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生物通過吸附、吸收和吞食作用,從周圍環境中攝入污染物並滯留體內,當攝入量超過消除量,污染物在體內的濃度會高於水體濃度。包括生物濃縮和生物放大。

1簡介

生物積累(bioaccumulate),生物在其整個代謝活躍期內都在通過吸收、吸附、吞食等各種過程,
生物積累

  生物積累

從周圍環境中蓄積某些元素或難分解的化合物,以致隨生物的生長發育,濃縮係數不斷增大,這種現象稱為生物積累(又稱生物學積累),生物積累的程度用濃縮係數表示。
生物積累、生物濃縮和生物放大三個概念,既有聯繫,又有區別。生物積累指同一生物個體在其整個代謝活躍期中的不同階段,機體內來自環境的元素或難分解化合物的濃縮係數不斷增加的現象;生物濃縮指生物機體通過對環境中元素或難分解化合物的濃縮,使這種物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象;生物放大指在同一食物鏈上,高位營養級生物機體內來自環境的元素或難分解化合物的濃縮係數比低位營養級生物增加的現象。
早在1897年,就發現牡蠣能從海水中大量積累銅,以致牡蠣肉呈現綠色,稱為「綠色病」。?魚則能大量積累海水中釩。20世紀50年代中期到60年代,由於核武器試驗導致放射性散落物在全球範圍內的增長,人們對鍶、銫、鈰等多种放射性同位素在生物體中的積累,進行了大量的監測和研究,並利用放射性同位素示蹤技術,研究銅、汞、鉻等重金屬在動,植物機體中的積累和排除。研究得最多的是在環境中持久性強的有機鹵素農藥和重金屬在生物體內的積累。
有人研究牡蠣在50微克/升的氯化汞溶液中對汞的積累,觀察到第7天,牡蠣(按鮮重每公斤計)體內汞的含量達25毫克,濃縮係數為500;第14天達35毫克,濃縮係數為700;第19天達40毫克,濃縮係數為800;到第42天增加到60毫克,濃縮係數增為1200。此例說明,在代謝活躍期內的生物積累過程中,濃縮係數是不斷增加的。魚體中農藥殘毒的積累同魚的年齡和脂肪含量有關,農藥的殘留量隨著魚體的長大而增加。在許多情況下,生物個體的大小同積累量的關係,比該生物所處的營養等級的高低,更為重要。

2積累原則

物質的遷移-積累行為是受下述原則支配的:任何機體在任何時刻,機體內某種元素或難分解化合物的濃度水平取決於攝取和消除這兩個相反過程的速率,攝取量如大於消除量,就發生生物積累。

3影響生物積累的因素

環境中物質濃度的大小對生物積累的影響不大。在生物積累過程中,不同種生物,同一種生物的不同器官和組織,對同一種元素或物質的平衡濃縮係數的數值,以及達到平衡所需要的時間,可以有很大的差別,如表。
有些情況下,生物在污染環境中經歷很長時間,濃縮係數也達不到平衡。例如黑鯛在每升含7微居里銫的海水中經160天後,對銫的濃縮係數尚未達到平衡。
實驗表明,生物體對物質分子的攝取和保持,不僅取決於被動擴散,而且取決於主動運輸、代謝和排泄,這些過程對生物積累的影響都是隨生物種的不同而異。
水生態系統中,單細胞的浮游植物能從水中很快地積累重金屬和有機鹵素化合物。其攝取主要是通過吸附作用。因此,攝取量是表面積的函數,而不是生物量的函數。同等生物量的生物,其細胞較小者所積累的物質多於細胞較大者。在生態系統的水生食物鏈中,對重金屬和有機鹵素化合物積累得最多的通常是單細胞植物,其次是植食性動物。魚類既能從水中,也能從食物中進行生物積累。魚積累DDT等殺蟲劑的試驗表明,水中無孑孓時魚體內積累的DDT比有孑孓時要多,這說明從水中直接積累的重要性。陸地環境中的生物積累速度通常不如水環境中高。就生物積累的速率而言,土壤無脊椎動物傳遞系統較高。人們之所以更重視植物傳遞系統,是因為植物的生物量比土壤無脊椎動物大得多。在大型野生動物中,生物積累的水平相對說是較低的。

4研究的意義

生物機體對化學性質穩定的物質的積累性可作為環境監測的一種指標,用以評價污染物對環境的影響,研究污染物在環境中的遷移轉化規律。對某種特定元素來說,某些生物種類比同一環境中的其他種類有特彆強的積累能力,常被稱為「積累者生物」。例如褐藻能大量積累鍶,地衣能積累鉛,水生的蓼屬植物能積累DDT。這些生物可以作為指示生物,甚至可以作為重金屬污染的生物學處理手段。因此,對生物積累的研究,具有重要的理論和實踐意義。至於生物積累的機理,尚有待深入研究。

5相關書目

F.Matsumura,Toxicology of Insecticides, PlenumPress,New York and London,1975.
A.D. McIntyre & C. F. Mills(ed.),Ecological Toxicology Research,Effects of Heavy Metal and Organohalogen Compounds,Plenum Press,New Yorkand London,1975.
L.Friberg, G.F.Nordberg & V.B.Vouk(ed.),Hand-book on the Toxicology of Metals,Elsevier/North-Holland,New York,1979.
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