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举例说明和核污染生物监测的理论基础--第1页

1.举例说明核污染生物监测的理论基础

生物监测是近几十年来发展起来的应用于环境监测领域的一门新兴技术，是

指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，从生物学角度对

环境污染状况进行监测、评价和预警。

生物监测的理论基础是生态系统和生物学理论。生物与其生存环境之间存在

着相互影响、相互制约、相互依存的密切关系，不断地进行着物质和能量的交换。

当环境受到污染后，污染物进入生物体内并发生迁移、蓄积，导致生态系统中各

级生物在环境中的分布、生长发育状况、生理生化等指标发生相应的变化。

例如：

重金属在环境中以多种化学形态存在，其中的很多形态，如与天然配体形成

的络合物、胶体表面吸附共存物等显著影响重金属的生物可利用性，因此利用物

理和化学的方法获得的水体重金属总量不能真实反映重金属的实际生态和环境

效应。生物监测的结果来源于有机体与具有生物可用性的重金属之间的直接作用，

可以真实地反映环境污染物的生态效应和生物毒性。

氯化镉可以影响多种水生动物的胚胎发育过程,作为典型的试验鱼类-斑马鱼。

氯化镉可以导致明显的斑马鱼胚胎畸形，并且其浓度的增加可以提高畸形的发生

率。且氯化镉造成的弯曲脊柱中肌刀的形成数减少，氯化镉可以造成不正常的体

节肌纤维图式形成和体轴发生的缺陷。氯化镉可以影响鱼类胚胎的孵化：降低孵

化率；过早孵化；延长或者缩短孵化过程。镉可以导致太平洋鲱鱼胚胎卵膜的软

化，从而造成胚胎的过早孵化。氯化镉暴露后的斑马鱼胚胎卵膜脆化。孵化之前，

鱼类胚胎会在头区产生一种腺体—孵化腺，分泌孵化酶使卵膜分解促进孵化。水

溶性的金属离子可能会干扰孵化腺的形成及其功能的发挥。金属离子对孵化腺的

影响造成了孵化的启动期被推迟，对孵化腺的功能造成影响，但是整个孵化过程

可能缩短，也可能延长。

氯化镉对鱼类胚胎的影响，硬骨鱼类的胚胎被卵膜包围。卵膜是由蛋白质组

成的结构复杂的膜。受精不久的日本青鳉卵膜可以分为三层，外面两层薄；里面

一层最厚（12µm），含有丰富的蛋白质。卵膜可以在胚胎孵化前保护胚胎，隔

离周围不利环境。研究表明，经过氯化镉暴露的日本青鳉胚胎中，卵膜上富集的

镉占整个受精卵中镉的94.6%，只有很少一部分进入受精卵内部，富集在胚体和

卵黄内。

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因此，在进化过程中卵膜没有经过高水平镉胁迫的选择作用，但是由于其他

的选择压力，如水流冲击、霉菌感染等，卵膜具有了保护性的结构，并在一定程

度上提高了受精卵对镉的抗性。毕竟这种抗性不是专一的，随着暴露时间的延长

（短于正常的孵化期），镉会进入受精卵内部，进而造成毒害作用，如各种坏死

现象和血凝。

2.阐述核污染生物监测的特点及优势

生物监测，是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反

应进行定期、定点分析与测定以阐明环境污染状况的环境监测方法，是从生物生

物学的角度为环境质量的监阅和评价提供依据。

生物监测有物理和化学监测所不能替代的作用和所不具备的一些特点和优

势，主要表现：

1.能够监测污染物毒性。物理化学监测技术只能检测污染物的种类和浓度，无

法反映污染物的毒性及对其生物风险进行评价。

2.具备实时在线监测、连续监测的的功能。生物监测技术取材方便，不会增加

额外的成本投入，具有较高的经济性。

3.操作简单、成本较低。物理化学监测技术往往需要定点定时进行采样分析，

难以做到实时在线监测及预先报警的功效。与物理化学监测技术相比，生物

早期预警系统不需要化学试剂，运行和维护费用都比