淺談重金屬在脊椎動物體內(nèi)的富集與危害

石宗維　張曉東　盧志宏

摘 要 重金屬富集是一種普遍的自然現(xiàn)象，對動物生長、繁殖具有重要的影響，甚至?xí)?dǎo)致種群數(shù)量下降，物種多樣性下降，因此，要加強對重金屬污染來源的控制，保護生態(tài)環(huán)境?；诖?，從4個方面論述了重金屬在脊椎動物體內(nèi)的富集及危害。

關(guān)鍵詞 重金屬;脊椎動物;富集

中圖分類號：X53 文獻標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.05.060

重金屬一般包括鐵、錳、銅、鋅、鎘、鉻、汞、砷等能夠造成生理毒害的金屬元素或非金屬元素[1-2]，會對生物體產(chǎn)生毒害作用，表現(xiàn)為富集與放大的特性[3]。

據(jù)《中國脊椎動物紅色名錄》記載，我國很多物種已發(fā)生區(qū)域滅絕、瀕臨滅絕甚至已經(jīng)滅絕，受到滅絕威脅的脊椎動物種類占我國脊椎動物的比例高達21.4%，其中兩棲類甚至達到了43.1%，受威脅比例遠遠高于全球的比例[4]。生存環(huán)境遭到破壞和污染以及人類的過度捕捉是導(dǎo)致脊椎動物滅絕的主要原因，而環(huán)境污染導(dǎo)致滅絕的類型中，以水體污染和土壤污染所占比例較大[5]。

重金屬化合物十分穩(wěn)定，具有降解難、半衰期長和滯留時間長的特點，對脊椎動物的影響十分嚴重。重金屬隨食物等在脊椎動物體內(nèi)富集，不易排出，當(dāng)超過一定的閾值后，就會產(chǎn)生功能性病變，導(dǎo)致疾病。其中，鎘元素會對肝、腎、脾等器官產(chǎn)生危害，且具有致癌作用;鉛元素對神經(jīng)、免疫和內(nèi)分泌系統(tǒng)具有危害作用[6]。目前，對于動物生態(tài)毒理效應(yīng)的研究越來越多，研究發(fā)現(xiàn)，重金屬會損傷動物體DNA、破壞酶活性，導(dǎo)致動物延緩或停止發(fā)育，存活率下降，捕食和防御能力降低，進而導(dǎo)致物種豐富度和種群數(shù)量下降[6]。

1 重金屬在兩棲動物體內(nèi)的富集與危害

我國兩棲類物種繁多，是陸生和水生兩種環(huán)境的代表性物種。很多兩棲類動物在變態(tài)發(fā)育過程中一直生活在水中，水體污染容易影響其正常發(fā)育，比如蝌蚪的變態(tài)發(fā)育對水體的溫度、水質(zhì)敏感，重金屬污染可能會對蝌蚪的發(fā)育、捕食、活動等造成影響。重金屬污染是影響種群數(shù)量的重要生態(tài)因子。

重金屬離子對兩棲類動物生長、變態(tài)發(fā)育等的影響是研究重金屬污染機理最基礎(chǔ)、最普遍的途徑。重金屬銅離子會導(dǎo)致蝌蚪死亡率增加，胚胎畸變，變態(tài)延緩，體長減小等。極低濃度的鉛污染會致使蝌蚪死亡率提高、發(fā)育畸形，蟾蜍胚胎畸變;同時，鉛污染還會延緩蝌蚪發(fā)育，延長變態(tài)時間，增加蝌蚪被天敵捕獲的概率，導(dǎo)致兩棲類動物種群數(shù)量減少。

水生生物在其生長環(huán)境中接觸亞致死濃度的化學(xué)污染物也會導(dǎo)致生命組織中各種生化、生理和組織學(xué)的改變。高濃度的鉛會危害水生生物的肝臟，造成肝臟纖維化，細胞大面積死亡，甚至?xí)?dǎo)致該種生物肝臟破裂出血。

2 重金屬在魚類體內(nèi)的富集與危害

重金屬污染可通過兩種途徑影響魚類生長發(fā)育，包括直接途徑和間接途經(jīng)，嚴重時會引起魚類大面積死亡。魚類常被作為指示生物，用來評估重金屬污染程度。重金屬在魚類體內(nèi)不同組織和器官中的濃度不同，研究指出，魚類鰓和肝臟中重金屬含量較高，肌肉中重金屬含量較低，冬季較夏季含量高。捕食者（或人類）通過捕食（消費）重金屬含量高的魚類，導(dǎo)致自身體內(nèi)重金屬含量進一步提高，表現(xiàn)為富集現(xiàn)象。近年來，國內(nèi)外研究了大量魚類重金屬污染現(xiàn)象，其中，松花江魚類重金屬污染達重污染水平，粵北星子河魚類屬于微污染。

3 重金屬在鳥類體內(nèi)的富集與危害

重金屬會污染破壞野生鳥類的組織和神經(jīng)系統(tǒng)。重金屬主要通過空氣、廢水、土壤等途徑不斷富集，受污染的環(huán)境將重金屬傳遞給植物、昆蟲等，而野生鳥類通過采食無脊椎動物、魚類使重金屬向體內(nèi)轉(zhuǎn)移。重金屬在鳥類體內(nèi)富集，易引起骨骼畸變。因此，鳥類可以作為觀測重金屬污染的指示生物。水鳥體內(nèi)重金屬含量可以反映水體或食物重金屬污染水平，有研究指出，蒼鷺重金屬污染最大，可以利用其羽毛來監(jiān)測地區(qū)的重金屬污染情況。

4 重金屬在哺乳動物體內(nèi)的富集與危害

植物體內(nèi)的重金屬來源于土壤、水體和空氣，動物則在植物的基礎(chǔ)上增加了植物富集的環(huán)節(jié)。重金屬中，鎘元素可影響哺乳動物的心肌、肝細胞和骨骼肌;鉛元素會導(dǎo)致哺乳動物體重下降、神經(jīng)中樞系統(tǒng)損傷，使野生動物的免疫能力、競爭能力、生存能力下降，從而種群數(shù)量不斷下降。當(dāng)前，關(guān)于多種重金屬元素耦合作用的影響也在逐漸探索的過程中，如鉛對銅和鋅起到了極大的平衡作用，降低了兩者的濃度。

5 結(jié)語

綜上所述，重金屬污染是一種人類生產(chǎn)活動造成的現(xiàn)象，是影響甚至破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡的干擾行為。重金屬元素一般沿著食物鏈在脊椎動物體內(nèi)富集，經(jīng)過不斷積累危害脊椎動物的不同器官組織，甚至影響生殖細胞及后代個體和種群數(shù)量。因此，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)加強管理與監(jiān)督，降低重金屬污染，努力建設(shè)綠水青山的美好家園。

參考文獻：

[1] 陳懷滿，鄭春榮.中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治對策[J].AMBIO-人類環(huán)境雜志，1999（2）：130-134.

[2] 余楊.三峽水庫蓄水初期魚類中重金屬污染研究[D].北京：中國水利水電科學(xué)研究院，2013.

[3] Weber P，Behr E R， Knorr C D L，et al.Metals in the water，sediment，and tissues of two fish species from different trophic levels in a subtropical Brazilian river[J].Microchemical Journal，2013，106：61-66.

[4] 臧春鑫，蔡蕾，李佳琦，等.《中國生物多樣性紅色名錄》的制定及其對生物多樣性保護的意義[J].生物多樣性.2016，24（5）：610-614.

[5] Stuart S N，Chanson J S，Cox N A，et al.Status and trends of amphibian declines and extinctions worldwide[J].Science.2004，306（5702）：1783-1786.

[6] Chen W W，Zhang X，Huang W J.Neural stem cells in lead toxicity[J].European review for medical and pharmacological sciences，2016，20（24）：5174-5177.

（責(zé)任編輯：劉昀）

收稿日期：2020-01-12

基金項目：2017年貴州省科技廳聯(lián)合基金項目（黔科合LH字[2017]7325號）。

作者簡介：石宗維（1992—），男，苗族，貴州銅仁人，本科，研究方向為生物多樣性。E-mail： shizongwei306@163.com。