賴 照，楊麗坤，張 偉，朱 娜，王宏偉

（河北大學生命科學學院，河北保定 071002）

水體中的污染物來自人類生產(chǎn)生活的各個方面，生活污水、工業(yè)廢水是水污染的主要來源．人類生活產(chǎn)生的污水，含有大量的有機物和復雜的污染物成分，未經(jīng)處理排入水體，給水環(huán)境造成破壞．隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)污染物排放到水體中，嚴重污染水質(zhì)，給養(yǎng)殖業(yè)造成危害．目前，全世界每年約有4 200億m3的污水排入江河湖海，污染了5．5億m3的淡水，這相當于全球徑流的14%以上．中國是世界上水資源極度缺乏的國家之一，水資源總量為2．8124×1012m3，人均水資源的占有量不及世界人均水平的1/4［1］．因此，研究水環(huán)境中的污染物很有必要．

1 污染物對環(huán)境的影響

生物與環(huán)境之間存在著復雜的相互關系，環(huán)境因子可以造成生物生化指標的改變．污染物是一種可以明顯影響生物群落的環(huán)境因子．重金屬、氨氮污染物、農(nóng)藥（對硫磷）、多溴聯(lián)苯醚、有機物分解產(chǎn)生低氧脅迫是水污染的幾個重要來源．重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體—水生植物—水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重危害，并可能通過食物鏈直接或間接地影響到人類的自身健康，例如日本由于汞污染引發(fā)的“水俁病”和由鎘污染造成的“骨痛病”就是典型例證［2］．根據(jù) 20 世紀 90 年代環(huán)境年鑒［3－9］的統(tǒng)計，我國地表水環(huán)境污染狀況堪憂，七大水系中僅長江、珠江情況較好，且水質(zhì)有逐年下降的趨勢，氨氮在地表水體超標污染物中出現(xiàn)頻率非常高．對硫磷是體內(nèi)膽堿酯酶的不可逆性抑制劑，屬劇毒類農(nóng)藥，會隨著地表徑流進入水體．環(huán)境中的對硫磷也可以通過食物鏈發(fā)生生物富集作用．芳香族化合物在自然界廣泛存在，苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物對生物具有相當大的毒性和致癌、致突變作用．水體環(huán)境中溶解氧變化會影響到氧自由基的產(chǎn)生，機體缺氧時，組織的脂質(zhì)過氧化作用增強，機體代謝產(chǎn)生的氧自由基增多［10］．筆者通過對這幾種污染源的分析，以期了解水體污染物對生物的影響．

2 主要污染物

2．1 重金屬

重金屬進入水體后對水生生物具有很多不利影響，水生生物體內(nèi)的重金屬干擾其新陳代謝，致病甚至致死．重金屬進入水環(huán)境的危害已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P注的問題．淡水中的水生生物對水體中的重金屬有強烈的吸附作用，易使水生生物中毒，而且重金屬可以通過生物富集作用進一步危害上層營養(yǎng)級生物乃至人類的健康．Cu2+，Hg2+廣泛用于生產(chǎn)生活中，易進入水環(huán)境造成污染．

高濃度的重金屬對生物產(chǎn)生致死作用．銅在天然水體中有多種存在形式，其中自由Cu2+被普遍認為是銅對水生生物致毒的主要形式．當在生物體內(nèi)積累到一定數(shù)量后，就會出現(xiàn)受害癥狀，生理受阻、發(fā)育停滯，甚至死亡，整個水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能受損，崩潰［11］．管越強等［12］利用 CuSO4溶液研究了Cu2+對鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）的毒性影響．Cu2+在24 h和48 h時對鈍頂螺旋藻的半數(shù)有效濃度（EC50）分別為46．84，23．91 μmol/L，對鈍頂螺旋藻的安全濃度為1．869 μmol/L．Cu2+在安全濃度時對藻體無害，但藻體富集Cu2+會對食用者產(chǎn)生危害．徐勤松等［13］對黑藻的研究表明，Cu2+對葉綠素總含量影響顯著，并呈負相關．在1 mg/L處理濃度時，葉綠素含量變?yōu)閷φ罩档?1．4%;5 mg/L處理濃度時為對照值的51．4%．張亞娟等［14］研究了Hg2+對日本沼蝦的急性毒性，在24 h下，測定了Hg2+對日本沼蝦（Macrobr achiumnip ponnensis）的24，48，72，96 h 的 LC50值分別為 60．2，52．4，47．6，38．0 μg/L．

重金屬對生物的代謝酶類也有一定的影響．張開明等［15］對黃菖蒲 Cu2+脅迫抗性研究中發(fā)現(xiàn)POD，SOD，CAT酶在低濃度短期內(nèi)有較好的抗脅迫能力，隨著脅迫濃度的加強和處理時間的增加，3種酶活性均呈現(xiàn)下降趨勢，表明高濃度Cu2+對黃菖蒲植株細胞的生理造成嚴重的傷害．張亞娟等［14］研究發(fā)現(xiàn)，在幾個Hg2+質(zhì)量濃度梯度脅迫下，超氧化物歧化酶（SOD）、Na+－K+－ATPase、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）活性均受到不同程度的抑制，隨Hg2+質(zhì)量濃度的升高，抑制作用越明顯．

重金屬還會影響生物的其他生化指標．周一兵等［16］測定了 Hg2+，Cu2+，Zn2+3 種金屬及其不同混合方式對蛤仔的呼吸、排泄和O/N比有明顯的影響：Cu2+的質(zhì)量濃度在 0．01 ～0．069 mg/L，Zn2+的質(zhì)量濃度在0．1～1．58 mg/L時對蛤仔的耗氧率、氨氮排泄率和O/N比影響相對較小;Cu2+質(zhì)量濃度在0．158 mg/L以上，Zn2+的質(zhì)量濃度在 6．31 mg/L 以上時，對其代謝將產(chǎn)生顯著影響;Hg2+的質(zhì)量濃度在0．005～0．05 mg/L范圍內(nèi)，對蛤仔耗氧率和氨氮排泄率有抑制作用，并使O/N比值顯著降低．孫平躍等［17］等發(fā)現(xiàn)河蜆體內(nèi)Zn和Cu的含量顯著高于Cd，Cr和Pb的含量，且Zn和Cu含量之間呈顯著的正相關．曾麗璇等［18］發(fā)現(xiàn)，隨著金屬鎘和銅濃度的增大，河蜆的耗氧率、排氨率均有明顯的下降．

重金屬可以通過生物富集作用進一步危害上層營養(yǎng)級生物．Hg2+作為一種常見的毒性強的重金屬污染物，易吸收和富集，不易排除和分解，通過食物鏈危害人體的健康．河蜆是長江口濱岸潮灘分布最廣的大型底棲動物，其軟體組織對Cu，Mn和Zn有明顯的富集作用．畢春娟等［19］發(fā)現(xiàn)秋季時BSAFs值分別達 2．01，1．41 和 2．85．河蜆對 Cu 具有明顯的選擇性吸收作用，不同岸段河蜆體內(nèi)Cu含量差異不大．

2．2 氨氮

傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖，無論是在魚塘、水庫、河灣進行的淡水養(yǎng)殖，還是在海塘、海灣進行的淺海海水養(yǎng)殖，都存在殘余餌料和魚糞污染養(yǎng)殖區(qū)水體的問題，加之各地工業(yè)含氮廢物排放的增加，以及農(nóng)業(yè)上以氯化銨、尿素為主的氮肥的大量使用，造成養(yǎng)殖水體普遍氨氮質(zhì)量濃度較高，富營養(yǎng)化［20］．韓力強等［21］以斑馬魚（Brachyclanio rerio）為試驗材料，用氯化銨模擬水體中氨氮進行急性毒性試驗．得到24，48，72，96 h 的半致死濃度（LC50）分別為126，114，105，101 mg/L．各類酶活的變化與氨氮質(zhì)量濃度都呈一定相關性，隨著氨氮質(zhì)量濃度增大，ATP酶活性受到顯著抑制，CAT酶呈曲線變化．

2．3 農(nóng)藥（對硫磷）

對硫磷對水生生物有較大的毒性，影響生物的新陳代謝，高濃度的對硫磷對水生生物具有致死作用．王宏偉等［22］發(fā)現(xiàn)，隨著對硫磷質(zhì)量濃度的增加，中華米蝦肌肉中SOD活力會呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其對中華米蝦的毒害程度也加深，高質(zhì)量濃度的對硫磷使中華米蝦在短時間內(nèi)運動比較活躍，甚至還有蛻皮現(xiàn)象，蛻皮現(xiàn)象隨對硫磷質(zhì)量濃度的增加而加重;隨著時間的延長，蝦的運動能力逐漸下降，運動變緩，最后靜伏缸底而死亡．

2．4 低氧脅迫

溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）作為水生動物賴以生存的前提條件，是影響水生動物生長、呼吸、物質(zhì)和能量代謝等的重要環(huán)境因子．污水中的有機物被微生物分解時消耗水中的溶解氧，影響魚類等水生生物的生命，水中溶解氧耗盡后，有機物進行低氧分解產(chǎn)生硫化氫、硫醇等難聞氣體，使水質(zhì)進一步惡化．

為闡明低氧脅迫對日本沼蝦呼吸代謝和氧化代謝的影響，并初步探討其作用機制及日本沼蝦的抗氧化響應機制，管越強等［23］將日本沼蝦暴露于低氧（（2±0．2）mg/L，8 h）中，隨著低氧暴露時間延長，日本沼蝦肝胰腺和肌肉組織細胞色素氧化酶（CCO）和琥珀酸脫氫酶（SDH）活力顯著下降，延胡索酸還原酶（FRD）和乳酸脫氫酶（LDH）活力顯著上升;總抗氧化能力（T－AOC）和過氧化氫酶（CAT）活力顯著上升，超氧化物歧化酶（SOD）活力顯著下降，P＜0．05．T－AOC 和CAT活力增加、SOD活力降低，是日本沼蝦適應低氧環(huán)境所采取的一種抗氧化策略．

2．5 多溴聯(lián)苯醚

多溴聯(lián)苯醚（Poly Brominated Diphenyl Ethers，PBDEs）是一類溴代阻燃劑化合物，主要包括五溴聯(lián)苯醚、八溴聯(lián)苯醚和十溴聯(lián)苯醚，通常作為阻燃添加劑被廣泛地應用在電子、電器、化工、交通、建材、紡織等領域中［24］．PBDEs是一類環(huán)境中廣泛存在的全球性有機污染物．由于其具有環(huán)多溴聯(lián)苯醚環(huán)境持久性、遠距離傳輸、生物可累積性及對生物和人體具有毒害效應等特性，對其環(huán)境問題的研究已成為當前環(huán)境科學的一大熱點．水環(huán)境是PBDEs全球循環(huán)的重要組成部分．PBDEs可通過地表徑流、大氣干濕沉降和其他方式進入水環(huán)境．

水生生物累積PBDEs的機制是極其復雜的，不同營養(yǎng)級也是生物體PBDEs累積差異的主要原因，一般為哺乳動物＞魚類＞無脊椎動物＞浮游植物［25－27］．低營養(yǎng)級生物體中的 PBDEs會通過食物鏈逐級放大，最后以高濃度累積于高營養(yǎng)級的水生生物中．

3 結(jié)語

綜上所述，目前水環(huán)境普遍受到重金屬、氨氮污染物、農(nóng)藥（對硫磷）、多溴聯(lián)苯醚、有機物分解產(chǎn)生低氧脅迫污染和作用，并且很多地區(qū)仍呈急劇的上升趨勢．人們已經(jīng)逐漸認識到水環(huán)境污染物造成的危害．目前，水體中這幾種主要污染物的研究主要停留在對生物生化指標的影響和產(chǎn)生致死作用的濃度上，人們對水環(huán)境中污染物的認識仍存在不足，對污染物的水生生物累積和放大做了一定的基礎研究［28］，但還了解甚少．

因此，為了準確了解水體污染物及其生態(tài)風險，需要對水體污染物的賦存特征進行全面的調(diào)查研究，探討污染的主要來源;深入研究不同水體不同營養(yǎng)級的水生生物中污染物水平，揭示污染物通過食物鏈放大的規(guī)律，合理準確地評價污染的生態(tài)風險;進一步闡明水體和水生生物中污染物變化趨勢，為水環(huán)境污染的風險管理和污染控制提供依據(jù)．

4 展望

污染物的水生生物累積和放大作用將是未來幾年的研究熱點．重金屬、農(nóng)藥（對硫磷）和多溴聯(lián)苯醚多為非降解型有毒物質(zhì)，一旦進入環(huán)境就很難去除．目前重金屬污染的治理方法主要是物理化學方法，生物修復技術(shù)作為經(jīng)濟、高效、環(huán)保的治理技術(shù)也受到廣泛關注［2］．氨氮污染物和有機物分解產(chǎn)生低氧脅迫也可以通過生物作用修復．近年來水體生物修復技術(shù)發(fā)展迅速，利用水生植物、微生物對水體中氮、磷元素進行有效吸附、轉(zhuǎn)化和降解，可減輕水體富營養(yǎng)化程度，修復水體自凈功能［29］．由此可見，生物修復技術(shù)在水環(huán)境污染物的治理和防治方面具有重要的研究價值和應用前景．

［1］陳英旭．農(nóng)業(yè)環(huán)境保護［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2007：38－39．

［2］黃海濤，梁延鵬，魏彩春，等．水體重金屬污染現(xiàn)狀及其治理技術(shù)［J］．廣西輕工業(yè)，2009（5）：99－100．

［3］王子強，楊朝飛．中國環(huán)境年鑒（1993）［M］．北京：中國環(huán)境科學出版社，1993：59－60．

［4］張力軍．中國環(huán)境年鑒（1994）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1994：79－80．

［5］張力軍．中國環(huán)境年鑒（1995）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1995：65－67．

［6］張力軍．中國環(huán)境年鑒（1996）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1996：88－89．

［7］許正?。袊h(huán)境年鑒（1997）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1997：58－59．

［8］許正?。袊h(huán)境年鑒（1998）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1998：167 －168．

［9］許正隆．中國環(huán)境年鑒（1999）［M］．北京：中國環(huán)境年鑒社，1999：117 －118．

［10］王宏偉，曹向可，錢慶增，等．飼料中錳對日本沼蝦抗氧化酶活性的影響［J］．河北大學學報：自然科學版，2008，28（3）：300 －304．

［11］李玥．鎘、銅、鋅對四種水生植物的毒性效應［D］．沈陽：東北大學，2007．

［12］管越強，張義科，陳勇，等．Cu2+對鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）的毒性影響［J］．河北大學學報：自然科學版，2000，20（2）：182 －184．

［13］徐勤松，施國新，王學．鎘、銅和鋅脅迫下黑藻活性氧的產(chǎn)生及抗氧化酶活性的變化研究［J］．水生生物學報，2006，30（1）：107 －111．

［14］張亞娟，王軍霞，趙盼茹，等．Hg2+對日本沼蝦的毒性作用［J］．河北大學學報：自然科學版，2008，28（1）：74－78．

［15］張開明，黃蘇珍，原海燕．水生花卉黃菖蒲Cu2+脅迫抗（耐）性研究［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學，2006（6）：217－219．

［16］周一兵，尹春霞，楊建立．菲律賓蛤仔的呼吸與排泄對三種重金屬慢性毒性的反應［J］．大連水產(chǎn)學院學報，1989，18（1）：8 －15．

［17］孫平躍，王斌．長江口區(qū)河蜆體內(nèi)的重金屬含量及其污染評價［J］．應用與環(huán)境生物學報，2003，10（1）：79－83．

［18］曾麗璇，陳桂珠，吳宏海．重金屬鎘和銅對河蜆呼吸和排泄的毒性研究［J］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（1）：175－178．

［19］畢春娟，陳振樓，許世遠，等．長江口潮灘大型底棲動物對重金屬的累積特征［J］．應用生態(tài)學報，2006，17（2）：309－314．

［20］孫振中，劉淑梅．非離子氨氮對羅氏沼蝦幼體的毒性研究［J］．水產(chǎn)科技情報，1999，26（4）：174 －177．

［21］韓力強，康現(xiàn)江，李雙石，等．氨氮對斑馬魚2種代謝酶類的影響［J］．河北大學學報：自然科學版，2005，25（2）：179－184．

［22］王宏偉，蔡端波，霍艷高，等．對硫磷脅迫下錳對中華米蝦SOD活性的影響［J］．河北大學學報：自然科學版，2009，29（1）：81 －84．

［23］管越強，李利，王慧春，等．低氧脅迫對日本沼蝦呼吸代謝和抗氧化能力的影響［J］．河北大學學報：自然科學版，2010，30（3）：301 －306．

［24］ Liu Hanxia，Zhang Qinghua，Jiang Guibin．Polybrominated diphenyl ethers and its related environmental problems［J］．Progress in Chemistry，2005，17（3）：554 －562．

［25］ Johnson-Restrepo B，Kannan K，Addink R，et al．Polybrominated diphenyl ethers and polychlorinated biphenyls in a marine foodweb of coastal Florida［J］．Environmental Science and Technology，2005，39（21）：8243 －8250．

［26］ Wolkers H，Van Bavel B，Derocher A E，et al．Congenerspecific accumulation and food chain transfer of polybrominated diphenyl ethers in two arctic food chains［J］．Environmental Science and Technology，2004，38（6）：1667－1674．

［27］ Boon J P，Lewis W E，Tjoen-A-Choy M R．Levels of polybrominated diphenyl ether（PBDE）flame retardants in animals representing different trophic levels of the North Sea food Web［J］．Environmental Science and Technology，2002，36（19）：4025 －4032．

［28］ Wang X L，Satoa T，Xing B S，et al．Health risks of heavy metals to the general public in Tianjin，China via consumption of vegetable and fish［J］．Science of the Total Environment，2005，350（1）：28 －37．

［29］鄭煥春，周青．微生物在富營養(yǎng)化水體生物修復中的作用［J］．中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2009，17（1）：197 －202．