第1章-环境污染物在生态系统中的行为

第1章环境污染物在生态系统中的行为1.1环境污染概述1.2污染物在环境中的迁移与转化1.3污染物在生物体内的生物转运和生物转化1.4环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大1.5生物对污染物在环境中的影响1.6环境有害污染物第1章1.1环境污染概述环境污染（Environmentalpollution）——有害物质进入环境，经过扩散、迁移、转化后，使环境系统结构与功能发生变化，并对人类以及生物的生存和发展产生不利影响的现象。造成环境污染的因素大体上可分为物理的（噪声、振动、热、光辐射及放射性等）、生物的（微生物、寄生虫等）和化学的（重金属、有机物等）三方面，而其中化学物质引起的环境污染要占到约80-90%。环境要素：大气污染、水体污染、土壤污染污染物性质：生物污染、化学污染和物理污染污染物形态：废气污染、废水污染、固体废弃物污染、噪声污染、辐射污染污染发生原因：生产污染（工业、农业、交通等）和生活污染污染范围：全球性污染、区域性污染、局部污染环境污染类型（因划分类型、目的等角度不同而异）如：室内空气生物污染主要包括细菌、真菌(包括真菌孢子)、花粉、病毒、生物体有机成分等

土壤污染与水污染、大气污染有很大的不同，它具隐蔽性，难以察觉。同时具滞后性和累积性，超过它的承载容量以后就突然一下子爆发了。难以恢复，恢复代价很大，或者不可以恢复。生物污染导致的疾病在呈上升趋势,急性呼吸道感染、结核病、寄生虫病。

1986年4月26日，前苏联境内乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站（ChernblyNuclearPowerPlant），由于管理不善和操作失误，4号核反应堆爆炸起火。大量放射性物质外泄，造成环境严重污染当即造成31人死亡，二百多人受严重放射性伤害，数万人受到放射性影响，直接经济损失达120亿卢布，核污染飘尘扩散至周围国家，西欧各国乃至世界大部分地区都检测到了核电站泄漏的放射性物质。事故发生多年后，放射性污染带来的危害还在继续，不断有报道该地区受放射性伤害的人群死亡或患病、患癌症的消息，伤亡人数不断扩大，该地区的生态环境也遭到严重的破坏。

辐射污染环境生物效应——环境因素变化而导致生物或生态系统的变化。如气候变化与恐龙灭绝，水利工程－洄游、污染物－致畸/癌。环境化学效应——环境污染所引起的环境化学性质的变化。如环境酸化、土壤盐碱化、光化学烟雾等。环境物理效应——环境变化所引起的环境物理性质的变化。如热岛效应、温室效应、噪声、地面沉降等。环境效应——自然过程或人类活动造成的环境污染和生态破坏，引起环境系统结构和功能的变化。三聚氰胺长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响，导致产生结石三聚氰胺是一种重要的有机化工中间产品，主要用来制作三聚氰胺树脂，具有优良的耐水性、耐热性、耐电弧性、优良阻燃性。用途：可用于装饰板的制作，用于氨基塑料、粘合剂、涂料、币纸增强剂、纺织助剂等。

由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量指标，因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。

蛋白质主要由氨基酸组成，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的分子式含氮量为66％左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后不易被发现。每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺，就能提高0.4%蛋白质。2007年，美国爆发宠物食品受污染事件。事后调查表明：掺杂了≤6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因。2008年9月，中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件，导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症，其原因也是奶粉中含有三聚氰胺。

2007年北京检验检疫局从进口澳大利亚的宠物食品中检出三聚氰胺阳性，并依法对进口宠物食品作出退货处理。2007年深圳检验检疫局从台湾进口的3批“爱族牌”观赏鱼饲料检出三聚氰胺，且三聚氰胺含量较高，分别为0.35g/kg、0.47g/kg、0.51g/kg。

2007年福建、天津、山东、珠海检验检疫局从进口马来西亚、泰国、秘鲁的鱼粉中检出三聚氰胺阳性，已依法对进口鱼粉作出退货处理。国家质检总局近日紧急在全国开展了婴幼儿奶粉三聚氰胺含量专项检查。此次专项检查对其余109家企业进行了排查，共检验了这些企业的491批次产品。阶段性检查结果显示，有22家婴幼儿奶粉生产企业的69批次产品检出了含量不同的三聚氰胺。

1、石家庄三鹿集团股份有限公司生产的三鹿牌婴幼儿配方乳粉11

11

2563.00

2、上海熊猫乳品有限公司生产的熊猫可宝牌婴幼儿配方乳粉5

3

619.00

3、青岛圣元乳业有限公司生产的圣元牌婴幼儿配方乳粉17

8

150.00

4、山西古城乳业集团有限公司生产的古城牌婴幼儿配方乳粉13

4

141.60

5、江西光明英雄乳业股份有限公司生产的英雄牌婴幼儿配方乳粉2

2

98.60

6、宝鸡惠民乳品(集团)有限公司生产的惠民牌婴幼儿配方乳粉1

1

79.17

7、内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司生产的蒙牛牌婴幼儿配方乳粉28

4

68.20

8、中澳合资多加多乳业(天津)有限公司生产的可淇牌婴幼儿配方乳粉1

1

67.94

9、广东雅士利集团股份有限公司生产的雅士利牌婴幼儿配方乳粉30

10

53.40

10、湖南培益乳业有限公司生产的南山倍益牌婴幼儿配方乳粉3

1

32.00

11、黑龙江省齐宁乳业有限责任公司生产的婴幼儿配方乳粉2段基粉1

1

31.74

12、山西雅士利乳业有限公司生产的雅士利牌婴幼儿配方乳粉4

2

26.30

13、深圳金必氏乳业有限公司生产的金必氏牌婴幼儿配方乳粉2

2

18.00

14、施恩(广州)婴幼儿营养品有限公司生产的施恩牌婴幼儿配方乳粉20

4

17.00

15、广州金鼎乳制品厂生产的金鼎牌婴幼儿配方乳粉3

1

16.20

16、内蒙古伊利实业集团股份有限公司生产的伊利牌儿童配方乳粉35

1

12.00

17、烟台澳美多营养品有限公司生产的澳美多牌婴幼儿配方乳粉6

6

10.70

18、青岛索康营养科技有限公司生产的爱可丁牌婴幼儿配方乳粉3

1

4.80

19、西安市阎良区百跃乳业有限公司生产的御宝牌婴幼儿配方乳粉3

1

3.73

20、烟台磊磊乳品有限公司生产的磊磊牌婴幼儿配方乳粉3

3

1.20

21、上海宝安力乳品有限公司生产的宝安力牌婴幼儿配方乳粉1

1

0.21

22、福鼎市晨冠乳业有限公司生产的聪尔壮牌婴幼儿配方乳粉1

10.09检出三聚氰胺婴幼儿配方乳粉企业名单序号标称的企业和产品名称抽样数不合格数三聚氰胺最高含量mg／kg

二战后日本坚持实施“学生饮用奶计划”，迄今为止日本14岁儿童身高比二战结束时提高了10厘米，牛奶对改善儿童身体素质发挥了重要作用。印度、泰国等通过积极支持奶业发展和倡导科学饮奶，在提高国民身体素质方面也取得了显著成效。纵观世界公众营养发展史也不难发现，世界上绝大多数长寿的国家和健康的民族，牛奶的人均占有量都位于世界领先水平。世界卫生组织已将人均乳品消费量作为衡量一个国家人民生活水平的重要指标之一。我国年人均饮奶量约为25公斤，仅为世界平均水平的1/4，与发达国家差距更大。我国广大农村地区的年人均饮奶量仅为2公斤。世界环境污染八大公害事件

一.马斯河谷事件

主要污染物:烟尘及二氧化硫

中毒情况:几千人中毒，60人死亡

时间及地点:1930年发生在比利时马斯河谷

致害原因:二氧化硫进入肺部

二．洛杉矶光化学烟雾事件

主要污染物:光化学烟雾

中毒情况:大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人

时间及地点:1943年5-10月发生在美国洛杉矶市

致害原因:石油工业排出的废气和汽车尾气在强大阳光作用下产生的光化学烟雾

三.多诺拉烟雾事件

主要污染物:烟雾及二氧化硫

中毒情况:四天内43%的居民患病，20余人死亡

时间及地点:1948年10月发生在美国多诺拉镇

致害原因:二氧化硫、三氧化硫等硫化物附着在烟尘上，被人吸入肺部四.伦敦烟雾事件

主要污染物:烟尘及二氧化硫中毒情况:四天内死亡4000人时间及地点:1952年12月发生在英国伦敦

致害原因:硫化物和烟尘生成气溶胶被人吸入肺部五.水俣事件

主要污染物:甲基汞中毒情况:截至1972年有近200人患病，50余人死亡，20多个婴二生出来神经受损时间及地点:1953年—1961年发生在日本九州南部熊本县水俣镇致害原因:工厂含甲基汞的废水排入水俣湾使海鱼体内含甲基汞，当地居民食鱼而中毒六.四日事件

主要污染物:二氧化硫、煤尘等中毒情况:500多人患哮喘病，有30余人死亡时间及地点:1955年发生在日本四日市

致害原因:烟尘及二氧化硫被人吸入肺部七.米糠油事件

主要污染物:多氯联苯中毒情况:受害者达万人以上，死亡近20人时间及地点:1968年发生在日本九州爱知县等23个县府致害原因:食用含多氯联苯的米糠油八.富山事件

主要污染物:（骨痛病）中毒情况：镉时间及地点:截至1968年有300人患病，有100多人死亡致害原因:1931-1975年发生在日本富士县神通川流域食用含镉的米和水排放种类——有机污染源、无机污染源、热污染源、噪声污染源、放射性污染源、病原体污染源和混合污染源污染对象——大气、水体和土壤污染源分布方式——点和面污染源人类社会活动功能——工业、农业、交通运输和生活污染源——通常指向环境中排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。分天然污染源和人为污染源两种。污染源(Pollutionsource)

点源污染主要包括工业废水和城市生活污水污染，这类污染物一般有固定的排污口集中排放；

相比之下，面源污染则起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂且潜伏周期长。事实上，面源污染更多地与农业、农村和农民相联系。我国农村过量和不合理地使用农药、化肥，小规模畜禽养殖的畜禽粪便，以及未经处理的农业生产废弃物和废水等，都是造成面源污染的直接因素。

——进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。最根本原因在于人类的社会经济活动。分生产性和生活性污染物污染物(Pollutant)按污染物的来源分为自然源的污染物和人为源的污染物，有些污染物（如二氧化硫）既有自然源又有人为源的。按污染物所影响的环境要素可分为：大气污染物、水体污染物、土壤污染物、生物污染物等。按污染物的形态可分为：气体污染物、液态污染物、和固体废物。按污染物的性质可分为，化学污染物、物理污染物和生物污染物；化学污染物又可分为无机污染物和有机污染物；生物污染物又可分为病原体、变应原污染物等。按污染物在环境中化学性质的变化可分为一次污染物和二次污染物。为强调污染物对人体的某些有害作用，又分致畸物，致突变物和致癌物，可吸入的颗粒物以及恶臭物质等。

污染物的分类

随着社会经济快速发展，向环境中排放的污染物也与日俱增，其中多数是化学污染物。化学曾经为社会的进步发现了或合成了成千上万种新的化合物，据上世纪50年代初的统计，当时发现和合成的化合物不过200万种，到了1985年，在美国化学文摘（CA）上正式登录的化合物数目已达到了600万种，到1990年就超过了1000万种，根据这个增长速度推测，目前的化合物将达到3000万种左右！

全球人工合成的化学物质产量：

1950年约为700万吨，

1970年达6000多万吨，

1985年增加到约2亿5千万吨。优先污染物(Prioritypollutant)——环境中有毒化学物质数量众多，在环境管理中，不可能对全部污染物进行控制，只能根据社会经济技术条件和环境管理的需要，有步骤地监测和控制最具代表性的、排放量较大的、出现频率较高的、对人体健康和生态系统危害大的、或具有较大潜在危险性的有毒污染物——优先污染物。

特点：难以降解、在环境中有一定残留水平、出现频率较高、具有生物积累性、“三致”物质、毒性较大以及已有检出方法。世界各国发展情况不同，污染状况也不同，优先控制的污染物也有所不同。

联邦德国在1980年公布了120种水中有害物质名单，其中毒性最强的有16种，它们是：丙酮氰醇，丙烯腈，砷酸氢二钠，苯，四乙基铅，镉化合物，氰化物，DDT，3-氯环氧丙烷-1,2，乙酰亚胺，水合肼，林丹，硫醇，乙基对硫磷，汞化合物，银化合物。美国是世界上最早开展优先监测的国家，早在20世纪70年代中期，就在清洁水法中规定了129种优先污染物，其中114种是有毒有机污染物。欧洲共同体在1975年根据物质的毒性、持久性和生物积累性列出了有害有毒物质的“黑名单”，“黑名单”中不包括那些生物学上无害的物质和易转化为生物学上无害的物质。我国杨友明等学者对约一万种化学品经过筛选，确定了52种有毒化学品为我国优先控制的名单。

这些有毒化学品均具有较强毒性，具有致癌、致畸和致突变性，其中国际限用或禁用的化学品达24种。

见下图：

1984年12月2日夜，在印度中央邦博帕尔市，美国联合碳化物公司的博帕尔农药厂，由于管理混乱，地下储罐中40吨用以制造农药的异氰酸甲酯（剧毒、低沸点、易燃液体）渗进了水，毒液变成气体，罐内压升高而爆裂外泄。当地居民70万人中有20万受到影响，其中5万人可能双目失明，到1989年2月，共有3300多人丧失生命。毒气泄漏使大批食品和水源遭受污染，4000头牲畜和其他动物死亡，生态环境受到严重破坏，这是迄今为止世界上最严重的污染事故之一。案例一：世界重大化学污染事件

1986年11月1日，瑞士巴塞尔市桑多兹化工公司仓库爆炸起火，近30吨剧毒的碳化物、磷化物与含有汞的化工产品随灭火机喷出液和水流入莱茵河，其中有毒化学品达30多种，河内水生生物鳗鱼、鳟鱼、水鸭、鸬鹚等大量死亡，沿莱茵河而下150公里内大约60多万条鱼被毒死，500公里内河岸两侧的井水不能饮用，许多自来水厂和啤酒厂被迫关闭。据专家们估计，由于有毒物质沉积在河流底泥中，有可能使莱茵河死亡二十年。案例二：

1999年2月，比利时养鸡业者发现母鸡产蛋率下降，蛋壳坚硬，肉鸡出现病态反应。经研究发现，这是由于比利时九家饲料公司生产的饲料中含有致癌物质二恶英，据悉，此种饲料已出售给比利时的400多家养鸡场和500多家养猪场，并已输往德国、法国、荷兰。据调查，比利时某些养鸡场肉鸡体内二恶英含量高于正常极限的1000倍。事件发生后，美国、日本、新加坡、南朝鲜、我国大陆、香港、台湾纷纷禁止从欧洲进口畜禽类和乳制品，这是近年来世界上影响最大的污染事件之一。案例三：

2000年1月底到2月初，东欧地区连续大雨，1月30日，罗马尼亚奥拉迪亚镇，澳大利亚埃斯梅拉达采矿公司所属的巴雅梅尔金矿发生堤坝漫水事件，用于生产黄金的剧毒氰化物漫过大坝，随洪水流入附近的河水。污水向西流入邻国匈牙利境内的蒂萨河，河水中的氰化物含量是正常指标的700倍，在某些地区，一立方米水中含有氰化物0.064mg，然后河水中的污染物随着水流以平均每小时2.5英里的速度向南方蔓延，一夜之间，蒂萨河内80%的鱼类和生物死亡。300万立方米受氰化物污染的河水流向莫什河、蒂萨河，并向南斯拉夫蔓延，开始扩散到多瑙河。这是自前苏联切尔诺贝利核电站事故以来欧洲最大的环境灾难，也是进入21世纪前夕世界上最严重的一次环境事故。案例四：1.2污染物在环境中的迁移与转化1、污染物在环境中的迁移2、污染物的形态和分布3、污染物在环境中的转化4、污染物的生物地球化学循环污染物在环境中的迁移迁移方式机械迁移物理-化学迁移（主要方式）生物迁移影响迁移的因素内部因素外部因素P28－29污染物在环境中的转化转化形式：物理转化——化学转化——生物转化物理转化——通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变等过程来实现化学转化——通过各种化学反应（氧化还原、水解、络合和光化学反应等）来实现生物转化——通过生物的吸收和代谢作用而发生的变化大气中的转化：如光化学烟雾水体中的转化：氧化－还原作用；配合作用；生物降解作用；氧垂曲线

土壤中的转化排入河水中的有机物经微生物降解，一方面消耗水中的DO；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，会使DO逐步增加直至得到恢复，故耗氧与复氧是同时进行的。

假若河水中排入有机物染物，沿河流流动逐时记录其溶解氧浓度，或者在稳定流动状态下沿河道不同距离测定水中溶解氧浓度，则可得到一条溶解氧变化曲线，即氧垂曲线。污染河流可分：清水区、分解区、腐化区和恢复区。

污染河水中DO、BOD的浓度变化图

氧垂曲线:P36污染物的生物地球化学循环

biogeochemicalcycleofpollutants在被污染的环境中，污染物也常被生物吸收，进入生物体内。污染物在环境（水、土壤、空气）与生物群体之间交换便引起污染物的生物地球化学循环。在这个循环过程中，伴随着污染物的迁移、转化、分散、富集的过程，污染物的形态、化学组成和性质也就发生变化。

如：多种氟的污染物可以被植物的根系和叶片吸收，并在植物体内积累。动物可以通过呼吸、饮水、摄食（主要是植物性食物），吸收环境中的氟。氟在动物体内代谢过程中一部分被排出体外，大部分留在动物体内。动物和植物死亡后，残体经微生物分解矿化，氟又回到环境中。

植物吸收空气、水、土壤中的无机养分后合成植物的有机质，植物的有机质被动物吸收后合成动物的有机质，动物、植物死后残体经微生物分解成为无机物回到空气、水、土壤中。这一过程是地质环境与生物体之间物质的循环过程，即是生物地球化学循环（也称生物小循环）。生物转运：环境污染物——与生物接触——吸收、转移、排泄一，污染物透过细胞膜的方式被动转运（简单扩散和滤过）：不耗能量——杜南平衡特殊转运（主动转运、易化扩散）胞饮作用，吞噬作用：二，污染物的吸收呼吸系统消化系统皮肤三，污染物的体内分布四，污染物的排泄肾脏随胆汁，经代谢后排出其它（呼吸、汗液和体液等）动物植物（根、叶片和茎表皮等）P38－42外源化合物——进入生物体——代谢变化酶生物转化过程示意图排除体外外源性化合物毒害作用一级代谢物结合产物相Ⅰ反应相Ⅱ反应酶酶生物转化发生的主要场所在肝脏，其它的有肺、胃、肠和皮肤等生物转化（Biotransformation）P43－51解毒、增毒作用1.4环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大生物浓缩（Bioconcentration）

——生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或者难分解的化合物，使体内该物质的浓度超过环境浓度的现象。又称生物学富集，可用浓度系数或富集因子(BCF)来表示，亦指生物体内某种物质浓度和环境中该物质浓度的比值。如褐藻对钼的浓缩系数是11，而对铅的浓缩系数高达70,000。生物体吸收环境中物质：（1）藻类植物、原生动物和多种微生物等，它们主要靠体表直接吸收；（2）高等植物，它们主要靠根系吸收；（3）多数动物，它们主要靠吞食进行吸收。前两种属于直接从环境中摄取，后一种则需要通过食物链进行摄取。生物浓缩系数（BioconcentrationFactor,BCF）KBCF=物质在生物体内浓度物质在环境介质中的浓度影响因子：生物：生长、发育、大小和年龄等环境：温度、pH、光照和季节等污染物的性质：污染物浓度、化学形态一般用来表示某种物质在水中的浓度同在水生生物体内浓度之间的关系。

平衡浓缩系数——生物通过吸收、吸附、吞食等，从环境中吸收并蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长，浓度系数不断增大的现象，又称生物学积累。生物积累(Bioaccumulation)※通常用生物浓缩来表示污染物在生物体内积累程度，一般仅指水生生物个体从水中净吸收的污染物的量。生物积累的概念要比生物浓缩所涵盖的内容广，前者包括后者。科学家们研究得最多的是生物体从环境中积累有毒重金属和难以分解的有机农药将牡蛎暴露于5×10－4㎎/L氯化汞溶液中，观察结果表明7，14，19和42d时的体内汞含量的变化，发现其浓缩系数分别为500，700，800和1200。1887年，人们就发现牡蛎能够不断地从海水中蓄积铜元素，以致使这些牡蛎的肉呈现绿色，叫做“牡蛎绿色病”。——指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步放大的现象，又称生物学放大。注：生物放大并不是在所有条件下都能发生生物放大(Biomagnification)生物放大是针对食物链关系而言的，其结果是导致食物链上高营养级生物机体中的这种物质的浓度显著的超过环境浓度。青草兔子狐狸狼藻类浮游动物小鱼大鱼鱼鹰以食物把各种生物连接起来的锁链形式，为食物链。（上面就是两条食物琏）食物琏上的各个环节，为营养级。各种食物琏相互交错，形成一种网状关系，为食物网。

生物放大一词是专指具有食物链关系的生物说的，如果生物之间不存在食物链关系，则用生物浓缩或生物积累来解释生物放大/食物链的物质流动物种A物种B物种C100g10g1g污染物0.1g污染物0.1g“十分之一定律”低级营养级的生物为高营养级生物提供物质和能量，能被高位营养级利用的能量只有所供给能量的十分之一左右。生物放大美国——图尔湖和光拉马斯南部保护区DDT对生物群落的污染（1966）水鸟63－76mg/L鱼类痕量－1.6mg/L无脊椎动物0－610mg/L大型水生植物0－2.1mg/L湖水0.006mg/L沉积物痕量－3.8mg/L藻类0.1-0.3mg/L10500－12587326671000035006333167－500DDT案例1

水体中的DDT浓度约为0.00005ppm↓浮游生物0.04ppm↓刚毛藻0.08ppm↓网茅0.33ppm↓螺0.26ppm

蛤0.42ppm

鱼1.24ppm↓燕鸥3.42ppm↓河鸥幼体55.3ppm

成体18.5ppm↓秋沙鸭22.8ppm↓鹭鸟26.4ppm↓银鸥75.5ppm图：DDT在食物链中的生物放大生物放大作用从污染生态学来看,食物链的研究具有十分重要的意义。因为污染物通过食物链产生逐级富集的现象,即生物放大作用。营养级越高的生物体内所含有的污染物的数量或浓度越大,从而严重地危害较高营养级生物的生长发育或人体健康。

以DDT为例来说，如果散布在大气中的浓度为0.000,003ppm,当降落到海水中为浮游生物摄取后,在体内富集到0.04ppm(1.3万倍)；浮游生物被小鱼吞食后,其体内DDT浓度达0.5ppm(14.3万倍)；小鱼再被大鱼吞食后,体内浓度增加到2.0ppm(57.2万倍)；如鱼再为水鸟所食,可达25ppm(858万倍)；人若食用水鸟，DDT浓度可在体内进一步富集到30ppm，等于大气中浓度的1,000万倍!

在污染物的影响下，一个有机体在金字塔中的位置越高，它的组织中污染物的浓度就可能越大。案例2大气

某些生物在体内还能对重金属和一些有机物进行富集。当环境污染物进入生物体的速度和数量超过生物体消除的速度或数量时，这些环境污染物就会在体内不断积蓄。而且由于处在生态系统的同一食物链上，这些难降解的环境污染物在生物体内的浓度会随着营养级的提高而增大。

Hg和Cd（镉）的致毒浓度范围低至0.001-0.01ppm（1-10ppb），它们能在生物体内逐步地、成千上万倍地富集，如扇贝对Cd（镉）的富集系数高达22600，最后可以通过食物链进入人体器官中积蓄起来。重金属在生物体内的富集瑞典某一汞污染的水域里——底栖动物体内汞含量为0.3ppm——吃这种底生动物的瑞典白鱼的汞含量3.1ppm——捕食瑞典白鱼的梭子鱼体内的汞含量高达5.8ppm——而人长期食用含汞5～6ppm的鱼就可能死亡

某些难降解的有机物也能在生物体内富集。姜·威尔（W.G.M.Well）等在美国长岛沼泽地中进行了水生生物采集研究。该地为了灭蚊，至1974年止已喷撒DDT二十年。

经测定该沼泽地的水中含有0.00005ppm的DDT，水中浮游生物含DDT为0.04ppm，比水中增加800倍，食取浮游生物的小鲦鱼体内含DDT为0.94ppm，又增加23倍，而以食取这种小鲦鱼为生的海鸥，在它组织中含DDT为75.5ppm，又增加380.3倍，整个食物链把DDT浓度提高了1.5×106倍！有机物在生物体内的富集

※人们曾经认为，有机化合物在水生生物体内的富集，主要是通过食物链方式进行营养迁移，或生物放大作用进行的。

1971年，Hamelink等人通过实验发现，疏水性化合物被鱼体组织的吸收，主要是通过水和血液中脂肪层两相之间的平衡交换方式进行的。其他的研究者后来的实验也证实了这一结论的正确性。

他们明确指出：有机化合物的生物积累和富集主要是通过分配作用进入水生有机体内的脂肪中的，这个结论的提出，对研究有机化合物在环境中的迁移转化，有重要的意义。

Southworth

等人（1979）观察到，淡水鱼从水中直接吸收丫啶的比例和此类鱼通过消化污染的无脊椎动物或污染的沉积物的间接吸收比例没有什么明显差别。1.5生物对污染物在环境中的影响一、生物引起的环境污染（一）病原微生物（二）水体的富营养化污染(水华、赤潮、危害)（三）微生物代谢产物与环境污染二、金属的生物转化汞、砷、硒、铅、锡、镉、锑对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和视频，影响生物产量，危害人类健康，这种污染称为生物污染。1.6环境有害污染物（Harmfulpollutantinenvironment）※1有机农药

※2多氯联苯（PCBs）

※3合成洗涤剂

※4多环芳烃或稠环芳烃

※5二噁英噁

※6酞酸酯类化合物

※7致癌物质

※8放射性物质（1）有机农药有机农药目前已有近千种，我国生产和使用的近200种。水体中农药主要来自农药废水和雨刷大气中漂浮的农药粒子，使用较广泛的农药有杀虫剂（Insecticides）、除莠剂（Herbicides）、杀（真）菌剂（Fungicides）、熏蒸剂（Fumigants）、和灭鼠剂（Rodenticides）等。杀虫剂包括有机氯、有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等类型。有机氯农药：是含氯的有机化合物，大部分是含一个或几个苯环的氯素衍生物，最主要的有六六六（六氯化苯）（benzenehexachloride,BHC）、滴滴涕（二氯二苯基三氯乙烷）（dicophane,DDT）、艾氏剂（六氯六氢化二甲萘）（aldrin）、狄氏剂（dieldrin）和异狄氏剂（eldrin）（六氯环氧八氢化二甲萘）、氯丹（chlordane）、七氯（heptachlor）等。DDT化学结构式二氯二苯基三氯乙烷有机磷农药是含磷的有机化合物，也有的含有硫和氮等元素。其化学结构中一般含有C-P键或C-O-P键、C-N-P键、C-S-P键等，大部分是磷酸酯类或酰胺类化合物。毒性大，但较易分解，在环境中存留时间短，不易在生物体内蓄积，其对环境的影响比有机氯农药小。

常用的有毒性大的对硫磷（1605）（parathion）、甲基对硫磷（parathionmethyl）、甲基内吸磷（1059）（demetonmethyl）等，毒性中等的敌敌畏（dichlorphos），低毒的敌百虫（trichlorfon）、乐果（dimethoate）、马拉硫磷（malathion）等。

氨基甲酸酯类农药均具有苯基-N-氨基甲酸酯的结构，在环境中易分解，在生物体内能迅速代谢，而其代谢产物毒性多数低于其本身毒性，是属于低残留的农药。

氨基甲酸酯可由氯代甲酸酯与氨或胺反应制得，也可由氨基甲酰氯与醇或酚反应制得.

氨基甲酸酯类农药是农药急性中毒的主要原因，也是目前蔬菜中农药残留的重点检测品种.

有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂的共同毒理机制是抑制昆虫乙酰胆碱酶（Ache）和羧酸酯酶的活性，造成乙酰胆碱（Ach）和羧酸酯的积累，影响昆虫正常的神经传导而致死。

除草剂N—（间—氯苯基）氨基甲酸异丙酯(Chlorpropham)除草剂（除莠剂）具有选择性，一般只能杀伤杂草，而不伤害农作物。常用的除草剂有2,4-D(2,4-二氯苯氧基醋酸)和2,4,5-T(2,4,5-三氯苯氧基醋酸)及其酯类。大多数除草剂在环境中易被分解，对动植物和人体毒性不大，也未发现在生物体内蓄积。有机汞杀菌剂：赛力散（醋酸苯汞）（phenylmercuricacetate）、西力生（氯化乙基汞）（cereson）。拟除虫菊酯是一类仿生合成的杀虫剂，是改变天然除虫菊酯的化学结构衍生的合成酯类。天然除虫菊酯是古老的植物性杀虫剂，是除虫菊花的有效成分，其化学结构到20世纪40年代才被研究确定。拟除虫菊酯是一类能防治多种害虫的广谱杀虫剂，其杀虫毒力比老一代杀虫剂如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类提高10～100倍。拟除虫菊酯对昆虫具有强烈的触杀作用。其作用机理是扰乱昆虫神经的正常生理，使之由兴奋、痉挛到麻痹而死亡。拟除虫菊酯因用量小、使用浓度低，故对人畜较安全，对环境的污染很小。其缺点主要是对鱼毒性高，对某些益虫也有伤害，长期重复使用也会导致害虫产生抗药性。

第一代含氯农药，对环境危害最大。有机氯农药，杀虫效果好，但毒性大，化学性质稳定。在环境中残留时间长，不易降解（生物降解，光化学降解），易溶于脂肪中，容易在脂肪中蓄积而在水生生物体内富集可达水中浓度的数十万倍，不但影响水生生物繁衍，而且通过食物链危害人体健康，许多国家已禁止使用，我国也已于1983年全部禁止生产和使用。有机汞农药因污染严重也减少了使用量。第二代含磷农药，毒性虽大但容易降解，在环境中残留量低。第三代拟除虫菊酯类（syntheticpyrethrins）农药，是天然有机化学产品，毒性低，但因合成路线较长（8-12步）、成本高，尚未推广。（2）多氯联苯（PCBs）

(polychlorinatedbiphenyls)多氯联苯是联苯分子中一部分或全部氢原子被氯原子取代后形成的各种异构体混合物的总称。其全部异构体有210种。多氯联苯（PCBs）结构式

PCBs剧毒，不溶于水，脂溶性大，易被生物吸收，通过食物链而富集，易聚集在脂肪组织、肝和脑中，引起皮肤和肝脏损害；具有蒸气压较低，难挥发，在环境中残留期长等特性。化学性质十分稳定，不易燃烧，强碱，强酸，氧化剂难以破坏它们，有高度的耐热性，良好的绝缘性，所以PCBs作为绝缘油、润滑油被广泛用于变压器、电容器，以及各种塑料、树脂、橡胶的软化剂，以及油墨、油漆无碳纸的添加剂，随工业废水中而被排入水体。

PCBs在天然水和生物体内都很难降解，是一种很稳定的环境污染物，尽管很多国家已经禁止使用，但已排放的PCBs还将在环境中残留相当长的时间。

PCBs可经消化道、皮肤及呼吸道进入人体，但急性毒性属低毒，国际癌症研究所将其列为人类可疑致癌物。（3）多环芳烃或稠环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbon,PAHs)指分子中包括二个或二个以上苯环结构的碳氢化合物。两个以上的苯环连接在一起可以有两种方式：一种是非稠环型的，苯环与苯环之间只由一个碳原子相连，如联苯、联三苯等；另一种是稠环型的，两个碳原子为两个苯环所共有，如萘、蒽、菲等。

多环芳烃一般是指稠环型化合物，因此确切的称呼应称为稠环芳烃，国内也常称为多环芳烃，缩写为PAHs。这类化合物种类很多，其中至少有二十多种有致癌作用。最典型的是3,4-苯并芘，即苯并(a)芘（以BaP表示），此外还有1,2-苯并蒽，即苯并(a)蒽（以BaA表示），1,2,3,4-二苯并菲，硝基多环芳烃（NO2-PAN)、含O,N,S等的PAH和多氯二苯并二恶英(PCDD)、多氯二苯并呋喃(PCDF)等。多环芳烃为含碳氢有机物，主要来自化石燃料燃烧及有机物热解产物。在温度高于400℃时，经热解环化、聚合作用而生成，最适宜生成温度为600-900℃。苯并[a]芘Benzo(a)pyrene苯并[a]芘的生成过程进入环境以后，多环芳烃难以通过生物降解消除而形成长期积累，也可以通过食物链富集浓缩，在浮游生物体内可富集数千倍。其在环境中虽含量不高，但分布很广，水体、土壤、水底质等是其主要归宿。多环芳烃类化合物中含有很多致癌和致突变的成分，还含有多种促进致癌的物质，它能够通过大气、饮水、饮食及吸烟等进入人体，危害人体健康。

PAHs可经呼吸道皮肤及消化道吸收，进入体内的PAHs大部分经胆汁，小部分经尿排出体外。煤炭、木材、石油、气体燃料、纸张和烟草等有机物在一定条件下燃烧均可产生多环芳烃,在环境中它们主要吸附在大气中的颗粒物上，通过沉降和雨水冲洗污染土壤和水体。水体中多环芳烃的重要来源是大气中的煤烟随雨水降落，及煤气发生站、焦化厂、炼油厂等排放含多环芳烃的废水进入水体。多环芳烃多是无色或淡黄色的结晶。蒸气压较低，熔点及沸点均较高。多环芳烃大多数为非极性化合物，在有机溶剂中具有较大的溶解度，在水中溶解度很小，约为0.01g/l。但它可在洗涤剂作用下分散在水中，所以水体中的多环芳烃可能呈现三种状态，即吸附于悬浮性固体上，溶解于水中，或呈乳化状态。（五）多环芳烃

polycyclicaromatichydrocarbon,PAH化学结构是含两个或两个以上苯环并以稠合形式联结的芳香烃类化合物的总称，又称稠环芳烃。

来源主要来源于各种含碳有机物的不完全燃烧和热解。

对健康的影响

至今，已发现PAH有100多种化合物，1976年国际癌症研究中心列出的可以诱发实验动物肿瘤的94种化合物中，PAH占了15种。BaP（benzo(a)pyrene）是第一个被发现的环境致癌物，而且致癌性很强，故常以其作为PAH的代表。动物实验已经证明BaP能诱发皮肤癌、肺癌、胃癌，流行病学资料说明空气中BaP与皮肤癌和肺癌有明显的正相关性。

1775年，英国外科医生报道煤焦油可能具有致癌性；1918年日本学者首次证实了煤焦油的致癌性；1933年英国学者J.Cook从煤焦油中分离出苯并（a）芘，并诱发出小鼠皮肤癌，首次从环境中分离出化学致癌物。

BaP的发现经过（4）合成洗涤剂（syntheticdetergent）目前，合成洗涤剂被广泛应用于生活和工业上，世界年产量已达2千万吨，排放入水体的合成洗涤剂的数量日益增大，对环境的影响巨大。

我国目前生产的合成洗涤剂中除含有链烷基苯磺酸钠外，还含有三聚磷酸钠、碳酸钠、硅酸钠、羰基纤维素钠、荧光增白剂和硫酸钠等。合成洗涤剂中含有的表面活性剂（surfaceactiveagent）会在水面产生泡沫，影响大气和水体的溶解氧交换，它还会使水生动物的感官功能衰退，甚至丧失生存本能，还会造成水体富营养化，当水体中表面活性剂浓度达到10mg/L时，鱼类就难以生存。同时，合成洗涤剂中含有的磷酸盐添加剂，可导致水体的富营养化，使水质恶化。（五）二恶英（Dioxin）二恶英的化学结构式其氯代产物为多氯代二苯并-P-二恶英（polychorinated

dibenzo-p-dioxins）可简写为PCDDs，结构式如下：其衍生物总和有75种之多。由于氯代原子的数量和位置不同，二恶英同类物之间，在物理，化学性质和生物毒性等方面有许多差别。一般认为，低氯代的二恶英是低毒或者无毒的，对环境的影响较小，对生物和人体危害较的的是多氯代的二恶英，其中尤以2,3,7,8-四氯二苯对二恶英（2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin；TCDD）是迄今为止所知的毒性最强的环境污染物之一。据Helder报道，0.1ng/L这样低的浓度就会抑制蛋的发育，当弯鱼暴露在TCDD为2.3mg/kg的饵料中71天后，平均死亡率高达88%。

TCDD对哺乳动物具有较大的毒性，表现为急性、慢性和急慢性效应，在急性发作期间，肝是主要的受害器官。动物试验发现可致呼吸道、皮脂腺、肝脏、胆道、甲状腺等肿瘤和纤维内瘤，并有致癌和致突变性IARC把TCDD列为人类可疑化学致癌物。

PCDDs对人类的危害包括改变皮肤颜色、皮疹、头发过度增长、胳膊和腿的疼痛和麻木感以及肝脏的损伤，TCDD还与某些生育缺陷相关。据报道，在美国Alsea附近的Oregon地区，从1972到1977年每年的6月到7月份，怀孕妇女的自然流产率增高，可能是附近森林中经常使用2,4,5-T农药引起的。在越南的Orange地区Vietnamese森林中施用PCDDs，引起出生的孩子生理缺陷。

PCDDs不是商业性的产品，也无任何应用价值，它是农药生产过程中的副产品，如在合成2,4,5-T中作为副产品会生成2,3,7,8-TCDD：由于2,4,5-三氯代酚是生产一系列农药的化学原料，所以PCDDs可以在许多这类农药中出现。另外有证据表明，PCDDs还可通过三氯代酚或其衍生物的燃烧而产生。PCDDs通常存在于化工厂废水、皮革制品厂和木材加工厂废水或废水处理厂的排水中，进入水环境，或通过农药的使用以及城市废弃物的焚烧进入环境。

PCDDs还可能从下列一些化学反应中生成：（1）二恶英氯化（2）邻苯二酚和氯代硝基苯缩合（3）三氯酚钠热解（4）一些化合物的光解PCDDs性质与氯代农药比较接近，难溶于水，易溶于类脂化合物，容易被土壤矿物表面吸附，化学和生物降解过程相当缓慢，易于在水生生物体中积累。在实验室的“沉积物-水”体系中，厌氧条件下TCDD的半衰期约为600天，Helling

等报道在实验室中，把TCDD加到湿土壤中半衰期约为一年，也有人报道土壤中TCDD的半衰期大于10年。PCDDs可通过化学反应而进行降解，在土壤中由于上层土粒的遮盖而使光线不能到达土壤下层，因而有较长的半衰期。PCDDs在水中的浓度比较低，如TCDD的辛醇-水分配系数为42.4，但由于富集作用，水生生物体内的浓度可以达到相当高的数值（下表）。暴露30天后，水中TCDD的平衡浓度为50×10-6μg/L，而在水蚤中TCDD的浓度高达2.4μg/L。蚊子幼虫也可以富集TCDD，体内浓度可达水中浓度的2800-9200倍。在Vietnamese森林中由于使用PCDDs，在其下游采集的尖嘴鱼和鲇鱼体内，TCDD残留物的浓度达到70-810ppt，在Vietnamese地区，人体脂肪中TCDD残留物的浓度可高达57ppt。由于PCDDs在环境中的稳定性，光解可能是环境中去除PCDDs的有效途径之一，但PCDDs在水相中光解反应速度很慢，而且局限于一、二氯代取代物。最近国内有报道说，二氧化钛可有效地催化多氯代二恶英的光解。二恶英对生态环境的破坏和对人体健康的毒害早有报道。1976年7月10日，意大利塞维索的伊克梅萨化工厂逸出三氯苯酚，其中含有剧毒化学品二恶英（TCDD），造成严重的环境污染，很多人中毒，厂周围8.5ha范围内所有居民被迁走，1.5km内植物均被深埋，事隔多年后，当地居民中畸形儿仍大为增加。