《养殖水化学》第八章水环境污染

1、养殖水化学养殖水化学第八章第八章 水环境污染水环境污染第一节第一节 水环境污染基本概念水环境污染基本概念第二节第二节 水中主要污染物的特征及其迁移转化水中主要污染物的特征及其迁移转化第八章第八章 水环境污染水环境污染8.1.1 水中污染物的种类与来源水中污染物的种类与来源无机无毒物：无机无毒物：如砂、土等颗粒状的污染物，还有酸、碱、无如砂、土等颗粒状的污染物，还有酸、碱、无机盐类物质，氮、磷等营养物质。机盐类物质，氮、磷等营养物质。 无机有毒物：无机有毒物：主要有非金属无机毒性物质如氰化物（主要有非金属无机毒性物质如氰化物（CNCN）、）、砷（砷（AsAs），金属毒性物质如汞（），金属毒性物质

2、如汞（HgHg）、）、铬（铬（CrCr）、镉（）、镉（CdCd）、铜（）、铜（CuCu）、镍（）、镍（NiNi）有机无毒物：有机无毒物：如生活及食品工业污水中所含的碳水化合物、如生活及食品工业污水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等。蛋白质、脂肪等。 有机有毒物：有机有毒物：多属人工合成的有机物质如农药多属人工合成的有机物质如农药DDTDDT、六六六、六六六等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、多氯联苯（多氯联苯（PCBPCB）和芳香族氨基化合物、）和芳香族氨基化合物、高分子聚合物、染料等。高分子聚合物、染料等。石油类污染物石油类污染物、病原微生物病原微生物、寄生虫寄生

3、虫、放射性污染物放射性污染物、热污染热污染8.1.1 水中污染物的种类与来源水中污染物的种类与来源内部来源：内部来源：水体内部因物质循环失调生成并积累的水体内部因物质循环失调生成并积累的毒物，如硫化氢、低级胺类等。毒物，如硫化氢、低级胺类等。外部来源：外部来源：人们生活生产过程中排放进入水体的污人们生活生产过程中排放进入水体的污染物，包括工业废水、生活污水等的排放。染物，包括工业废水、生活污水等的排放。8.1.2 水环境毒理学基本概念水环境毒理学基本概念毒物毒物 主要指一般意义上的毒剂，这些毒剂多经过毒主要指一般意义上的毒剂，这些毒剂多经过毒理学测定，对不同接触途径、染毒剂量、作用对象理学测定

4、，对不同接触途径、染毒剂量、作用对象等毒效作用比较明确。包括等毒效作用比较明确。包括: 食品中的毒物：食品中的毒物：包括天然的或食品变质后产生的包括天然的或食品变质后产生的毒素等，如龙葵素、河豚毒素等；毒素等，如龙葵素、河豚毒素等； 环境污染物：环境污染物：如生产过程产生的废水、废气和废如生产过程产生的废水、废气和废渣中的各种有毒物质；渣中的各种有毒物质； 农药：农药：包括有机磷、有机氯农药、除草剂等；包括有机磷、有机氯农药、除草剂等； 生物毒素：生物毒素：由活的生物体产生的一种特殊毒素，由活的生物体产生的一种特殊毒素，包括动物毒素、植物毒素、霉菌毒素和细菌毒素。包括动物毒素、植物毒素、霉菌毒

5、素和细菌毒素。 8.1.2 水环境毒理学基本概念水环境毒理学基本概念-毒性参数毒性参数致死剂量致死剂量 半数致死量半数致死量(median lethal dose，LD50)：是指引起一群受试对是指引起一群受试对象象50%50%个体死亡所需的剂量。与个体死亡所需的剂量。与LDLD5050概念相同的剂量单位还有概念相同的剂量单位还有半数致死浓度（半数致死浓度（LCLC5050) )和半数抑制浓度（和半数抑制浓度（ECEC5050) ) 绝对致死剂量绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100）：）：指某试验总体中指某试验总体中引起一组受试动物全部死亡的最低剂量引起一组受试动

6、物全部死亡的最低剂量 最小致死剂量最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD）：）：指某试验总体的指某试验总体的一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量，其低一档的剂量一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量，其低一档的剂量即不再引起动物死亡即不再引起动物死亡 最大耐受剂量最大耐受剂量（maximal tolerance dose，MTD）：）：指某试验总体指某试验总体的一组受试动物中不引起动物死亡的最大剂量的一组受试动物中不引起动物死亡的最大剂量 8.1.2 水环境毒理学基本概念水环境毒理学基本概念-效应剂量效应剂量 最小有作用剂量最小有作用剂量(minimal effecti

7、ve dose)：又称阈剂量，是又称阈剂量，是指在一定时间内，一种毒物按一定方式或途径与机体接指在一定时间内，一种毒物按一定方式或途径与机体接触，能使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机触，能使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量，也称中毒阈剂量。体开始出现损害作用所需的最低剂量，也称中毒阈剂量。 最大无作用剂量最大无作用剂量(maximal no-effective dose)：指在一定时指在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，根据目前认识水平，用最灵敏的实验方法和观察指标，根据目前认识

8、水平，用最灵敏的实验方法和观察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，也称为未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，也称为未观察到损害作用的剂量。最大无作用剂量是根据亚慢未观察到损害作用的剂量。最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的，是评定毒物对机体损害作用的主性试验的结果确定的，是评定毒物对机体损害作用的主要依据。要依据。 安全浓度：安全浓度：长期、连续接触仍对生物的生存、生长、长期、连续接触仍对生物的生存、生长、繁殖都无不良影响的浓度。繁殖都无不良影响的浓度。8.1.3 影响水中有毒物质的因素影响水中有毒物质的因素（1 1）温度）温度 水温升高，有毒物质的毒性增强。当毒物的浓

9、度一定时，水温升高，有毒物质的毒性增强。当毒物的浓度一定时，温度每升高温度每升高1010，受害生物的存活时间往往减少一半，受害生物的存活时间往往减少一半（2 2）溶解氧）溶解氧 温度及毒物浓度一定时，溶解氧减少，有毒物质的毒性温度及毒物浓度一定时，溶解氧减少，有毒物质的毒性往往增强。往往增强。（3 3）pHpH值值 pH pH值超出值超出5-105-10的范围时，其本身就对水生生物不利。的范围时，其本身就对水生生物不利。pHpH变动会改变某些毒物的毒性。如变动会改变某些毒物的毒性。如pHpH升高，氨的毒性增强升高，氨的毒性增强（4 4）硬度）硬度 许多金属离子的毒性，在软水中要比硬水中强得多许

10、多金属离子的毒性，在软水中要比硬水中强得多（5 5）联合作用）联合作用 当一种或数种物质同时存在于养殖水体中时，其中的某当一种或数种物质同时存在于养殖水体中时，其中的某些成分之间可能发生相加、拮抗、协同等联合作用些成分之间可能发生相加、拮抗、协同等联合作用8.1.4 有毒物质对水生生物的急性毒性试验有毒物质对水生生物的急性毒性试验试验目的试验目的 通过水生生物急性毒性实验，获得包括LC50等在内的有关毒性参数值，并由此可推导该种生物的生存安全浓度值； 通过中毒症状及生物指标等的观察，为进一步研究中毒机理提供依据；更为慢性毒性实验打下了基础。8.1.4 有毒物质对水生生物的急性毒性试验有毒物质对

11、水生生物的急性毒性试验-试验生试验生物物 （1 1）藻类）藻类 绿藻：聚镰藻、小球藻、斜生栅藻等；绿藻：聚镰藻、小球藻、斜生栅藻等； （2 2）蚤类）蚤类 以大型蚤最为普遍以大型蚤最为普遍 （3 3）鱼类）鱼类 国际标准化组织：斑马鱼、蓝鳃鱼、黑头软口鲦国际标准化组织：斑马鱼、蓝鳃鱼、黑头软口鲦等。等。 （4 4）发光细菌）发光细菌 包括淡水发光细菌和海水发光细菌，适用于不同包括淡水发光细菌和海水发光细菌，适用于不同的水体。的水体。 在试验生物选择时，应充分考虑试验目的和要求，在试验生物选择时，应充分考虑试验目的和要求，试验生物具有代表性、经济、饲养方便、易于管理。试验生物具有代表性、经济、饲

12、养方便、易于管理。同时试验生物的年龄和性别、健康状况等对试验结同时试验生物的年龄和性别、健康状况等对试验结果均会产生影响。果均会产生影响。8.1.4 有毒物质对水生生物的急性毒性试验有毒物质对水生生物的急性毒性试验浓度设计：浓度设计： 等对数间距等对数间距试验观察：试验观察：藻类与蚤类的急性毒性试验进行藻类与蚤类的急性毒性试验进行48h，鱼，鱼类通常为类通常为96h，发光细菌在接触毒物，发光细菌在接触毒物15min左右即可结束左右即可结束试验。试验。安全浓度计算公式为：安全浓度计算公式为：Cs = 96h LC50 f,式中式中f为安全系数为安全系数8.2.1 重金属重金属-汞汞单质汞是一种难

13、溶于水的液态金属单质汞是一种难溶于水的液态金属 排入水体的汞，由于物理、化学、生物等因素的影排入水体的汞，由于物理、化学、生物等因素的影响会发生一系列的变化，一般来说不论什么形态无响会发生一系列的变化，一般来说不论什么形态无机汞在微生物的作用下会转化成甲基汞和二甲基汞，机汞在微生物的作用下会转化成甲基汞和二甲基汞，这种生物转化，称之为这种生物转化，称之为汞的生物甲基化作用汞的生物甲基化作用。在淡。在淡水底泥中的厌氧细菌可使无机汞甲基化。水底泥中的厌氧细菌可使无机汞甲基化。 8.2.1 重金属重金属-汞汞无机汞无机汞进入动物机体，可被肠道吸收进入动物机体，可被肠道吸收10，有机汞有机汞可吸收可吸

14、收90。无机汞吸收后随血液循环分布到各个器官。汞在体内的。无机汞吸收后随血液循环分布到各个器官。汞在体内的分布主要在肾、肝、肠壁、脑以及骨胳中，以肾脏含量最高。分布主要在肾、肝、肠壁、脑以及骨胳中，以肾脏含量最高。汞在鱼体内有很高的残留，其浓度可比水中高出数十倍甚至汞在鱼体内有很高的残留，其浓度可比水中高出数十倍甚至更高。更高。 汞离子汞离子在机体内与巯基具有很强的亲和力，能形成在机体内与巯基具有很强的亲和力，能形成汞的硫醇盐，使参与体内代谢的酶，使琥珀酸脱氢汞的硫醇盐，使参与体内代谢的酶，使琥珀酸脱氢酶和乳酸脱氢酶等失去活性，阻碍机体代谢的正常酶和乳酸脱氢酶等失去活性，阻碍机体代谢的正常进行

15、。它可以使鱼的肝、胰、肾组织细胞退化、坏进行。它可以使鱼的肝、胰、肾组织细胞退化、坏死。甲基汞在鱼的神经系统和红血球中大量积累，死。甲基汞在鱼的神经系统和红血球中大量积累，引起鱼神经中毒引起鱼神经中毒 8.2.1 重金属重金属-镉镉镉的价态变化比较少，除单质镉外，一般为正二价镉的价态变化比较少，除单质镉外，一般为正二价的形态，主要是氯化镉、硝酸镉等，镉污染曾引起的形态，主要是氯化镉、硝酸镉等，镉污染曾引起震惊世界的公害震惊世界的公害“骨疼病骨疼病”。镉在鱼体内可以有很高的残留，主要残留在肾脏和镉在鱼体内可以有很高的残留，主要残留在肾脏和肝脏之中，可以造成肾管细胞损害，并影响肝酶活肝脏之中，可以

16、造成肾管细胞损害，并影响肝酶活性和血液变化，抑制肝细胞，线粒体氧化磷酸化过性和血液变化，抑制肝细胞，线粒体氧化磷酸化过程，故对各种氨基酸脱羟酸、组氨酸酶、过氧化酶、程，故对各种氨基酸脱羟酸、组氨酸酶、过氧化酶、脱羟酶等都有抑制作用，使之产生代谢障碍，引发脱羟酶等都有抑制作用，使之产生代谢障碍，引发炎症、水肿等，炎症、水肿等，镉会造成鱼体脊椎弯曲、产生癌变、畸变、突变。镉会造成鱼体脊椎弯曲、产生癌变、畸变、突变。 8.2.1 重金属重金属-铅铅铅除单质之外，还有正二价和正四价两种价态，铅除单质之外，还有正二价和正四价两种价态，在天然水体中的铅常以正二价化合物出现，铅化在天然水体中的铅常以正二价化

17、合物出现，铅化合物主要是硝酸铅和醋酸铅，铅的氧化物等。合物主要是硝酸铅和醋酸铅，铅的氧化物等。水中悬浮颗粒、胶体微粒及有机物对于铅有着强水中悬浮颗粒、胶体微粒及有机物对于铅有着强烈地烈地吸附吸附作用。作用。此外，铅同有机物特别是腐植酸有很强的此外，铅同有机物特别是腐植酸有很强的配位配位能能力，力，以离子态存在于天然水环境的铅占很少部分以离子态存在于天然水环境的铅占很少部分 8.2.1 重金属重金属-铅铅铅离子进入机体主要由铅离子进入机体主要由肠道吸收后，进入血循环肠道吸收后，进入血循环主要主要积蓄积蓄在肝脏、肾和骨胳中在肝脏、肾和骨胳中铅对铅对造血系统、神经系统造血系统、神经系统和血管方面的毒

18、性最明显和血管方面的毒性最明显铅可铅可影响血红蛋白合成影响血红蛋白合成过程。对过程。对酶活性的抑制酶活性的抑制主要表主要表现在对三磷酸腺苷酶的活性，这也是使中毒鱼类出现现在对三磷酸腺苷酶的活性，这也是使中毒鱼类出现溶血的原因溶血的原因血管痉挛血管痉挛是铅中毒的典型症状。是铅中毒的典型症状。铅在鱼体内会有高残留，对鱼的铅在鱼体内会有高残留，对鱼的诱变性呈阳性诱变性呈阳性8.2.2 农药农药-有机氯农药有机氯农药有机氯农药是一种有机氯农药是一种剧毒剧毒农药，大多用作农药，大多用作杀虫剂杀虫剂有机氯农药有机氯农药化学属性稳定化学属性稳定，非常，非常难以降解难以降解和重金属一样，它们可以通过食物链在鱼

19、体内富集，和重金属一样，它们可以通过食物链在鱼体内富集，富集富集倍数可以达几万倍以上。倍数可以达几万倍以上。它们属于它们属于脂溶性脂溶性化合物，微溶于水，而在脂肪中却化合物，微溶于水，而在脂肪中却大量溶解积蓄，在肝、肾、心脏也都可以蓄积并使大量溶解积蓄，在肝、肾、心脏也都可以蓄积并使其受到破坏，当鱼体营养不足时，蓄积在脂肪中的其受到破坏，当鱼体营养不足时，蓄积在脂肪中的有机氯农药也会释放到血液中，使鱼中毒死亡有机氯农药也会释放到血液中，使鱼中毒死亡有机氯农药主要有有机氯农药主要有六六六六六六、DDT、狄氏剂狄氏剂、毒杀芬毒杀芬8.2.2 农药农药-有机磷有机磷有机磷农药相对有机氯农药化学性能有

20、机磷农药相对有机氯农药化学性能不稳定，降解快不稳定，降解快敌百虫、敌敌畏、乐果、马拉硫磷、甲胺磷等敌百虫、敌敌畏、乐果、马拉硫磷、甲胺磷等有机磷农药在有机磷农药在酸性酸性溶液中较溶液中较稳定稳定，在，在碱性碱性溶液中溶液中易分易分解解而失去相应的毒力而失去相应的毒力有机磷主要有机磷主要经鳃、胃肠道经鳃、胃肠道进入机体，经血液和淋巴分进入机体，经血液和淋巴分布全身布全身( (肝脏最多、胃次之，肌肉最少肝脏最多、胃次之，肌肉最少) )，在鱼体内的，在鱼体内的半衰期从几小时到几个月不等半衰期从几小时到几个月不等有机磷的主要毒性是由于有机磷的主要毒性是由于抑制胆碱脂酶的活性抑制胆碱脂酶的活性，使其，使

21、其失去水解乙酰胆碱的能力，阻断兴奋传入感受器，造失去水解乙酰胆碱的能力，阻断兴奋传入感受器，造成其神经中毒成其神经中毒8.2.2 农药农药其它农药其它农药菊酯类菊酯类是我国第三代农药，属于高效、低毒、低残是我国第三代农药，属于高效、低毒、低残留农药。对哺乳类和其它动物毒性不大，对鱼类仍留农药。对哺乳类和其它动物毒性不大，对鱼类仍属于高毒，而且作用迅速，杀伤力大，中毒症状也属于高毒，而且作用迅速，杀伤力大，中毒症状也基本相同基本相同菊酯类主要包括：溴氰菊酯、氯氰菊酯、杀灭菊酯菊酯类主要包括：溴氰菊酯、氯氰菊酯、杀灭菊酯和最新产品氟氰菊酯等和最新产品氟氰菊酯等除草剂除草剂主要有除草醚、敌稗，属于非

22、激素类型的触杀主要有除草醚、敌稗，属于非激素类型的触杀剂，其中除草醚为奶油色针状结晶固体，剂，其中除草醚为奶油色针状结晶固体，22时在水时在水中溶解度为中溶解度为0.71.2mg/l，溶于乙醇、甲醇、醋酸、丙，溶于乙醇、甲醇、醋酸、丙酮、苯等，它们对于鱼类属于低毒类。除草剂对藻类酮、苯等，它们对于鱼类属于低毒类。除草剂对藻类有杀伤力有杀伤力8.2.3 石油石油p石油中石油中链烷烃链烷烃是原油的主要成分，芳香烷易溶于是原油的主要成分，芳香烷易溶于水，是构成水生生物毒性的主要部分水，是构成水生生物毒性的主要部分p石油类对于鱼类的致害机理：大量油类覆盖水面石油类对于鱼类的致害机理：大量油类覆盖水面使

23、水面与使水面与空气交换隔空气交换隔绝造成水体缺氧，另外大量绝造成水体缺氧，另外大量的油污附于鱼鳃、体表、鳍条上影响鱼的呼吸和的油污附于鱼鳃、体表、鳍条上影响鱼的呼吸和运动，且鳃上的油污可能引起鱼的鳃部发炎和呼运动，且鳃上的油污可能引起鱼的鳃部发炎和呼吸障碍死亡。吸障碍死亡。p受石油污染的鱼体表及鳃部粘液分泌旺盛，体表受石油污染的鱼体表及鳃部粘液分泌旺盛，体表及鳃部有较多附着物，中毒后行动缓慢、乏力，及鳃部有较多附着物，中毒后行动缓慢、乏力，鱼苗易造成体形弯曲畸形，鱼肉有煤油及酚味，鱼苗易造成体形弯曲畸形，鱼肉有煤油及酚味，特别是在加热后，气味更加明显特别是在加热后，气味更加明显8.2.4 耗氧有机物与难降解有机物耗氧有机物与难降解有机物生活污水和某些工业废水中含有糖、蛋白质、生活污水和某些工业废水中含有糖、蛋白质、氨基酸、酯类、纤维素等有机物氨基酸、酯类、纤维素等有机物这些物质以悬浮状态或溶解状态存在于水中，这些物质以悬浮状态或溶解状态存在于水中，排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少，微生物繁殖解氧减少，微生物繁殖当水中溶解氧降至当水中溶解氧降至4 mgL 以下时，将严重影以下时，将严重影响鱼类和水