重金属与海洋生物

重金属与海洋生物

摘要：本文通过简要介绍海洋生态系统的现实状况，重金属的污染情况和对海洋生物的影响。从整体上来理解重金属与海洋生物之间的相互作用。

关键词：重金属，海洋生物，

Heavy metal and marine biological

Abstract: this article briefly introduced the situation of Marine ecosystem, heavy metals pollution and to the effect of Marine biological so we can understand from the whole the interactions of heavy metal and Marine biological.

Key words: heavy metal,marine biological

海洋面积约占地球面积的71%，储水量巨大，蕴藏着丰富的矿藏和食物资源，是人类的巨大宝库。其中海底矿产资源种类繁多，有滨海砂矿、大陆架油气、深海锰结核，还有多金属结核和引人注目的金属硫化矿床。海洋中的能源资源属于可再生性能源，取之不尽，用之不竭。另外由鱼、贝、虾、藻等组成的海洋生物资源，通过增殖、养殖等途径，已成为人类最大的食品库[1]。人类的生存与发展将更多地依赖海洋。长期以来，海洋是地球上最稳定的生态系统，接纳着由陆地流入海洋的各种物质，而海洋本身却没有发生显著的变化。然而，随着世界工业的发展，海洋的污染也日趋严重，使局部海域环境发生了很大变化，使许多海洋生物大量减少，甚至绝迹[2]。因此，保护海洋成了人类未来发展的重要任务。

矿产的开发和利用在人类现代化的发展过程中起到了很重要的作用。许多金属有着广泛的应用，但是却要付出惨重的环境代价。其中以重金属利用的后果最为严重。追溯到20 世纪50 年代, 随着日本1953～1956 年水俣病(Hg 污染)、1955～1972 年骨痛病(Cd 污染) 以及1961 年四日市哮喘(SO 2和重金属粉尘复合污染) 等事件的发生，各沿海国家和海岛国家都十分重视重金属对海洋环境的影响。重金属，就是指比重（specific gravity）大于5 g/cm3的金属，对于生物体而言，它包括必须金属和非必须金属。必须金属是指有机体能进行正常生理活动所不可缺少的金属，如铜(Cu)、铁(Fe)、硒(Se)、锌(Zn)、镁(Mg)、钴(Co)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)等，然而当必须金属浓度在有机体内累积超过某一阈值水平时就会对机体产生毒害作用[3,4]。非必须金属（指镉(Cd)、汞(Hg)、银(Ag)、铅(Pb)、金(Au)和一些不常见的高原子量金属）不参与有机体的代谢活动，组织内含有较低浓度的非必须金属就能对有机体产生较高的毒性[5-6]。

重金属在空气、土壤和水体中的存在对生物有机体产生严重影响, 并且其在食物链中的生物富集极具危险性, 因此, 重金属污染生态学的研究成为污染生态学的一项热点研究内容，重金属是一重要的污染种类，它会对人类，陆地，水环境的健康及生态系统产生有害的影响。应当注意的是, 重金属污染并不只是近代才发生的现象, 对距今7000 年前格陵兰冰中铜浓度的检测表明, 大约从2500 年前开始Cu 含量已超过自然水平, 这种北半球早期大范围的大气污染是由于古罗马和中世纪原始的高污染炼铜技术所致, 特别在欧洲和中国[7 ]

1 重金属的来源及其化学性质

1.1 重金属的来源及其进入海洋环境的几种途径

海洋中重金属的来源可分为天然来源和人为来源两大类。天然来源如海底火山喷发将地壳深处的重金属带上海底，经过海洋水流的作用把重金属及其化合物注入海洋；地壳岩石风化后通过陆地径流、大气沉降等方式也将重金属注入海洋，构成了海洋重金属的环境本底值。环境本底值对于判断海洋环境污染程度和评定海洋环境质量的优劣具有重要的意义。

人为来源如矿山与海洋油井的开采、工农业污水、废水的排放（如电镀、冶金、蓄电池、制革、颜料、涂料以及化工厂的排水、重金属农药厂废水的排放和重金属农药的流失等）[8]。近半个世纪以来，由于工农业生产的快速发展，特别是沿海地区的轻工业和重工业的快速发展，导致了世界范围内的海洋环境重金属污染日益严重。据估计，全世界每年由于矿物燃烧而进入海洋中的汞有3000多吨。此外，含汞的矿渣和矿浆，也将一部分汞释入海洋。由此，全世界每年因人类活动而进入海洋中的汞达一万吨左右，与目前世界汞的年产量相当。自从1924年开始使用四乙基铅作为汽油抗爆剂以来，大气中铅的浓度急速地增高。通过大气输送的铅是污染海洋的重要途径，经气溶胶带入开阔大洋中的铅、锌、镉、汞和硒较陆地输入总量还50％。

1.2 重金属的化学性质

重金属离子在自然环境中不能被破坏，其毒性取决于其原子结构，它们在自然界中并不能完全被矿化为完全无毒的形式，它们的氧

化态、溶解性因与其它不同无机元素或有机物的结合而不同。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害,主要取决于它们在水体中的形态分布。根据不同形态重金属的粒径大小,采用过滤分离法把水中的重金属划分为颗粒态、不安定态、结合态和溶解态[9]。关于重金属在沉积物中存在形态的划分,Tessis 等[10]采用连续浸提法进行悬浮物中痕量金属铜、锌等的形态分析,分为5 种形态:交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态、残渣态。沉积物中重金属的形态分析表明:重金属在沉积物中以残渣态为主。

重金属污染具有来源广、残毒时间长、蓄积性、难以降解、污染后不易被发现并且难于恢复、易于沿食物链转移富集等特征,能够直接或间接作用于生物体DNA ,会引起海洋生物的遗传物质发生突变,引起生长缓慢,异常发展,降低胚胎、幼体及成体的存活率,通过敏感种的灭绝导致生态退化,对生态系统构成直接和间接的威胁[11,12,13]。从而使生物物种和群落发生改变,影响生物多样性,降低生物资源的利用价值。

1.3国内外研究的进展

国外国内海洋环境重金属污染状况关于重金属污染研究工作,早在20 世纪60 年代国内外学者就开展了对全球沿岸海域中重金属的调查研究。Thornton 等报道,英国威尔士南部港口城市斯旺西作为世界金属熔炼工业中心,导致了水环境铜、锌、铅、镉等重金属污染。在丹麦的哥本哈根海港,该地区的浅海沉积物被重金属等所污染。还有一些被研究的海域,如土耳其的Erdek 湾,希腊的萨洛尼卡湾,智利