℃。俄罗斯规定在受纳水体内,夏季温升<3℃,冬季温升<5℃。中国GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中规定,人为造成的环境水温周平均最大温升≤1℃;GB 3097—1997《海水水质标准》中规定,人为造成的海水升温,第一、第二类水质夏季不超过当时当地1℃,其他季节不超过2℃;第三、第四类水质不超过当时当地4℃。