1、毕业论文 文献综述 生物 工程 重金属对海洋生物的影响 摘要：当今世界，随着工业的发展，各种污染日益加剧，在水污染中尤其是重金属污染非常突出，主要表现为重金属在沿海底质中的积累，对海洋生物造成了严重危害。海洋生物与水环境直接接触，污染物通过各种循环到达各组织器官，从而导致组织器官的损伤。目前 ,国内外关于重金属的影响研究，主要集中重金属生物富集动力学特性、毒性试验、重金属检测及对胚胎发育和组织结构影响上。 关键词：贝类；富集；毒性；影响； 近年来，沿海经济的突飞发展，大量工业“三废”和生活污水直接或间接排入海洋，使得海洋环境受到严重的创伤，特别是对沿海养殖业造成巨大的直接经济损失。重金属来源方
2、式很多，但最终归宿基本上都是流入海洋环境中。 重金属铜（ Cu）、铅（ Pb）、锌（ Zn）、镉（ Cd）、铬（ Cr）、汞（ Hg）、砷（ As）是引起海洋生物中毒死亡的原因之一。生物体对重金属离子有富集作用 1，通过食物链的作用，重金属逐步进入人体，对人体造成巨大的伤害，如发生在日本的水俣病和骨痛病就是由重金属 Hg 和 Cd 引起的重金属污染事件。张学书研究了重金属对生殖内分泌系统的影响，结果表明铅对人类的生殖系统有很大的影响，会导致不孕、 不育、胎儿畸形等症状 2。 Cd 是环境中主要的重金属污染物之一，它蓄积性强，易进入食物链，危害人类健康。 1重金属在贝体内的生物富集特性 重金属在
3、水生动物内的积累，通常认为经过下列途径：一是经过鳃不断吸收溶解在水中的重金属离子，然后通过血液输送到体内的各个部位，或积累在表面细胞之中；二是在摄食时，水体或残留在饵料中的重金属通过消化道进入体内。此外，体表与水体的渗透交换作用也可能是重金属进入体内的一个途径 3。研究证明，贝类既能吸收溶解态重金属，也能吸收食物颗粒态重金属。溶解态重金属主要通过直接吸附在动物 体表来吸收，颗粒态重金属可通过动物对食物的摄取和消化过程来吸收 4。重金属在生物体内的累积有两种方式，体表吸附和透过体表吸收或两者兼而有之 5。 不同贝类种类、不同个体对重金属的吸收和累积程度不同。吴玉霖发现毛蚶个体软体部分重量与 Hg
4、 浓度之间存在一定相关性，个体较小的部分比大的对 Hg 有较强的富集能力 6。 水体中的重金属含量与生活在该环境下贝类生物体的重金属含量呈明显正相关关系，但沉积物中的重金属含量与该环境下贝类生物体的重金属含量则不明显 7。贝类基本上是滤食性动物，水体中以离子状态存在或吸附在有 机体和有机颗粒表面的重金属贝类滤食过程中摄入。贝类并不食入沉积物中的有机物，因此沉积物中重金属对贝类影响较小。分析可见，贝类的生活习性使水体中重金属成为影响贝类生物体内重金属含量的重要原因 7。紫贻贝为底栖滤食性贝类，由于其重金属富集能力很强，国内外都开始利用它作为重金属污染的指示动物 8-9。 2重金属的毒性试验 Cd
5、，与 Hg、 Cu、 Zn、 Cr等其他重金属一样，都会对生物体造成毒性效应或导致生物死亡。其毒性大小不仅与重金属种类、温度等物化条件有关，还与生物种类、发育阶段以及生物体的自身解毒机制有关。 4 种重金属离子（ Zn2+、 Cu2+、 Hg2+、 Cr6+）对厚壳贻贝幼贝的急性毒性实验研究，结果表明 4 种重金属离子在不同质量浓度下 ， 幼贝呈现出不同的中毒反应，低质量浓度组实验个体活动状况几无变化，高浓度组实验个体死亡数量明显 10。研究表明，在毒物实验取值质量浓度范围内，毒物实验质量浓度与实验对象死亡率的关系一般呈 S 型，当毒物质量浓度达到 S 型拐点值时，实验对象死亡率出现骤然增加，
6、此时死亡率变化值达到最大，而当毒物质量浓度超过该值时，死亡率虽有增加，但不显著 11-12。 而不同下重金属对三角帆蚌幼蚌的急 性致毒效应，在 3 种水温条件下， 3 种重金属离子对三角帆蚌幼蚌的毒性大小依次为： Hg2+Cd2+Zn2+。随着温度的升高，重金属的毒性逐渐增强 13。 3重金属检测方法 （ 1）原子吸收分光光度法。步骤较多，实验比较麻烦，而且设备需要时刻有人看守，不过准确率较高，精密度好，但容易受到背景吸收的干扰。 （ 2）石墨炉原子吸收法。快速简便、精密度好、准确性高，实际样品回收率高，样品用量也较少，但是得到的谱图峰形不够理想，升温条件有待进一步优化 14。 （ 3）化学发
7、光法。这个方法灵敏度高、线性范围宽、分析快速和 仪器设备简单等优点，近年来在无机物、生物活性物质、有机痕量和超痕量分析领域都得到了广泛应用15。然而化学发光反应大多是快速的动力学反应，容易受环境因素的影响，将流动注射分析技术与化学发光联用，在很大程度上克服了化学发光分析重现性差、操作耗时、不便于实现自动化等缺点。 （ 4）质谱法。具有前处理简单、干扰少、检出限低、分析速度快、能同时测定多种元素等优点，从而被广泛用于环境水样中痕量重金属元素的分析。但是分析海水等高盐样品时，基体盐分容易在炬管、采样锥、提取锥或离子透镜上沉积，从而影响分析的准确性和精密度 16。 4重金属对海洋生物组织结构的影响
8、在贝类胚胎发育过程中，重金属的影响也很大。有研究人员对厚壳贻贝胚胎发育做了初步研究，结果得出：每种重金属离子对厚壳贻贝卵子的受精及早期发育产生不同程度的影响； Cu2+、 Hg2+浓度在 2ppm以下时对其有严重影响，当它们浓度仅为 20ppb 时，大多数受精卵不能孵化，即使能孵化也将发育成崎形而不能继续发育 10。而在研究重金属对半滑舌鳎的胚胎发育过程中也发现了各种各样的畸形现象，如眼睛残缺、胚胎异常死亡、胚体解体模糊、胚胎尾部弯曲；初孵仔鱼不能破膜而出，初孵仔鱼脊椎 弯曲成“ S”形、“ V”形、“ L”形等 17；同时还发现， Cu 的毒性最高， Cd2+、 Cu2+对鳃、肝脏和肾脏的损
9、伤最为严重，引起了次鳃小片结构的崩溃；肝脏细胞脂肪颗粒的变形和大量堆积，造血组织坏死；肾小球结构溃解和管细胞肥大。 在进行重金属离子对光倒刺鲃胚胎发育的毒性研究中，发现不同浓度的 Cu2+、 Zn2+、Cd2+对胚胎发育速度均有不同程度的延迟作用，且离子浓度越低对胚胎发育速度的延迟作用越大；对胚胎孵化率随水体中离子浓度的提高而下降，死的胚胎呈灰白色不透明，沉在容器底部，并逐渐解体；对胚胎致畸率子浓度的 提高而增大，各种重金属离子引起的畸形症状基本相似 18。 重金属对生物外在的影响视为可见，不过内在的变化才会引起外在的变化。镉对弹涂鱼肝细胞超微结构影响研究，发现：在低 Cd2+浓度暴露条件下，
10、弹涂鱼肝脏细胞内的细胞器受到不同程度的损伤，线粒体扭曲变形，内质网膨胀，细胞核变形，核膜肿胀；在高 Cd2+浓度组，几乎所有的细胞器都受到严重影响，细胞结构遭到严重破坏，肝细胞细胞质内容物大量泄露，胞浆空泡化，细胞器极少，残存细胞器的结构不完整；因此得出随着暴露浓度的增高，肝细胞超微结构的受损程度逐渐加深，损伤不可逆转 ，且对肝细胞的损伤是由脂质过氧化造成 19。 工业带来了经济，经济改变了环境，环境改造了人类，人们常说“可持续发展”，强调要放眼未来，不要贪恋眼前的经济增长。工业的污染都在海洋中沉积，造成海洋生物的生存危害，对与沿岸养殖业的海产物种是个严重的隐患。其中镉较为严重，现代研究结果表
11、明，如果在人体内或动物体内富集，会引起很多的疾病，如脏器的损害、生殖器官选择性毒害 20、骨骼的病变等等。 目前重金属的研究主要集中在重金属生物富集动力学特性、毒性试验、重金属的检测、组织结构的影响等等，重金属对贝类组织结构变化的 影响还不够深入，将逐渐转向该研究方向。 参考文献 1刘琴。重金属 Pb、 Cd 和 Cr 在泥蚶中的行为研究。中国海洋大学，硕士学位论文，2008,6,1:1415 2张学书，蒋学之。重金属对生殖内分泌的影响。劳动医学， 1989(02):1216 3 郭远明。海洋贝类对水体中重金属的富集能力研究。中国海洋大学，硕士学位论文，2008,6,1:47 4WANG W
12、X,FISHER N S.Assimilation of trace dements by the mussel Mytilusedulis：effects of food compositionJ.Limnol.Oceanogr, 1996,41:197207 5励建荣，李学鹏，等。贝类对重金属的吸收转运与累积规律研究进展。宁波：水产科学， 2007,26(01):5153 6吴玉霖，崔可锋，刘玉梅。毛蚶对汞积累和排出的室内试验 J。海洋与湖泊，1983,14(1):3034 7徐韧，杨颖，李志恩。海洋环境中重金属在贝类体内的蓄积分析。上海：海洋通报，2007,26(05):17 8Griz
13、ze R E .Pollution Indicator specices of macrobenthes in a coastal Iagoon , Mar . Ecol .1984,18(3):191200 9Knristoforova N K ct al .Content of heavy metal in the bivalve mollusk Trulucira crocea from the South China Sea,Sov .J . Mar,Biol .1984,8(6):338340 10周 光锋，王志铮，杨阳，林武俊，何杰。 4 种重金属离子对厚壳贻贝幼贝的急性毒性。舟山
14、：浙江海洋学院学报 (自然科学版 )， 2007,26(04):391394 11史君贤，于谨兰。几种重金属离子对厚壳贻贝 Mytilusc coruscus Gould 胚胎发育影响的初步研究。浙江：东海海洋， 1986,4(01):4650 12王志铮，王伟定，杨阳。 4 种重金属对彩虹明樱蛤 Moerella iridescens 的急性致毒效应 J。海洋与湖沼， 2007,38 (04):373378 13毕蕾，纪文绣，唐金 玉，等。不同水温条件下重金属对三角帆蚌幼蚌的急性致毒效应。安徽农业科学， 2009,37(14):64686471 14刘琴，钟志，郭远明，鲍静姣。石墨炉原子吸收
15、法测定泥蚶中的铬含量。青岛：分析试验室， 2008,27 增刊 :13 15陈立。流动注射化学发光在重金属离子与药物分析中的应用。西南大学，硕士学位论文， 2010,5,1:13 16苏庆梅，秦伟。海水中重金属铅的检测方法研究进展。山东：海洋科学，2009,33(06):105108 17徐永江。海洋化学几种重金属离子对半滑舌鳎生理生 态学影响的研究。中国海洋大学，硕士学位论文， 2005:15 18邹佩贞，张淑玲，易捷仪。几种重金属离子对光倒刺鲃胚胎发育的毒性。韶关：动物学杂志， 2008,43(4):712 19刘冰，周忠良。镉对弹涂鱼肝细胞超微结构影响的初步观察。上海：水产学报， 2007,31增刊 :2933 20黄进华，江枝和，翁伯琦，王义祥。重金属镉对姬松茸菌丝体细胞超微结构的影响。福建：福建省农科院中心化验室， 14
