砷在海洋食物链中的生物放大潜力及发生机制探讨

砷是世界范围内危害最大的环境污染物之一,也是近海区域一种常见污染物。本文综述了近年来砷在海洋生态系统中累积、转化及传递的最新研究进展。海洋生物普遍具有较高含量的砷,这些砷主要为低毒性的有机砷形态。砷在许多海洋食物链/网中被生物放大,造成高营养级生物中的砷富集,可对生物与人类健康产生潜在危害;这与砷在淡水食物链/网中普遍被生物减小的现象形成鲜明对比。海洋鱼类和贝类等生物可将吸收的无机砷通过生物转化合成砷甜菜碱等有机砷形态,而有机砷比无机砷具有更高的食物链传递能力,可导致海洋鱼类富集更高浓度的砷。因此,砷在海洋生物中的有机形态可能有助于砷沿着海洋食物链/网富集,在某些情况下被生物放大。今后应该加强对不同砷形态在海洋食物链/网中传递及相应影响因素的研究,并通过室内模拟实验与野外调查相结合进行验证,从而加深对砷的生态毒理和生物地球化学作用的科学认识,对准确评估预测砷的生态风险和保障海洋生态安全有重要意义。     

海洋无脊椎动物重金属富集研究进展

污染物通过多途径进入海洋,以多种方式在海水和海洋沉积物中积累,成为海洋生物尤其是底栖生物体内污染物的主要来源.海洋无脊椎动物作为海洋食物链中的低营养级生物,多数种类均为底栖生活,具有较强的污染物富集能力.通过食物链的生物放大作用,其体内富集的污染物会传递到高营养级生物和人类体内,最终对海洋生物和人类产生危害,甚至引发公害事件.重金属(heavy metal)作为主要的污染物之一,具有毒性大、持续性长、耐还原性和耐降解性的特点,长久以来得到广泛的关注和研究.本文以海洋无脊椎动物为代表,从机体暴露途径、机体组织分布情况及过程、污染物在组织间的转移规律和变化因素4个方面入手,全面归纳和总结了重金属污染物在海洋生物体内富集的相关研究进展,并对目前的研究热点、存在的问题进行分析总结,对今后的研究方向进行展望,以期为国内外学者进一步开展海洋无脊椎动物重金属富集相关的研究提供有效参考.     

海洋中上层鱼类微量元素赋存研究进展

微量元素在生物体内发挥着至关重要的作用。海洋中上层鱼类是海洋食物网的重要组成部分,可以富集海洋环境中的微量元素,并通过食物链的传递,最终到达顶端营养级海洋生物。当部分微量元素在海洋生物体中过少或过多累积将会造成生命威胁,甚至危害人群健康。随着海洋中上层鱼产品需求量日益增加,引发了人们对海洋中上层鱼类食品安全问题的高度关注。目前,微量元素在海洋中上层鱼类体内赋存特征已被广泛研究,但缺少对其元素分布、影响因素以及相互关系等系统梳理。本文综述了海洋中上层鱼类微量元素的赋存特征和微量元素之间的相互作用,总结了微量元素在海洋中上层鱼类研究中含量测定的应用和评价方法,以期为实现海洋渔业的可持续开发和水产养殖等相关研究提供参考。     

藻类对甲基汞的富集与传递研究进展

甲基汞是一种高毒性的污染物,其易累积在水生生物体内,从而对水生生态系统和人体健康产生危害.作为水生生态系统的初级生产者,藻类控制着进入食物链的甲基汞浓度和总量.藻类对甲基汞的显著富集作用及水生食物链传递过程导致其在高营养级生物中显著累积.因此,厘清藻类在甲基汞的富集与食物链传递过程中的作用对于揭示甲基汞的生物累积和预测甲基汞的环境风险具有重要意义.本文概述了藻类对甲基汞的富集与食物链传递特征与机制,总结了影响富集与食物链传递的生物与环境因素,讨论了全球变暖和富营养化等环境变化对藻类富集与传递甲基汞的影响,并展望了藻类富集甲基汞研究的发展方向.     

邻苯二甲酸酯类对水生食物链的影响研究进展

邻苯二甲酸酯类(PAEs)增塑剂被普遍用于塑料制品中,在大气、水等环境中广泛存在,其潜在危害受到关注。水环境中的PAEs,从藻类等初级生产者吸收,到浮游动物、游泳动物等通过鳃和皮肤直接接触或捕食摄取,在水生生物之间转化和传递。笔者总结了PAEs在水生食物链中不同营养级生物体的含量,分析了PAEs在食物链中富集和转化的影响因素(辛醇-水分配系数Kow、代谢转化、生长阶段等)。目前的研究表明PAEs可能在食物链中传递,最终在较高营养级生物体中富集。同时总结了5种PAEs(邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酯丁苄酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯和邻苯二甲酸二甲酯)对水生生物的毒性效应的研究进展,已有研究表明PAEs对藻类的细胞器和抗氧化体系,对鱼类的生殖系统、内分泌系统和抗氧化体系都有一定程度损伤。PAEs在食物链中传递和富集现象的存在会对高营养级水生生物产生潜在危害。针对目前PAEs在食物链中传递的研究数量较少、结构简单等问题,对未来研究方向做了简要分析和展望。     

海洋生物体内砷含量及其形态研究进展

砷是一种强毒性化学物质,毒性不但与其在环境中的总量有关,更与其化学形态密切相关。砷在海洋环境中普遍存在,而海洋生物体内砷化合物的含量较高,是海洋环境中的"砷库"。本文结合国内外对海洋生物体内总砷及砷形态的分析,总结了国内外对各类海洋生物,包括海藻、海葵、多毛类、贝类、鱼类和其他高营养级海洋动物体内不同形态砷含量、累积和形态转化等研究概况和进展。针对目前研究工作和技术水平差异,建议我国应在检测技术、样品前处理、标准品制备、砷对生物体的健康效应等方面开展深入研究,以期揭示海洋生物对砷的累积规律、形态转化机制以及在人类体内代谢过程与危害性,为保护海洋生态环境、维护海洋食品安全提供科学依据。     

无机砷在植物和微生物体内的代谢机制研究进展

砷污染是全球的热点问题之一.土壤中的无机砷在植物中的积累可通过食物链传递,从而对人体健康构成严重威胁.了解微生物和植物对无机砷的代谢机制,对认识和控制土壤中砷的风险至关重要.近年来,微生物对无机砷的代谢机制研究已经比较深入,但是仍有一些问题亟待解决,如信号传导、抗砷基因筛选等.在植物对无机砷的摄取、还原机制等方面也取得了一定进展,但是植物体内砷的转运机制、排出机制等仍有待进一步研究.论文综述了微生物、植物体内无机砷的代谢过程中,砷摄取、转运、还原和排出机制的最新进展,并对今后的研究方向进行了展望.     

舟水桥工业区重金属含量调查及污染评价

矿产资源的采冶给人类带来了巨大的经济效益,但同时也带来了严重的生态失衡.在矿石采集、加工以及废弃矿渣的风化和淋洗等过程中,都可能导致各种重金属元素的释放、迁移,进而导致矿区及周围土壤重金属的污染和累积,并通过食物链循环在动植物体内积累,最终进入人体,危害人体健康.     

湘江排污口环境中砷的污染特征及潜在生态风险

对排污口砷的形态进行分析有助于从源头上找出水环境中砷污染的原因,为评估生态系统潜在风险及实施生态管理等提供科学依据。采用连续分级提取法研究了湘江下游某排污口表层沉积物(0~10 cm)中各形态砷的分布特征并对植物、水样中的砷进行了测定,其结果表明:排污口0~1 km的范围内沉积物中总砷的平均质量分数为1 373 mg?kg~(-1),各形态砷占比顺序为残渣态(72.74%~78.76%)晶形结合态(8.59%~10.77%)≈非晶形结合态(7.56%~13.78%)强交换态(2.53%~5.49%)弱交换态砷(0.18%~0.31%),残渣态砷为主要存在形式;排污口空心莲子草Alternanthera philoxeroides中砷质量分数为854.64mg?kg~(-1),其对水环境中的砷有着较强的富集作用(富集系数≈200);水生植物的生长可对沉积物中砷的迁移转化产生显著影响,水环境中的砷易被富集从而进入食物链中造成潜在的健康风险。因此,在治理水环境砷污染时应考虑砷不同形态之间的转化,从源头上减少砷的排放,降低其对环境所产生的生态风险。     

邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)毒理与健康效应研究

邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)作为重要的聚氯乙烯塑料增塑剂在工业上应用广泛。目前,DEHP在海洋、大气、饮用水及动植物体内均被不同程度检出,对生态环境造成日益严重的污染。结合国内外毒理学研究成果,概述DEHP的人体暴露及代谢途径;并从肝脏、心脏、生殖发育系统和呼吸系统等方面详细探讨DEHP对动物健康的危害及其可能的毒性机制,以及对人体健康潜在的影响;在此基础上,对目前存在的问题及进一步研究的方向进行了探讨和展望。     

深圳蛇口渔港沉积物重金属分布及潜在生态风险评价

沉积物重金属污染对水生生态系统具有潜在危害.渔港是海岸带水环境的重要组成部分.对取自深圳蛇口渔港的10个表层沉积物样品中的As、Cd、Cu、Pb和Zn等典型重金属元素进行了分析,探讨了其空间分布;运用地积累指数法(Igeo)和生态危害指数法(RI),评价了表层沉积物中重金属的富集程度和潜在生态风险,初步探讨了其污染来源.结果表明:(1)蛇口渔港海域沉积物重金属Cu的污染十分严重,Zn和Pb污染较严重,其浓度均为港内>港口>港外;(2)渔港内沉积物重金属的富集达重度污染程度,潜在生态危害风险强.其中,又以Cu的富集程度最高,潜在生态危害风险最强;(3)渔港内Cu的污染,可能与电子工业废水的排放,以及渔业特有的防附着生物涂料有关.     

城区交通干道绿化带土壤-植物系统汞、砷污染研究

为了解城区交通干道土壤-植物系统中汞(Hg)和砷(As)的污染特征,以聊城市为例,在其城区主要交通干道旁绿化带内采集表层土壤样品并同步采集扁竹兰(Iris confusa)、侧柏(Platycladus orientalis)、冬青(Ilex chinensis)、马尼拉草(Zoysia matrella)和石楠(Photinia serrulata)等5种常见绿化植物测定Hg和As含量。采用单因子指数法、综合指数法和潜在生态危害指数法对土壤Hg和As的污染水平及其潜在生态危害进行了评价,并采用富集系数法分析了绿化带植物对土壤中Hg和As的富集能力。结果表明,聊城市绿化带土壤Hg和As质量分数分别在0.17~6.21 mg·kg~(-1)和1.18~12.22 mg·kg~(-1)之间,20%样品Hg含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)Ⅲ级标准。以山东省土壤背景值为评价标准,Hg表现为严重污染,其潜在生态危害很高,As表现为轻度污染和轻微的生态危害。绿化带植物中Hg和As质量分数分别在0.03~0.72 mg·kg~(-1)和0.06~1.86 mg·kg~(-1)之间,平均值分别为0.25 mg·kg~(-1)和0.55 mg·kg~(-1);植物体内Hg的富集系数在0.01~2.82之间,平均值表现为:马尼拉草石楠扁竹兰侧柏冬青;植物体内As的富集系数在0.01~0.65之间,平均值表现为马尼拉草侧柏冬青石楠扁竹兰。绿化带植物对Hg污染具有一定的修复作用,对As污染不具有修复效果,不同植物中Hg和As的含量以及对Hg和As的生物富集系数均无显著性差异(P0.05),这可能与植物本身的生理特性、种植时间及绿化带土壤环境条件有关,具体原因有待进一步探讨。     

全氟化合物污染现状及风险评估的研究进展

全氟化合物(polyfluorinated compounds,PFCs)是近年来受到广泛关注的一类新型持久性有机污染物。PFCs因具有优良的化学稳定性、耐热性以及高表面活性,而被广泛应用于生活消费和工业生产等领域。PFCs具有难降解、生物富集和长距离迁移等特点,已在大气、土壤和水体等环境介质及生物体中检出。在生态环境中,PFCs能够通过食物链不断传递放大,其具有的多种毒性效应已对生态系统和人类造成了一定的威胁。本文主要综述了PFCs在各类环境介质的污染现状、生物的毒性效应、人类摄入健康风险评估以及PFCs的降解研究,以期为未来PFCs的研究提供参考。     

渤海湾表层沉积物重金属含量及潜在生态风险评价

海洋沉积物中重金属元素的释放可能影响海水质量及海洋生态健康。于2013年8月采集了渤海湾24个点位的表层沉积物,检测了汞、砷、铜、锌、铅、镉、铬7种重金属的含量,并用Hankanson法分析其潜在生态风险。结果表明,渤海湾沉积物中重金属含量均值可达到国家一类海洋沉积物标准(GB 18668-2002),其中汞、砷、铜、锌、铅、镉、铬的浓度分别达到0.03、16.15、23.15、89.45、38.84、0.24和60.60 mg·kg-1。渤海湾不同点位中,表层沉积物重金属含量符合海洋沉积物质量一类标准的占83.3%,其余点位可满足二类标准,超一类标准的点位的主要超标因子是砷和铅。渤海湾重金属的综合生态风险指数达到95.01,属于轻微生态风险等级。不同重金属所产生的生态风险排序为镉汞砷铅铜铬锌,除镉外均属于轻微生态风险等级。镉的潜在生态风险值为47.00,达到了中等生态风险等级,其风险占所有重金属总风险的49.5%。镉的潜在生态风险高与镉的生物毒性较高及其近年来在渤海沉积物中积累速度较快有关。重金属潜在生态风险在河口地区和天津港工业区附近呈现高值,而南部渔业区和远离海岸的中心区的生态风险相对较低,说明近海工业活动和陆源污染排放渤海湾沉积物中的重金属生态风险的主要来源。因而,调整近海的产业结构,严格控制入海河流和近海经济活动的重金属特别是镉的污染排放,对保障渤海沉积物的生态安全至关重要。     

卷首语

持久性有机污染物(POPs)由于在环境中难降解,可沿食物链累积放大,可以长距离迁移至世界各地且具有很高的毒性,是一类对环境和人类生存威胁最大的化学污染物.POPs的甄别、环境过程、健康影响与污染控制是二十一世纪环境科学领域的重大科学问题.为避免环境和人类健康受到POPs危害,国际社会于2001年5月共同通过了《关于持久性有机污     

气相色谱法分析南极贼鸥粪土层中的多氯联苯和有机氯农药

多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)这类持久性有机污染物(POPs)的化学性质稳定,难以降解,而且具有亲脂性和高毒性,极易在生物体内积蓄.各大洋中的POPs经由浮游植物细胞吸收再进入生物体内,并能沿着食物链逐级传递,最终富集于顶级生物体内产生毒害作用.Sladen等人在1966年从罗斯岛的阿德雷企鹅的肝和脂肪样品中检测到滴滴涕     

辽东湾及其附近海域重金属污染研究进展

综述了辽东湾及其附近海域的海水、表层沉积物和生物体内的重金属含量,时空分布特征以及风险评价等研究进展,发现Cd、Zn和Pb是海水中主要的污染因子,沉积物中的重金属含量从海岸和河口处向外海递减,这可能与人类的活动密切相关.辽东湾北部的污染比东部和西部严重,其附近海域的重金属污染水平总体上较轻,空间分布上呈现由近岸海域向中心海域递减的趋势.而锦州湾潮间带存在极强的潜在生态危害.生物体对重金属的富集程度受到海水环境质量的影响.辽东湾近岸贝类体内Cd含量普遍超出第二类国家海洋生物质量标准.     

铊在土壤-植物系统中的迁移积累

铊(Tl)是分散、稀有重金属,是典型的毒害元素.由于含Tl资源的开发及利用过程中向环境排放大量的Tl,造成了严重的区域性Tl污染,土壤中的Tl可被植物(尤其是粮食作物)富集,并可通过食物链进入人体发生累积,对人类造成重大危害.本文对土壤-植物系统的Tl污染和作物富集的研究现状进行了综述,重点阐述了土壤中Tl污染的形态、分布状况,不同植物对土壤中Tl的富集特点和规律,Tl(超)富集植物累积机制及植物Tl中毒机制,为Tl污染土壤的治理和预防提供了依据.     

鱼外渔场海洋生物体内重金属和多环芳烃含量水平与食用风险评价

本文对2018年2月采自东海鱼外渔场的海洋生物(包括鱼类、头足类和甲壳类)体内的5种重金属(Cu、Pb、Cr、As、Cd)和16种多环芳烃(PAHs)的残留水平进行了测定,分析了污染物在生物体内的累积特性并计算了潜在的食用风险,并结合氮稳定同位素技术,初步探讨了生物体内重金属和PAHs的营养级传递特性。结果表明:5种重金属在生物中的平均浓度表现为CuPbCrAsCd;参照我国《食品中污染物限量》和《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》,重金属Cu、Cd和Cr均未超过食用标准,但Pb和As的超标现象较为严重。与世界其他范围海域生物体内重金属浓度相比,该渔场生物体内Cu和Pb浓度较高。∑PAHs的平均浓度为283 ng·g~(-1)dw,以低环PAHs(2～3环)占比较大,且主要贡献单体为萘(NAP),总体处于较低污染水平。海洋生物对重金属的富集能力较PAHs高,尤其对Cu的富集最为明显。但风险计算结果表明,重金属和PAHs都不会对消费者的人体健康产生明显风险。重金属Cu和Cd浓度随营养级的升高出现了稀释现象,但重金属Pb、Cr、As和PAHs的营养传递特性不明显,覆盖完整食物链的污染物营养传递特性有待进一步深入研究。     

化学农药对生态环境安全评价研究——Ⅲ.化学农药对禽鸟的毒性与评价

禽鸟是整个生态系统中一类重要的生物群,化学农药进入环境后,不但能直接毒害家禽与鸟类,而且可以通过食物链在禽鸟体内蓄积。由于家禽是人类的重要食品,这种蓄积构成了对人类健康的潜在危害。因此,在对化学农药进行安全性评价时,研究农药对生态系及食物链中禽、鸟类非靶陆生生物的毒性影响,及其评价方法是十分重要的。