水体沉积物中环境雌激素对底栖动物的影响

水体沉积物中环境雌激素对底栖动物的影响
王宏伟;赖照;张洁;朱娜;邢清朝
【摘要】Ecotoxicology of pollutants is one of the hot spots in the field of environmental science.But there is little research on the influence of environmental estrogens hormone(EEs) in sediment on the benthos.It has important significance for further study.After entering into organisms,EEs disturbs the synthesis,secretion and transmission of organisms' own hormone,or produces the same function as organisms' own hormone,and then affects organisms' normal dynamic
balance,reproduction,development and behavior.Sediment is the main habitat and food source of benthos.EEs will transport or transform as environmental condition changes,and further influence aquatic and terrestrial creatures and even human in biological concentration and food chain amplification.In the paper,effect of several kinds of EEs on benthos is discussed,which could be a useful direction and reference to further study.%环境污染物的生态毒理学研究是目前国内外环境科学领域中的研究热点之一,而对
于水体沉积物中环境雌激素对底栖生物的影响研究不多,具有重大深入研究意义.环境雌激素(EEs)进入生物体内可通过干扰生物体自身激素的合成、分泌、转运,或产生类似生物体自身激素的作用,进而影响生物体正常的动态平衡、繁殖、生长及行为.沉积物是底栖生物的主要生活场所及食物来源,其中的(EEs)在环境条件改变时会发生迁移转化,并通过生物富集和食物链放大等进一步影响水生和陆生生物乃至人类.本文综述了几类(EEs)对底栖动物的影响,以期为今后的研究工作做指导和参考.
【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(033)004
【总页数】6页(P443-448)
【关键词】水体沉积物;环境雌激素(EEs);底栖生物
【作者】王宏伟;赖照;张洁;朱娜;邢清朝
【作者单位】河北大学生命科学学院,河北保定071002;河北大学生命科学学院,河北保定071002;河北省唐山市曹妃甸区农林畜牧水产局技术推广站,河北唐山063299;河北大学生命科学学院,河北保定071002;河北大学生命科学学院,河北保定071002
【正文语种】中文
【中图分类】S931.3
环境雌激素（EEs）的分子结构与人体内雌激素或某些配体的分子结构非常相似，进入生物体内可通过干扰生物体自身激素的合成、分泌、转运，或产生类似生物体自身激素的作用，进而影响生物体正常的动态平衡、繁殖、生长及行为.EEs可以分为人工合成化合物和植物天然雌激素2类.
水体沉积物是水生态系统的重要组成部分，是污染物的源和汇.蓄积在沉积物中的EEs在适当条件下向上覆水释放，对水生态系统构成直接或间接影响.沉积物是水体中疏水性有机污染物的主要蓄积场所，对污染物在环境中的迁移归宿起着重要作用［1］.滞留在沉积物中的污染物随着水流、生物扰动可重新进入上覆水中，对水环境和生态构成新的威胁.水体沉积物中的EEs包括多氯联苯类、二噁英类、农用
化学品类、双酚类、钛酸酯类、金属化合物类、类固醇类等.
生态系统中的重要生物类群——底栖生物通常以沉积物为直接生境，具有移动能力差、活动范围小和对环境变化敏感且脆弱的特点，其种类组成和数量的变动对生态环境有一定的指示作用.因此，常作为环境评价的指示生物［2］.底栖动物是水生态系统中最重要的定居动物代表类群之一，影响着水生态系统中的物质分解和营养循环，如在水底能加速碎屑的分解，并能调节沉积物－水体之间的物质交换，促进水体自净等［3］.本文从以下几类水体沉积物EEs入手，讨论其对底栖动物的影响.
1 多氯联苯类
多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）是一类持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs），具有高毒性和难降解等特征.PCBS 可在生物体内蓄积并通过食物链富集.PCBs属于致癌物质，容易累积在脂肪组织，造成脑部、皮肤及内脏的疾病，并影响神经、生殖及免疫系统.PCBs是一类人工合成有机物，其在工业上的广泛使用，已造成全球性环境污染问题.PCBs的研究成为环境分析学家的研究热点，在《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中列为首批受控的12种POPs之一.PCBs既是持久性有机污染物，又是典型的内分泌干扰物.单个PCBs同类物、PCBs商品混合物以及PCBs的代谢产物都具有内分泌干扰活性，可干扰雌雄激素系统、甲状腺激素系统等多个内分泌系统的功能.
国内外已有学者对不同地区不同底栖动物体内的PCBs含量进行了测定.钟硕良等［4］发现，厦门海域4种养殖贝类体中PCBs质量分数（湿重）为5.06～
45.7μg／kg，总平均值为15.5μg／kg.研究发现，总体上养殖贝类体内PCBs含量的区域分布为潮间带养殖贝类＞浅海养殖贝类＞虾池养殖贝类，养殖贝类体内PCBs含量的季节变化呈春季（4月）高于秋季（10月）之势，养殖贝类体内组织对PCBs吸收和积累能力的高低为胃（包括胃含物）＞肌肉组织＞外套腔液.厦门
海域养殖贝类受到PCBs轻度污染.
Liang等［5］对香港米埔基围塘红树林区的PCBs污染生态风险进行评价时，测
定了日本沼虾（Macrobrachium nipponese）和刀额新对虾（Metapenaeus ensis）体内脂质百分含量和脂质内PCBs含量，发现两者正相关，而PCBs含量
与体质量无关.PCBs进入水体后，大部分趋向于吸附在悬浮物颗粒上，这些悬浮颗粒物或被水生生物所吸收，或者沉降进入底泥中，最终通过生态食物链的转移在水生生物体内富集放大.
2 农用化学品类
有机氯农药是典型的持久性有机污染物（POPs），有机氯农药包含六六六（HCHs）、艾氏剂、氯丹、滴滴涕（DDTs）、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁
灵和毒杀芬等［6］.有机氯类农药具有十分稳定的化学性质，在环境中残留时间极长，可通过地表径流和大气沉降等途径进入水环境［7］.六六六（HCHs）和滴滴
涕（DDTs）等9种有机氯农药由于难降解和高生态毒性而受到广泛重视，被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中首批被控制的化合物［8］.因为其难以降解，在自然环境中可存在数十年，因此对底栖生物产生的影响不容忽视.
在20世纪70～90年代，滴滴涕（DDTs）的使用在世界范围内被禁止.但由于这
种物质在环境中的持久性和较强的脂溶性，能广泛扩散迁移，在水体、土壤及生物体内残存蓄积［9－12］.研究表明，许多持久性有机污染物可充当“EEs”的作用，影响鸟类和哺乳类等动物的免疫和神经系统，通过食物链的传递作用最终危害人体健康［13－14］，相关研究是目前国内外环境科学的研究热点.
丘耀文等［15］发现深圳湾鱼和蟹中DDTs的含量较高，虾相对较低（底栖食性
的鱼类DDTs含量亦较高）.珠江三角洲地区过去大量使用有机氯农药（施用量是
全国平均水平的4倍）［16］，未降解部分释放回环境被水生生物富集，是深圳
湾水生生物体DDTs含量高的重要原因.马绍赛等［17］对8种贝类检测结果比较
发现，贻贝体内滴滴涕（DDTs）的残留量相对较高，说明贻贝对滴滴涕（DDTs）的富集相对较强；比较显示，桑沟湾杂色蛤体内滴滴涕（DDTs）的残留量相对较高.施震等［18］采集调查粤西海域鱼、虾和螺类等生物样品及表层沉积物样品，
发现疣荔枝螺、天竺鲷、斑节对虾、日本对虾和纵带箬鳎中的（DDE＋DDD）占DDTs总量的百分比分别为100%，100%，91.5%，91.4%和60.5%，表明这些
生物体具有较强的降解DDT能力.
3 双酚类
双酚类对水生生物的生殖系统造成影响和危害.双酚A和辛基酚（OP）可导致淡水螺（Marisa cornurietis）发生超雌性化现象，具体表现为雌性个体的雌性性器官增加，输卵管畸形，性腺增生，卵母细胞增多，并可对发育中的生殖器官和其他具有这些激素受体的器官造成永久性的改变，这种现象同时也出现于海水螺（Nucella lapillus）中［19－21］.当水环境中双酚A质量浓度达到1μg／L，即可引起腹足类狗岩螺（Nucella lapillus）雄性个体雌性化［22］.辛基酚可以在水生生物中富集并导致鱼类生育能力下降.Gronen等［23］报道，暴露于OP的雄
鱼与未暴露雌鱼交配，可使雌鱼产卵数减少50%，受精率较对照组降低了11%.
4 钛酸酯类
邻苯二甲酸酯（phthalic acid esters，简称PAEs）又称钛酸酯，是一种塑料改性添加剂，能增大塑料的可塑性和提高塑料强度，其含量有时可达最终产品的50%.但这些钛酸酯并未聚合到塑料的基质中，进入环境中后，会逐渐释放出来造成污染，并给人体带来危害.目前世界上钛酸酯的年产量已超过2×106 t.在中国的大气、湖泊、河流和土壤中都已检出了钛酸酯.
崔学慧等［24］通过比较、分析发现，中国境内河流PAEs的主要污染组分为邻
苯二甲酸二正丁酯（DnBP）和邻苯二甲酸双（2－乙基己基）酯（DEHP），各地土壤与沉积物环境已受到不同程度PAEs污染，尤其是工农业区，污染较为严重且
有增加的趋势；而在河流湖泊中，黄河中下游及长江武汉段PAEs污染较严重，在沉积物中的含量较大，其次是太湖和广州城区湖泊，松花江沉积物中PAEs总量与台湾河流底泥的PAEs总量相近，但大于厦门九龙江及北京河流沉积物PAEs含量. 比较发现，中国河流湖泊及近海表层沉积物中PAEs的含量略高于世界其他地区.
陆继龙等［25］发现，第二松花江中下游水体中PAEs以邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸双（2－乙基己基）酯（DEHP）为主，底泥中PAEs总量
与国内外一些河流底泥中的含量相近，但DBP和DEHP含量均已超过了美国华盛顿州的警戒标准.张蕴辉等［26］研究发现，PAEs在水中的含量＜土壤＜底泥＜水生生物；不同水生物对PAEs的生物富集程度不同，泥螺和虾较易富集DEP和DBP，而鱼类和河蚌较易富集DEHP.研究表明，DEHP对翡翠贻贝内脏团和外套
膜抗氧化防御系统酶具有明显影响，DEHP诱导引起2种组织内脂质过氧化损伤，并且短期内这种损伤无法消除［27］.抗氧化防御系统酶对生物维持正常代谢及保
持生理平衡具有重要意义.在生物体正常生理条件下，自由基和活性氧不断产生又
不断被清除，从而避免对机体造成氧化损害，其清除机理主要依靠体内的抗氧化防御体系，CAT和SOD等抗氧化酶是其中重要环节［28］.
5 金属化合物类
目前以三丁基锡（TBT）研究较多，TBT常用作催化剂、稳定剂、农用杀虫剂、杀菌剂及日常用品的涂料和防霉剂等.在自然环境中，这些化合物与热、光、水、氧、臭氧等的作用，会迅速分解，进入生物体后，小肠或皮肤易吸收，分布在肝、肾和脑部.体内以肝为主的微粒体药物代谢酶系统脱烷基、脱芳香基的速度很快.TBT对
昆虫、细菌、藻类、哺乳动物等的毒性大.碳元素增多其毒性降低，故三丁基锡常
用于农药和渔具防污剂，增大了向环境的释入量.由于三丁基锡对多种海洋污损生
物具有长期有效的杀灭效果，其常被大量用作船舶防污漆［29］，以防止生物在
船壳上的附着和生长.
黄周英等［30］发现在TBT暴露下，鳃GSH和MDA含量、GST、CAT活性均出现显著诱导，这说明环境水平的TBT已经对文蛤产生明显的氧化胁迫效应，而且低浓度的TBT除了具有内分泌干扰等毒性之外，还具有对生物体所产生的氧化胁迫效应.
软体动物对有机锡的毒害作用极为敏感.浓度极低的TBT即会导致螺类性畸变.TBT 能干扰牡蛎的钙代谢，使贝壳畸变加厚.例如，20世纪70年代末有机锡污染曾使法国阿卡琼湾的牡蛎养殖业一度陷于瘫痪，幼蚝和成体牡蛎养殖业直接经济损失达8.8亿法郎.海洋生物对TBT具有很强的富集能力，为5 000～10 000倍，且对海洋生物具有很高的毒性，极有可能对海洋生态系统产生强烈影响［31］.
6 结语
在水生态系统中，沉积物既是底栖生物的栖息场所也是其营养来源，在能量流动和物质循环中的作用至关重要；同时，沉积物又是各种污染物的蓄积库，污染物进入水体之后，逐步在表层沉积物中富集，或附着于悬浮颗粒，或溶于间隙水.由于悬浮颗粒物最终也将进入沉积环境，因此，水体沉积物是污染物的最终归宿地之一［32］.水体沉积物对污染物在底栖生物中的富集以及在水环境中迁移转化至关重要，并且与水生态系统及人类健康有着紧密的联系.
水生态系统是EEs的最大储存库.由于EEs的分子结构与体内雌激素或某些配体的分子结构非常相似，底栖生物将其摄入体内，产生类似于雌激素的作用.EEs可导致雄性动物雌性化、生殖能力低下、孵化率低下、幼仔成活率下降、性激素分泌及活性下降、生殖行为异常等等，某些动物的后代都长不到成年，少数发育成熟的也不能繁衍后代［33］.EEs通过食物链的生物富集放大作用对鱼类等水生生物造成的危害比通过水体的传递更大［34］，并且在河流等的枯水期对水生动物的影响更大［35］.
目前，水体沉积物中各种污染物对底栖生物的影响研究已成为国际环境研究热点.
但水体沉积物中EEs的研究仍处于起步阶段，有必要进行进一步的监测研究，以
全面了解和掌握其污染水平.
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