生物放大作用的危害及预防_包国章

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生物放大作用的实例及危害 有机污染物 目前已发现的可被食物链浓缩的有机污染物多
数为杀虫剂以及以 ABCD 为代表的有机卤化物。 有机污染物浓度经食物链放大的一个典型事例 发 生 在 +121 年 ， 为 了 防 治 莹 蚊 - BE7535FGD 7D<4;<5H 人们在美国加利福尼亚的清湖喷洒双对氯苯 IGD 0 ， 基二氯乙烷 - JJJ 0 杀虫剂。 在获得初次成功后， 该杀 虫剂得以长期应用。 直至 +1K2 年， 人们在大量水鸟 其浓缩 —— — !" 体内的脂肪中检测出高浓度 JJJ， 系数， 即水鸟体内的 JJJ 浓度与水体中 JJJ 浓度 的比值高达 +>,, - 见表 + 0 。 对英国雀鹰的研究结果 表明， 由于杀虫剂 JJL 的大量使用， /, 世纪 >, 年 代， 雀鹰的生存受到严重威胁， 部分原因是由于母鸟 所产生的卵壳太薄， 这些卵在孵出之前易破碎， 由于 营养级越高， 生物放大作用往往越强， 处于生态金字 塔顶端的人类因此容易成为生物放大作用的最终受 害者。 以放牧草地为例， 如果喷洒六六六杀虫剂， 虽 但通过牧 然草地土壤中的残毒浓度仅为 ,@ ,KII6， 草及奶牛的浓缩， 在长期饮用牛奶的牧工体内检测 而一旦六六六的浓度超 的杀虫剂浓度高达 +=+II6， 过 /,II6， 就会损害肝脏及其他器官， 对胎儿及儿童 的毒害作用尤为严重。
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放射性元素 放射性损伤可导致皮炎、 皮癌及白血病等病症。
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8: 是对人体危害较 大的长寿命放射性核
素， 其化学性质分别同稳定性元素钙和钾类似， 可替
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品， 目前， 我国已相继出现了生态省、 生态示范区及 生态县， 随着国民环保意识的普及以及对绿色产品 需求的不断提高， 有益于环境的产品势必不断增加， 而绿色产品的品牌自身就意味着强大的竞争力和可 观的经济效益。 15 1 代钙和钾参与代谢。 北极冻原地区由于过去战争的 原因， 已经积累了相当数量的放射性尘埃。 该地区的 主要植物—— — 苔藓吸收了降落在它们上面的放射性 颗粒， 从而进一步向食物链中转移。 人们对北美淡水 湖泊进行研究后发现， 湖中淡水鱼对 /0 和
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鱼类通过食物链和呼吸两个途径， 在体内富集 农药。 例如， 鲑鱼在 ,,- 浓度为 +../ 的水体中停留 体内 ,,- 浓度即可达到 2../； 食蚊鱼在异 01 分钟， 狄氏剂浓度为 +../ 的水体中停留 34 分钟， 其肌肉 中的异狄氏剂浓度可富集达 +1../。 鸟类在啄食受 污染的昆虫、 种子、 鱼及贝类后， 农药在体内进一步 浓缩。 各种鸟类因栖息地及食物不同， 对农药的浓缩 倍数也有显著不同， 据调查， 生活在陆地上的鸟体内 有机氯农药含量最高， 其次为淡水鸟类， 再次为海水 鸟类。 在陆地鸟类中， 以斑鸠等鸟类浓缩系数最高， 在淡水鸟中， 以鱼食性鸟类含量最高； 在海水鸟中， 以鱼类为食者与以植物为食者相比， 其农药含量虽 有不同， 但差异不大。 农药可通过植物的根部和体表 进入植物体内并在植物种子中积累。 通过对我国 +2 个省、 市、 自治区的粮食监测发现， 245 以上的粮食 中含有不同程度的农药， 这些农药具有致癌、 致突变 和致畸作用。 禽畜摄取农药的途径主要通过饲料， 而 饲料中的农药及人工合成添加剂的生物放大作用往 往被人们忽视。 此外， 有些城市生活垃圾中的脂肪和 淀粉常被用来饲养禽畜， 其中往往参杂着难以降解 由于荷兰饲料供应 或有毒的污染物。 +666 年 + 月， 商将含二恶英成分的脂肪卖给比利时韦尔克斯特饲 料厂商， 使饲料受到严重污染， 致使禽畜体内二恶英 浓度超出允许值的 +111 多倍， 直接威胁着荷兰、 比 利时、 法国及德国消费者的健康及生命安全。 789: 是一类能够在脂肪内大量富集而且极难 分解的人工合成物质， 能够导致腹泻、 血泪甚至死 亡。 由 789: 造成的污染十分普遍， 甚至连人烟罕至 的北极也难免于难。 北极地区食物链较为简单， 通常 由浮游植物、 鱼、 海豹及北极熊构成， 顶位捕食者北 极熊以鱼类为直接或间接食物来源。 最近发现， 生活 在北极的加拿大因纽特人体内 789: 的浓度为正常 太平洋逆戟鲸雄性及雌性个体 789: 的 人的 ;1 倍， 含量分别为 34+/< ・ =< > + 、 海鸥通过海 46/< ・ =< > + ； 洋食物链对 789: 的浓缩倍数可达 3? 4 @ +1; 倍， 而 北极熊体内 789: 浓度则高出水体 0 @ +16 倍。 令人 担忧的是， 越来越多的证据表明， 包括多数杀虫剂和 789: 在内的有机化合物在化学结构及生理功能上 与动物及人类性激素极为相似， 这些非动物自身合 成的性激素被称为环境激素。 现已证明的环境激素 包括有机卤化物、 杀虫剂、 邻苯二甲酸 有 A1 余种， 酯、 双酚 ’ 等化合物。 环境雌激素致癌、 致畸， 可导 致动物及人类生殖系统障碍及个体行为改变， 降低
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生物放大作用的危害及预防
包国章 李向林 谢忠雷
摘
- 吉林大学环境科学与工程系， 长春 - 中国农科院畜牧研究所， 北京 洪
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梅 - 吉林大学环境科学与工程系， 长春
要：本文介绍了生物放大作用的概念、原因，分析了有机污染物、重金属以及放射性元素在食物链中生物放 浓缩系数 食物链 生物富集
大的过程、特点及危害。针对我国国情，提出了预防生物放大作用的途径及措施。 关键词：生物放大
生物放大作用 - 34567894:4;7<459 0 又称生物学放 大， 是指生物体内某种元素或难分解化合物的浓度 随生态系统中食物链营养级的提高而逐步增大的现 象。 虽然直至 /, 世纪 =, 年代才出现生物放大这一 术语， 但早在 /, 世纪 2, 年代， 随着农药的最初使 用， 生物放大作用就已悄然出现， 并与有机卤化物的 大量应用以及冶金工业、 塑料工业、 电池工业、 电子 工业的发展相生相伴， 对人类健康及野生动物的生 存构成了巨大威胁。 生物放大作用的原因 在生态系统的同一食物链上， 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 物在生物体内滞留， 不能变性， 或不能代谢， 因此导 致其浓度随营养级的提高而逐步增大。 生物放大的 结果使食物链上高营养级生物中某种化合物或元素 的浓度明显超过低营养级及环境中的浓度。 生物放 大作用的渠道是生态系统的食物链， 如果离开生态 系统的食物链条关系也就不会存在生物放大。 /, 世 纪 >, ? =, 年代初期， 在阐述农药或重金属的浓度在 食物链各营养级上逐渐增加的事例时， 不少人都将 才 此现象称为生物浓缩或生物积累， 直到 +1=. 年， 有人开始应用生物放大一词， 将其同生物积累或生 物浓缩的概念区分开来。 目前对生物放大的研究仍 有许多未解之迷， 例如， 物质化学结构与生物放大的 关系、 被浓缩后的物质降解的方法及途径。 可以肯定 的是， 对于大多数元素来说， 生物放大并不是一种普 遍现象。 至于有机卤化物是否在所有的水生食物链 上发生生物放大作用， 尚存有许多疑问。
造纸。 此外， 还可以通过生态工程， 调整生态系统结 构， 做到对废物的降解、 回收、 再生， 从而使污水、 污 染物资源化。 参考文献： : + ; 吴银彪 5 生物富集导致的食品污染与危害 5 环 7+8： 境保护， +--- ， 96 < 9=5 : , ; 中国大百科全书编委会 5 中国大百科全书・环 境科学 5 北京： 中国大百科全书出版社， +--,： 1.> <1.-5 : 1 ; 唐艳鸿译， 我们被偷走的未来 5 ?5 %@AB@0C 等著， 长沙： 湖南科学技术出版社， ,..+5 : 9 ; 孙儒泳等译， ’5 DEFGHCIJH 等著 5 生态学 5 北京： 科学出版社， ,...5 :6; 李博主编 5 生态学 5 北京： 高等教育出版社， ,...5 : = ; 王俊， 张义生主编 5 化学污染物与生态效应 5 北 京： 中国环境科学出版社， +--15 作者简介： 包国章 7 +-=> < 8 ， 男， 博士， 讲师， 主要从事生态 学研究。 责任编辑 杨淑华
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出生率及成活率， 雄性个体雌性化， 有的能够干扰多 种内分泌系统， 某些环境激素能够改变动物的性比 及生活史。 现已证明， 环境中某些痕量环境激素可通 过生物放大作用， 使其浓度达到原来的几十万 B 几 十亿倍， 这触目惊心的数字已经向野生动物种群的 生存乃至人类自身的繁殖敲响了警钟。 鉴于环境激 素的危害， 目前有关环境污染的研究进展十分迅速， 并得到了各国政府的大力支持。 由美国前 +662 年， 副总统戈尔作序的论述环境激素污染的 《 我们被偷 C #DE FGHIJK LDGDEJ M 一书一经出版就引起 窃的未来 》 了全世界的极大关注。 一般而言， 生物对有机污染物浓缩系数会随营 养级的提高而增加， 但这并不是绝对的。 生物放大的 效果取决于不同营养级上的生物对某一物质的摄取 和消除的相对速度， 因此， 处于食物链中部的生物体 内所积累的该物质浓度， 也有可能大于营养级比它 高的生物， 如无脊椎动物对 ,,- 的浓缩系数就大于 石斑鱼。 3? 3 重金属 此类重金属元素包括汞、 镉、 、 砷、 铬、 铜、 锰、 锌、 钡。 汞化合物是毒性很大的物质， 在工业上有广 泛的应用， 至今仍作为工业用催化剂和电极材料， 因而许多世纪以来， 汞不断输入生态系统中， 以痕 量出现在空气、 土壤、 岩石以及动植物组织中。 由于 在海藻 生物放大作用， 水体中不到 + !< ・ * > + 的汞， 在鱼体中 可达 ++33 !< ・ 中的浓度达 +11 !< ・ * > + ， 鱼对汞有很强的浓缩能力， 长期食用这些被污 * > +。 染的鱼、 贝类， 可富集浓度更高的汞并以甲基汞的 由于日本水俣湾甲基汞的 形式毒害人体。 +642 年， 污染造成当地万余居民身患 “ 水俣病 ” 。 在对该事件 调查 时发 现， 污染 水域 螃蟹 体内 汞含 量为 3N/< ・ 受害人体肾中汞的含量为 +N/< ・ * > + ， 而鱼的 * > +， 汞在生物体内易与中枢 允 许 水 平 为 1? 4/< ・ * > + 。 神经系统的某些酶类结合， 因而容易引起神经错 乱， 并使病人脑、 脊髓发生病变， 四肢瘫痪， 甚至死 亡。 我国科研人员对汞的生物放大作用也进行了研 究报道， 郭立书 C +6A0 M 的研究结果证明， 在松花江 水域， 鲶鱼对总汞及甲基汞的浓缩系数分别为 ;04 、 336+;2 倍 C 见表 3 M 。 3? 0
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养成良好的饮食习惯 鉴于生物放大作用离不开食物链， 而且浓缩系
数通常随营养级的提高而提高， 在日常饮食上应多 吃些来自低营养级的粮食、 蔬菜， 少吃来自高营养级 的鱼肉， 尤其是少吃在含有高浓度染物水体中饲养 的鲶鱼等肉食性鱼类以及用垃圾饲料喂养的家畜肉 产品。 15 9 利用生物治理降低污染风险 在重金属及有机物污染较重的水体中， 可大量 种植生物富集作用较强的水生植物， 利用水生高等 植物净化污染水体， 既降低了生物放大作用的风险， 又能以污水中丰富的氮、 磷为营养元素， 减少富营养 化， 是一种成本低、 耗能少、 效果理想、 经济效益高的 生物防治途径， 适于我国国情。 长春南湖富营养化治 理结果表明， 芦苇、 菖蒲、 香蒲、 黑三棱、 菱、 凤眼莲等 植物耐污能力极强， 在湖水黑臭的情况下， 仍然生长 茂盛。 这几种植物生命力强， 易于引种， 移栽可持续 繁育生长， 水生植物可回收处理， 芦苇等植物可用于
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浓 缩系 数 分 别 为 ,.. 和 1.. 倍 。+12 34 半 衰 期 长 达 北 美 苔 原 生 态 系 统 的 地 衣 —— — 北美驯鹿 1.5 6 年 ， —— — 狼食物链中明显地存在着对 作用 7 见表 1 8 。
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34 的生物放大
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生物放大作用的预防 加强环保执法力度 为保证粮食、 水产品的食用安全， 我国陆续制定