重金属对水生动物毒性的研究进展

2007年10月28日 来源: 中国鳗鱼网 0条评论 打印 收藏

赵红霞詹勇许梓荣

(浙江大学动物科学学院,杭州,310029

摘要

本文介绍了水生动物对重金属吸收途径以及重金属在水生动物体内的蓄积、分布,重金属对水生动物的毒害作用,重金属对水生动物的中毒剂量及其影响因素。面临愈来愈为严重的重金属危害,最后本文探讨了水生动物机体对重金属的解毒机理,并提出了减少重金属污染的措施。

关键词重金属,水生动物,毒性

有害元素是指不为海洋生物所必需的如汞、镉、铅等不具备任何生理功能相反影响生物生长,以及如铜、锌、镍等在高离子浓度下具有明显毒性的元素,这些元素造成的污染称为重金属污染。重金属污染的特点是来源广,残毒时间长,有蓄积性,能沿食物链转移自集,污染后不易被发现以及难于恢复等。重金属污染是近年渔业环境污染的公害之一,且形势十分严峻。国内外水产科研者对水生生态系统中的重金属污染物进行了广泛深入的研究,取得了一些成果。然而,由于重金属在水生生态系统中呈现较为复杂的形态和相对较高的活性,以及对水生动物较强的毒性和水生动物承受重金属毒害的机理复杂性,有关重金属在水生生态系统中的形态、分布、转化和毒害机理等还未真正弄清。为进一步推动重金属污染的理论研究与防治,本文对水生生态系统中重金属污染的研究进展做一综述。

1水生动物对重金属吸收

重金属在水生动物内的积累,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,水体或残留在饵科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。在重金属离子的吸收机理方面,尽管很多金属离子的透膜机理被用于解释重金属离子穿过鱼鳃上皮的过程,但是对控制重金属穿过鱼鳃上皮的机理尚不甚明了。在重金属离子的吸收机理方面,早期研究认为,金属穿过鱼鳃上皮被假定是从水到血液梯度驱动的被动扩散,但后来的研究观察到可饱和的过程控制二价金属穿过呼吸上皮,表示了一种可饱和的鳃吸收机制。近年来,McKina(1994)的研究认为鲽(Pleuronectes

platessa)吸收锌、锰离子是从水相到血液浓度梯度驱动的被动扩散;Verbost(1989)对虹蹲(Salmogairdneri)吸收镉的研究发现镉离子从水相到鳃部的移动是被动扩散或易化扩散穿过鳃氯细胞钙通道的过程,在鳃与血液之间的分配往往成正相关关系。

2重金属在水生动物体内的蓄积

不同的重金属在同种动物类群中的含量存在差异,同种重金属在不同动物类群体内的含量亦存在差异。重金属在不同水生动物中残留量有所不同,以浮游动植物为食的鱼类体内砷、镉的含量为高,以固着藻类和腐屑为食的鱼类总铬、铜的含量为高,以底栖无脊椎动物为食的鱼类锌的含量为高,铅和镍则是以杂食性鱼类为高;以沉积物为主要饵料的杂食性底栖动物体内重金属含量大于鱼类。Roméo(1999)

Zauke1999)报道对于浮游鱼类,镉、铜、锌和汞在其肌肉中的蓄积量较低;对于底栖鱼类,镉、铜、锌等在肌肉中的蓄积量较低,但镉、铜在肝脏中的蓄积量较高,锌在鳃中蓄积量较高;汞在浮游鱼类肌肉和鳃中的蓄积量较低,但是在底栖鱼类肝脏中的含量较高。这可能是由于陆地径流排人海洋的重金属在河口浅海区大量沉积于淤泥中,由于动物本身的特性以及重金属的理化状态,使底栖动物具有选择摄取重金属的能力,重金属通过复杂的食物链再被鱼类富集。底栖动物体内重金属含量较高还可能是由于它们具有较大的比表面积和粘液(一种复杂的碳氢化合物的碳酸盐)的化学本质促成的,其详细机理有待进一步探讨。鱼类、甲壳类、头足类和贝类等不同动物类群体中重金属(CuZnPbCd)的含量大小顺序依次为:Cu:头足类>甲壳类>贝类>鱼类;ZnPbCd则为:头足类>贝类>甲壳类>鱼类,而且绝大部分海洋动物体中重金属平均含量顺序依次为ZnPbCuCdTopcuoglu(2002)等研究表明重金属在肌肉中的蓄积浓度依次是:软体动物:Pb

>Cr>Cd>Mn>Ni>Co>Cu>Fe>Zn;贝类:Pb>Co>Cd>Cr>Cu>Mn>Ni>Zn>Fe

重金属在水生动物体内的分布和积累与不同组织的生理功能密切相关的。动物体的不同组织对某种重金属具有高度选择性,肾脏和肝脏由于可以快速大量合成金属硫蛋白使重金属得以大量蓄积,所以成为重金属蓄积的重要靶器官。汞、锌、砷主要积累分布于鱼鳞,铅、铬、铜则主要积累分布于内脏。汞、铅、铬、锌这四种重金属元素的积累分布,在鱼肉中含量均为最低,而砷则在内脏中含量最低(Lau,1998)。罗国钧(2000)对鲫鱼的鱼鳞、肌肉和内脏中的汞、铅、砷、铜、铬和锌等的分布和积累规律进行了研究,结果表明:汞、锌在鲫鱼体内的分布为鱼鳞>内脏>鱼肉;砷的分布为鱼鳞>鱼肉>内脏;铜在内脏中含量较高;铅和铬的分布为内脏>鱼鳞>肌肉,不同重量级间及各组织间的含量差异显著。Chen(1999)等报道铜、锰、铁、锌、镉等重金属在鱼体中的分布和积累,发现在肌肉和鱼鳃中这些重金属的蓄积量明显高于对照组,而在肝脏中以铜的蓄积量为高,在肠道中以锌的含量为高。

Zhou(1998)等调查重金属污染水体中罗非鱼各组织中重金属蓄积量,结果表明,铅、镉、铬在鳃、皮肤、内脏中的含量远高于肌肉。Nair(1998)Karadede(2000)也报道铜、铁、锰、锌四种金属离子在肝脏中蓄积量最大,在肌肉中的蓄积量最小。阮晓等(2001)测定罗非鱼、淡水白鲳及鲤鱼的鳃、肝、肾、肌肉等部位中铁、铜、锌、铅、镉、铬、镍、砷等重金属蓄积量,结果表明重金属主要蓄积于三种鱼的鳃、肝、肾等器官组织,肌肉重金属蓄积量明显低于鳃、肝、肾部位的蓄积量,其中鲤鱼肌肉中的重金属蓄积明显高于其它鱼种;热带鱼种与鲤鱼重金属解毒机制差异明显,冬季鲤鱼内源性重金属解毒能力明显劣于热带鱼种罗非鱼和谈水白鲳,重金属向肌肉转运加快,是鲤鱼肌肉重金属蓄积量有所增加的原因。郭永灿等(1991)研究发现铅在鱼类肌肉中的富集量为黄贷>砌鱼>鲤鱼,但在同种鱼中肌肉的富集量最低,如鲤鱼的富集量是脾脏>肾脏>精巢>肌肉。刘长发等(2001)研究结果表明,金鱼鳃中铅、镉含量与血液含量以及血液铅、镉含量与肾、肝中的含量呈正相关关系,而且肾脏对铅、镉的蓄积量高于其他器官。梁君荣(2001)研究表明中国鲎胚胎期时,对Zn离子蓄积量最大,对Cd离子的蓄积量最小。

3重金属对水生动物的毒害作用

3.1对水生动物早期发育的影响

随着工业生产的迅速发展,大量含有重金属的废水废物不断地排放入海,对海洋生物的生存和繁衍构成了严重威胁。海水鱼类早期发育阶段的胚胎期和仔鱼期对重金属污染最为敏感。

呈鼎勋等(1999)研究汞、铜、锌和铬四种重金属离子对黄姑鱼(Nibeamiichthioides)胚胎发育和仔鱼存活的影响,结果表明试验组鱼的胚胎发育受阻,受精卵孵化率显著低于对照组,初孵仔鱼出现不同程度的畸形,这些重金属对黄姑鱼仔鱼的毒性强弱依次为HgCuZnCr。周立红(1994)研究汞、铜、铅和锌四种重金属对泥鳅(Misgurnuaanguillicaudatus)胚胎发育和仔鱼成活的影响,结果表明泥鳅胚胎对这四种重金属的耐毒性强于仔鱼,四种重金属对泥瞅胚胎毒性强弱顺序为HgCuZnPb;对泥鳅仔鱼毒性强弱顺序为CuHgZnPb。姚纪花等(1997)研究铜、锌两种重金属和甲胺磷农药对大鳞副泥鳅胚胎发育和仔鱼成活的影响,结果发现仔鱼比胚胎对药物更敏感,其中锌、铜的毒性远大于甲胺磷,且铜的毒性强度大于锌。杨再福等(2002)采用人工配制成的不同浓度溶液研究了汞和钴对草鱼受精卵孵化的影响,结果表明,汞和钴的浓度分别低于003mg/L010mg/L时,草鱼卵子的孵化率与对照组无显著差异;当汞的浓度在0.06?0.15mg/L时,孵化率随汞浓度的升高而递减,在0.15mg/L时,孵化率为0。钴的浓度达0.10-0.26mg/L时,孵化率随钴的浓度上升而降低,达0.26mg/L时,孵化率为0。汪学英等(2001)研究5种重金属对黑斑蛙胚胎期及蝌蚪期的毒性作用,结果表明各重金属离子对胚胎期中的孵化期和开口期毒性较大、其余各期毒性较小;各重金属离子对胚胎的毒性顺序为:HgCuCdPb,各重金属离子对蝌蚪期毒性大小依次为HgCuCdCrPb。海水中重金属达到一定范围时,对对虾各期的幼体有不同程度的影响,离子态铜浓度大于003ppm时对对虾卵子及无节幼体产生毒性;海水中铜、镉浓度大于003ppm时对黑鲷鱼的孵化率、畸形率和活动能力有明显影响。(未完,请点下一页)

[责任编辑:王茂锋]
来源:中国鳗鱼网
读完这篇文章后,您心情如何?
相关文章
我来评论