环境毒理学13.ppt

第6章 水环境毒理学 水环境毒理学是研究水环境中的外源化学物对水生生物的毒性作用及其规律的科学。 它不仅涉及化学物质对水生生物的毒性影响，而且涉及对整个生物系统生命过程的毒性影响。 6.1 水体污染与水体自净 水体污染是指由于人为因素或自然因素，将有害物质直接或间接排入水体后，使水体的水质和底泥的物理、化学性质或生物化学性质发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。 水体在接纳了一定量的污染物后，通过物理、化学和水生生物(微生物、动植物)等因素的综合作用后会得到净化，水质能够恢复到受污染前的水平和状态。 但水体自净能力是有限度的，当进入水体的污染物总量超过了其自净容量，就会导致水体污染，并产生一系列的生物学和生态学毒性效应。 根据污染源的分布特征，可将水体污染源分为点污染源和非点污染源。 点污染源主要有生活污水、工业废水、固体废物渗滤水和初期降水径流等; 非点污染源主要有农田径流与渗流水、大气沉降与降水等。 6.2 污染物在水体中的环境行为 河流：在废水排入口附近，有机物浓度很高，在排污口下游，由于河流的自净作用，有机物浓度逐渐降低，其中的可沉降性固体逐渐沉至水底形成底泥。 水中污染物的分布和迁移，与河流水体的流量密切相关。流量大、水流急时，水体会夹带大量污染物进行迁移；在水量小、水流缓慢时，水体中的悬浮物则产生沉淀。 沉淀物是环境化学物在水环境中的重要贮存库，许多环境化学物可以通过直接沉淀作用或与沉降颗粒相结合，在沉淀中积累到相当水平。 沉淀物可以吸附水中的污染物。一般而言，脂溶性高的污染物可以很快从水中富集，但其从沉淀的有机碳中解吸附过程相对缓慢，因而生物利用率较低；脂溶性低的化合物，很快从沉淀中解吸附，可以产生较高的环境生物利用率。 相对静止的水体： 温度分层现象导致水体在不同温度层的对流，进而影响水体中污染物的分布状况。 春秋季：水体深层的温度一般高于表层水，密度相对较大的表层水下沉，而密度相对较小的深层水上浮，形成的水体对流运动可以将水体深处的污染物质运输到水体表层。 夏季：水体表层为暖水区，水温可达25℃；底层为冷水区，温度不超过4℃；在暖水区和冷水区之间是温跃层，浮游植物在暖水层大量繁殖，浮游动物剧增，上层的溶解氧不能进入底层，有机物的异养分解很快将水体底部残留的溶解氧耗尽，其厌氧分解过程造成大量营养物质的积聚。 6.2.2 污染物在水环境中的生物迁移与富集 6.2.2.1 水生生物对污染物的吸收 水生微生物和浮游植物主要是吸收水中的污染物； 沉水植物对水中和底泥中的污染物都有吸收作用； 漂浮植物可以从水体和大气中吸收污染物； 挺水植物、浮叶植物对水体、底泥和大气中的污染物都能吸收。 微生物和浮游植物： 个体较小，比表面积大，对水体中的重金属、放射性核素的吸附和吸收发挥着重要作用。 对污染物的吸收方式主要为被动吸收。如角刺藻和浮游藻对Hg的吸收、海链藻对Pu的吸收、海洋浮游植物对DDT和PCBs的吸收等。 水生动物对水体中污染物的吸收主要有体表吸收、鳃吸收和肠道吸收等三种途径。 无脊椎动物： 能够直接从水中吸收溶解性的有机物，如氨基酸等。 瓣鳃类软体动物： 通过鳃大量吸收海水中的溶解态烃，鱼从海水中吸收无机汞、甲基汞和卤代烃主要也是通过鳃来吸收。 处于食物链高营养级的动物： 主要通过取食摄取被污染的食物、悬浮物和沉积淤泥中的污染物。 6.2.2.2 污染物的生物富集 污染物的生物富集： 生物能吸收环境中的有毒物质，并把这些有毒物质储存在体内，其毒物储量随时间的推移而不断增加。 生物富集机制： 污染物和生物体内的成分结合形成稳定的结合物，贮存于生物体的有关部位（生物体成分：糖类、蛋白质、氨基酸、核酸、脂类） 生物富集影响因素 主要取决于生物本身的特性，尤其与生物体内存在的可以和毒物相结合的某类物质的多少及其活性有关。如重金属能和生物体内很多成分结合形成稳定的结合物而增加生物富集量。 不同外源化学物与生物的不同组织器官的亲和力不同，也可导致生物不同部位富集毒物量的不同。 如鲢鱼的不同器官富集重金属铅量从大到小的顺序为：鳃＞鳞＞内脏＞骨骼＞头部＞肌肉； 水稻各部位对铅的富集能力为：根＞叶茎＞谷壳＞糙米。