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1、第十章第十章 水环境毒理学水环境毒理学 第一节第一节 污染物在水体与生物体内的迁移污染物在水体与生物体内的迁移转化转化第二节第二节 污染物的毒性作用及机理污染物的毒性作用及机理 第三节第三节 水体污染对人及水生生物的影响水体污染对人及水生生物的影响 第四节第四节 水域生态毒理学水域生态毒理学2003年10月15日，神州五号载人航天飞船上天，杨利伟在太空中拍摄到地球是一个兰色的星球。水占地球表面的四分之三，水环境是人类生存空间的重要组成。水环境特点有：水环境特点有：1、密度大，具有较大的浮力；2、具有折射性，能将太阳光的一部分反射到大气中，其长波辐射被吸收，水深处则以绿光为主；3、水域中物质循环
2、的速度比陆地快；4、水域具有复杂的垂直分层和流动性；5、浮游生物代谢率高、繁殖快。水域生态环境的组成水域生态环境的组成 1.1.非非生生物物组组成成：水水及及主主要要离离子子、溶溶解解性性气气体体、微微量元素、胶体和悬浮物质等。量元素、胶体和悬浮物质等。2. 2. 生物组成生物组成生产者：各种藻类（浮游植物）。生产者：各种藻类（浮游植物）。消费者：浮游动物、底栖动物和鱼类等。消费者：浮游动物、底栖动物和鱼类等。分解者：水底沉积物表面的数量为最多，因为这分解者：水底沉积物表面的数量为最多，因为这里积累了大量的死亡有机物质。里积累了大量的死亡有机物质。 随随着着全全球球经经济济和和社社会会的的发发
3、展展，近近5050年年来来，生生产产和和生生活活过过程程中中产产生生大大量量的的废废水水，不不能能循循环环利利用用，造造成成水水体体污污染染，严严重重影影响响水水生生生生态态系系统统的的结结构构、功功能和水资源的利用，还直接危害人类的身体健康。能和水资源的利用，还直接危害人类的身体健康。2020世纪世纪6060年代美国把水中污染物大体分为年代美国把水中污染物大体分为8 8类：类：1 1、耗氧污染物；耗氧污染物； 2 2、致病污染物；致病污染物；3 3、合成有机物；合成有机物； 4 4、植物营养物；植物营养物；5 5、无机及矿物质；无机及矿物质； 6 6、土壤、岩石等冲刷下来的沉积物；土壤、岩石
4、等冲刷下来的沉积物；7 7、放射性物质；放射性物质； 8 8、热污染。热污染。 从环境科学的角度，从环境科学的角度，根据污染物的根据污染物的物理、化学和生物理、化学和生物性质及其污染特性物性质及其污染特性，水体污染物分为：，水体污染物分为：1 1 无机无毒物质；无机无毒物质；2 2 无机有毒物质，无机有毒物质，包括重金属毒性物质和非金属的包括重金属毒性物质和非金属的无机毒性物质；无机毒性物质；3 3 有机无毒物质；有机无毒物质；4 4 有机有毒物质，有机有毒物质，包括农药、酚类化合物、多环芳包括农药、酚类化合物、多环芳烃（烃（PAHsPAHs）、）、多氯联苯（多氯联苯（PCBsPCBs）和表面
5、活性剂。和表面活性剂。 从环境毒理学的角度，从环境毒理学的角度，水体污染物分为：水体污染物分为： 物物理理性性污污染染物物：包包括括非非溶溶解解性性污污染染物物、热热污污染染、及放射性污染。及放射性污染。 化化学学性性污污染染物物：有有机机污污染染物物，如如酚酚类类、苯苯类类、卤卤烃烃类类、油油类类等等；无无机机污污染染物物，如如砷砷、铜铜、铅铅、镉、汞、氰化物等。镉、汞、氰化物等。 生物性污染：生物性污染：包括致病细菌、致病病毒及寄生包括致病细菌、致病病毒及寄生虫等虫等。水环境毒理学：水环境毒理学：就是研究水环境中的外源化学物就是研究水环境中的外源化学物质对水生生物的毒性作用及其规律的科学。
6、质对水生生物的毒性作用及其规律的科学。第一节第一节 污染物在水体与生物体内的迁移转化污染物在水体与生物体内的迁移转化 一、污染物的来源及其进入水体的途径一、污染物的来源及其进入水体的途径1. 1. 污染物的来源：污染物的来源：工业生产排污、城市生活污水、农业灌溉、大工业生产排污、城市生活污水、农业灌溉、大气污染物及固体废弃物的淋溶作用等都是水体污气污染物及固体废弃物的淋溶作用等都是水体污染物的来源，染物的来源，水生生态系统内部产生或贮存的一些污染物质的水生生态系统内部产生或贮存的一些污染物质的释放也是一个污染物质的来源，比如有些水生生释放也是一个污染物质的来源，比如有些水生生物自身会产生一些生
7、物毒物。物自身会产生一些生物毒物。 2. 2. 污染物进入水体的途径污染物进入水体的途径（1 1）通通过过大大气气沉沉降降或或污污水水直直接接排排放放进进入入地地表表水水环境；环境；（2 2）通过下渗进入地下水环境；）通过下渗进入地下水环境；（3 3）通过地表径流进入地表水环境：）通过地表径流进入地表水环境：l l 在在化化学学品品生生产产、排排放放、流流通通和和使使用用过过程程中中，有有毒毒化化学学物质或直接释放于环境，或随废水排入水体。物质或直接释放于环境，或随废水排入水体。l l 由由于于突突发发事事故故造造成成大大量量有有毒毒化化学学品品外外泄泄，进进而而污污染染水水体体（如油污染）。
8、（如油污染）。l l有毒有害废弃物处理、处置不当，有毒化学品经淋溶、有毒有害废弃物处理、处置不当，有毒化学品经淋溶、渗透等途径进入水体。渗透等途径进入水体。 二、污染物在水体中的分布二、污染物在水体中的分布 和转移和转移1. 1. 相对静水的水环境的特点（以湖泊为例）相对静水的水环境的特点（以湖泊为例）湖边缘的潜水湖滨区湖边缘的潜水湖滨区，在这个区域内生存着大量的水在这个区域内生存着大量的水生植物、无脊椎动物和小鱼，在这个区域内形成了完整的生植物、无脊椎动物和小鱼，在这个区域内形成了完整的食物链关系。食物链关系。由湖滨区向湖心的亚湖滨区，由湖滨区向湖心的亚湖滨区，这个区域内的生物相这个区域内的
9、生物相对较少。对较少。深水区，深水区，在这个区域内由于很少有水的对流运动，水体在这个区域内由于很少有水的对流运动，水体中氧气的含量也较低，几乎没有生物的活动。中氧气的含量也较低，几乎没有生物的活动。另外在湖泊的底部有一些另外在湖泊的底部有一些底栖生物底栖生物存在，他们也存在，他们也可能构成一个独立的生物群落。可能构成一个独立的生物群落。 二、污染物在水体中的分布和转移二、污染物在水体中的分布和转移2. 2. 污染物在水体中的分布：污染物在水体中的分布：一部分以一部分以悬浮物悬浮物的形式分布在水体中的形式分布在水体中还有一部分还有一部分沉积在水体的底泥中沉积在水体的底泥中。 气象条件和季节气象条
10、件和季节等因素会影响到污染物在水体等因素会影响到污染物在水体中的分布；中的分布； 污染物的类型；污染物的类型；二、污染物在水体中的分布和转移二、污染物在水体中的分布和转移3 3、污污染染物物在在水水体体中中的的迁迁移移转转化化：取取决决于于污污染染物物的性质以及水体的环境特点的性质以及水体的环境特点。有有机机污污染染物物：通通过过吸吸附附、挥挥发发、水水解解、光光解解、生生物富集和生物降解等作用进行迁移转化。物富集和生物降解等作用进行迁移转化。重重金金属属：通通过过沉沉淀淀、络络合合、吸吸附附、氧氧化化还还原原等等反反应发生形态间的相互转化及分散和富集过程。应发生形态间的相互转化及分散和富集过
11、程。三、污染物的吸收三、污染物的吸收 1. 1. 水生植物和微生物水生植物和微生物( (受其生活型的影响）受其生活型的影响）水水生生微微生生物物和和浮浮游游植植物物主主要要是是吸吸收收水水中中的的污污染染物物，尤其是尤其是离子态的污染物；离子态的污染物；沉沉水水植植物物既既吸吸收收水水中中的的污污染染物物，又又利利用用底底泥泥中中的的污染物；污染物；挺挺水水植植物物和和浮浮叶叶植植物物的的污污染染物物来来源源最最多多，水水、陆陆（底泥）、空都有。（底泥）、空都有。2. 2. 水生动物对污染物的吸收水生动物对污染物的吸收水水体体中中的的污污染染物物进进入入动动物物体体主主要要有有三三条条途途径径
12、：动动物物的的体体表表；鳃和肠道鳃和肠道吸收污染物。吸收污染物。水生动物对污染物的吸收有如下特点：水生动物对污染物的吸收有如下特点：（1 1）较较小小的的动动物物体体或或处处于于食食物物链链低低营营养养级级的的生生物物，直直接接从从水水中中吸吸收收污污染染物物是是一一条条主主要要的的途途径径；而而个个体体较较大大或或处处于于高高营营养级的生物，主要通过取食来吸收污染物。养级的生物，主要通过取食来吸收污染物。（2 2）同一种动物对不同污染物的吸收途径是不同的。）同一种动物对不同污染物的吸收途径是不同的。（3 3）在急性污染的情况下，动物主要从水中吸收污染物；）在急性污染的情况下，动物主要从水中吸
13、收污染物；而在慢性污染的情况下，动物主要通过取食来吸收污染物。而在慢性污染的情况下，动物主要通过取食来吸收污染物。（4 4）与食物的供应情况有关，食物充足时，主要通过取食）与食物的供应情况有关，食物充足时，主要通过取食的途径来吸收污染物。的途径来吸收污染物。 四、污染物的代谢四、污染物的代谢 水水生生生生物物可可以以通通过过体体内内的的生生物物转转化化作作用用改改变它从环境中吸收的污染物质。变它从环境中吸收的污染物质。污污染染物物质质发发生生生生物物转转化化作作用用以以后后会会影影响响其其在在环环境境及生物体内的分布、积累及其毒性作用。及生物体内的分布、积累及其毒性作用。五、污染物的蓄积五、污
14、染物的蓄积 化化学学物物质质的的理理化化性性质质与与其其在在生生物物体体内内的的累累积积和和生生物物富富集集有有密密切切的的关关系系，其其中中脂脂溶溶性性是一个重要的因素。是一个重要的因素。一般不易被生物转化和具有脂溶性的一般不易被生物转化和具有脂溶性的物质物质容易在生物体内发生蓄积容易在生物体内发生蓄积。 六、生物富集六、生物富集 不不同同种种类类生生物物、处处在在不不同同发发育育期期的的生生物物和和不不同同的的器器官生物富集规律不同。官生物富集规律不同。以以链链鱼鱼为为例例，其其不不同同器器官官富富集集重重金金属属铅铅的的量量从从大大到到小的顺序为：鳃鳞内脏骨骼小的顺序为：鳃鳞内脏骨骼 头
15、部肌肉。头部肌肉。水稻水稻各器官各器官铅铅的富集量差别很大。各器官含铅量的的富集量差别很大。各器官含铅量的大小顺序为：根叶茎谷壳米。大小顺序为：根叶茎谷壳米。 水水生生维维管管束束植植物物各各器器官官富富集集污污染染物物的的一一般般规规律律与与陆陆生生植植物物相相似似，但但器器官官之之间间的的差差异异没没有有陆陆生生植植物物明明显显。它它的的所所有有器器官官都都能能吸吸收收水水中中的的污污染染物物，都都可称为吸收器官。可称为吸收器官。生物在不同生育期接触污染物，体内富集量有明生物在不同生育期接触污染物，体内富集量有明显差异。显差异。水稻的水稻的根根在不同时期对在不同时期对铅铅富集量大小顺序为：
16、拨富集量大小顺序为：拨节期分蘖期苗期抽穗期结实期。节期分蘖期苗期抽穗期结实期。七、影响污染物吸收和代谢的因素七、影响污染物吸收和代谢的因素 1. 1. 污染物的浓度：污染物的浓度：2. 2. 不同器官的差异：不同器官的差异：链鱼体内铅的含量：鳃鳞内脏骨骼链鱼体内铅的含量：鳃鳞内脏骨骼 头部肌肉。头部肌肉。水稻各器官含铅量为：根叶茎谷壳米。水稻各器官含铅量为：根叶茎谷壳米。3. 3. 毒毒物物的的性性质质：渗渗透透力力强强的的种种类类，能能穿穿透透表表皮皮并并转转移移到内部组织，渗透力弱的种类，则多停留在植物表面上。到内部组织，渗透力弱的种类，则多停留在植物表面上。污染物的污染物的存在形态存在形
17、态直接影响生物对污染物的吸收和积累。直接影响生物对污染物的吸收和积累。如污染物是以离子态、结合态、还是有机物的形式存在。如污染物是以离子态、结合态、还是有机物的形式存在。 七、影响污染物吸收和代谢的因素七、影响污染物吸收和代谢的因素 4.4.环环境境因因子子：温温度度、盐盐度度和和光光照照等等环环境境物物理理因因素素，比比如如在在较较高高的的温温度度下下，一一些些贝贝类类的的代代谢谢率率较较高高，以以至对镉、汞的吸收量也较大。至对镉、汞的吸收量也较大。5.5.生生物物因因素素：年年龄龄、体体重重、不不同同发发育育阶阶段段和和性性别别等等生物因素对污染物的吸收和代谢有一定的影响。生物因素对污染物
18、的吸收和代谢有一定的影响。6.6.食物链和食物网食物链和食物网：比较稳定的、能够被生物吸收的、比较稳定的、能够被生物吸收的、以及不易被生物体代谢分解的污染物质容易通过食物链或以及不易被生物体代谢分解的污染物质容易通过食物链或食物网进行迁移和转化或者发生富集。食物网进行迁移和转化或者发生富集。 水体中的水体中的DDTDDT浓度约为浓度约为0.00005ppm0.00005ppm浮游生物浮游生物 0.04 0.04 ppmppm刚毛藻刚毛藻 0.08 0.08 ppmppm网茅网茅 0.33 0.33 ppmppm蛤蛤 0.42 0.42 ppmppm 鱼鱼 1.24 1.24 ppmppm燕鸥燕
19、鸥 3.42 3.42 ppmppm河鸥幼体河鸥幼体 55.3 55.3 ppmppm 成体成体18.5 18.5 ppmppm秋沙鸭秋沙鸭 22.8 22.8 ppmppm鹭鸟鹭鸟 26.4 26.4 ppmppm银鸥银鸥 75.5 75.5 ppmppm（放大（放大150150万倍）万倍）第二节第二节 污染物的毒性作用及机理污染物的毒性作用及机理 一、分子水平的毒性效应一、分子水平的毒性效应由由于于分分子子生生物物学学技技术术的的快快速速发发展展，使使人人们们可可以以尽尽快快确定环境污染物的毒性效应进行早期预测。确定环境污染物的毒性效应进行早期预测。检检测测的的指指标标包包括括：DNADN
20、A损损伤伤、混混合合功功能能氧氧化化酶酶和和胆胆碱酯酶等碱酯酶等。鱼脑中乙酰胆碱鱼脑中乙酰胆碱酯酶的活性下降可以反映出水中有机磷和酯酶的活性下降可以反映出水中有机磷和氨基甲酸酯的污染程度。氨基甲酸酯的污染程度。鱼血清中谷氨酸草酰乙酸转氨酶升高，指示水体中有机氯鱼血清中谷氨酸草酰乙酸转氨酶升高，指示水体中有机氯杀虫剂和汞污染严重、鱼体内杀虫剂和汞污染严重、鱼体内肝脏肝脏受损。受损。 二、细胞与亚细胞水平的毒性效应二、细胞与亚细胞水平的毒性效应 出出现现可可见见症症状状之之前前，植植物物在在组组织织和和细细胞胞中中出出现现的的生生理理生生化化和亚细胞结构等微观方面的变化：和亚细胞结构等微观方面的变
21、化：1. 1. 对对植植物物根根、叶叶细细胞胞核核的的影影响响：如如镉镉污污染染会会引引起起根根和和叶叶细细胞胞内内核核变变形形，外外膜膜肿肿大大，内内腔腔扩扩大大，严重的核膜内陷。严重的核膜内陷。2. 2. 对植物根、叶线粒体、叶绿体等细胞结构的对植物根、叶线粒体、叶绿体等细胞结构的影响影响：如：如镉镉污染会使线粒体表现为凝聚性线粒体，污染会使线粒体表现为凝聚性线粒体，膜扩张；膜扩张；铅铅污染导致叶绿体膜系统溃解，叶绿体污染导致叶绿体膜系统溃解，叶绿体呈球形皱缩等。呈球形皱缩等。 3. 3. 对对植植物物根根尖尖细细胞胞分分裂裂和和染染色色体体的的影影响响：大大麦麦根根尖尖经经重重金金属属离
22、离子子处处理理后后，细细胞胞有有丝丝分分裂裂指指数数不不同同程程度度下下降降。重重金金属属对对根根生生长长的的抑抑制制主主要要是是由由于于抑抑制制了了细细胞胞的的有有丝丝分分裂裂。同同时时，重重金金属属处处理理后后的的细细胞胞中中，有有丝丝分分裂裂出出现现异异常常，染染色色体体畸畸变变率率与与对对照照相相比比显显著著增增高高。一一般般来来说说，汞汞和和镉镉的的细细胞胞学学毒毒性性最最大大，其其次次是铅和镍，再其次是铜和锌。是铅和镍，再其次是铜和锌。4. 4. 对植物核仁的影响对植物核仁的影响：在重金属作用下，大麦细：在重金属作用下，大麦细胞中核仁的结构和数量也发生很大变化。如出现多胞中核仁的结
23、构和数量也发生很大变化。如出现多核仁现象等。核仁现象等。 三、个体水平的毒性效应三、个体水平的毒性效应 1. 1. 对对动动、植植物物形形态态结结构构的的影影响响：防防腐腐漆漆添添加加剂剂TBTTBT（三丁基锡）可引起软体动物的畸形等。三丁基锡）可引起软体动物的畸形等。2. 2. 对种子生活力的影响对种子生活力的影响：由于种子中蛋白水解：由于种子中蛋白水解酶活性严重受抑制，贮藏蛋白质难以水解为简单酶活性严重受抑制，贮藏蛋白质难以水解为简单氮化合物以满足幼胚发育的需要。氮化合物以满足幼胚发育的需要。 （重金属对种子萌发和早期生长发育的影响？）（重金属对种子萌发和早期生长发育的影响？）三、个体水平
24、的毒性效应三、个体水平的毒性效应 3. 3. 对动物生长、繁殖的影响：对动物生长、繁殖的影响：水体中污染物对动物内脏的破坏作用极明显。水体中污染物对动物内脏的破坏作用极明显。（如氯丹（如氯丹使鳟鱼肝脏退化；使鳟鱼肝脏退化；DDTDDT使鳟鱼鱼苗肝脏出现空泡；使鳟鱼鱼苗肝脏出现空泡；有机氯和汞使有机氯和汞使鱼的肝脏受损导致血清中转氨酶含量增加鱼的肝脏受损导致血清中转氨酶含量增加等）等）有机氯农药使鱼类、水鸟、哺乳动物的繁殖率下降或幼有机氯农药使鱼类、水鸟、哺乳动物的繁殖率下降或幼体死亡率增加体死亡率增加（有些激素类物质引起动物只长肉不产卵）。（有些激素类物质引起动物只长肉不产卵）。水污染对动物的
25、行为产生严重影响：水污染对动物的行为产生严重影响：在含有一定浓度的在含有一定浓度的DDTDDT的水中生长的鲑鱼对低温非常敏感，它被迫改变产卵区，把卵产的水中生长的鲑鱼对低温非常敏感，它被迫改变产卵区，把卵产在温度偏高的鱼苗不能成活的水中；引起鱼类对盐度敏感度改变在温度偏高的鱼苗不能成活的水中；引起鱼类对盐度敏感度改变而改变产卵区。而改变产卵区。 四、种群、群落水平的毒性效应四、种群、群落水平的毒性效应 1. 1. 种种群群效效应应：较较高高浓浓度度污污染染物物使使水水生生生生物物种种群群在在短短时时间间内内发发生生种种群群数数量量的的减减少少甚甚至至趋趋于于灭灭亡亡，而而较较低低浓浓度度下下长
26、长期接触污染物的生物种群可能对毒物产生耐性和抗性。期接触污染物的生物种群可能对毒物产生耐性和抗性。2. 2. 群落效应群落效应：关于群落变化的研究多关于群落变化的研究多以大型底栖生物以大型底栖生物为对象为对象，因为其种类和数量多，生活相对固定且易于采集。，因为其种类和数量多，生活相对固定且易于采集。在受到严重污染之后，一些种类已不复存在，某些种类的在受到严重污染之后，一些种类已不复存在，某些种类的种群明显减小，其他的种类具有很大的波动变化。种群明显减小，其他的种类具有很大的波动变化。 五、生态系统水平的毒性效应五、生态系统水平的毒性效应 在在水水环环境境中中，污污染染物物影影响响水水生生生生物
27、物种种群群和和群群落落结结构构变变化化，使使生生态态系系统统结结构构与与功功能能受受到到损损害害。生生态态系系统统中中的的相相互互作作用用亦亦可可使使水水生生生生物物种种类类组组成成发发生生变化。变化。当当污污染染物物在在一一定定的的时时空空范范围围内内持持续续作作用用于于水水生生生生态态系系统统时时，生生态态系系统统物物质质循循环环和和能能量量流流动动受受阻阻，生态系统健康受到影响，逐步走向衰退生态系统健康受到影响，逐步走向衰退。长期环境污染对生态系统的生态效应：长期环境污染对生态系统的生态效应：1 1、生物多样性的丧失，包括遗传多样性的丧失、生物多样性的丧失，包括遗传多样性的丧失、物种多样
28、性的丧失和生态系统多样性的丧失；物种多样性的丧失和生态系统多样性的丧失；2 2、生态系统复杂性降低；生态系统复杂性降低；3 3、自我调控能力下降。自我调控能力下降。 六、不同生态环境因子对污染物毒性的影响六、不同生态环境因子对污染物毒性的影响 1. 1. 水水体体温温度度：温温度度主主要要影影响响变变温温动动物物的的生生理理过过程程，改改变变生生物物的的代代谢谢活活动动和和生生物物积积累累能能力力，同同时时也也影影响响污污染染物物质质的的酶酶的的诱诱导导、生生物物转转化化作作用用、停停滞滞时时间间和和毒毒性性大大小小，如如温温度度增增加加鱼的好氧量增加，对污染物的吸收量也增加。鱼的好氧量增加，
29、对污染物的吸收量也增加。2. 2. 水体水体pHpH：鱼类生长的鱼类生长的最适最适pHpH为为5 59 9；pHpH在在5.55.5以下时鱼以下时鱼类生长受阻，产量下降；类生长受阻，产量下降；pHpH在在5 5以下时鱼类生殖功能失调，以下时鱼类生殖功能失调，繁殖停止。繁殖停止。鱼胚和鱼苗鱼胚和鱼苗阶段阶段是鱼类生活周期中对低是鱼类生活周期中对低pHpH最为敏最为敏感而且最易死亡的阶段。某些污染物在酸性条件下对水生生感而且最易死亡的阶段。某些污染物在酸性条件下对水生生物产生协同作用，如重金属。物产生协同作用，如重金属。3. 3. 光光照照：太太阳阳光光可可以以直直接接诱诱发发有有机机污污染染物物
30、发发生生光光解解作作用用，不不可可逆逆地地改改变变了了反反应应分分子子，影影响响其其在在水水环环境境中中的的归归趋趋。一一个个有有毒毒化化合合物物的的光光化化学学分分解解的的产产物物可可能能还还是是有有毒毒的的。例例如，辐照如，辐照DDTDDT反应的产物反应的产物DDEDDE在环境中滞留时间比在环境中滞留时间比DDTDDT还长。还长。4.4.水流速和流量的影响水流速和流量的影响：影响污染物在水中的稀释和影响污染物在水中的稀释和沉淀量。沉淀量。 第三节第三节 水体污染对人及水生生物的影响水体污染对人及水生生物的影响 一、水污染对人体健康的影响一、水污染对人体健康的影响1. 1. 生物地球化学性疾
31、病生物地球化学性疾病微量元素虽然在人体内的含量很少，但它们有些是人微量元素虽然在人体内的含量很少，但它们有些是人体必须的组成部分，在一些地区由于某种元素的缺乏体必须的组成部分，在一些地区由于某种元素的缺乏或过多，会引起一些地方性的疾病。或过多，会引起一些地方性的疾病。比如长期饮用含比如长期饮用含砷砷量高的水会引起量高的水会引起“乌脚病乌脚病”的发生；的发生；长期摄入含长期摄入含氟氟量高的水可引起量高的水可引起氟斑牙和氟骨症氟斑牙和氟骨症。 2. 2. 急性、慢性中毒急性、慢性中毒当水体中的当水体中的有害物质超过容许浓度时有害物质超过容许浓度时，饮用后可，饮用后可能产生急性和慢性中毒。能产生急性
32、和慢性中毒。如氰化物含量过高时，饮用后会产生急性中毒；如氰化物含量过高时，饮用后会产生急性中毒；但环境中污染物质浓度很低，长期反复接触后也但环境中污染物质浓度很低，长期反复接触后也可能产生慢性疾病的发病率或死亡率升高。可能产生慢性疾病的发病率或死亡率升高。另外水中的污染物可以通过食物链进入到食物中，另外水中的污染物可以通过食物链进入到食物中，对人体健康产生严重的危害。如水俣病和骨通病对人体健康产生严重的危害。如水俣病和骨通病的发生。的发生。我国桂林阳朔镉污染区农民中有类似骨通病早期和中期的症我国桂林阳朔镉污染区农民中有类似骨通病早期和中期的症状，污染区居民日摄入镉量达到状，污染区居民日摄入镉量
33、达到0.422mg0.422mg，是世界卫生组织是世界卫生组织规定的规定的6 6倍。污灌区居民食用的稻米的粘度低，粮菜味道不倍。污灌区居民食用的稻米的粘度低，粮菜味道不好，蔬菜易腐烂不易贮存，土豆畸型、黑心等。好，蔬菜易腐烂不易贮存，土豆畸型、黑心等。沈阳和抚顺污灌区用高浓度石油废水灌溉水稻后，引起芳香沈阳和抚顺污灌区用高浓度石油废水灌溉水稻后，引起芳香烃在稻米中累积，米饭有异味。烃在稻米中累积，米饭有异味。 3. 3. 三三致致作作用用：比比如如苯苯并并芘芘、氯氯乙乙烯烯、四四氯氯化化碳碳、艾氏剂、甲基苯等化学物质对人体有三致作用。艾氏剂、甲基苯等化学物质对人体有三致作用。4. 4. 公害病
34、公害病：如水俣病、骨通病等。：如水俣病、骨通病等。5. 5. 传染病传染病：人类的生活垃圾以及医院垃圾中的细菌、病人类的生活垃圾以及医院垃圾中的细菌、病毒、寄生虫污染物随水传播和流行。如霍乱、伤寒、痢疾、毒、寄生虫污染物随水传播和流行。如霍乱、伤寒、痢疾、胃肠炎以及肝炎等。胃肠炎以及肝炎等。二、水生生物毒素对人体健康的危害二、水生生物毒素对人体健康的危害 毒素主要有：藻类毒素、贝类毒素、鱼类毒素、毒素主要有：藻类毒素、贝类毒素、鱼类毒素、螺类毒素、沙蚕毒素、海葵毒素等螺类毒素、沙蚕毒素、海葵毒素等 。如豚毒鱼类中如豚毒鱼类中，河豚毒素河豚毒素可阻碍神经信号和肌肉可阻碍神经信号和肌肉的传导，使骨
35、骼肌、横隔肌及呼吸神经中枢麻痹。的传导，使骨骼肌、横隔肌及呼吸神经中枢麻痹。人一般在食用后人一般在食用后10104545分钟内出现眩晕、恶心呕分钟内出现眩晕、恶心呕吐、全身麻木、运动不协调甚至瘫痪等现象，严吐、全身麻木、运动不协调甚至瘫痪等现象，严重时呼吸困难，血压下降，心律失常，最终因呼重时呼吸困难，血压下降，心律失常，最终因呼吸循环衰竭而死亡。吸循环衰竭而死亡。贝类通过滤食有毒藻类（主要是藻黄素），经过生物累积贝类通过滤食有毒藻类（主要是藻黄素），经过生物累积和放大转化为有机毒素，即贝毒。贝毒的形成与海洋中有和放大转化为有机毒素，即贝毒。贝毒的形成与海洋中有毒藻类赤潮密切相关。毒藻类赤潮密
36、切相关。贝类毒素主要有：贝类毒素主要有：麻痹性贝类毒素麻痹性贝类毒素；腹泻性贝类毒素；神经性贝类毒素；记腹泻性贝类毒素；神经性贝类毒素；记忆缺损性贝类毒素忆缺损性贝类毒素海兔（有毒贝类）的体内有毒腺，含有一种海兔（有毒贝类）的体内有毒腺，含有一种海兔素海兔素，对神，对神经系统有麻痹作用，接触部位可发生皮肤感觉障碍，有刺经系统有麻痹作用，接触部位可发生皮肤感觉障碍，有刺痛感。大量食用会引起多汗、流泪、流涎不止、头痛、腹痛感。大量食用会引起多汗、流泪、流涎不止、头痛、腹泻、瞳孔缩小、呼吸困难等，严重时出现肌颤和全身痉挛，泻、瞳孔缩小、呼吸困难等，严重时出现肌颤和全身痉挛，可因呼吸衰竭而死亡。可因呼
37、吸衰竭而死亡。 三、赤潮和水华的毒性作用三、赤潮和水华的毒性作用 1. 1. 赤潮：海洋中某些微小的浮游藻类、原生动赤潮：海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物或更小的细菌，在一定的条件下爆发性繁殖或物或更小的细菌，在一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集，引起水体变色的一种现象。突然性聚集，引起水体变色的一种现象。赤潮是赤潮是海洋环境污染的一种危险信号。海洋环境污染的一种危险信号。赤潮种中约有赤潮种中约有7070余种能产生毒素，可通过食用鱼余种能产生毒素，可通过食用鱼或贝类等对人体造成毒害，或贝类等对人体造成毒害，造成人类消化系统或造成人类消化系统或神经系统中毒，严重的还可致死神经系统中毒，严重的还
38、可致死。19971997年年1111月中旬至月中旬至1212月下旬，北起福建泉州湾，南月下旬，北起福建泉州湾，南至广东汕尾的数千至广东汕尾的数千kmkm2 2的近岸、内湾水域发生了有史的近岸、内湾水域发生了有史以来规模最大的以来规模最大的棕囊藻赤潮棕囊藻赤潮，造成巨大经济损失，造成巨大经济损失，水体中布满棕色胶质囊和死亡的白色透明空囊。水体中布满棕色胶质囊和死亡的白色透明空囊。19981998年春季年春季3 3月下旬至月下旬至4 4月底，以香港为中心的珠江月底，以香港为中心的珠江口海域发生了口海域发生了裸甲藻赤潮裸甲藻赤潮，给香港和广东珠江口两，给香港和广东珠江口两岸的养殖渔业造成近岸的养殖渔
39、业造成近1010亿元的直接经济损失。亿元的直接经济损失。短短短短4 4个月内在我国东南沿海发生的两次大规模赤潮，个月内在我国东南沿海发生的两次大规模赤潮，水体富营养化水体富营养化是两次赤潮发生的物质基础，而是两次赤潮发生的物质基础，而1997199719981998年强烈的年强烈的厄尔尼诺厄尔尼诺引起的全球气候异常是诱引起的全球气候异常是诱因。因。三、赤潮和水华的毒性作用三、赤潮和水华的毒性作用 2. 2. “水水华华”是是一一种种普普遍遍发发生生的的淡淡水水污污染染现现象象，发发生生时时，水水体体呈呈蓝蓝色色或或绿绿色色。“水水华华”产产生生的的藻藻毒毒素素造造成成的的最最大大危危害害是是引
40、引起起鱼鱼类类死死亡亡，使使饮饮用用水水源源受受到到威威胁胁并并通通过过食食物物链链影影响响人人类类的的健健康康。蓝蓝藻藻“水水华华”能能损损害害肝肝脏脏，具具有有促促癌效应，直接威胁人类的健康和生存癌效应，直接威胁人类的健康和生存。澳大利亚以澳大利亚以铜绿微囊藻铜绿微囊藻污染严重的水库为饮用水源的居民污染严重的水库为饮用水源的居民作为研究对象，发现引起血清中某些肝脏酶含量增高作为研究对象，发现引起血清中某些肝脏酶含量增高江苏泰兴江苏泰兴肝癌高发区研究发现，长期饮用微囊藻毒素污染肝癌高发区研究发现，长期饮用微囊藻毒素污染的水，血清丙氨酸氨基转移酶等指标显著高于对照组。的水，血清丙氨酸氨基转移酶
41、等指标显著高于对照组。 四、对水生生物的影响四、对水生生物的影响 1. 1. 对对水水生生植植物物的的影影响响：污污染染物物进进入入植植物物体体以以后后，对植物的生长发育、生理过程都有影响。对植物的生长发育、生理过程都有影响。（1 1）水水生生植植物物生生长长发发育育的的影影响响：比比如如随随着着汞汞、镉镉浓浓度度的的升升高高，对对绿绿藻藻的的生生长长有有明明显显的的抑抑制制作作用用，生长明显降低。（首先是抑制了根的生长）生长明显降低。（首先是抑制了根的生长）（2 2）水生植物生理生化过程的影响：）水生植物生理生化过程的影响：对对细细胞胞膜膜通通透透性性的的影影响响：镉镉等等污污染染物物对对植
42、植物物细细胞胞膜膜有有严重的破坏作用。严重的破坏作用。对对光光合合作作用用的的影影响响：镉镉能能破破坏坏绿绿藻藻中中的的叶叶绿绿素素使使光光合合作作用用能能力力下下降降；随随着着铅铅浓浓度度的的增增加加，水水稻稻叶叶片片中中叶叶绿绿素素含含量量递减。递减。对呼吸作用的影响对呼吸作用的影响：铅对水稻种子萌发时的呼吸作用铅对水稻种子萌发时的呼吸作用（也叫生物氧化作用）有明显的抑制作用。（也叫生物氧化作用）有明显的抑制作用。影响植物体内的化学组成成分：影响植物体内的化学组成成分：抗氧化酶系统和可抗氧化酶系统和可溶性糖类等的变化溶性糖类等的变化。 2. 2. 对水生动物的影响对水生动物的影响：（1 1
43、）对呼吸器官及血液输送氧气能力的影响）对呼吸器官及血液输送氧气能力的影响：重重金金属属元元素素能能严严重重影影响响和和破破坏坏鱼鱼类类的的呼呼吸吸器器官官，导导致呼吸机能减弱。致呼吸机能减弱。首首先先，这这些些重重金金属属元元素素能能黏黏结结在在鳃鳃的的表表面面，从从而而影影响响对对氧氧气气的的吸吸收收和和抑抑制制氧氧气气与与血血红红蛋蛋白白的的结结合合, ,从从而而降降低低血血液液输输送送氧氧气气的的能能力力，重重金金属属还还能能使使血血液液中中红血球减少红血球减少。（2 2）对对生生殖殖发发育育的的影影响响：有有机机氯氯农农药药DDTDDT对对鱼鱼卵卵中中胚胚胎胎的的发发育育、鱼鱼卵卵的的
44、孵孵化化、孵孵化化后后幼幼苗苗的的成成活活率等都有影响。率等都有影响。（3 3）对生物遗传的影响：）对生物遗传的影响：由于重金属容易与由于重金属容易与-SH-SH及及核酸中的碱基、磷酸结合。金属离子进入细胞核酸中的碱基、磷酸结合。金属离子进入细胞后与后与DNADNA、RNARNA和蛋白质结合，加速细胞的老化，和蛋白质结合，加速细胞的老化，有些金属进入血液可促进脑细胞的老化。有些金属进入血液可促进脑细胞的老化。 第四节第四节 水域生态毒理学水域生态毒理学 生生态态毒毒理理学学研研究究毒毒物物环环境境生生态态系系统统三三者者之之间间的的相相互互关关系系，目目的的是是控控制制污污染染物物对对生生态态
45、系系统统的的毒毒性影响，保护人类及其生活环境。性影响，保护人类及其生活环境。水生态毒理学研究集中在水生态毒理学研究集中在个体、种群、群落、生个体、种群、群落、生态系统态系统这这4 4个层次，主要探讨因受环境污染物影个层次，主要探讨因受环境污染物影响而产生异常变化的信号指标、污染物的生物转响而产生异常变化的信号指标、污染物的生物转化、生物降解、致毒和解毒机制。化、生物降解、致毒和解毒机制。 1. 1. 河口生态毒理学河口生态毒理学 河口：指河口：指海水和淡水海水和淡水交汇和混合的部分封闭的沿交汇和混合的部分封闭的沿岸海湾，它受潮汐作用的强烈影响，理化条件具岸海湾，它受潮汐作用的强烈影响，理化条件
46、具有很大的波动性。有很大的波动性。河口生态系统位于河口生态系统位于河流生态系统与海洋生态系统河流生态系统与海洋生态系统的交汇处，是地球上两类水城生态系统之间的过的交汇处，是地球上两类水城生态系统之间的过渡区。渡区。河河口口区区环环境境特特征征：环环境境条条件件比比较较恶恶劣劣，生生物物种种类类少少，广广盐盐性性、广广温温性性和和耐耐低低氧氧性性是是河河口口生生物物的的重重要生态特征。要生态特征。造成河口生态系统危机的主要原因是：造成河口生态系统危机的主要原因是：1 1、河口区城市人口的急剧增加，工厂的污水和居民生活、河口区城市人口的急剧增加，工厂的污水和居民生活废水大量倾泻到河口区；废水大量倾
47、泻到河口区；2 2、河流经过农田时冲刷部分的肥料和农药汇入河口区；河流经过农田时冲刷部分的肥料和农药汇入河口区；3 3、 “局部水产养殖过度局部水产养殖过度” ，大量养殖废水进入河口区；，大量养殖废水进入河口区；4 4、停留在河口湾的船舶所产生的燃料油泄漏和生活废水停留在河口湾的船舶所产生的燃料油泄漏和生活废水等倾倒入海。等倾倒入海。 河口生态毒理学是以河口为研究对象，定量研究河口生态毒理学是以河口为研究对象，定量研究污染物在个体、种群、群落、生态系统各个层次污染物在个体、种群、群落、生态系统各个层次上的毒性机制、环境行为及其与环境因素的相互上的毒性机制、环境行为及其与环境因素的相互影响。影响
48、。探索毒物在河口生态系统中的迁移、转化与归宿，探索毒物在河口生态系统中的迁移、转化与归宿，建立可预测模型。建立可预测模型。目的在于减少人类对河口生态系统造成的破坏，目的在于减少人类对河口生态系统造成的破坏，并遏制生态环境的继续恶化。并遏制生态环境的继续恶化。 2. 2. 湿地生态毒理学湿地生态毒理学 湿湿地地是是介介于于陆陆地地和和水水生生环环境境之之间间的的过过渡渡带带，并并兼兼有有两两种种生生态态系系统统的的某某些些特特征征。19711971年年湿湿地地公公约约中中将将湿湿地地定定义义为为不不论论其其为为天天然然和和人人工工、长长久久或或暂暂时时地地沼沼泽泽地地、泥泥炭炭地地或或水水域域地
49、地带带，带带有有或或静静止止或或流流动动，或或淡淡水水、半半咸咸水水或或咸咸水水水水体体者者，包包括括低低潮潮时时水水深深不不超超过过6 6米米的的水水域域，湿湿地地具具有有调调节节水水循循环环和和作作为为栖栖息息地地养养育育丰丰富富生物多样性的基本生态功能生物多样性的基本生态功能。湿地的分类：湿地的分类：按照淡、咸水分按照淡、咸水分 淡淡水水湿湿地地生生态态系系统统：淡淡水水湖湖泊泊生生态态系系统统和和沼泽生态系统；沼泽生态系统； 滨海生态系统。滨海生态系统。湿地的净化功能：湿地的净化功能：1 1、排除水中营养物质：排除水中营养物质：通过植物、微生物的聚集沉积作通过植物、微生物的聚集沉积作用
50、、脱氮作用而将其从水中排除。用、脱氮作用而将其从水中排除。2 2、阻截悬浮物：阻截悬浮物：通过吸附、沉降和植物的吸收等作用阻通过吸附、沉降和植物的吸收等作用阻截悬浮物而使水体得到改善。截悬浮物而使水体得到改善。3 3、降解有机物：降解有机物：湿地的湿地的pHpH都偏低，有助于酸催化水解有都偏低，有助于酸催化水解有机物。机物。 另外湿地在水和化学物质循环过程中发挥重要作用，同时另外湿地在水和化学物质循环过程中发挥重要作用，同时也具有也具有排洪、蓄洪排洪、蓄洪功能。功能。据统计，全世界共有湿地据统计，全世界共有湿地8558*108558*106 6kmkm2 2，占陆地总面积地占陆地总面积地6.4
51、6.4（不包括滨海湿地），由于人类的开发利用，自（不包括滨海湿地），由于人类的开发利用，自19901990年以来，地球上已经消失了近一半的湿地。年以来，地球上已经消失了近一半的湿地。3. 3. 海岸带生态毒理学海岸带生态毒理学 海海岸岸带带或或称称为为滨滨海海带带，包包括括潮潮间间带带和和高高潮潮时时浪浪花花可可以以溅溅到到的的岸岸线线。它它是是海海洋洋与与陆陆地地之之间间一一个个狭狭窄窄的过渡带的过渡带上。上。环境特征：这个区域是环境特征：这个区域是温度温度变化最剧烈的区域，变化最剧烈的区域，海水的海水的盐度盐度也由于蒸发、降水和大陆排水而变化也由于蒸发、降水和大陆排水而变化幅度很大。幅度很
52、大。 3. 3. 海岸带生态毒理学海岸带生态毒理学 海海洋洋污污染染：由由于于人人类类活活动动直直接接或或间间接接地地把把物物质质引引入入海海洋洋环环境境而而造造成成或或能能造造成成的的损损害害海海洋洋生生物物资资源源、危危害害人人体体健健康康、防防碍碍海海洋洋活活动动（包包括括渔渔业业）、损损坏坏海海洋环境质量等一系列影响，称为海洋污染。洋环境质量等一系列影响，称为海洋污染。海海洋洋污污染染的的特特点点: :污污染染源源广广、持持续续性性强强、危危害害大大、扩散范围广、防治困难。扩散范围广、防治困难。海洋环境中的毒物通过食物链的富集作用海洋环境中的毒物通过食物链的富集作用使生物使生物受到毒害
53、受到毒害，改变生物群落组成和结构改变生物群落组成和结构，造成，造成生态生态系统的退化系统的退化，破坏生态系统的能量流动和物质循破坏生态系统的能量流动和物质循环环，危害人类的生活质量和身体健康危害人类的生活质量和身体健康 。重点：重点：1. 1. 水体中污染物的毒性作用及其机理水体中污染物的毒性作用及其机理（分（分子、细胞及亚细胞、个体、种群、群落、生态系子、细胞及亚细胞、个体、种群、群落、生态系统统6 6个水平）个水平）？2. 2. 水体中污染物对人及水生生物的影响？水体中污染物对人及水生生物的影响？（对水生植物和水生动物）（对水生植物和水生动物）3 3、河口、湿地、海岸带或称为滨海带、河口、湿地、海岸带或称为滨海带
