水體沉積物中環(huán)境雌激素對底棲動物的影響

王宏偉，賴照，張潔，朱娜，邢清朝

（1.河北大學生命科學學院，河北保定 071002；2.河北省唐山市曹妃甸區(qū)農(nóng)林畜牧水產(chǎn)局技術推廣站，河北唐山 063299）

環(huán)境雌激素（EEs）的分子結構與人體內(nèi)雌激素或某些配體的分子結構非常相似，進入生物體內(nèi)可通過干擾生物體自身激素的合成、分泌、轉運，或產(chǎn)生類似生物體自身激素的作用，進而影響生物體正常的動態(tài)平衡、繁殖、生長及行為.EEs可以分為人工合成化合物和植物天然雌激素2類.

水體沉積物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是污染物的源和匯.蓄積在沉積物中的EEs在適當條件下向上覆水釋放，對水生態(tài)系統(tǒng)構成直接或間接影響.沉積物是水體中疏水性有機污染物的主要蓄積場所，對污染物在環(huán)境中的遷移歸宿起著重要作用［1］.滯留在沉積物中的污染物隨著水流、生物擾動可重新進入上覆水中，對水環(huán)境和生態(tài)構成新的威脅.水體沉積物中的EEs包括多氯聯(lián)苯類、二噁英類、農(nóng)用化學品類、雙酚類、鈦酸酯類、金屬化合物類、類固醇類等.

生態(tài)系統(tǒng)中的重要生物類群——底棲生物通常以沉積物為直接生境，具有移動能力差、活動范圍小和對環(huán)境變化敏感且脆弱的特點，其種類組成和數(shù)量的變動對生態(tài)環(huán)境有一定的指示作用.因此，常作為環(huán)境評價的指示生物［2］.底棲動物是水生態(tài)系統(tǒng)中最重要的定居動物代表類群之一，影響著水生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)分解和營養(yǎng)循環(huán)，如在水底能加速碎屑的分解，并能調(diào)節(jié)沉積物－水體之間的物質(zhì)交換，促進水體自凈等［3］.本文從以下幾類水體沉積物EEs入手，討論其對底棲動物的影響.

1 多氯聯(lián)苯類

多氯聯(lián)苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）是一類持久性有機污染物（persistent organic pollutants，POPs），具有高毒性和難降解等特征.PCBS可在生物體內(nèi)蓄積并通過食物鏈富集.PCBs屬于致癌物質(zhì)，容易累積在脂肪組織，造成腦部、皮膚及內(nèi)臟的疾病，并影響神經(jīng)、生殖及免疫系統(tǒng).PCBs是一類人工合成有機物，其在工業(yè)上的廣泛使用，已造成全球性環(huán)境污染問題.PCBs的研究成為環(huán)境分析學家的研究熱點，在《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》中列為首批受控的12種POPs之一.PCBs既是持久性有機污染物，又是典型的內(nèi)分泌干擾物.單個PCBs同類物、PCBs商品混合物以及PCBs的代謝產(chǎn)物都具有內(nèi)分泌干擾活性，可干擾雌雄激素系統(tǒng)、甲狀腺激素系統(tǒng)等多個內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能.

國內(nèi)外已有學者對不同地區(qū)不同底棲動物體內(nèi)的PCBs含量進行了測定.鐘碩良等［4］發(fā)現(xiàn)，廈門海域4種養(yǎng)殖貝類體中PCBs質(zhì)量分數(shù)（濕重）為5.06～45.7μg／kg，總平均值為15.5μg／kg.研究發(fā)現(xiàn)，總體上養(yǎng)殖貝類體內(nèi)PCBs含量的區(qū)域分布為潮間帶養(yǎng)殖貝類＞淺海養(yǎng)殖貝類＞蝦池養(yǎng)殖貝類，養(yǎng)殖貝類體內(nèi)PCBs含量的季節(jié)變化呈春季（4月）高于秋季（10月）之勢，養(yǎng)殖貝類體內(nèi)組織對PCBs吸收和積累能力的高低為胃（包括胃含物）＞肌肉組織＞外套腔液.廈門海域養(yǎng)殖貝類受到PCBs輕度污染.

Liang等［5］對香港米埔基圍塘紅樹林區(qū)的PCBs污染生態(tài)風險進行評價時，測定了日本沼蝦（Macrobrachiumnipponese）和刀額新對蝦（Metapenaeusensis）體內(nèi)脂質(zhì)百分含量和脂質(zhì)內(nèi)PCBs含量，發(fā)現(xiàn)兩者正相關，而PCBs含量與體質(zhì)量無關.PCBs進入水體后，大部分趨向于吸附在懸浮物顆粒上，這些懸浮顆粒物或被水生生物所吸收，或者沉降進入底泥中，最終通過生態(tài)食物鏈的轉移在水生生物體內(nèi)富集放大.

2 農(nóng)用化學品類

有機氯農(nóng)藥是典型的持久性有機污染物（POPs），有機氯農(nóng)藥包含六六六（HCHs）、艾氏劑、氯丹、滴滴涕（DDTs）、狄氏劑、異狄氏劑、七氯、滅蟻靈和毒殺芬等［6］.有機氯類農(nóng)藥具有十分穩(wěn)定的化學性質(zhì)，在環(huán)境中殘留時間極長，可通過地表徑流和大氣沉降等途徑進入水環(huán)境［7］.六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）等9種有機氯農(nóng)藥由于難降解和高生態(tài)毒性而受到廣泛重視，被列入《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》中首批被控制的化合物［8］.因為其難以降解，在自然環(huán)境中可存在數(shù)十年，因此對底棲生物產(chǎn)生的影響不容忽視.

在20世紀70～90年代，滴滴涕（DDTs）的使用在世界范圍內(nèi)被禁止.但由于這種物質(zhì)在環(huán)境中的持久性和較強的脂溶性，能廣泛擴散遷移，在水體、土壤及生物體內(nèi)殘存蓄積［9－12］.研究表明，許多持久性有機污染物可充當“EEs”的作用，影響鳥類和哺乳類等動物的免疫和神經(jīng)系統(tǒng)，通過食物鏈的傳遞作用最終危害人體健康［13－14］，相關研究是目前國內(nèi)外環(huán)境科學的研究熱點.

丘耀文等［15］發(fā)現(xiàn)深圳灣魚和蟹中DDTs的含量較高，蝦相對較低（底棲食性的魚類DDTs含量亦較高）.珠江三角洲地區(qū)過去大量使用有機氯農(nóng)藥（施用量是全國平均水平的4倍）［16］，未降解部分釋放回環(huán)境被水生生物富集，是深圳灣水生生物體DDTs含量高的重要原因.馬紹賽等［17］對8種貝類檢測結果比較發(fā)現(xiàn)，貽貝體內(nèi)滴滴涕（DDTs）的殘留量相對較高，說明貽貝對滴滴涕（DDTs）的富集相對較強；比較顯示，桑溝灣雜色蛤體內(nèi)滴滴涕（DDTs）的殘留量相對較高.施震等［18］采集調(diào)查粵西海域魚、蝦和螺類等生物樣品及表層沉積物樣品，發(fā)現(xiàn)疣荔枝螺、天竺鯛、斑節(jié)對蝦、日本對蝦和縱帶箬鰨中的（DDE＋DDD）占DDTs總量的百分比分別為100%，100%，91.5%，91.4%和60.5%，表明這些生物體具有較強的降解DDT能力.

3 雙酚類

雙酚類對水生生物的生殖系統(tǒng)造成影響和危害.雙酚A和辛基酚（OP）可導致淡水螺（Marisacornurietis）發(fā)生超雌性化現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為雌性個體的雌性性器官增加，輸卵管畸形，性腺增生，卵母細胞增多，并可對發(fā)育中的生殖器官和其他具有這些激素受體的器官造成永久性的改變，這種現(xiàn)象同時也出現(xiàn)于海水螺（Nucellalapillus）中［19－21］.當水環(huán)境中雙酚A質(zhì)量濃度達到1μg／L，即可引起腹足類狗巖螺（Nucellalapillus）雄性個體雌性化［22］.辛基酚可以在水生生物中富集并導致魚類生育能力下降.Gronen等［23］報道，暴露于OP的雄魚與未暴露雌魚交配，可使雌魚產(chǎn)卵數(shù)減少50%，受精率較對照組降低了11%.

4 鈦酸酯類

鄰苯二甲酸酯（phthalic acid esters，簡稱PAEs）又稱鈦酸酯，是一種塑料改性添加劑，能增大塑料的可塑性和提高塑料強度，其含量有時可達最終產(chǎn)品的50%.但這些鈦酸酯并未聚合到塑料的基質(zhì)中，進入環(huán)境中后，會逐漸釋放出來造成污染，并給人體帶來危害.目前世界上鈦酸酯的年產(chǎn)量已超過2×106t.在中國的大氣、湖泊、河流和土壤中都已檢出了鈦酸酯.

崔學慧等［24］通過比較、分析發(fā)現(xiàn)，中國境內(nèi)河流PAEs的主要污染組分為鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）和鄰苯二甲酸雙（2－乙基己基）酯（DEHP），各地土壤與沉積物環(huán)境已受到不同程度PAEs污染，尤其是工農(nóng)業(yè)區(qū)，污染較為嚴重且有增加的趨勢；而在河流湖泊中，黃河中下游及長江武漢段PAEs污染較嚴重，在沉積物中的含量較大，其次是太湖和廣州城區(qū)湖泊，松花江沉積物中PAEs總量與臺灣河流底泥的PAEs總量相近，但大于廈門九龍江及北京河流沉積物PAEs含量.

比較發(fā)現(xiàn)，中國河流湖泊及近海表層沉積物中PAEs的含量略高于世界其他地區(qū).陸繼龍等［25］發(fā)現(xiàn)，第二松花江中下游水體中PAEs以鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和鄰苯二甲酸雙（2－乙基己基）酯（DEHP）為主，底泥中PAEs總量與國內(nèi)外一些河流底泥中的含量相近，但DBP和DEHP含量均已超過了美國華盛頓州的警戒標準.張?zhí)N輝等［26］研究發(fā)現(xiàn)，PAEs在水中的含量＜土壤＜底泥＜水生生物；不同水生物對PAEs的生物富集程度不同，泥螺和蝦較易富集DEP和DBP，而魚類和河蚌較易富集DEHP.研究表明，DEHP對翡翠貽貝內(nèi)臟團和外套膜抗氧化防御系統(tǒng)酶具有明顯影響，DEHP誘導引起2種組織內(nèi)脂質(zhì)過氧化損傷，并且短期內(nèi)這種損傷無法消除［27］.抗氧化防御系統(tǒng)酶對生物維持正常代謝及保持生理平衡具有重要意義.在生物體正常生理條件下，自由基和活性氧不斷產(chǎn)生又不斷被清除，從而避免對機體造成氧化損害，其清除機理主要依靠體內(nèi)的抗氧化防御體系，CAT和SOD等抗氧化酶是其中重要環(huán)節(jié)［28］.

5 金屬化合物類

目前以三丁基錫（TBT）研究較多，TBT常用作催化劑、穩(wěn)定劑、農(nóng)用殺蟲劑、殺菌劑及日常用品的涂料和防霉劑等.在自然環(huán)境中，這些化合物與熱、光、水、氧、臭氧等的作用，會迅速分解，進入生物體后，小腸或皮膚易吸收，分布在肝、腎和腦部.體內(nèi)以肝為主的微粒體藥物代謝酶系統(tǒng)脫烷基、脫芳香基的速度很快.TBT對昆蟲、細菌、藻類、哺乳動物等的毒性大.碳元素增多其毒性降低，故三丁基錫常用于農(nóng)藥和漁具防污劑，增大了向環(huán)境的釋入量.由于三丁基錫對多種海洋污損生物具有長期有效的殺滅效果，其常被大量用作船舶防污漆［29］，以防止生物在船殼上的附著和生長.

黃周英等［30］發(fā)現(xiàn)在TBT暴露下，鰓GSH和MDA含量、GST、CAT活性均出現(xiàn)顯著誘導，這說明環(huán)境水平的TBT已經(jīng)對文蛤產(chǎn)生明顯的氧化脅迫效應，而且低濃度的TBT除了具有內(nèi)分泌干擾等毒性之外，還具有對生物體所產(chǎn)生的氧化脅迫效應.

軟體動物對有機錫的毒害作用極為敏感.濃度極低的TBT即會導致螺類性畸變.TBT能干擾牡蠣的鈣代謝，使貝殼畸變加厚.例如，20世紀70年代末有機錫污染曾使法國阿卡瓊灣的牡蠣養(yǎng)殖業(yè)一度陷于癱瘓，幼蠔和成體牡蠣養(yǎng)殖業(yè)直接經(jīng)濟損失達8.8億法郎.海洋生物對TBT具有很強的富集能力，為5 000～10 000倍，且對海洋生物具有很高的毒性，極有可能對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強烈影響［31］.

6 結語

在水生態(tài)系統(tǒng)中，沉積物既是底棲生物的棲息場所也是其營養(yǎng)來源，在能量流動和物質(zhì)循環(huán)中的作用至關重要；同時，沉積物又是各種污染物的蓄積庫，污染物進入水體之后，逐步在表層沉積物中富集，或附著于懸浮顆粒，或溶于間隙水.由于懸浮顆粒物最終也將進入沉積環(huán)境，因此，水體沉積物是污染物的最終歸宿地之一［32］.水體沉積物對污染物在底棲生物中的富集以及在水環(huán)境中遷移轉化至關重要，并且與水生態(tài)系統(tǒng)及人類健康有著緊密的聯(lián)系.

水生態(tài)系統(tǒng)是EEs的最大儲存庫.由于EEs的分子結構與體內(nèi)雌激素或某些配體的分子結構非常相似，底棲生物將其攝入體內(nèi)，產(chǎn)生類似于雌激素的作用.EEs可導致雄性動物雌性化、生殖能力低下、孵化率低下、幼仔成活率下降、性激素分泌及活性下降、生殖行為異常等等，某些動物的后代都長不到成年，少數(shù)發(fā)育成熟的也不能繁衍后代［33］.EEs通過食物鏈的生物富集放大作用對魚類等水生生物造成的危害比通過水體的傳遞更大［34］，并且在河流等的枯水期對水生動物的影響更大［35］.

目前，水體沉積物中各種污染物對底棲生物的影響研究已成為國際環(huán)境研究熱點.但水體沉積物中EEs的研究仍處于起步階段，有必要進行進一步的監(jiān)測研究，以全面了解和掌握其污染水平.

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