海洋水體重金屬污染危害及生物監(jiān)測

鄒曙光 鄒琰

摘 要：水體重金屬污染會(huì)給水生動(dòng)物、水生植物和人體健康帶來危害，本文通過探討用生物的敏感性對海洋水體重金屬進(jìn)行監(jiān)測，該方法對于水體重金屬物的監(jiān)測具有精確性和靈活性特征，具有廣闊發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：海洋水體；重金屬；污染危害；生物監(jiān)測

隨著城市化進(jìn)程不斷加快和工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，各種固體廢棄物和廢水滲出液直接排入水中，使得水體重金屬元素含量不斷加大，環(huán)境污染問題不斷凸顯。其中重金屬具有毒性和移動(dòng)性特征，逐漸成為水生生態(tài)系統(tǒng)中最危險(xiǎn)物質(zhì)之一。近些年來，海洋水體重金屬污染日益嚴(yán)重，不但使社會(huì)經(jīng)濟(jì)遭受巨大經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)平衡，嚴(yán)重威脅人體健康。因此做好海洋水體重金屬污染危害研究和監(jiān)測工作具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 海洋水體重金屬污染危害

重金屬污染是全球性環(huán)境問題，人類活動(dòng)使得環(huán)境中重金屬含量超標(biāo)，造成環(huán)境質(zhì)量惡化。各種工業(yè)廢水和固體廢棄物滲出液直接排放到海洋、湖泊、河流等水體中，會(huì)導(dǎo)致水體中的重金屬含量增加。受到重金屬污染水體，顏色和氣溫與正常水體無異，很難引起人們注意，易引發(fā)重金屬污染事故。海洋水體重金屬污染對水生動(dòng)物、水生植物及人體均會(huì)產(chǎn)生不同程度危害，應(yīng)引起相關(guān)部門重視。

（1） 對水生動(dòng)物危害。

若海洋水體中存在大量重金屬污染物，會(huì)對水生動(dòng)物生理代謝和正常生長發(fā)育造成危害。如重金屬物銅、鋅、錳等會(huì)影響海洋中魚類性別、身長。另外，海洋水體重金屬超標(biāo)也會(huì)對水生動(dòng)物遺傳表達(dá)產(chǎn)生影響，例如鯉魚和羅非魚蛋白基因表達(dá)會(huì)發(fā)生變化。

（2） 對水生植物危害。

藻類不僅是海洋水體中其它浮游動(dòng)物的氧氣和食物來源，在水生食物鏈和水生系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用。研究表明，鋅等重金屬會(huì)對羊角月牙藻的蛋白質(zhì)含量和ATP水平產(chǎn)生影響；銅、錳、新等會(huì)抑制月形藻、蛋白核小球藻內(nèi)毒性，不同金屬離子在藻細(xì)胞中會(huì)表現(xiàn)出不同親和性。

（3） 對人體健康危害。

海洋水體重金屬污染對人體危害主要表現(xiàn)為：其一是人類直接飲用被重金屬污染的水體，危害人體健康；另外是利用對水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品污染，通過食物鏈來危害人體健康，同時(shí)會(huì)造成土壤二次污染。重金屬對人體化學(xué)酶活性有抑制作用，造成細(xì)胞質(zhì)中毒，危害人類神經(jīng)系統(tǒng)。海洋水體重金屬還會(huì)使人體組織中毒，危害人體肝、腎功能等。

2 海洋水體重金屬污染的生物監(jiān)測

（1） 水藻類。

海洋水體遭受重金屬污染，水體理化性質(zhì)、水體植物種類、數(shù)量及特征均會(huì)發(fā)生變化，甚至中毒。通過分析水生植物組成變化、生化反應(yīng)、毒素積累等特點(diǎn)，可準(zhǔn)確判斷水體污染性質(zhì)和程度，如海帶被用來監(jiān)測海洋水體重金屬物。由于海帶長期生長在水中，可以直接接觸重金屬，其體內(nèi)會(huì)有重金屬物積累，通過對海帶抽樣測定，不僅可獲取水體重金屬污染情況，極易推測出其富集的潛在影響，海帶生長時(shí)間長短可反映出水體重金屬污染變化。

（2） 浮游動(dòng)物。

浮游動(dòng)物對環(huán)境變化表現(xiàn)敏感，能積累和代謝一定污染物。相關(guān)研究表明，浮游動(dòng)物組成、數(shù)量變化、種類及生物量分布，通過綜合生物污染指數(shù)和生物多樣性指數(shù)，可以對水體污染程度評價(jià)。如污染程度輕及清潔河段內(nèi)的蜉蚴、石蠶數(shù)量較多，重金屬污染水體主要棲息生物有石蠶和搖蚊蟲，污染輕和清潔水體石蠶、扁蜉數(shù)量較多，而清潔水體中以長角石蠶為主。美、法、英等國使用牡蠣和貽貝作為指示生物對海洋水體監(jiān)測；香港附近水體重金屬污染生物監(jiān)測主要選取釉蠔、翡翠貽貝、蚌等浮游生物，這類生物生存范圍較廣、可有效富集重金屬，再加上是重要海產(chǎn)品，不僅可以作為水體重金屬生物監(jiān)測指示生物，還能推測對消費(fèi)者潛在影響。現(xiàn)階段，因水體污染造成魚類大量死亡現(xiàn)象下降，說明水體重金屬污染情況得到有效遏制。

（3） 微生物監(jiān)測。

生物種群數(shù)量可以表征重金屬污染特征，通過觀測微生物群落結(jié)構(gòu)和功能等各種參數(shù)預(yù)測水體質(zhì)量的變化。同時(shí)，微生物群落也在室內(nèi)毒性試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用，可有效預(yù)防廢水和重金屬對水體微生物的毒性，另外也可以用水體重金屬監(jiān)測，也就是發(fā)光細(xì)菌法，發(fā)光細(xì)菌屬非致病菌，在正常生理?xiàng)l件下可以發(fā)出400納米的藍(lán)綠可見光，表征了細(xì)菌新陳代謝過程，對細(xì)胞呼吸、生長等生理過程產(chǎn)生干擾或破壞的有毒物質(zhì)都可以通過發(fā)光變化測定，監(jiān)測水體重金屬污染。

3 海洋水體重金屬污染的防治對策

（1） 從源頭控制水體重金屬污染。

一旦重金屬污染海洋水體，會(huì)對整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響，治理水體污染也會(huì)消耗大量人力、物力和財(cái)力，應(yīng)從源頭上控制水體重金屬污染，采取有針對性措施預(yù)防水體污染。首先，應(yīng)加大法制建設(shè)，嚴(yán)格加強(qiáng)水資源管理，認(rèn)真查明各種污染源，且對排污總量嚴(yán)格限制，可有效抑制水資源惡化，尤其是要對冶金部門、采礦點(diǎn)等嚴(yán)格控制、監(jiān)督，積極督促其改善生產(chǎn)工藝，結(jié)合科學(xué)有效工藝流程，有效控制重金屬用量和廢水流失量。

（2） 物理法和化學(xué)法。

物理和化學(xué)方法中的離子交換法、活性炭吸附工藝、天然沸石吸附法、沉淀法、整合樹脂法等都可以處理廢水中重金屬，這些方法周期短、凈化效率高，但有一定缺點(diǎn)，如整合樹脂法被禁止使用在飲用水處理和食品工業(yè)中；膜技術(shù)選擇性小，需要事先處理濃度較高的廢水。同時(shí)，這些方法需投入較高經(jīng)費(fèi)，流程工藝多、操作不足等，有很大弊端。

（3） 生物處理法。

鑒于物理和化學(xué)方法的缺點(diǎn)，因此人們開始選擇簡單易行、價(jià)格低廉的生物處理法來防治水體重金屬污染。如水體中水生植物鳳眼蓮、水芹菜、香蒲等可有效吸收水體中重金屬元素，起到凈化水體作用。另外一種是濕地植物，例如印度芥菜苗中根瘤可以積聚和過濾水體中重金屬。由于生物處理法價(jià)格低廉、廣泛等特點(diǎn)，具有廣闊發(fā)展前景。

4 結(jié)論

水體重金屬污染具有普遍性和嚴(yán)重性特征，阻礙生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)還威脅人類身體健康，所以應(yīng)做好海洋水體重金屬監(jiān)測和防治。在實(shí)際監(jiān)測中，生物監(jiān)測法優(yōu)越性突出，不僅可以監(jiān)測出水體重金屬污染程度，還能推測出其富集的潛在影響。隨著生物技術(shù)不斷進(jìn)步，生物監(jiān)測在水體重金屬監(jiān)測中應(yīng)用會(huì)更加深入。

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作者簡介：鄒曙光（1963），男，漢族，山東威海人，本科，工程師，從事海洋水文氣象觀測、海洋污染監(jiān)測工作。