（环境科学专业论文）河蚬对水环境中重金属污染的监测研究.pdf

的积累实验。实验结果显示：l p g l 。的低浓度重金属在河蚬体内存在明显的积 累过程，该过程产生的积累效应仍与其污染剂量呈显著线性正相关。同时，重金 属进入河蚬体内后难以释放。在腐殖酸对低浓度重金属的影响实验中发现腐殖酸 的存在使重金属镉在河蚬体内的积累效应减弱。实验结果显示河蚬可以作为低浓 度下重金属污染的指示生物。 4 采用野外挂养河蚬的方式了解广州水源区江段的复合污染对河蚬的作用，通 过对挂养于水源取水点的河蚬5 6 天的野外挂养生物监测，了解到河蚬在这一次 的挂养期间没有表现出重金属积累的情况。推测这一结果主要与水体中大量存在 的有机物对重金属的络合等过程的影响以及实验的时间较短、实验的采样监测次 数较少等因素有关。 5 在目前广州水源区江段溶解氧过低而无法满足河蚬的最低需求的情况下，建 议建立未受重金属污染的河蚬生长率、代谢情况、死亡率、体内重盒属含量等指 标的基础数据库，直接从自来水厂取水口引水进入特设的生物监测观察池，定期 采样观察长期的河蚬种群数量、河蚬个体生长率、死亡率等宏观指标的变化，同 时进行观察池中河蚬的软体组织重金属残毒量的测定、微观的呼吸、代谢指标的 测定，并可选择进行过氧化氢酶等酶的活性测定，在综合各项指标的结果以及水 厂测定的其他物理化学指标的辅助下，推测河蚬所受重金属污染的情况并尽快查 找污染源。 关键词：河蚬，水环境，重金属，污染，生物监测 i l a b s t r a c t i tw a sd i s c u s s e di nt h i st h e s i st h ep h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a le f f e c t so f h e a v y m e t a l p o l l u t i o n si nt h ew a t e r o na s i a n c l a m ( c o r b j c u l a f l u m i n e a ) w h i c h w a su s e da s t h em o n i t o r i n go r g a n i s m t o x i c o l o g y e x p e r i m e n t s i nl a ba n d c a g e de x p e r i m e n t s i nt h e f i e l dw e r ec a r r i e do u tt ot e s tt h ef e a s i b i l i t yo f u s i n gc o r b i c u l a f l u m i n e a a sm o n i t o r i n g o r g a n i s mu n d e rs i n g l ea n dj o i n th e a v ym e t a l so fc u , z n ，c d ，a n dh g 。t l l es t u d i e s c o u l d p r o v i d es o m e r e f e r e n c e sf o rt h eb i o m o n i t o r i n go f h e a v ym e t a lp o l l u t i o n si nt h e w a t e ra n dt h ee s t a b l i s h m e n to fa ne f f e c t i v eh e a v ym e t a lp o l l u t i o nf o r e c a s ts y s t e m t h e r e s u l t sw o u l db eu s e f u lt o g u a r a n t e et h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n d h e a l t hl i v i n gf o rt h ep e o p l ea l o n gt h ep e a r lr i v e rd e l t a t h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n t r e s u l t sw e r eo b t a i n e d ： 1 i nt h ex p e r i m e n t si nl a b ，h i g hc o n c e n t r a t i o no f h e a v ym e t a lo fc u ，z n ，c d a n dh gw e r ea d d e di n t ot a pw a t e rt ot e s tt h et o x i ce f f e c t so nt h es u r v i v a lr a t e ， p h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a lp r o c e s s s i n g l ea n d j o i n te f f e c t so fc u ，z n ，c da n dh g w i t ht h ec o n c e n t r a t i o n so f1 0 0 、2 0 0 、4 0 0 、8 0 0 、1 6 0 0 、3 2 0 0 、6 4 0 0 1 t g l “w e r ea d d e d t ot e s tt h el c s 0o ft h ec l a m s a l s o ，t h eo x y g e nc o n s u m p t i o nr a t e ( o c r ) ，t h e a m m o n i a e x c r e t o r yr a t e ( a e r ) a n dt h ea c t i v i t yo f t h ec a t a l a s e ( c a t ) w e r et e s t e d r e s u l t ss h o w e dt h a tu n d e rt h eh i g hc o n c e n t r a t i o n so fh e a v ym e t a l s ，t h et o x i ce f f e c t s w e r el i n e a r l yc o r r e l a t i v ew i t ht h ei n c r e a s eo ft h em e t a lc o n c e n t r a t i o n s t h es i n g l e e f f e c t so ft h em e t a l so nt h ec l a m sw e r eh g c u c d z n t h ej o i n te f f e c t so ft h e m e t a l sw e r es y n e r g i s m i tw a ss h o w e di nt h ee x p e r i m e n t sc o r b i c u l a f l u m i n e ac o u l d b eam o n i t o r i n go r g a n i s mu n d e r h i g h c o n c e n t r a t i o no f h e a v ym e t a l s 2 i nt h ee x p e r i m e n t si nl a b ，s i n g l ea n d j o i n te f f e c t so f1 0 、2 0 、3 0 1 x g l o f c u ， z n c d a n dh gw e r ea d d e di n t ot h ew a t e rt ot e s tt h ec l a m s b i o a c c u m u l a t i o ne f f e c t s t h ec l a m sw e r et r e a t e di nt h e1 0 、2 0 、3 0 仙g l o f c u ，z n ，c da n dh gf o r1 ，2 ，3 d a y ( s ) s e p a r a t e l yt ot e s tt h ea c c u m u l a t i o ne f f e c t s a l s o ，t h ej o i n ta c c u m u l a t i o n e f f e c t s o ft w ok i n d so f h e a v ym e t a l si nt h et h r e em e t a l sc u z n a n dc da n dt h ee f f e c t so fa l l o f t h et h r e eh e a v ym e t a l sw e r et e s t e d i tw a ss h o w e dt h a tu n d e rt h ec o n c e n t r a t i o n s ，t h e s i n g l e m e t a lt o x i ce f f e c t sw e r e l i n e a r l y c o r r e l a t i v ew i t ht h el n c r e a s eo ft h e c o n c e n t r a t i o n s t h e yw e r ea n t a g o n i s ma n ds y n e r g i s me f f e c t sa f t e rt h et r e a t m e n t s b u tt h et h r e e m e t a l s j o i n t e f f e c t sw e r es y n e r g i s m i tw a sa l s os h o w e di nt h e e x p e r i m e n t st h a tc o r b i c u l a f l u m i n e ac o u l db eam o n i t o r i n go r g a n i s mu n d e rm o d e r a t e c o n c e n t r a t i o n so f h e a v ym e t a l s 3 i ne x p e r i m e n t si nl a b ，s i n g l ea n d j o i n te f f e c t so f1 g l 。o fc ua n dc d w e r e t e s t e do nt h ec l a m s 1 、2 、3 、1 0 、1 5 do fb i o a c c u m u l a t i o n sa n d1 0 、1 5 do f e l i m i n a t i o n t h ec da c c u m u l a t i o n su n d e r j o i n te f f e c t so fc u ，z na n dc d w e r e t e s t e d a l s o ，t h ec d a c c u m u l a t i o n su n d e rt h ej o i n t se f f e c t so fh u m i ca c i da n dc do nc l a m sw e r et e s t e d r e s u l t ss h o w e dt h a tu n d e rll - t g l o fh e a v ym e t a l s ，t h ea c c u m u l a t i o ne f f e c t so ft h e m e t a l sw e r e l i n e a r l y c o r r e l a t i v ew i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec o n c e n t r a t i o n sa n dt h e a c c u m u l a t e dm e t a l sw e r es t i l ld i m c u l tt ob ee l i m i n a t e da f t e rt h ea c c u m u l a t i o ni nt h e c l a m s b o d y a l s o ，t h ec l a m s c db i o a c c u m u l a t i o ne f f e c td e c r e a s e du n d e rt h ej o i n t e f f e c t so fh u m i ca c i d c o r b i c u l af l u m i n e aa l s oc o u l db eak i n do fh e a v ym e t a l m o n i t o r i n go r g a n i s m i nt h ew a t e r u n d e rl o wc o n c e n t r a t i o n s 4 t of i n do u t t h e j o i n tp o l l u t i o ne f f e c t so f t h eg u a n g z h o u p e a r lr i v e rr e a c ho n t h ec o r b i c u l a f l u m i n e a ，c l a m sw e r ec a g e di nt h ef i e l di nt h ew a t e r s u p p l yf a c t o r i e sf o r 5 6d a y s t h em e t a lc o n c e n t r a t i o n si nt h ec l a m s b e d yd i dn o ti n c r e a s ed u r i n gt h ef i e l d e x p e r i m e n t s i tw a ss u p p o s e dt h a tt h em e t a l sw e r ec o m p l e x a t i o nb y t h el a r g ea m o u n t o f o r g a n i cp o l l u t i o n ss ot h a tt h et o x i cb i o a v a i l a b i l i t yo f t h eh e a v ym e t a l sr e d u c e d i t w a s s u p p o s e d t h a tt h er e s u l t sw e r ea l s oi n f l u e n c e db yt h es i o r ta c c u m u l a t i o nt i m ea n d t h el o w p e r i o d i c a ls a m p l i n gf r e q u e n c y i nt h ef i r l d 5 a c c o r d i n gt o t h es i t u a t i o no ft h el o wd i s s o l v e do x y g e ni nt h ew a t e ro f g u a n g z h o up e a r lr i v e rr e a c h ，i tw a ss u g g e s t e dt o e s t a b l i s hb a s i cd a t a b a s eo f c o r b i c u l af l u m i n e a t h ed a t a b a s es h o u l di n c l u d et h eg r o w t hr a t e ，t h em e t a b o l i s m p r o c e s s ，t h ed e a t hr a t ea n dt h eh e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o n so f t h ec l a m sl i v i n gu n d e r u n p o l l u t e de n v i r o n m e n t t h e n ，e s t a b l i s hs p e c i a l l yd e s i g n e db i o l o g i c a lm o n i t o r i n g p o o lt oc u l t u r et h et r a n s p l a n t e dc l a m s t h ew a t e rc o u l db ep u m p e dd i r e c t l yf r o mt h e r e s o u r c e so ft h ew a t e r s u p p l yf a c t o r y p e r i o d i c a ls a m p l i n gw o u l d b en e e d e dt ot e s tt h e l o n g t i m ee f f e c t su n d e rt h ep o l l u t i o n s t h ep o p u l a t i o no f t h ec l a m s t h eg r o w t ha n d t h ed e a t hr a t eo ft h ec l a m sw o u l db er e c o r d e d ，a l s o ，t h eo x y g e nc o n s u m p t i o nr a t e ( o c r ) ，t h ea m m o n i ae x c r e t o r yr a t e ( a e r ) a n d t h ea c t i v i t yo ft h ec a t a l a s e ( c a t ) o r o t h e re n z y m e sw o u l db et e s t e d o n l ya f t e rt h ei n t e g r a t e do ft h eb i o m o n i t o r i n gd a t a s w i t ht h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lm o n i t o r i n gd a t a s t h ep o l l u t i o no ft h eh e a v ym e t a l s c o u l db ed e f i n e da n dt h er e s o u r c e so f t h ep o l l u t i o nc o u l db ei n f e r r e df a s t e r k e yw o r d s ：a s i a nc l a m ( c o r b i c u l a u m i n e a ) ，a q u a t i ce n v i r o n m e n t a l ，h e a v ym e t a l ， p o l l u t i o n ，b i o m o n i t o r i n g v 第1 章河蚬对水环境中重金属污染的监测研究进展 重金属是造成水体污染的一类常见的有毒物质，其物理化学的鉴定和定量过 程需要的仪器精密、操作复杂、要求高。吸入或吸收大量的这些物质，就会发生 急性中毒，而微量的重金属对人类健康也具有潜在的危害。某些重金属在微生物 的作用下还有可能转化为毒性更强的金属化合物，同时由于重金属不能被生物降 解，在食物链的生物放大作用下，进入人体或其他生物体后可能大量富集【1 1 。 重金属对人群健康的危窖是多方面、多层次的，其毒理作用主要表现为影响 胎儿正常发育、造成生殖障碍、降低人口身体素质等方面1 2 】。对重金属污染的监 测、污染状况、污染特征的调查、污染防治对策及其对人体健康和生态系统的影 响等问题的研究一直是环境科学界研究的热点。针对目前我国的水环境污染状 况，进行重金属等外源性化学物质的评估或预测其对环境的影响是开展环境保护 活动的重点和难点。过去几十年内，重金属污染的环境分析化学有了长足的发展， 为研究污染物在环境中的行为、最终归宿和效应等提供了强大的工具。然而，尽 管化学分析容易标准化，能够准确检出目标污染物的含量，但耗时长，检测费用 高昂，难以实现重金属污染在线连续监测，其最大的局限还在于重金属污染物的 化学分析浓度与其生物可利用性( b i o a v a i l a b i l i t y ) 之间并不相关【3 】，因而不能区 分不同形态污染物的生物毒性。此外，随着污染物浓度的降低，化学分析的准确 性下降。因此，单纯的化学分析不能全面评价环境中重金属污染的程度，进而评 价不同地区环境的质量。如何在生物监测的理论和实践指导下，建立有效的水环 境，尤其是水源水污染的生物监测和重金属污染预警体系也是环境工作者面临的 难点和迫切任务。 1 1 水环境中重金属的污染状况 1 1 1 地表水及城市水源水重金属的污染状况 在没有人为污染的情况下，水体中的重金属含量取决于水与土壤、岩石的相 互作用，其值一般很低，不会对人体健康造成危害【4 1 。但是，随着城市化的进程 和工农业的迅猛发展，大量未经处理的城市垃圾堆置场和污染的土壤在流水的作 用下向水体输入重金属、含有重金属的工矿业、乡镇企业生产废水p 】、居民生活 污水等未经适当处理便不断排入水体，同时，富含重金属的大气沉降物的输入， 都使水体悬浮物和沉积物中重金属含量急剧升高。 虽然河流沉降物对排入水中的污染物、特别是金属类污染物有强烈的吸附作 用，但是当水体口h 值、e h 等条件发生变化时，吸附的污染物又会释放出来，导 致城市水环境重金属的进一步污染1 。根据对我国七大水系中水质最好的长江1 7 】 的调查，长江近岸水域己受到不同程度的重会属污染，z n 、p b 、c d 、c u 、c r 等 元素污染严重，而且，亲硫的元素如c u 、p b 、c d 、h g 的潜在活性高，易参与 环境中各类物质的反应。 七大水系以及主要江河、水库作为全国各大、中城市的主要水源地，重金属 污染也使城市水源水质下降1 8 1 。饮用水的化学污染物很少引起急性健康危害，但 是饮用水环境中某些微量物质的污染，主要是具有蓄积作用的物质，例如重金属、 致癌物质以及具有生殖和发育毒性的物质，在长期慢性暴露情况下有潜在的健康 危害 9 1 。而且目前我国饮用水源中的微污染物主要是有机污染物和重金属，但去 除重金属的处理技术、工艺多数是针对高浓度的重金属，且普遍存在对重金属离 子选择性差的缺点【m 1 。目前，面对水源水质的变化，常规饮用水处理工艺己显 得力不从心【1 。针对我国作为饮用水地表水源的河流、湖泊及水库中，汞、镉、 铬、铅等主要的重金属污染物的污染，国内外净化水质的技术，尚不能去除高背景 载体下的这些微量重金属污染。各类水体中重金属污染日趋加剧，已经进一步导 致了城市饮用水质的下降并对人民的生活和健康蕴藏着潜在的威胁， 因此，水体重金属的污染通过直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜、粮食及 其他农副产品等多种途径进入人体，正威胁着人群的健康。其监测和治理的问题 显得更加突出。 1 1 2 近岸海域重金属的污染状况 根据国家环保总局发布的中国的海洋环境保护【1 2 1 中的统计，仅2 0 0 2 年 一年我国主要入海河流滦河、黄河、长江、闽江、九龙江、珠江处理后排放入海 的污染物中重金属( 汞、镉、六价铬和铅) 就多达4 9 万吨、沿海十一个省、市、 自治区入海陆源工业污水中重金属1 5 万吨，重金属的污染与其他污染物质的排 入直接造成近岸海域水质下降，海洋生态环境恶化，典型海洋生态系统受损等。 2 0 0 4 年国家环保总局发布的中国近岸海域环境质量公报( 2 0 0 3 年) 1 3 】和2 0 0 4 年农业部和国家环保总局联合发布的2 0 0 3 年度中国渔业生态环境状况公报 ”4 1 显示，全国近岸海域海水的重金属污染虽然正在改善，但重金属铜符合渔业 水质标准的水域仅占监测水域的5 0 左右，局部水域特别是杭州湾鲳鱼、鳓鱼、 鲚鱼等多种经济鱼类产卵场及索饵场的重金属超标幅度显著增加。海水鱼、虾、 贝、藻类养殖区中，重金属铅含量超过渔业水质标准的水域占监测水域的2 4 。 因此，部分区域贝类体内中残留的铅、镉、砷等有毒有害物质含量仍然较高。 1 1 3 水产品重金属的污染状况 近年来，随着水产养殖业的快速发展，带动了农村经济的发展，改善了居民 的膳食结构，但是水环境的污染不仅直接危害鱼类生长，而且污染物通过生物富 集与食物链传递而危害人类健康，水产养殖的环境问题已经直接影响到我国水产 品的质量与安全，导致水产品质量与安全问题日益突出【1 5 】。目前，渔业水域生 态环境总体状况虽然保持良好，但局部渔业水域重金属的污染问题依然严重，长 江、珠江、黑龙江和黄河四大流域渔业水域中铜超标现象较为普遍【1 6 1 【”l 。根据 方展强等【l8 ( 2 0 0 1 年) 对珠江三角洲主要市场( 包括香港在内) 常见的1 4 种食用 贝类的重金属含量进行调查，表明仅3 种贝类其体内的c d 、p b 、n i 、c r 、s b 和 s n 含量完全低于当地规定的标准，6 0 的双壳类镉和铬含量超标，而4 0 的腹足类 锑和铬含量超标。杨丽华等【1 9 】( 2 0 0 2 年) 对广州市场食用鱼和双壳贝类的c d 、 p b 、c r 、n i 、c u 和z n 等重金属的含量进行测定的结果表明：双壳类对重金属积 累的能力高于鱼类，贝类软体部分的c d 含量均超过“人体卫生消费标准” ( 0 2 m g k 9 1 湿重) ，分别高达1 9 3 1 3 倍，尤其以齿舌孔扇贝( 3 8 5m g k g - 1 湿重) 、毛蚶( 3 0 0m g 吣- 1 湿重) 、贻贝( 1 7 lm g k g _ 1 湿重) 和近江牡蛎( 1 4 4 m g k g _ 1 湿重) 中的镉含量为最高：近江牡蛎的c u ( 1 1 8 4 7m g k g - 1 湿重) 、 z n ( 1 8 3 7 1m g k g _ 1 湿重) 含量也略超过“人体卫生消费标准”。贝类的食用价值 已受到严重威胁。 水产品质量的下降，在危害居民健康的同时，也使其出口创汇受到影响，反 过来也影响了水产品养殖业的可持续发展。在水产品中，河蚬( c o r b i c u l a f l u m i n e a ) 作为我国长江三角洲淡水湖区重要的经济贝类，由于肉质鲜美、营养 丰富，在日本、东南亚等国际市场上出口外贸价格曾经达到3 0 0 - - 4 0 0 美元吨。 但是，随着沿海地区工业的发展，重金属在河蚬体内聚集，严重影响了河蚬的品 位，甚至引起外销退货事件 2 0 】。 1 2 水环境重金属污染的生物监测研究现状 在重金属污染的监测方面，理化分析监测手段一直扮演着重要的角色，尤其 是在现代理化分析仪器、方法不断更新，精度、准确性不断提高之后，理化监测 分析手段成为重金属监测的必要手段。 但是，随着对环境污染影响研究的不断深入，重金属污染的生物学效应和人 群健康影响受到更多的重视。人们逐渐认识到单纯依赖理化监测得到的只是环境 中或实验样品中重金属的浓度，难以反映重金属对生物体及生态系统影响的综合 效应，不能说明该浓度对于环境中生物的危害程度。随着2 0 世纪7 0 年代后生物 监测研究的逐渐活跃，重金属的生物监测理论和方法得到丰富和应用。 生物监测表明外源性化学物质影响生物调控过程的细微变化。采用生物监测 技术，可连续监测污染物及其产生的微小扰动，而这些变化可能为常规化学分析 所忽略。生物监测灵敏，可能在数分钟内对污染物的存在作出反应。此外，生物 监测整合了污染物的时空变化，将污染物间、污染物与环境条件的相互作用考虑 在内，因而综合反映了污染物对生物和生态系统的危害。生物监测直接测定污染 物的生物可利用性( b i o a v a i l a b i l i t y ) 。有些环境影响并不是化学性质的，如生态 环境破坏、过度开采等，生物监测也可起指示作用。 生物监测与理化监测相比，其优越性表现在【1 ：( 1 ) 能对各种污染因子的相互作 用( 协同、拮抗) 作出综合性反映；( 2 ) 具有连续监测的功能，是对环境质量状况长期 的、历史的反映；( 3 ) 生物监测一般无需昂贵的仪器，可节省经费；( 4 ) 有些指示 生物对某种污染物的反映很灵敏。用于重金属生物监测和评价的生物几乎包括了 自然界的各种生物，如高等植物【2 l l 、 2 2 1 、【2 鲫、苔藓和地衣 2 4 2 5 】、真菌口6 1 、细菌口7 1 、 动物【2 8 、 2 9 l 等。 水体污染的生物监测是指利用水生生物在一定的水环境条件下，由水体污染 物的影响而产生生物的各种反应来测试水体的污染状况。生物及其生存环境的统 一性和协同进化性使水体污染的生物监测能直接判断水体中污染物的潜在影响 和实际毒性。由于水体污染生物监测能真实反映环境污染对生物的危害程度，具 4 有在多种污染物同时并存时能综合反映环境质量状况，能连续进行监测，能通过 不同的反应症状指示多种干扰效应，监测灵敏度高，能早期预报，而且能监测剂 量小、长期作用产生的污染物的慢性毒性效应。因此，采用生物监测水体重金属 的污染克服了单一采用理化监测的局限性和连续取样的繁琐性，越来越受到人们 的关注【州f 3 f l 。如姚野梅、金有坤等人【3 2 j 于1 9 9 5 年采用野外生物调查和现场取 样进行水质化学分析相结合的方法，研究了长江河口水质污染的状况。由水质污 染分析结果发现该水域已遭受四大类九项污染物，即石油类、有机物污染、有机 氯农药( d d t 和六六六) 及重金属元素类( 铜、铅、锌、镉、汞等) 的普遍污染，已 经不是一个合格的渔业环境。同时，采用生物残毒监测结果也反映了该次调查的 水域生态环境污染状况，包括水质、生物体、底质已长期受七项污染物( 有机氯 农药、d d t 和六六六及重金属元素铜、铅、锌、镉、汞等) 的普遍污染。采用两 种研究方法的结果具有较高的一致性。 在对水体重金属的生物监测的研究中，指示生物的选择至关重要。在选择时 应优先选取分布广泛、易养殖、有丰富背景资料的生物，该生物应是一种重要的 水生生态群的代表，在食物链中应占有一定的地位，而且能从周围环境中积累重 金属，同时其体内重金属浓度与环境重金属浓度间应该存在简单的相关关系。从 以往的资料看，用于指示水体重金属污染的指示生物有水生藻类、水中的原生动 物群落、底栖动物如贝类、螺等以及鱼虾类等，以下分别作简要介绍。 1 2 1 水生藻类对水体重金属污染的监测 藻类是水体的初级生产者，在水生生态系统的食物链中起着十分重要的作 用。重金属通过各种途径进入水体后，首当其冲的受害者就是藻类生物，重金属 一旦被藻类吸收，首先引起藻类生长代谢及生理功能紊乱，抑制光合作用、减少 细胞色素，导致细胞畸变、组织坏死，甚至使藻类发生中毒死亡，改变天然环境 中藻类的种类组成口”。因此，可以通过分析水生藻类的种类和数量组成，或研究 它们的生理、生化反应以及对毒物的积累特点，准确估计水体的污染性质和污染 程度。例如，浩云涛等人【3 4 1 ( 2 0 0 1 年) 从电镀厂附近的水塘中分离纯化得到一 株椭圆小球藻( c h l o r e l l ae l l i p s o i d e a ) ，研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉 对该藻的生长和叶绿素a 含量的影响及其对重金属离子的吸附富集，发现重金属 离子浓度越高，对该藻的抑制越强，而且，其叶绿素a 含量与重金属离子浓度呈 明显的负相关。刘玉等人i ”】( 1 9 9 4 年) 从多年对铅、锌净化塘进行的研究中发 现，栅藻形态发生明显的变化，有多种不规则形态出现，认为栅藻可作为实验室 研究重金属对藻类形态影响的藻类。 多项采用藻类作为重金属监测生物的研究还表明i3 6 】，同一种重金属由于价 态、化合态和结合态的不同，对藻类的毒性不一样，藻类对重金属的富集也存在 特异性。目前，利用藻类作为指示生物主要集中在监测湖泊的水体的有机污染和 富营养化【3 7 】、 3 8 1 、海洋赤潮的发生【3 9 】，利用藻类进行重金属污染的生物监测及 其监测机理仍需深入研究。 1 2 2 利用浮游动物群落对水体重金属污染的监测 浮游动物包括了原生动物、轮虫、枝角类和桡足类等动物，是水生生态系统 中的主要组成。不少种类对环境变化敏感，同时有累积和代谢一定量的污染物的 作用，可以通过某一特定生态系统中浮游动物的种类、组成、数量的变动以及生 物量的分布，通过生物污染指数和生物多样性指数评价水体污染的程度。 以往的研究较少采用浮游动物作为水体重金属污染监测生物。中国科学院动 物研究所的许木启、王子键【4 0 】等在1 9 9 3 年和1 9 9 4 年对江西乐安江鄱阳湖湖口 的浮游生物进行了生态调查并分析了浮游动物的群落结构与功能特征及其与水 质的相互关系，发现各采样点浮游动物结构及功能参数的变化与重金属的含量关 系密切，群落多样性指数d 值与水体中c u 的含量存在一定的回归关系，这一研 究为采用浮游动物作为水体重金属污染监测生物提供了科学依据。徐润林 4 1 1 ( 1 9 9 9 年) 等人对位于广东省韶关的凡口铅锌尾矿废水处理系统中的原生动物 群落进行了研究，分析了在该处理系统中原生动物群落的结构和群集过程的特 征，并结合水质的理化参数对该处理系统的效能进行了评价。结果显示随着采样 点距排污口的距离延长，原生动物群落的种类数和密度明显增加；群落多样性指 数也随之上升。通过对原生动物群落组成与污染物浓度的统计学处理，显示出群 落的种类数与各污染物的浓度间存在着显著的负线性关系。各采样点p f u 原生 动物群落群集过程也可以反映出各样点环境间的差异。 值得注意的是，浮游动物群落位居食物网链的中间层次，营养负荷引起的藻 类种群的变化与鱼类或其他生物种类的捕食作用对浮游动物群落结构均有较大 影响，因此很难单纯根据浮游动物群落结构的改变这一指标来确定水体重金属的 6 变化。 1 2 3 底栖动物对水体重金属污染的监测 大型底栖无脊椎动物进行水质生物监测在我国的应用自2 0 世纪7 0 年代末至 今已有2 0 余年的历史【4 2 】。底栖动物包括淡水寡毛类、软体动物、甲壳动物和水 生昆虫类，其中大型的底栖动物因其分布广、易得，而且营底栖固着生活，具有 行动能力差、生活史长、体形相对较大、易于辨认等特点。水生生态系统中，应 用在水中生活的的种类，如底栖动物作为生物监测指示生物越来越多。这些底栖 动物能够富集污染物，以帮助人们检测出水中即使是痕量的污染物存在。因此， 大型底栖动物经常被认为在水质评价中是很好的生物监测类群，特别是在河流生 态系统中，现已成为水体污染指示生物的最主要选择对象【4 3 】。 例如，潘立勇m j 等人研究了京杭运河徐州段大型底栖无脊椎动物的生物种群 及其分布。运用污染生物指数( g o o d n i g h t ) 和生物多样性指数( s h a n n o n ) 统计 表达，对京杭运河徐州段进行生物综合评价，同时，指出了该水体污染，将给徐 州的两个地面饮用水厂及国家南水北调工程带来威胁和危险。通过生物指标与理 化指标对比，综合分析研究，冲破了理化指标的限制，说明生物指标对水体污染 的评价更全面、可靠而直观。 目前，穴居的双壳贝类已经被世界广泛应用来评价重金属污染的程度和通 过食物网对生物地球化学循环造成的影响【4 5 】1 4 6 1 。这与穴居双壳淡水生态系统中 扮演着重要的功能角色是分不开的 4 7 】：( 1 ) 双壳贝类从水体中过滤藻类、浮游动 物、细菌和有机物质的粒子；( 2 ) 双壳贝类通过动植物的排泄和生物沉积作用影 响淡水体系的营养动力学；( 3 ) 通过双壳贝类的生物扰动，增加了底泥的水和氧 的含量，并使底泥中的氮释放至水体中；( 4 ) x 2 壳贝类的壳还可为附生植物和其 他体外寄生生物提供栖息场所，而底泥可为底栖动物类群提供避难所。 鉴于采用双壳贝类进行生物监测过程中具有很强的可操作性，能够比较准确 地反映出沿岸海洋环境污染状况、指示污染物质的时空变化趋势及适于长期监测 的特点f 4 ”，美国于1 9 7 6 1 9 7 8 年开始实施全国沿岸海洋环境贻贝监测研究计划。 贻贝监澳1 ( m u s s e l w a t c h ) 是由美国科学家g o l d b e r g 于1 9 7 5 年首次提出的，利用双 壳类软体动物( 主要是贻贝和牡蛎作为指示生物) 体内的污染物残留量，监测和评 价海洋化学污染状况及化学浓度场空间和时间分布趋势。 利用双壳类( 贻贝或牡蛎) 监测环境具有许多优点： ( 1 ) 双壳类分布广，几乎遍布全球，便于数据间的比较。 ( 2 ) 双壳类总是生活在同一地点，不会移动，这样可监测一个固定海域的 污染。 ( 3 ) 很多污染物在海水中的浓度极低，约1 0 。1 5 一1 0 “2 ，尽管监测海水中微 量污染物的方法已取得了进展，但还未达到正常使用的水平。双壳类具有富集污 染物的能力，富集系数达1 0 2 1 0 5 。因此，没有必要抽取大量的海水萃取分析，只 要对双壳类组织进行详细的分析就足够了。 ( 4 ) 由于对双壳类化学污染物的测定，可评价化学污染物在双壳类中的生 物活性。 ( 5 ) 由于双壳类具有很高的经济价值和营养价值，因此，监测它可以保证 食品卫生安全。 实践证明，该监测方法准确可靠，具有较大的社会效益，经济效益和环境效 益。1 0 年之内，世界上很多国家己在许多海区进行贻贝监测工作。贻贝监测已 成为美国、欧洲、加拿大等世界许多国家和地区成功地应用于区域性海洋监测计 划中。至1 9 8 6 年贻贝监测( m u s s e lw a t c h ) 已正式成为可操作的常规监测计划。 从7 0 年代中期开始，世界许多其它国家和地区也相继开展了国家和区域性的贻 贝监测，法国从1 9 7 9 年就开始实施法国沿海贻贝监测计划。 目前，采用双壳贝类如牡蛎刚、海湾扇贝【5 1 l 、菲律宾蛤仔【5 2 】等已被广泛应用。 牡砺是双壳类浅海底栖生物，它营固着生活在沉积物与水体的界面通常认为， 牡砺生物体内的重金属和某些化学物质的含量，与周围海域的环境污染程度密切 相关，因此，它被当作为是一种能够比较真实反映沿海环境污染状况的敏感指示 生物。 例如陆超华、【5 4 】1 5 5 、 5 6 1 等人采用近江牡蛎作为海洋重金属铜、铅、锌、镉 等的指示生物对海洋重金属的污染进行了多年的研究，积累了丰富的经验，认为 近江牡蛎是比较理想的海洋重金属污染的监测生物。又如，何雪琴等【5 7 】对大亚 湾底栖生物体中残毒量进行现状与历史资料比较分析，评价底栖生物受重金属 污染的程度及其食用质量。结果表明，该水域底栖生物未受重金属污染，但甲壳 动物和软体动物体中c u 和z n 具有潜在的严重积累问题；甲壳动物和软体动物 体中c d 含量已超过人体消费标准，应引起有关部门的警惕。 但是，过去的研究主要侧重于双壳贝类的软体组织重金属含量，而重金属在 贝类体内的积累可能受到生物本身的生理作用和外界环境综合的影响，因此，监 测所获得的软体中重金属的积累量往往在空间上和时间上变化相当大，以致于从 中提取与环境有关的因子比较困难。 因此，针对单纯采用贝类软体组织进行重金属含量测定的结果易受影响的问 题，目前，在监测过程中，根据不同的目的和要求，已经涉及到不同的监测方法 和监测指标。以往报道的文献中，采用的方法可以分成为：( 1 1 对受重金属污染 的生物动力学分析b ”。( 2 1 对某一生态系统中特定物种体内熏金属含量的整体、 组织、器官水平的分析【6 0 】 6 1 1 6 2 1 、 6 3 1 - 时】1 6 5 1 。( 3 ) 对受污染的指示生物的酶活性m f 6 7 1 、组织病理学【6 b 】分析等。 1 2 4 鱼、虾类对水体重金属污染的生物监测 鱼、虾类是水生生态系统中的主要生物，同时也是人类的食物来源。研究鱼、 虾等水产品的重金属污染问题，对环境生态、食品安全卫生等领域都有重要的参 考价值。以鱼、虾类进行研究的过程中，包括了对不同发育期的鱼、虾的研究， 如成鱼、仔鱼、仔虾的研究，而在研究中采用的监测指标有鱼、虾肌肉、肝脏等 组织的重金属含量、代谢酶的活力、肌肉组织中的核酸含量等。以下进行介绍： 周新文等 6 9 1 采用室内暴露试验方法研究了重金属离子相互作用对其在鲫鱼 组织中的积累影响。结果表明，p b 的积累主要与z n 、c d 以及它们的共同作用关 系密切，随着重金属离子这类数目的增加，相互作用对积累的影响变得显著。重 金属离子混合后使p b 在在鱼腮中的积累浓度降低，肝脏中的积累浓度升高，对 p b 在肌肉中的积累无影响。 黄玉瑶等【7 0 悃换液实验的方法研究了铜离子对鳗鲡仔鱼的急性毒性。结果表 明，目前闽江铜浓度基本符合要求，但有时有超标现象。福州经济开发区不应该 建立排放含铜废水的工业行业，以保护闽江口水产资源。鳗鲡仔鱼对铜离子敏感， 是一种有代表性的指标生物。 戴家银【7 l l 等以真鲷和平鲷幼体为实验材料，采用联合指数相加法，研究了重 金属和农药对真鲷和平鲷幼体的急性毒性和联合毒性效应。由于采用重金属和农 9 药的单一毒性实验结果往往不能客观地反应污染物共存时对海洋生物的危害程 度，因此作者认为必须研究毒物的联合毒性效应。该文研究了重金属和农药对真 鲷( p a g r o s o m u sm a j o r ) 和平鲷( r h a b d o s a r g u ss a r b a ) 幼体的急性毒性和联合毒性效