重金属对水生生物的毒性效应机制研究进展

随着我国经济的快速增长和人民生活水平的日益提高,由此产生的环境污染问题也日益突出,其中水体重金属污染由于其具有危害大、分布广、持续长等特点而备受社会各界的广泛关注。重金属污染物通过干、湿沉降等各种途径随着生活污水和工业废水等进入水体,不仅对水生生物造成极大影响,还严重威胁人类的身体健康。综述了水体重金属的污染现状,以及水体重金属对水生生物的生态毒性效应及其机制,并展望了重金属对水生生物生态毒性效应的未来研究重点和方向,为重金属对水生生物的生态毒性效应进一步研究和水体重金属污染的环境治理提供参考,同时可为重金属的水质基准和风险评估研究提供重要理论依据。     

草鱼、鲤鱼对汞的积累与排除

汞是一种毒性较大的重金属.工业生产上排出的汞随废水、废渣及雨水冲刷,最终进入水体.水中的汞大部分沉积在水底,一部分沿食物链或直接吸收积累在鱼类及水生生     

不同形态P对Cu、Zn、Cd联合生物毒性效应的影响

运用水潘趋光行为的抑制试验研究了水体中不同磷形态和重金属(Cu、Zn、Cd)共同存在时的联合生物毒性效应.结果表明,水体中重金属的生物毒性不仅取决于它们的种类和浓度,也与溶液中共存的P形态有关.重金属对水溞的生物毒性由强至弱依次为Cu2 ＞Zn2 ＞Cd2 ;当溶液中存在不同形态的P时,重金属的生物毒性发生了改变.中等P营养水平(TP为0.05mg·L-1)时,不同形态P的存在可显著降低Cu、Zn、Cd的生物毒性,在某种程度上减轻重金属对生物的伤害.不同形态P对重金属生物毒性的拮抗作用顺序为H2PO-4≈HPO24-＞PO34-.因此,重金属污染与富营养化双重胁迫水体的生物毒性,将可能因水体中P形态的不同而产生差异.     

重金属废水的生物治理技术研究进展

重金属污染水体的修复是目前研究的热点之一,其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用,通过吸附法、代谢法、絮凝法等将重金属元素与水体分离或降低其毒性,可达到废水治理的目的。运用藻类细胞壁对重金属离子的化学吸附作用,可从水体中分离出重金属离子,国内外对此进行了广泛研究。种植能富集重金属的水生植物可有效治理受污染的天然水体。基因工程技术在这一领域的应用,加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能,提高了废水处理能力。固定化技术的应用提高了废水治理的效率及稳定性,有力地推动了重金属废水微生物治理技术的发展。文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属废水方面的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

三峡库区蓄水初期大宁河重金属食物链放大特征研究

三峡库区蓄水后重金属在库区沉积物中累积,为了解由此带来的鱼类重金属富集放大风险,于2012年3月以库区支流大宁河为例,采集16种代表性鱼类,利用稳定同位素技术对鱼类间营养关系和Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg等重金属元素在食物链中的生物放大情况进行了研究.结果表明,大部分重金属在鱼体中处于较低水平,但在不同种类鱼体中含量差异显著.鱼体样品δ13C与鱼类生活水层关系密切,分布范围为-22.80‰~-28.97‰,水体上层鱼类δ13C值较低,而水体底层鱼类δ13C值较高;而δ15N受鱼类食性影响明显,范围为6.41‰~13.88‰.在食物链的传递过程中,鱼体Hg浓度随营养等级的升高而显著增大,但放大效率较低.除Hg外的金属元素与δ15N的关系均不显著,未出现明显生物放大.但小个体鱼类体内金属含量较高,存在潜在污染风险.     

北江上游水环境重金属污染及生态毒性的时空变化

为了解北江中上游(翁源段)翁江及横石河沿岸地区水环境中重金属污染现状及其时空变化特征,分别于2013年8月(丰水期)和2014年3月(枯水期)采集两条河流及其周边地区不同点位的地表水及地下水,分析了水体中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn 6种重金属元素的含量及变化,并结合发光菌毒性测试方法对水体的生态毒性进行了评价.结果表明,横石河受重金属污染较翁江严重,丰、枯水期重金属Cu、Zn、Cd、Pb的平均浓度分别为1029.0、11086、36.200、114.00μg·L-1和444.20、8332.2、31.300、41.200μg·L-1,分别是地表水III类水质标准值的2.96、41.1、24.8、8.31倍和1.38、33.9、21.2、3.47倍;各重金属浓度最高值均出现在S1处,且该点位的水体明显呈酸性(p H=3.23),究其原因发现大宝山矿区是横石河水体重金属的主要污染源.生态毒性测试结果显示,不同时期横石河河水及沿岸地下水体对发光菌均产生了显著的毒性效应,其中,S1处水样丰、枯水期的抑制率分别高达100%和97.3%,为剧毒;而翁江仅丰水期时S12、S14处的河水水样表现出一定的低毒性.     

应用腰鞭毛虫评价水体重金属污染的方法研究

鉴于腰鞭毛虫(dinoflagellates)生物毒性测试方法尚处于起步阶段,缺少各种污染物相应的毒性评价标准.利用美国海军研发的高新技术QwikLiteTM测试腰鞭毛虫发光量变化,应用腰鞭毛虫对重金属的响应关系评价水体重金属污染.结果表明,单一重金属的生物毒性Hg2+>Cu2+>Cd2+>As5+>Pb2+>Cr6+;2种、3种和4种重金属联合毒性基本以协同作用为主,个别有拮抗现象;pH对腰鞭毛虫影响不显著,可以直接将其应用于天然水体的生物毒性测试,但是pH对Hg2+和Cu2+的毒性有较大影响,测定这2类离子时需扣除pH影响;腰鞭毛虫不易受水体中营养物质影响,COD变化对腰鞭毛虫与Hg2+、Cd2+的响应关系影响显著.腰鞭毛虫对重金属污染敏感性好,响应范围窄,稳定性高,是水体重金属生物毒性测试的良好物种.     

生物毒性检测系统在水环境污染事故应急监测中的应用

针对突发性环境污染事故对我市水体造成的危害,对挥发性及半挥发性有机物、重金属类、农药类等特征污染物对水质毒性的研究,对各类污染物水质生物毒性的进行研究建立毒性评估模型及其指标体系,以便在事故中快速了解污染扩散范围以及确定污染物造成的毒性危害,为水环境应急监测污染事故的及时处置争取宝贵时间和提供科学决策依据。     

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

某些无机成分在环境水体中的存在形式

近年来迅速发展的环境科学日益增加了鉴别、测定和研究痕量无机成分的必要性,特别要研究有毒金属元素在天然水及各种环境水体中的存在形式,例如,铜对水生生物的毒性主要与Cu~(2+)抖和Cu(OH)_3离子活度有关,而不依赖于可溶铜或总铜浓度,水体中铝盐的毒性新近有详细评述,陈化过的铝盐比新制备的毒性小,而铝酸离子对某些鱼类具有剧烈毒害,环境中某种成分的异常分     

典型养殖型湖泊中的重金属含量及健康风险特征——以宿鸭湖为例

为评估典型水产养殖型湖泊中的重金属含量水平及其人体健康风险特征,系统采集并测定了宿鸭湖湖水、周边地下水、沉积物及鱼体中的重金属含量.在此基础上计算了不同重金属在不同介质间(湖水-鱼体、湖水-沉积物及沉积物-鱼体)的转移因子,并通过健康风险指数计算定量分析了宿鸭湖水生态系统中重金属对人体的健康影响,以及不同暴露途径的风险贡献率.结果表明:Zn、Ba和Sr在不同介质体内含量均较高,而Sn和Cd的含量均比较低.Cr和Zn在鱼体中的均值含量超过WHO鱼类产品中重金属的含量限值,具有潜在毒性;湖水和地下水中的所有重金属浓度均低于饮用水标准中的相关限值;部分沉积物样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量超出环境保护部《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)自然背景值,但低于美国华盛顿州沉积物化学标准(WAC 172-204-320)中的含量限值,已构成轻微污染.不同介质间的转化因子分析表明,鱼体对湖水中的Zn、Sr、Ba、Cu、Cr、Ni、Co、Sn和Cd均存在富集作用;但除Zn以外,鱼体对沉积物中的其他重金属无明显的富集作用;宿鸭湖水生态系统中的重金属Cr对人体的HRI值为1.6,其健康危害效应不可忽视;食用鱼类是导致Cr人体健康危害的主要途径,贡献率高达94%;最后,与非养殖型湖泊相比,宿鸭湖水库中鱼体内Pb和Cr的含量明显偏高,且重金属从湖水到沉积物的转移因子明显偏高,而从湖水到鱼的生物浓缩因子相对较低.     

七星河湿地水环境重金属污染特征与风险评价

为识别农业区湿地水环境中重金属的污染水平、空间分布特征和风险传递效应,采集了三江平原七星河湿地水体、沉积物和鱼类样品,并测定了Cu、Cr、Cd、Zn和Ni 5种重金属的含量。结果表明:水体和沉积物中重金属的平均含量由高到低依次为Zn （28.0） > Cr （4.5） > Cu （3.2） > Ni （2.6） > Cd （0.1）（水体,μg/L）和Zn （139.4） > Cr （81.9） > Ni （45.7） > Cu （24.4） > Cd （0.2）（沉积物,mg/kg）。水体中所有重金属含量均优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ类标准,而所有采样点沉积物中的Zn和Cd均超过黑龙江省土壤背景值（Zn:70.7 mg/kg;Cd:0.086 mg/kg）。除葛氏鲈塘鳢（Perccottus glenii）未检出Ni外,东北湖鱥（Phoxinus percnurus）和北方花鳅（Cobitis granoei）中5种重金属均有检出,且北方花鳅对Zn的富集已达到"中等富集"水平,鱼类样品中其他重金属均处于"低富集"状态。以水生生物允许限值和沉积物质量指南作为参考限值的单因子风险指数（CF）的计算结果表明,水体和沉积物中的Cr对水生生物构成了"高风险",且Cr对综合风险指数（PLI）的贡献最高。鱼类样品中5种重金属的目标危害系数（THQ）和综合危害指数（HI）均<1（Cr对HI的贡献率超过70%）,表明长期食用七星河湿地野生鱼类不会引起非致癌风险,但食用野生鱼类暴露Cd的癌症风险指数（CR）超过10-5,存在引发癌症风险的可能。     

重金属在北江鱼类和底栖动物体内的富集及污染评价

调查研究了北江中上游的鱼类、虾、螺和蚬,以及鲤鱼体内不同组织中重金属Pb、Cd、Hg、As的含量,并采用污染指数法对重金属的污染进行了评价。调查结果显示,不同水生动物体对同种重金属元素的富集量存在较大差异,而同一水生动物体对不同重金属元素的富集能力也有很大区别。北江鱼体肌肉中不同重金属的污染程度由强至弱的顺序为:CdPbHgAs;不同水生动物体的可食部分重金属综合污染水平由高至低依次为:蚬螺虾鱼。鱼体中不同器官组织对重金属的蓄积能力差异巨大,北江鲤鱼体内各器官组织蓄积重金属总量依次为:内脏鳃脂肪肌肉。该次调查采集的北江底栖类动物样品已明显受到重金属污染,达不到无公害水产品安全要求;而北江鱼类肌肉则满足无公害水产品安全要求。     

柴河水库流域主要重金属平衡估算及水环境容量研究

本文根据物质守恒原理，对柴河铅锌矿进行了物料平衡估算并确定了柴河流域主要重金属的平衡关系．同时．利用柴河水库水文资料和当地天然河流重金属背景值，推算出柴河水库几种重金属的最大环境容量．为今后铁岭地区经济发展与水资源保护提供依据．     

Biological control experiment of excess propagation of Cyclops for drinking water security

Cyclops of zooplankton propagated excessively in eutrophic water body and could not be effectively inactivated by the conventional disinfections process like chlorination due to its stronger resistance to oxidation. In this study, an ecological project was put forward for the excess propagation control of Cyclops by stocking the filter-feeding fishes such as silver carp and bighead carp under the condition of no extraneous nutrient feeding. The results of experiments with different stocking biomass showed that the propagation of Cyclops could be controlled effectively, and the water quality was improved simultaneously by impacting on nutriment level and plankton community structure at proper stocking density of 30 g/m^3 of water. The growth of Cyclops may not be effectually controlled with lower biomass of fish （10 g）, and the natural food chain relation may be destroyed for Cyclops dying out in water while the intense stocking of 120 g per cubic meter of water. In addition, the high predator pressure may accelerate supplemental rate of nutrients from bottom sediments to water body to add the content of total nitrogen and phosphorus in water.     

Trace metals distribution in synodontis membranaceus, sediments, Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium from Ofuafor River around Delta Glass Factory in Ughelli North Local Government Area, Delta State Nigeria

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭａｎｄｉｒｔｉｅｓｔｈｅａｉｒｗｉｔｈｇａｓａｎｄｓｍｏｋｅ ,ｐｏｉｓｏｎｓｔｈｅｗａｔｅｒｗｉｔｈｃｈｅｍｉｃａｌｓａｎｄｏｔｈｅｒｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ,ａｎｄｄａｍａｇｅｓｔｈｅｓｏｉｌｗｉｔｈｔｏｏｍａｎｙｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓａｎｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ .Ｐｅｏｐｌｅｒｕｉｎｔｈｅｅａｒｔｈ’ｓｎａｔｕｒａｌｂｅａｕｔｙｂｙｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｊｕｎｋａｎｄｌｉｔｔｅｒｏｎｔｈｅｌａｎｄａｎｄｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｂａｄｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄａｉｒｃａｎｃａｕｓ…     

稀有鮈鲫物种敏感性及其在生态毒理学与水质基准中的应用

物种敏感性分析是水质基准及生态毒理学研究的关键环节,稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）作为我国鲤科鱼类的代表性受试鱼种,其对环境污染物的敏感性受到了国内外广泛关注.通过搜集稀有鮈鲫急性毒性数据,使用物种敏感度分布法比较分析稀有鮈鲫对15种典型环境污染物的敏感性,主要包括重金属（Zn2+、Cu2+、Cr6+、Hg2+）、VOCs（三氯乙烯、四氯乙烯、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯）、苯胺类有机物（对氯苯胺、3,4-二氯苯胺）、含氯消毒剂（三氯异氰尿酸）和农药类有机物（毒死蜱、丁草胺、乙草胺、三唑酮）,并对稀有鮈鲫在水质基准和生态毒理学研究中作为本土受试生物的适用性进行了讨论.结果表明:稀有鮈鲫对各类环境污染物的敏感性普遍较高（平均累积概率为46%）,尤其对重金属和农药类有机物反应灵敏,其中对农药类有机物最为敏感（平均累积概率为26%）,表明稀有鮈鲫可作为潜在的水质基准研究的受试生物和水质监测指示生物.在鱼类敏感性排序中,鲤科鱼类对各类环境污染物较为敏感,其中小型鲤科鱼类——稀有鮈鲫在鱼类敏感性排序中位置稳定,对大多数污染物的敏感性超过斑马鱼、黑头呆鱼、日本青鳉等国际标准试验鱼种,并且具有本土性、易人工繁育、生物背景清晰等优点,表明稀有鮈鲫是现阶段我国水质基准及生态毒理学研究的潜在本土受试生物.      

“三门六科”水质基准最少毒性数据需求原则

MTDR(最少毒性数据需求)是水质基准推算中数据应用的重要原则. 以重金属Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Cr6+为例,在广泛搜集物种毒性数据的基础上,通过数据比较分析,初步研究了我国水生生物基准的MTDR. 结果表明:Hg2+、Pb2+和Cu2+基于“三门六科”推导的急性基准值与基于美国“三门八科”MTDR的推算结果相近,分别相差20.5%、25.2%和33.3%;Cd2+、Zn2+和Cr6+的计算结果差别较为明显,表明相对于美国“三门八科”MTDR,在我国生物毒性数据缺乏的情况下,“三门六科”MTDR对于部分污染物基本可行,但仍具有一定的不确定性. “三门六科”包括鲤科、除鲤科外的另一科鱼类(冷水鱼优先)、两栖类、浮游甲壳类、昆虫类和环节动物类.      

Trace metals distribution in synodontis membranaceus,sediments,Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium from Ofuafor River around Delta Glass Factory in Ughelli North Local Government Area,Delta

The trace metals analysis in synodontis membranaceus(head and tail),bottom sediments,Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium were carried out using atomic absorption spectrometer of model Perkin Elmer 3110.Metals analysed were copper,nickel,mangenese,chromium,iron lead and cobalt.These metals were detected in the above samples.Vegetation samples concentration in copper,manganese,chromium,iron and cobalt were higher than those obtained in bottom sediments.The tail part of the fish contents of trace metals were also higher than those of the head.The results obtained in this work exceeded the results of water analysis carried out by Omoregha on the same river.Metals such as copper,nickel,manganese and chromium were below detection limit in the water from the same river.The bioaccumulation of these trace metals in these samples were traced to activities of Delta Glass Factory.     

Assessment of heavy metal accumulation in freshwater fish of Dongting Lake, China: Effects of feeding habits, habitat preferences and body size

We measured the concentrations of Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb and Hg, and the stable isotope ratios( δ¹³C and δ¹⁵N) in 87 fish samples within 12 economic fish species collected from the Dongting Lake, the second largest freshwater lake in China. With few exceptions in concentration of Cr, most of fish species showed lower concentrations of the 8 metals than legislation thresholds. Piscivorous fishes had significantly higher values of δ¹⁵N（possessing higher trophic...