海洋主要污染物對貝類及其環(huán)境的影響

吳　雪，崔龍波

(煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺 264005)

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海洋主要污染物對貝類及其環(huán)境的影響

吳雪，崔龍波

(煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺 264005)

為給海水貝類健康養(yǎng)殖提供依據(jù)，本文總結(jié)了近年國內(nèi)外的報道，從氮、磷、重金屬、石油類、有機(jī)氯農(nóng)藥等海洋污染物對貝類及其環(huán)境影響進(jìn)行了歸納綜述，發(fā)現(xiàn)由于特殊的取食方式，貝類體內(nèi)的污染物含量較其它生物高，此外，同種污染物在不同種類貝類體內(nèi)的積累也存在顯著差異。因此，貝類養(yǎng)殖區(qū)的選擇要比其他養(yǎng)殖區(qū)的選擇更加謹(jǐn)慎，另外，也可以針對不同養(yǎng)殖海域的具體情況因地制宜地選擇不同的養(yǎng)殖種類。

氮；磷；重金屬；石油類；有機(jī)氯農(nóng)藥；貝類養(yǎng)殖

我國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，海水養(yǎng)殖業(yè)已成為沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。然而，隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，負(fù)面問題隨之而來，海洋污染日趨嚴(yán)重，水體富營養(yǎng)化、生態(tài)環(huán)境破壞、漁業(yè)資源衰退，每況愈下的養(yǎng)殖環(huán)境已成為制約養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題[1]。貝類是監(jiān)測海洋環(huán)境污染的理想指示生物，首先，貝類是濾食性動物，水體污染物對其影響較大，并且大部分貝類營埋棲生活，以底泥有機(jī)碎屑為食，故其污染機(jī)率較高；其次，貝類易于采取[2]。因此，掌握海洋污染的機(jī)理及各種海洋環(huán)境因子的評價標(biāo)準(zhǔn)，控制好海洋環(huán)境才能保證貝類的質(zhì)量，同時，這也是貝類養(yǎng)殖持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。我國近海污染物普遍以氮、磷、油類為主，局部海域以有機(jī)氯農(nóng)藥、重金屬為主[3]，本文重點對氮、磷、重金屬、油類及有機(jī)氯農(nóng)藥對貝類及其養(yǎng)殖環(huán)境的影響進(jìn)行分析總結(jié)，以期為海水貝類健康養(yǎng)殖提供參考。

1　氮、磷對貝類及其養(yǎng)殖環(huán)境的影響

貝類養(yǎng)殖系統(tǒng)中氮、磷的存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化和自然環(huán)境中有很大不同[4-6]，自然環(huán)境中氮、磷的循環(huán)主要受生物活動、化學(xué)過程和物理因子的影響[7-8]。而貝類是一種濾食性動物，具有較強(qiáng)的濾水能力，大規(guī)模的貝類養(yǎng)殖會加速環(huán)境中生物的沉降，并使水體中含氮、磷的有機(jī)顆粒加速向底質(zhì)中遷移和積累，造成底質(zhì)營養(yǎng)元素增加。毛玉澤[9]研究發(fā)現(xiàn)，雙殼貝類通過生物沉積作用和呼吸排泄作用對環(huán)境產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為增加了環(huán)境中的氮、磷含量和耗氧。所以貝類養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中氮、磷的累積要高于其他生態(tài)系統(tǒng)。

以往研究表明，氮、磷污染的程度隨季節(jié)變化明顯。過鋒等[10]在對山東膠州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)域氮、磷污染現(xiàn)狀及動態(tài)變化的研究中發(fā)現(xiàn)，膠州灣氮、磷污染程度以10月份最重，8月次之，3月最輕。同樣，畢遠(yuǎn)溥等[11]在對遼寧小窯灣貝類養(yǎng)殖海水環(huán)境現(xiàn)狀的研究中也發(fā)現(xiàn)，氮含量3—8月呈遞減，之后開始上升，而磷濃度普遍較低。

汪錦花等[12]研究發(fā)現(xiàn)，不同水產(chǎn)養(yǎng)殖底質(zhì)中各種磷的存在形態(tài)差異顯著，其中貝類養(yǎng)殖區(qū)總磷含量最高，而灘涂養(yǎng)殖區(qū)有機(jī)結(jié)合態(tài)磷的含量遠(yuǎn)高于其他養(yǎng)殖區(qū)。過鋒等[10]在研究中得出，活性磷可能成為膠州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游植物生長的主要限制因子。戴樹桂[13]在《環(huán)境化學(xué)》中指出，有些地區(qū)沉積物時而以磷吸附為主，時而以磷釋放為主，但都沒有找出其機(jī)理。所以在日后的貝類養(yǎng)殖水域，可重點加強(qiáng)對磷的定量分析，找出磷與底質(zhì)之間作用的關(guān)鍵因素，從而應(yīng)用到貝類養(yǎng)殖中去。

2　重金屬對貝類及其養(yǎng)殖環(huán)境的影響

隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各種工業(yè)廢水及生活污水源源不斷排入海洋，重金屬污染日益嚴(yán)重。目前，海洋中含量最高的重金屬主要有汞(Hg)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)等[14]。進(jìn)入水體中的重金屬，小部分隨水流遷移，并通過化學(xué)作用生成絡(luò)合物或螯合物，絕大部分被懸浮物吸附蓄積到沉積物中，沉積物中的重金屬釋放出來又容易造成二次污染，因此即使在控制好外源污染的前提下，也很難從根本上解決重金屬污染問題[15]。

貝類是濾食性動物，水體中以離子狀態(tài)或吸附在有機(jī)體、有機(jī)顆粒表面的重金屬在貝類濾食過程中很容易被攝入體內(nèi)并富集[16]。陳雪昌等[17]研究表明，貝類種類對重金屬的累積存在差異，不同貝類體內(nèi)重金屬含量不同，泥蚶對Cd有顯著的富集能力，而牡蠣對Cu富集能力非常強(qiáng)，這種不同貝類對重金屬的累積差異與貝類生活環(huán)境及攝食習(xí)性等密切相關(guān)。劉天紅等[18]認(rèn)為，水體中重金屬是影響貝類體內(nèi)重金屬積累的主要原因，沉積物中重金屬對貝類影響較小，這是因為貝類移動性差，無法攝入沉積物中的有機(jī)物。但王華等[19]通過同位素標(biāo)記法卻發(fā)現(xiàn)，菲律賓蛤仔體內(nèi)Pb穩(wěn)定同位素206Pb/207Pb值與表層沉積物的比值相接近，表明菲律賓蛤仔體內(nèi)的Pb可能主要來源于表層沉積物，這也許與菲律賓蛤仔是埋棲貝類有關(guān)。然而，研究海水和沉積物中重金屬對貝類養(yǎng)殖的影響同樣重要，在一定程度上，二者是一個相互作用的整體。

雨季、風(fēng)向等因素對重金屬分布及含量也有一定的影響，從而間接影響到貝類養(yǎng)殖環(huán)境。雨季的影響在潮間帶表現(xiàn)得尤為明顯。經(jīng)雨水沖刷，陸上徑流，陸地上的重金屬被帶入養(yǎng)殖區(qū)，從而使這一時期潮間帶的貝類重金屬含量相對較高。而相對來說，淺海區(qū)受其影響沒那么明顯，這是由于受潮流作用，外海水對淺海區(qū)海水起到一定的稀釋作用[20]。因此，建立淺海或外海養(yǎng)殖區(qū)可能是一種行之有效地減少重金屬污染的辦法。風(fēng)向的影響相對雨季的要小，主要表現(xiàn)在風(fēng)會導(dǎo)致海水順流造成海水交叉污染[21]。

牡蠣是比較理想的重金屬污染指示生物[22]。姚茹等[23]研究了海水、沉積物表層及牡蠣樣品中重金屬含量，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)、沉積物表層均沒有出現(xiàn)Cd超標(biāo)，但是牡蠣體內(nèi)Cd卻超標(biāo)，生物富集指數(shù)高達(dá)18 846～67 000倍，表明牡蠣對重金屬富集作用明顯，也印證了牡蠣是Cd的最強(qiáng)凈積累者。因此，可以根據(jù)不同貝類對不同重金屬的富集作用這一特點，合理選擇養(yǎng)殖區(qū)域，以減少重金屬對貝類生長的影響。

3　石油烴對貝類及其養(yǎng)殖環(huán)境的影響

石油烴對海洋污染的危害是多方面的。首先是表層油膜降低日光輻射率，使依靠光合作用的浮游植物數(shù)量減少，一方面可能會引起食物鏈某一環(huán)節(jié)的崩潰，另一方面會引起海水溶解氧下降，導(dǎo)致海洋生態(tài)平衡失調(diào)[24]；其次石油類污染物影響水體中某些化學(xué)物質(zhì)的濃度，進(jìn)而影響海洋生物的許多習(xí)性，如尋找食物、躲避天敵、區(qū)系選擇、交尾繁殖及魚類洄游等，導(dǎo)致一些對油類敏感的種群減少，其余種群增加，最終影響原有生物群落結(jié)構(gòu)[2，25]。

石油污染是目前我國海洋污染最為嚴(yán)重的問題之一，也是對貝類養(yǎng)殖危害最大的有機(jī)污染物之一。貝類對石油烴類親脂化合物的富集作用較高，并且由于自身代謝的混合氧化系統(tǒng)存在缺陷，其體內(nèi)污染物的釋放比魚類、甲殼類動物慢得多[26]，蔡玉婷等根據(jù)2005—2007三年來福建沿海養(yǎng)殖生物體中石油烴的檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，海洋養(yǎng)殖生物體中石油烴含量分布為：貝類>甲殼類>魚類[27]。

石油烴在貝類體內(nèi)的積累有明顯種間差異。鐘碩良[28]對福建沿海6種主要貝類體石油烴總量水平的分布特征進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)6種貝類體石油烴總量水平分布范圍在2.57～61.5mg/kg·wet之間，其中，6種養(yǎng)殖貝類體石油烴總量水平的種間分布為：縊蟶>僧帽牡蠣>翡翠貽貝>太平洋牡蠣>泥蚶>菲律賓蛤仔。蔡玉婷等[27]發(fā)現(xiàn)福建沿海養(yǎng)殖貝類中縊蟶石油烴含量最高，鮑含量最低。朱云海等[29]在對寧波21個灘涂貝類養(yǎng)殖區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，牡蠣中石油烴含量最高，并且與其他種類差異明顯。同種貝類在不同養(yǎng)殖區(qū)，其體內(nèi)石油烴含量差異也較大，這與其棲息場地環(huán)境受污染程度有關(guān)[30]。

海洋中石油烴含量隨季節(jié)變化明顯。喬向英等[31]通過對山東嶗山近海海域石油烴的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)海水中石油烴含量水平受季節(jié)變化影響較大，9月份含量明顯高于11月份。同樣，郝林華等[32]也指出山東桑溝灣表層海水石油烴質(zhì)量濃度的變化大致呈現(xiàn)春、夏季高，秋季偏低，冬季最低的特點。以上研究說明，季節(jié)變化對海水中石油烴含量有一定影響。此外，季節(jié)的變化還影響貝類對石油烴的積累。鐘碩良等[33]指出，不同季節(jié)的扇貝、花蛤等貝類的胃囊飽滿程度不同，包裹其濾食的藻類占其體重的比例差別很大，導(dǎo)致同海域不同季節(jié)貝類體內(nèi)石油烴含量差異也很大。

貝類中石油烴與表層海水中石油烴含量呈顯著正相關(guān)。喬向英等[34]進(jìn)行了貝類養(yǎng)殖與兩種暴露介質(zhì)石油烴含量的線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖貝類與表層海水石油烴含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.87，與表層沉積物石油烴含量只是有一般的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.37。

4　有機(jī)氯農(nóng)藥對貝類及其養(yǎng)殖環(huán)境的影響

有機(jī)氯農(nóng)藥是一種重要的有機(jī)污染物，在環(huán)境中存留時間長，難以被化學(xué)降解和生物降解，易在沉積物及生物體中積累，并通過食物鏈對人類健康產(chǎn)生重大危害。2001年《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》將滴滴涕(DDT)納入首批禁用持久性有機(jī)污染物行列，六六六被美國環(huán)保局確定為129種優(yōu)先控制污染物之一[35]。

葉玫等[36]對福建省貝類養(yǎng)殖區(qū)DDT殘留水平及風(fēng)險進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)表層沉積物及貝類樣品均有不同程度的污染，存在一定的潛在生態(tài)風(fēng)險。朱云海等[29]通過對21個貝類養(yǎng)殖區(qū)的4種灘涂貝類及養(yǎng)殖區(qū)水樣、沉積物檢測，發(fā)現(xiàn)樣品中有新的有機(jī)氯農(nóng)藥輸入，其可能來源是林丹及三氯殺螨醇。鐘碩良等[35]對廈門貝類養(yǎng)殖海域環(huán)境中有機(jī)氯農(nóng)藥的積累和降解研究中發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖環(huán)境中有機(jī)氯農(nóng)藥大部分為長時間殘留，但有少量新污染輸入。

方杰等[37]在對浙江沿海沉積物和海洋生物中持久性有機(jī)污染物及重金屬的分析中發(fā)現(xiàn)，沉積物中的有機(jī)氯農(nóng)藥最高值出現(xiàn)在長江口南支附近和杭州灣北岸，長江口北支口外海域沉積物中的含量明顯低于南支附近海域。周明瑩等[38]在對青島沿海養(yǎng)殖區(qū)貝類體內(nèi)有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量分布和評價中得出，入?？谔庁愵愺w內(nèi)農(nóng)殘含量略偏高。上述研究表明，有機(jī)氯農(nóng)藥主要受陸源污染的影響。

貝類對有機(jī)氯農(nóng)藥具有較強(qiáng)的蓄積作用。方杰等[37]表明，貝類體內(nèi)的有機(jī)氯農(nóng)藥水平明顯高于龍頭魚和脊尾白蝦。然而，貝類對六六六和DDT的積累效率還存在差異。周明瑩等[38]發(fā)現(xiàn)，貝類體內(nèi)六六六檢出率為60%，DDT為100%。馬繼臻等[39]研究也表明，相對于石油烴及六六六，DDT更容易在貝類體內(nèi)富集。杜瑞雪等[40]在山東沿海經(jīng)濟(jì)貝類中有機(jī)氯農(nóng)藥含量分析及其安全性評價得出，貝類體內(nèi)無六六六檢出，而DDT檢出率為35%。上述研究表明，貝類體內(nèi)DDT積累率高于六六六。

國內(nèi)外對近海岸和河流水體以及生物體中DDT和六六六的分布、遷移報道[41-42]較多，但是對其積累及降解方面的研究報道較少。鐘碩良等[33]發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖區(qū)海水中DDT主要為好氧降解，底質(zhì)中主要為厭氧降解，海水中降解產(chǎn)物主要為DDE，底質(zhì)和貝類體中的DDT大部分已降解為DDD和DDE，海水中尚有新的DDT輸入；養(yǎng)殖環(huán)境中六六六(HCH)異構(gòu)體降解率的高低順序存在一定差異，其在貝類養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化過程發(fā)生了構(gòu)象變化。貝類對有機(jī)氯農(nóng)藥的積累有著與其他污染物相似的特征，如有機(jī)氯農(nóng)藥在貝類體內(nèi)的積累有明顯的種間差異。鐘碩良等[33]發(fā)現(xiàn)，泥蚶對多氯聯(lián)苯吸收和積累能力較強(qiáng)，這與其自身對有機(jī)氯農(nóng)藥的吸收和排泄能力有密切的關(guān)系。周明瑩等[38]對青島養(yǎng)殖區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，櫛孔扇貝對有機(jī)氯農(nóng)藥富集尤為顯著，殘留量最高，而雜色蛤、竹蟶農(nóng)藥殘留量最低。

5　結(jié)論

有研究表明，通過種植大型植物，如江籬屬[43-45]、紫菜屬及石莼屬[46]等來降低水體中的氮、磷含量，有些海藻[47]還可以作為重金屬吸附劑。但是，人為引進(jìn)植物有可能會引發(fā)其他的生態(tài)問題，此外，水體與沉積物之間存在著一定的平衡關(guān)系，單純地降低海水中的污染物并不能根本上解決問題。所以，事實上這對于海洋來說是項艱巨的工程，要通過種植大型藻類達(dá)到從根本上去除污染物的目的還需要做很多工作。

而由于貝類特殊的生活習(xí)性，導(dǎo)致其要比其他海洋生物更容易積累這些污染物，因此，與其他養(yǎng)殖區(qū)相比，貝類養(yǎng)殖區(qū)的選擇要更加謹(jǐn)慎。鑒于有些污染物主要來自于陸源污染的特點，在選擇養(yǎng)殖區(qū)時，可以選擇深海養(yǎng)殖，但是從另一方面來說，此舉會增加養(yǎng)殖成本。

因地制宜地選擇貝類養(yǎng)殖種類。對同種污染物而言，不同種類貝類對它的積累存在顯著差異；而同種貝類對不同污染物的積累也存在顯著差異。因此，可以根據(jù)養(yǎng)殖區(qū)污染物的種類及含量而確定相應(yīng)的養(yǎng)殖種類。

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The effect of several main marine pollutants on shellfish aquaculture and the environment

WU Xue，CUI Longbo

(CollegeofLifeScience，YantaiUniversity，Yantai264005，China)

Inordertoprovidesomereferencesforshellfishaquacultureinthefuture，theeffectofseveralmainmarinepollutantssuchasnitrogen，phosphorus，heavymetals，petroleumhydrocarbonsandorganochlorinepesticidesontheenvironmentofshellfishaquaculturewassummarizedinthearticlesaccordingtothedomesticandforeignreports.Becauseofthespecialfeedingway，thecontentofpollutantsintheshellfishishigherthanotherorganisms，inaddition，theaccumulationofpollutantsalsoexistsignificantdifferencesindifferentkindsofshellfish.Therefore，thechoiceofshellfishcultureareasismorecautiousthanothers，inaddition，thechoiceofdifferentbreedisbasedonthespecificcircumstancesofdifferentculturearea.

nitrogen；phosphorus；heavymetals；petroleumhydrocarbons；organochlorinepesticides；shellfishaquaculture

2016-01-13

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項基金(SDAIT-14)；山東省科技發(fā)展計劃項目(2014GSF117010)；煙臺大學(xué)2016年研究生科技創(chuàng)新基金重點項目(YDZD1611).

吳雪(1990-)，女，碩士研究生，研究方向為病害防治.Tel:18865553268.E-mail:wuxue0114@126.com

崔龍波(1962-)，男，教授，從事海洋動物細(xì)胞生物學(xué)研究.Tel：13954570581.E-mail：lbcui@163.com

S949

A

1006-5601(2016)02-0165-06

吳雪 ，崔龍波.海洋主要污染物對貝類及其環(huán)境的影響[J].漁業(yè)研究，2016，38(2)：165-170.