1、海洋污染與海洋生物一、污染物的海洋生物學(xué)過程海洋生物對污染物的首要作用是攝取，包括吸附和吸收兩種情況。吸附是物質(zhì)結(jié)合于體表細(xì)胞壁的過程，既有可逆的物理吸附，也有可逆性較小的化學(xué)吸附。吸收則是污染物穿過體表（通過鯉、消化道的壁）進(jìn)入體內(nèi)，主動或被動地轉(zhuǎn)移（經(jīng)血液、血淋巴的循環(huán)） 到其它組織和器官的作用。生物通過被動機(jī)制吸附并結(jié)合于細(xì)胞表面的金屬量，比通過代謝或依靠能量作用所吸收的金屬量少得多。吸附污染物的多少，與生物體的體積和表面積的比例有關(guān)， 個(gè) 體小的生物如浮游植物比表面較大、代謝率高、吸附量也多，而且在較短時(shí)間內(nèi)（從幾分鐘到幾小時(shí)）即可達(dá)到平衡，浮游動物的平衡時(shí)間也較短（從幾分鐘到幾小時(shí)）

2、。一般每單位時(shí)間內(nèi)污染物的穿透量是表面吸附量的函數(shù)。 生物的生理狀況、生活周期、攝餌習(xí)性和種群 密度等對吸附作用會產(chǎn)生顯著影響。如活的比死的剛毛藻能更有效地吸附甲基汞、 生物種群密度大吸附量就相對的少。水的pH值、硬度、溫度、鹽度、水中通氣情況、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、有機(jī)物、本文于1987年10月30日收到，修改稿于1988年2月11日收到。3期王明俊: 海洋生物與海洋環(huán)境質(zhì)量I懸浮顆粒和腐植質(zhì)等環(huán)境因素對攝取亦有很大影響。例如，河口區(qū)的pH值從增至?xí)r，幾種大型藻對二Zn的攝取率增高。因?yàn)樵谒嵝詶l件下，金屬以自由離子形態(tài)存在，對藻類的毒性較大；在堿性pH值時(shí)，某些金屬傾向于形成不溶性的鹽類或氧化物、氫

3、氧化物等沉淀下來，對藻類的毒性降低。而且在通常條件下被鰲合、絡(luò)合的重金屬，其離子的活度降低因而比其游離離子的毒性小得多。 在一定范圍內(nèi)，海洋生物對金屬和放射性核素的攝取與溫度呈正相關(guān)而與鹽度呈負(fù)相關(guān)。如鮑氏織線藻對 ：c。和“ Mn吸收，分別在25和36 C時(shí)達(dá)最大值，溫度再升高時(shí)則吸收減少。這可能是由于增加溫度時(shí)呼吸作用增強(qiáng)相對減輕了重金屬毒性的原因。增加鹽度會導(dǎo)致吸附的重金屬和溶解陽離子之間的競爭作用，后者可部分地取代重金屬因而呈現(xiàn)負(fù)的相關(guān)性。 另外，水中各種污染物的濃度、化學(xué)形態(tài)和化學(xué)價(jià)、污染物之間的協(xié)同或拮抗作用以及污染物在環(huán)境中停留的時(shí)間等，也會影響生物對污染物的攝取。例如，環(huán)境中有

4、高濃度的銅時(shí)，柵列藻能增加對鍥的吸收，有DDT時(shí)，硬石藥對.“zn吸收減少。通常，這種吸收率是接觸速率的函數(shù)。在污染物的濃度恒定時(shí)，一定時(shí)期內(nèi)，生物吸收污染物的量隨時(shí)間延長而增多， 一般遵循弗羅因德利希等溫吸附線的關(guān)系。污染物在海洋中的第二種重要的生物學(xué)過程是積累，它取決于生物對污染物的同化效率、濃縮程度、急性或慢性污染作用等因素。例如，短期嚴(yán)重污染時(shí)，污染物的 濃度較大，從水中濃縮是積累的主要途徑，這在低營養(yǎng)階層的生物特別明顯，如聚球藻對金 屬的積累24小時(shí)就可達(dá)到平衡，并且其積累程度與溶解的金屬濃度成比例。如果是長 期輕度污染，則攝餌是污染物進(jìn)入生物體內(nèi)的基本途徑，特別是處于營養(yǎng)級頂端的海

5、洋生物，污染物沿食物鏈轉(zhuǎn)移占絕對優(yōu)勢，如海鳥對 DDT的積累等。不同生物對污染物的濃縮程度不同，如貽貝和多毛類濃縮多氯聯(lián)苯的系數(shù)分別為390和3830。濃縮系數(shù)受脂肪含量的影響，而且一年中不同時(shí)期的濃縮系數(shù)也有很大差 別。有的生物濃縮污染物的系數(shù)很高，如撓足類、魚類和裸鯉類軟體動物濃縮磷的系數(shù)分別為106、和6x10呂。同是軟體動物，扇貝、牡財(cái)和貽貝濃縮鎬的系數(shù)各為火10。、。和。因此測定生物的污染物含量，可作為評價(jià)海洋環(huán)境質(zhì)量和海產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量的重要依據(jù)。污染物在體內(nèi)的平衡因生物而異， 受多種因素影響，是個(gè)不斷 變化的動態(tài)過程。至于生物放大（如甲基汞）一般存在于有食物鏈關(guān)系的生物中，但也有污染

6、物在食物鏈中逐級減少的情況，例如種在藻類、螺和繪魚中的含量分別為、和群 2, /9。污染物在海洋中第三種重要的生物學(xué)過程是向體內(nèi)各器官的轉(zhuǎn)移分布。由子生物內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)及代謝的變化，各種污染物在體內(nèi)的分布并不一樣。 例如，對脂類有較強(qiáng) 親和力的有機(jī)氯，主要貯存于脂肪組織中，銅和汞主要與蛋白質(zhì)的琉基結(jié)合， 鋅和錫主要與 亞胺哇結(jié)合，鉆的結(jié)合則與氨基酸有關(guān)，這些物質(zhì)在軟組織中較多，鈣和銘主要積累在海 洋動物的骨骼或介殼中。污染物在體內(nèi)的分布變化，反映了生物對污染物的代謝和轉(zhuǎn)移情況，可用作評價(jià)環(huán)境污染變化的依據(jù)。例如，當(dāng)汞主要分布在魚的肝和腎中時(shí)， 表明水體正在 受到汞的污染，若發(fā)現(xiàn)肌肉中汞的含量較高

7、時(shí)， 表示水體中汞的污染已減輕，魚在不斷地把 汞排出體外。污染物在體內(nèi)各器官的分布，還因生物種類不同而異。例如，鉛在加州海獅、 紫貽貝、巨鰲蝦和沙蠶中分別分布于骨骼、腎、鯉和表皮中，這種情況對水產(chǎn)品的加工利用具有參考價(jià)值。止竺竺一生竺墮一生蘭,）卷污染物在海洋中第四種重要的生物學(xué)過程是排解0海洋生物以顆粒態(tài)或可溶態(tài)形式排解污染物的作用受污染物的性質(zhì)及其在體內(nèi)的結(jié)合形式、排解途徑、生活周期和生 物種類與環(huán)境因素等影響。例如，吸附于浮游植物細(xì)胞壁外的金屬幾乎是瞬時(shí)解吸的，金屬排解就很慢0虹娃魚排泄汞的速度受溫度影響，15C時(shí)為4c時(shí)的2倍結(jié)合在細(xì)胞內(nèi)的排解的主要方、海洋哺乳動物的乳汁分泌、魚類等的

8、粘液分泌、甲殼動物的蛻皮和生物體內(nèi)各種酶系對污染物的解毒和微生物對污染物的降解等。例如，螃蟹每次脫殼可平均帶走原有總鋅量的 61解。除此之外，生物在生長繁殖時(shí)，因細(xì) 胞分裂身體增二、海洋生物對污染物分布和歸宿的作用海洋生物對污染物分布和歸宿的反饋?zhàn)饔?，包括生物之間、生物和水與碎屑（嚏溶解性有機(jī)物）之間的物質(zhì)交換及一定水平或垂直距離上的載帶。生物對污染物轉(zhuǎn)移與 解毒的機(jī)理本質(zhì)上決定于能量，但有時(shí)這種過程可因純粹物理的或化學(xué)的過程而促進(jìn)或加強(qiáng)，如股流擴(kuò)散、潮汐交換、海流運(yùn)動或溶解、絡(luò)合、沉降等，從而使生物學(xué)過程轉(zhuǎn)移和搬運(yùn)污染物的速度與物理的或化學(xué)的作用速度不相上下，構(gòu)成了海洋中的一個(gè)快速運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

9、（一）生物運(yùn)動對污染物的轉(zhuǎn)移生物主動或被動地水平運(yùn)動，可把污染物載帶到很遠(yuǎn)的地方，有的長達(dá)數(shù)千公里, 如魚類的徊游、海鳥的遷徙或人類對海洋生物的捕撈等。這種搬運(yùn)對半衰期長的污染 物很重要，估計(jì)以這種方式搬運(yùn)的生物量每年可達(dá) 60 xlo7to被污染的浮游生物在海區(qū)可漂移一定的距離，馬尾藻和水母還能遠(yuǎn)距離地載帶污染物海洋生物的垂直游動，可從每天的數(shù)米（浮游植物的沉降速度）到達(dá)千米的深度（深海魚類的徊游） 運(yùn)4000 5000m,底棲動物的幼體也能垂直彌散污染物。,通過不同的食物鏈甚至可向下搬游泳力強(qiáng)的生物如烏賊，既能遠(yuǎn)距離游動，又能垂直下游到很深的水域，這類生物轉(zhuǎn)移污染物的潛力也不能忽視。（二）

10、食物鏈傳遞對污染物的轉(zhuǎn)移食物鏈傳遞是污染物轉(zhuǎn)移的一種重要方式，海洋生物經(jīng)濾食或捕食攝餌的逐級作 用，可將污染物高度地濃縮于最高食性層次的生物中。如大家熟知的例子，美國長島河 口區(qū)水中DDT的濃度為。.Oo005mg/L,浮游生物的含量為kg,經(jīng)食物鏈了個(gè)營養(yǎng)級的遞 增，到最高食性層次鷗鳥時(shí)的含量達(dá) kg,相當(dāng)于水中濃度的151萬倍。一些食 腐的和深海懸浮索餌的動物、深海底棲魚類和底棲動物的幼體，都能把污染物載帶到 上層水域或轉(zhuǎn)移到較高層次的食物鏈，因此對污染物的再分布起了重要作用。（三）生物沉積對污染物的轉(zhuǎn)移生物沉積作用對污染物的轉(zhuǎn)移也有很大的影響。攝食糞粒和沉積碎屑的底棲動 物，可將濃縮了的

11、各種污染物經(jīng)排糞、蛻皮、產(chǎn)卵、分泌粘液和足絲分泌等排出體外。另 外，生源性顆粒、細(xì)胞或碎屑的溶解滲出和尸體的自溶作用等釋放的污染物，通過沉積作用也能轉(zhuǎn)移到很深的水域，從而促進(jìn)了污染物在底棲邊界層的生物地球化學(xué)循環(huán)。沉降中的生源性顆粒和碎屑，還能把多種污染物不斷地釋放到各水層中， 進(jìn)一步擴(kuò)大污染的范圍。上述諸因素的重要性決定于生源性顆粒和碎屑的產(chǎn)生率、 沉降率和污染物的濃度等。3期王明俊:海洋生物與海洋環(huán)境質(zhì)量I（四）微生物降解對污染物的轉(zhuǎn)移海洋生物轉(zhuǎn)移污染物的又一重要方式，是通過水域中特別是沉積物中微生物的降解使污染物的毒性降低、污染程度減弱變成無毒或消失的自凈作用， 加速了這些物質(zhì)在環(huán)境中的

12、再循環(huán)和再礦化，這是因?yàn)槲⑸锞哂懈咝У姆纸庥袡C(jī)物或轉(zhuǎn)化重金屬化合物的酶系。例如，沉積物中的微生物是促使汞甲基化的主要原因；氧化菌能造成硫化氫的還原環(huán)境，從而影響了沉積物締合元素的遷移和分布。微生物在需氧條件下可降解氯化燒類如艾氏劑、狄氏劑和異狄氏劑。許多細(xì)菌、酵母和霉菌能降解石油燒類。另外，沉積顆粒上的微生物群體，有可能充當(dāng)污染物的載體而進(jìn)入以顆粒物為餌料的生物（濾食性動物）及攝食它們的動物所組成的食物鏈中，因此起了參與食物鏈傳遞轉(zhuǎn)移污染物的作用。 而在這些動物的糞便中同樣含有載帶污染物的大量微生物，通過動物的排糞，可以又進(jìn)一步稀釋和轉(zhuǎn)移污染物。三、污染物對海洋生物的影響海洋中的污染物，主要

13、分為懸浮固態(tài)的營養(yǎng)物和天然有機(jī)物， 包括氨和其它的天然需氧物質(zhì)及熱排放物，它們大量地通過生態(tài)系天然循環(huán)，容易降解；其次是生物性污染物（包括細(xì)菌和病毒），它們在環(huán)境中具有中等的穩(wěn)定性，第三類是重金屬，它們以比天 然系統(tǒng)高得多的濃度出現(xiàn)，對降解非常穩(wěn)定；第四類是毒性化學(xué)物質(zhì)，包括許多合成有機(jī)物 和放射性物質(zhì)，它們能損害遺傳功能，使生物致病、致癌、致畸，具有潛在的危險(xiǎn)。污染物 對海洋生物的影響多種多樣，其致毒的機(jī)制也比較復(fù)雜，這里僅從幾個(gè)主要方面加以簡介。（一）污染對海洋生物生化代謝的影響重金屬能阻礙生物合成途徑中的氧化過程，干擾或改變酶和DNA的結(jié)構(gòu)與功能,或與蛋白質(zhì)的琉基、生物膜結(jié)合，阻礙或破壞

14、物質(zhì)交換過程，不僅影響生物對營養(yǎng)物 質(zhì)的吸收和利用，也會影響對有毒物質(zhì)的分解、轉(zhuǎn)化和排出。例如，20mg/L的錫能完全抑制崎嶇魚腥藻的固氮酶活性。1拼mol的鉆可抑制佛氏綠枝藻的蛋白質(zhì)和 RNA的合成。油 膜不僅阻礙海水表面的氣體交換和減弱陽光的射入，影響海洋生物需要的氧和浮游植物的光合 作用，而且其中的芳姓:還會破壞藻類的葉綠素。海水中含“g/lLT機(jī)汞和低至。,0王拼g/L的狄氏劑，它們都能抑制浮游植物的光合作用。值得指出的是某些海洋生物的肝微粒體氧化酶 系對污染會產(chǎn)生雙重反應(yīng)：一方面這個(gè)酶系的芳爛羚化酶被石油燒誘導(dǎo)后，酶活性顯著增加,使魚類代謝苯并（。）龍等芳爛化合物的反應(yīng)速度加快，排解

15、污染物的能力增強(qiáng)，減輕了對生物的毒害;另一方面，它又能活化某些化合物成為強(qiáng)毒性的致癌物或誘變劑，如貽貝肝胰腺的混合功能氧化酶把環(huán)磷猷胺抗癌物轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ笊锏闹掳┪?。（二）污染對海洋生物生理行為的影響粘附在魚鯉粘膜上的油可使魚呼吸困難， 失去生理平衡，甚至窒息而死。海洋生物可通過吞水（如魚類）或攝餌把石油留存在腸道內(nèi)，從而使動物麻醉或使其細(xì)胞壞死。低沸點(diǎn)的石油飽和姓:，能干擾、麻痹和損害動物的運(yùn)動與定位神經(jīng)，于樞及化學(xué)感受器， 破壞生物的趨化性與化學(xué)通訊機(jī)能，改變水生生物的徊游路線，嚴(yán)重影響生物的索餌、聚群、 求偶、產(chǎn)卵、避敵等行為。如海水中原油濃度為L時(shí)，24h即能毒害黃道蟹觸角的化學(xué)感受作用

16、，一影響其攝餌。.污染可增加動物的能量消耗，使耗氧量、攝餌量和排泄作用發(fā)生屏常，例52海洋環(huán)境科學(xué)7卷如，一 50mg/L的狄氏劑就使招潮蟹難以適應(yīng)環(huán)境。（三）污染對海洋生物生長繁殖的影響超過閉值的重金屬使浮游植物的細(xì)胞分裂速率降低或膨脹破裂，改變色素體顏色。據(jù)調(diào)查，海洋微表層中重金屬的濃度比下層水要高1D 100倍，由于抑制了細(xì)菌的繁殖和浮游植物的光合作用，降低了海洋基礎(chǔ)生產(chǎn)力，進(jìn)而減少了動物的餌料來源。雌/L的甲 基汞能抑制小球藻的生長，60mg/L的無機(jī)鋁能造成亞心形扁藻死亡。污染使藻類種的多樣性大為減少，阻止了優(yōu)勢種的形成。油濃度為 10mg/L時(shí)，就會使幼魚、幼蝦的血液 循環(huán)受阻，發(fā)

17、育異常。止匕外，由于資源開發(fā)和海洋工程建設(shè)不當(dāng)，導(dǎo)致海流、鹽度、底質(zhì)和餌 料浮游生物等改變，破壞了海洋生物的養(yǎng)殖場、產(chǎn)卵場，對海洋水產(chǎn)業(yè)影響極大。如美國的墨西哥灣就因此造成高鹽度的海水入侵牡礪養(yǎng)殖場， 破壞了半咸水的產(chǎn)卵場。又因牡礪幼蟲被掠食和發(fā)生病害，產(chǎn)量逐年下降，1972年的平均畝產(chǎn)僅為1945年的10形。因此，海洋污 染給海洋生物資源帶來了無法估量的潛在危害。（四）污染對海產(chǎn)品食用價(jià)值的影響水中含油濃度為L時(shí)，海洋生物在24h即可沾上油味，通過鯉粘膜侵入體內(nèi)，再經(jīng)血液循環(huán)迅速擴(kuò)散到全身。海水中含油濃度為。.lmg/L時(shí)，魚、貝類在2 3h內(nèi)就發(fā)臭，因此降低了食用價(jià)值，減少了海產(chǎn)品的銷售量

18、。1983年福建淚州灣建立拆船廠后，排出的大量油污使周圍海水的含油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至達(dá)百倍以上，養(yǎng)殖的海帶、紫菜因有強(qiáng)烈異味難以出售，使惠安縣的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)受到很大的經(jīng)濟(jì)損失。目前我國沿海已建有近300個(gè)拆船廠（點(diǎn)），如不注意保護(hù)海洋環(huán)境和生物資源，將使沿海養(yǎng)殖業(yè)遭到更加嚴(yán)重的破壞。海洋生物積累酚類也會產(chǎn)生不良?xì)馕?。止匕外，牡礪因銅和鋅的污染而呈 綠色并有銅綠味，食后引起腹瀉，因而降低了商品價(jià)值。海水中銅和鋅的濃度分別為一 L和 一 L時(shí)，就足以使牡礪著綠色，這種牡礪肉銅和鋅的含量比正常牡蝠高 10到20 倍，而且銅和鋅共同作用時(shí)有毒性增強(qiáng)的效應(yīng)。工業(yè)污水可使海帶腐爛，動物的味蕾糜爛。高溫

19、及銅和鋅污染的協(xié)同作用能造成 蛙魚致死性的潰瘍流行病。由于污染為細(xì)菌提供了豐富的養(yǎng)料或細(xì)菌增強(qiáng)了對海洋環(huán)境 的適應(yīng)，使致病微生物大量繁殖；同時(shí)由于環(huán)境污染的應(yīng)激作用，又使海洋生物降低了對病 菌的抵抗力，導(dǎo)致海洋生物感染細(xì)菌或病毒而患病。例如，1984年在北海南部和1985年 在荷蘭沿海捕獲的比目魚分別有半數(shù)患病或 40廠有肝癌。最近美國發(fā)現(xiàn)患癌的魚類已近 300 種，赫德森河中兩齡的結(jié)魚幾乎100拓患肝癌，布萊克河的蛤魚肝癌達(dá) 80炙，迫使當(dāng)局下令 不準(zhǔn)在河中垂釣或游泳，禁止出售這些河所產(chǎn)的魚類和飲用河水。（五）污染造成大批海洋生物逃離或死亡海洋污染不僅使海洋生物資源遭受各種危害或潛在的影響，而且給海洋水產(chǎn)業(yè)造成災(zāi)難性的巨大損失。1962年夏，日本有明海因暴雨將施用于農(nóng)田的五氯苯酚沖入 海域，毒死貝類幾萬噸，造成26億日元的損失。1967年托雷卡尼翁”號油船事件，使英吉利 海峽西岸4 10萬只海鳥死亡；同時(shí)海域中的鮮魚魚卵有 50 90萬被殺死，幼魚也近于絕跡。 1972年日本漱戶內(nèi)海因霍氏眼蟲（Hornell:蠣成的大規(guī)模赤潮，