谷先坤，劉燕山，唐晟凱，李大命，張彤晴，沈冬冬，張增，何浩然

（江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇省內(nèi)陸水域漁業(yè)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210017）

持久性有機(jī)污染物（Persistent organic pollutants,POPs）是指具有長期殘留性、生物積累性、半揮發(fā)性和高毒性，并且能夠通過各種環(huán)境介質(zhì)（大氣、水、生物體等）進(jìn)行長距離遷移，對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有嚴(yán)重危害的天然或人工合成的有機(jī)物，包括脂肪族、芳香族和脂肪族氯代烴。POPs 可通過食物鏈進(jìn)行傳遞和放大，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人類健康[1-2]。

沉積物作為環(huán)境變化的記錄者和水生生物食物來源的提供者，在水生生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位，沉積物中的POPs 遷移轉(zhuǎn)化一直以來是人們關(guān)注的重點(diǎn)。一般來說，沉積物是POPs 儲存庫之一，既是“匯”，同時也是水體和土壤污染的內(nèi)“源”[3-4]。POPs 一方面與沉積物中的有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)等組成物質(zhì)發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，如分配、物理吸附、化學(xué)吸附等[5]。同時在一定條件下，沉積物中POPs又會發(fā)生各種轉(zhuǎn)化進(jìn)入水體并通過反復(fù)的沉降—懸浮過程進(jìn)行遷移和擴(kuò)散[6-7]。

河蜆，Corbicula fluminea（Müller,1774），屬于瓣鰓綱（Lamellibranchia），真瓣鰓目（Eulamellibranchia），蜆科（Corbiculidae），蜆屬（Corbicula），雙殼類淡水軟體動物，我國典型、特色雙殼貝類，廣泛分布在我國及東南亞的淡水湖泊、河流、水庫等水體的沉積物表層，是眾多淡水生態(tài)系統(tǒng)的底棲優(yōu)勢種之一。河蜆具有重要的生態(tài)功能，是重要的消費(fèi)者和分解者；同時其含豐富的粗脂肪，對水體的營養(yǎng)元素、重金屬和有機(jī)污染物具有富集能力等，具有重要的環(huán)境指示作用。因此河蜆對沉積物中POPs 遷移轉(zhuǎn)化具有重要影響和作用?，F(xiàn)從河蜆對沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥的生物富集、河蜆的生物擾動影響及河蜆對POPs生物有效性等方面的影響進(jìn)行綜述。

1 河蜆對沉積物POPs 生物富集效應(yīng)

河蜆是廣泛分布在沉積物表層的淡水生態(tài)系統(tǒng)的底棲優(yōu)勢種，其對重金屬、持久性有機(jī)污染物等具有較強(qiáng)吸收、富集能力，所以河蜆較多應(yīng)用于水體沉積物生物富集及生物毒性效應(yīng)研究。李天云等[8]利用河蜆研究了沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥在生物體內(nèi)的累積效應(yīng)，結(jié)果表明河蜆可以作為檢測沉積物中污染物的慢性毒性的試驗(yàn)生物，并發(fā)現(xiàn)河蜆對有機(jī)氯農(nóng)藥的富集作用為內(nèi)臟團(tuán)>肌肉>鰓。沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥被河蜆的消化液解吸下來并累積到河蜆體內(nèi)，是河蜆累積疏水性有機(jī)污染物的主要途徑；盧杰[9]發(fā)現(xiàn)河蜆對酚的耐受性極高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通淡水生物的承受極限（10.4 mg/L），河蜆體內(nèi)酚的最大富集量達(dá)到了41.36 mg/kg；任淑智[10]將河蜆作為監(jiān)測薊運(yùn)河有機(jī)氯農(nóng)藥污染的指示生物，發(fā)現(xiàn)河蜆體內(nèi)“666”含量和水中“666”含量存在相關(guān)關(guān)系。此外也有研究發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥在河蜆鰓、肌肉、內(nèi)臟團(tuán)中的含量差別較大，其中原因有待進(jìn)一步探究[11-14]。

2 河蜆對沉積物OCPs 遷移轉(zhuǎn)化影響

除了對持久性有機(jī)污染物的生物富集外，河蜆的生物擾動是影響沉積物污染物遷移轉(zhuǎn)化過程的重要因素。生物擾動（bioturbation），即底棲生物通過潛穴、爬行、覓食和避敵等活動而導(dǎo)致的沉積物初級結(jié)構(gòu)的改變。通過對沉積物的搬運(yùn)、混合以及微環(huán)境的改變，加速沉積物與上覆水的物質(zhì)交換和能量流動，改變了沉積物-水界面的污染物傳輸通量和轉(zhuǎn)化過程。大型底棲動物促使挪威奧斯陸港沉積物中賦存的PAHs、PCBs 和DDT 等污染物分別以每天243，19.6 和13.6 pmol/m2的速度向水體釋放[15]；底棲動物螃蟹的活動則促進(jìn)了阿根廷BahíaBlanca 河口沉積物中DDT 和HCH 等有機(jī)氯農(nóng)藥向水體的釋放[16]。河蜆的生物擾動作用不容忽視。河蜆通過濾食和生物沉降使水體營養(yǎng)鹽向沉積物表層轉(zhuǎn)移，顯著降低水體總氮、總磷和懸浮物濃度，抑制了浮游生物的密度，增加了水體透明度[17－18]。河蜆擾動增大了沉積物鐵結(jié)合態(tài)磷含量，促進(jìn)了沉積物中溶解性活性磷SRP 向上覆水釋放，同時其自身代謝可能對促進(jìn)SRP 向上覆水釋放具有主導(dǎo)作用[19-20]。王雪等[21]研究發(fā)現(xiàn)，河蜆生物擾動作用對表層沉積物氮素釋放同樣具有明顯的促進(jìn)作用。

目前對河蜆生物擾動作用研究多集中于河蜆對沉積物氮、磷等營養(yǎng)鹽元素的釋放、遷移、轉(zhuǎn)化的作用和影響分析，而對河蜆對持久性有機(jī)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化影響的探討相對較少。黃勤超等[22]指出，部分底棲動物如蚯蚓、河蜆等通過自身的代謝作用，將部分POPs 轉(zhuǎn)化成低毒或無毒產(chǎn)物。聶湘平等[23]利用微宇宙模擬水生態(tài)系統(tǒng)探索多氯聯(lián)苯在水體環(huán)境中的行為，對多氯聯(lián)苯在水體、沉積物、生物體（皇冠水草、河蜆、鰱）不同分配相，在生物體不同組織、器官中含量、分布以及遷移、富集等時間變化動態(tài)過程進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與皇冠水草、鰱相比，河蜆具有更高的生物富集系數(shù)，河蜆對多氯聯(lián)苯有明顯的吸收積累，但河蜆生物蠕動造成的擾動可使部分底泥發(fā)生再懸浮，使得吸收平衡時間較長。

3 河蜆對沉積物微環(huán)境的影響

分析POPs 在環(huán)境介質(zhì)中的遷移和轉(zhuǎn)化，是研究POPs 在水生生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境行為的基礎(chǔ)和前提。POPs 在環(huán)境介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化的影響因素紛繁復(fù)雜，互相聯(lián)系。沉積物組成和結(jié)構(gòu)、溫度、pH 值、溶解氧含量、POPs 本身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)都是POPs 在環(huán)境介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化的重要影響因子。沉積物中總有機(jī)碳（TOC）含量與PAHs 含量顯著相關(guān), 沉積物的粒徑與OCPs 和PCBs 的含量之間有很好的相關(guān)性[24]。隨著溫度的升高，沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥的釋放明顯加強(qiáng)，且在紊動條件下的釋放速率和強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜止條件下[25]。DDT 在厭氧條件下被微生物分解為DDD，而在好氧條件下轉(zhuǎn)為DDE。厭氧還原過程會生成酸性發(fā)酵產(chǎn)物，引起局部pH 值的變化，從而影響溶解性PCBs 和吸附在有機(jī)質(zhì)上的PCBs 之間的動態(tài)平衡[26]。

河蜆的代謝、排氨等生理活動和虹吸、挖穴等生物擾動可以改變沉積物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、改變沉積物-水界面的微環(huán)境條件，甚至改變污染物的組成和性質(zhì)，從而對沉積物中POPs 的遷移、轉(zhuǎn)化、分解等產(chǎn)生影響。河蜆體內(nèi)可能存在能夠有降解重金屬、POPs 的物質(zhì)。國外已有研究表明，河蜆體內(nèi)所含有的金屬硫蛋白、縮氨酸、微量元素等物質(zhì)均能對POPs、重金屬等產(chǎn)生抑制作用[27-28]。張雷等[19]研究發(fā)現(xiàn)河蜆擾動顯著增加了沉積物含水率和總微生物活性，并且其對沉積物含水率和總微生物活性的增加在表層最大，隨深度增加而遞減。河蜆的活動增加了富含氧氣上覆水的下滲，增加了含氧沉積物體積與有氧-無氧沉積物界面的面積[29]。河蜆的擾動也為沉積物中氧化還原反應(yīng)提供電子受體，沉積物氧化還原環(huán)境與有氧-無氧界面的變化，以及伴隨河蜆活動所產(chǎn)生的平流、生物引灌等過程，改變了沉積物的化學(xué)特征與微生物活性[30]。但河蜆對沉積物的改變與沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥的釋放、轉(zhuǎn)化以及分解等環(huán)境行為之間的關(guān)聯(lián)、作用及影響因子等問題尚不明確，需進(jìn)一步探討。

4 河蜆對沉積物POPs 生物有效性的影響

河蜆的生物擾動不僅改變了沉積物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，改變沉積物的微環(huán)境條件，同時進(jìn)一步影響了沉積物污染物的生物有效性，從而影響了沉積物污染物的毒性。賈艷霞等[31]研究了河蜆生物擾動對沉積物重金屬生物有效性的影響，結(jié)果顯示河蜆擾動氧化了沉積物中的酸可揮發(fā)性硫化物，導(dǎo)致了沉積物重金屬向上覆水的釋放，沉積物中氧化酸可揮發(fā)性硫化物的含量降低改變了其對沉積物中親硫金屬的結(jié)合能力，增強(qiáng)了沉積物中重金屬的毒性。趙中華等[32]利用河蜆、銅銹環(huán)棱螺研究了太湖沉積物DDT 的生物有效性，發(fā)現(xiàn)河蜆體內(nèi)富集的DDTs的含量明顯較銅銹環(huán)棱螺高，這主要是因?yàn)楹油様z食等生物活動對沉積物的擾動作用劇烈，增大了河蜆與沉積物的接觸面積，同時也會加速沉積物中顆粒態(tài)污染物的釋放，提高了可被生物吸收利用部分污染物的含量。

5 結(jié)語

目前對河蜆的富集作用及毒性效應(yīng)多在水相中進(jìn)行，針對全沉積物的研究相對較少，后續(xù)的研究中需要以全沉積物基質(zhì)為對象進(jìn)行研究。目前研究多數(shù)把河蜆作為水-沉積物-水生生物這一生態(tài)系統(tǒng)中的組成部分進(jìn)行研究，而對河蜆對水體、沉積物的反作用的研究比較少見，后續(xù)研究中可以在河蜆對水體、沉積物的物質(zhì)組成、理化性質(zhì)等因子產(chǎn)生影響方面著重研究。應(yīng)繼續(xù)拓展河蜆對新型污染物的富集及生物毒性效應(yīng)研究，并從分子生物學(xué)角度探究污染物對河蜆的生物放大作用。