自然
科学Ⅵ渊裂●Ii
颗粒态重金属对鱼类吸收积累影响综述
严伟才李小云
(徐州市环境保护科学研究所江苏徐州221000)
[摘要]阐述颗粒态重金属对鱼类吸收积累影响研究的重要性，着重介绍国内外颗粒态重金属对鱼类吸收积累研究现状，并对重金属在鱼体内积累影响的研究提出建议。[关键词】颗粒态重金属鱼类吸附平衡
中围分类号：X3文献标识码：^文章编号
一、颗粒态■盒一对鱼类吸收积曩髟—研究意义
由于人类活动的影响，重金属污染物事故性排放以及大量化肥、农药
的施用，使得各种重金属污染物进入水体。河流中的悬浮颗粒物含量介于
0．083—8．OOg／L之间，是污染物的重要载体之一。这些悬浮颗粒物因其巨
大的表面积在水体中可以吸附大量重金属，从而降低水中重金属的游离态
浓度。Kern等研究发现重金属排入水体中，有6096—9096以上都结合在悬浮沉
积物的表面，颗粒物作为重金属的载体，其吸附、絮凝、沉积和迁移过程
决定着蕈金属的去向和归宿。因此研究水体悬浮物的重金属含量对研究受
重金属污染的水体有基础性的作用。
一般认为，颗粒态重金属对鱼类不具有生物有效性，因而关于吸附
态重金属生物有效性的研究常常是针对碎屑或浮游植物食性生物的研
究，如蓝贻贝、牡蛎、蛤以及海洋多毛类等。但撮近研究表明，颗粒态
重金属对鱼类具有生物有效性，鱼类对重金属有一定量的蓄积(刘长
发，200l，铅、镉；闻怡，2001，铜)。鱼类作为水体中的主要生物是
最直接的受害者，不仅大大地影响了渔业生产的效益，而且由于食物链
的关系，积聚在鱼体中的有毒物质最后必将进入人体内，从而对人类自
身产生极大的危害。
二、蛋内外颗粒态■金一污染研究现状
水体环境又包括水、悬浮物、底泥和水生生物。近几年，我国在颗粒
态重金属研究方面做了很多工作，其中针对河流、湖泊悬浮物中的重金属
的研究比较多，总结归纳为以下几个方面：
(一)悬浮物的粒度与重金属含量关系
河流悬浮沉积物是水流对流域岩石、风化壳及土壤侵蚀、搬运、悬移
水环境中铜离子的生物毒性及其机制研究
随着人类活动的不断加强和工业化进程的迅速发展，水环境污染日益加剧。其中，重金属污染是最为严重的问题之一。铜是工农业生产活动中常用的金属，广泛存在于水环境中，但超出一定浓度时，会对水生生物造成严重危害。本文将探讨水环境中铜离子的生物毒性及其机制研究。
一、铜离子的生物毒性
铜是人体和生物体内必需的微量元素之一，但高浓度的铜离子会对水生生物和土壤微生物产生毒性作用。在水环境中，铜离子会影响藻类和浮游生物的生长和生存，同时对鱼类的生殖和免疫系统造成严重的影响。研究表明，铜离子的生物毒性与以下因素有关：
1. 铜离子浓度
铜离子浓度是影响其生物毒性的重要因素。一般来说，当铜离子浓度超过0.01
mg/L时，对水生生物产生毒性作用。
2. 暴露时间
铜离子对水生生物的毒性作用还与暴露时间有关。随着暴露时间的增加，其毒性作用也会不断增加。
3. 铜离子化学形态
铜离子化学形态也会显著影响其生物毒性。在水环境中，铜通常以溶解态和颗粒态存在。溶解态铜离子的生物毒性较颗粒态铜离子更高。
二、铜离子对水生生物的影响
铜离子对水生生物的影响主要表现在以下几个方面： 1. 毒性效应
铜离子的毒性效应通常包括对生物体的生长、生存和繁殖等方面的影响。在水环境中，铜离子可以干扰藻类和浮游生物的代谢和光合作用，导致其生长受阻。对于鱼类而言，铜离子可以影响鱼类的呼吸、免疫和生殖系统等，甚至导致鱼类死亡。
2. 改变生物生理活动
铜离子在水环境中还会改变生物体的生理活动。例如，铜离子可以影响氧化还原代谢，干扰ATP酶、酸性磷酸酶、氨肽酶等酶的活性，从而影响生物体内多种生物化学反应的进行。
3. 导致基因变化
铜离子在水环境中还会导致生物基因变化。研究表明，铜离子可以干扰DNA的结构与功能，导致基因突变和染色体畸变，这对生物的遗传稳定性和种群的基因多样性都会造成影响。
三、铜离子作用机制
在过去的研究中，学者们已经对铜离子的作用机制进行了深入探讨。总体而言，铜离子的作用机制主要与以下几个方面有关：
第２９卷第２期 ２０１２年４月 生物学杂志 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＩＯＬ０ＧＹ Ｖ０１．２９ Ｎｏ．２ Ａｐｒ，２０１２
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１７３６．２０１２．０２．０８４
鱼类对重金属胁迫的分子反应机理
丁为群，刘迪秋，葛锋，陈朝银，饶健，周阿涛
（昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明６５０２２４）
摘要：水体中浓度超标的重金属对鱼类的正常生命活动产生了严重影响，甚至导致鱼类的死亡。鱼体受重金属离 子胁迫时体内会产生一系列相关基因的表达变化，并合成相关的蛋白和酶，如热激蛋白、金属硫蛋白、转运铁蛋白、 谷胱甘肽转移酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等以应对重金属对机体产生的危害。这是生物体对环境的一种应激 保护性反应，是生物体对周围环境中过量重金属的一种防御性机制。通过鱼类在重金属胁迫下组织中相关基因的 表达可以从分子水平上来阐述有毒物质对鱼体产生的影响。综述了重金属离子胁迫下鱼类机体的分子反应机理。
关键词：重金属；分子机理；热激蛋白；金属硫蛋白；转运铁蛋白；抗氧化防御系统 中图分类号：Ｘ１７４０ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—１７３６（２０１２）０２—００８４—０４
Ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｙ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｆｉｓｈ
ＤＩＮＧ Ｗｅｉ—ｑｕｎ，ＬＩＵ Ｄｉ—ｑｉｕ，ＧＥ Ｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｃｈａｏ—ｙｉｎ，ＲＡＯ Ｊｉａｎ，ＺＨＯＵ Ａ—ｔａｏ
（Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｈａｒｍ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｆｉｓｈ，ａｎｄ ｅｖｅｎ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｄｅａｔｈ．Ｅｘｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔｅｓ，ｔｈｅ ｆｉｓｈ ｗｉｌｌ ｅｘｐｒｅｓｓ ｓｏｍｅ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ｍｅｔａｌ— ｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ，ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｓ，ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ，ｃａｔａｌａｓｅ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ ａｇａｉｎｓｔ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｉｓｈ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｃａｎ ｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｏｘｉｃ ｍｅｔａｌｓ ｏｎ ｆｉｓｈ ｂｏｄｙ ｉｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｌｅｖｅ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ；ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ；ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｄｅｆｅｎｓｅ ｓｙｓｔｅｍ
ｌ８ 贵州畜牧兽医 ２００７年 第３１卷 第１期
镉污染水环境中的鱼类研究栅述
吴东军 陈眷华 王文博 秦操 （１．贵州大学动物科学学院贵阳花溪５５００２５ ２．中１５１海洋大学３．天津生机集团）
重金属污染是水环境污染的公害之一，而金属镉是一种 被公认的水环境污染最危险的物质。环境中镉污染最主要 的来源是有色金属矿产开发和冶炼排出的废水、废气、废渣。 煤和石油燃烧排出的烟气也是镉污染源。电镀、冶炼合金、 颜料、电池、化肥、杀虫剂、塑料的生产中镉也被广泛应用，并 在生产和使用的过程中以多种途径进入环境中最终污染环 境水体。１９７２年，ＦＡＯ与ＷＨＯ将镉列为第３优先研究的食 品污染物，尤其是水环境中镉污染的危害得到许多研究者的 重视。本文就水环境中镉污染对鱼类影响的研究现状作一 综述，为以后的研究探索方向，并期望对生态学研究、环境学 研究以及动物性食品卫生学研究中涉及鱼类镉污染的研究 有所助益。 １ 镉污染对鱼类日常行为的影响 我国环境中镉的限量标准为：渔业用水不得大于 ０．００５ ｍｇ／Ｌ，超量的镉及其污染物进入水体必然对鱼类个体 及群体的正常生长及生理活动带来影响。Ｓｃｏｔｔ研究小组发 现，暴露于含镉２ Ｌ水体中７天，鱼群对示警物质正常的 回避行为消失，而短期和低浓度暴露无此影响；鱼体荧光放 射性显影证实，嗅觉器官镉的蓄积比其它器官高，且抑制了 血浆皮质醇浓度的升高。显然，水环境中的镉破坏了鱼群对 示警物质的正常行为和生理反应，改变了鱼群的回避策略。 陈贵良等在实验中观察染镉组的鲫鱼表现出明显的不适应， 表现狂游、跳跃、易受惊吓、呼吸速度明显加快、体色变黑。 ｓｌｏｍａｎ以１５％的９６ｈ ＬＣ 作为染毒剂量暴露２４ ｈ，结果具攻 击倾向的虹蹲鱼数目比对照组明显减少，即使转移至清洁水 中２４ ｈ，在与未暴露鱼群对抗过程中仍位居次要地位。因 此，镉及其它重金属对鱼群的社会结构和种群稳定具有潜在 的影响；同时，镉暴露对鱼群的社会行为和生长也产生了显 著影响，暴露组社会等级特别是优势序位形成更快，总生长 率高于对照组，其部分原因是鱼嗅觉器官中镉的积累相对提 高。ｓｌｏｍａｎ研究报道，鱼类受到外来侵袭时，其皮肤上皮细 胞会释放一种示警物质作为化学信号，其它鱼群通过嗅觉器 官接受这一信号之后，便会本能地回避这一危险的环境。因 此，镉对水环境的污染可能对鱼类个体以及群体的日常行为 带来影响，对鱼群的社会结构以及种群稳定带来潜在的 影响。 鱼类个体以及群体的日常行为受到复杂的外界因素的 影响，如污染物、温度、食物、水流都可以使鱼的行为改变。 镉污染所造成的环境的改变破坏了鱼类正常生活的生态平 衡。鱼类自身为适应环境而达到的自体的调节必然为之改 变。所以。镉污染对鱼类行为影响的进一步研究必然对鱼类 的养殖具有重要的现实意义。 ２鱼类器官镉富积的研究 鱼类可通过吸收、吸附和摄食等途径，从周围环境中积 累、浓缩化学物质。目前普遍认为，鱼类主要是通过鳃直接 从水中吸收和积累污染物质，水中的重金属污染物被鱼类所 摄取而蓄积，在鱼体中的浓度不断增加，其排出又相对缓慢， 因而造成鱼类的富积中毒。 鱼类从水体、食物中富积重金属的研究必须要全面地考 虑各种环境因子对鱼体重金属富积所产生的影响，还要考虑 不同的鱼由于生活的习性不一样而造成的富积不同，以及不 同重金属的富积系数带来的不同作用。杨震等报道，鲢鱼是 处于水体中上层的滤食性鱼类，主要食用浮游植物，其鳃对 浮游植物有滤过作用，所以鲢鱼鳃对于重金属的富积比鲫鱼 鳃较高；而鲫鱼是水底层典型的杂食鱼类，喜欢取食岸边、水 中杂物以及刮舔石块上的藻类及原生动物，摄食能力强，消 化系统发达，所以鲫鱼的肠、肝的重金属富积含量高于鲢鱼 的肠道和肝脏。鱼体内不同重金属元素的富积也有不同程 度的差异，取５种元素在９种淡水动物体内的平均富集系数 进行比较，其结果为：Ｈｇ＞Ｃｒ＞Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｐｂ。 海洋鱼类对重金属都有较强的富积能力，重金属的富积 取决于其进出鱼体内的速率，相对速率的变化决定了鱼类对 于特定金属的富积。鱼体不同器官对于重金属的富积也往往 不同。１９９６年，胡勤海等采用同位素示踪技术研究了稀土元 素铜在草鱼体内各组织器官的富集情况，结果表明，各组织器 官对铜的富集差异很大，积累量依次为：鳃＞内脏＞头＞骨骼 ＞肌肉。２００１年，阮晓、郑春霞对重金属在罗非鱼、淡水白鲢 和鲤鱼体内的蓄积进行了研究，结果表明，重金属在鳃、肝、肾 中的的蓄积量及波动幅度均大于肌肉，他们认为：鳃是鱼体从 水中直接吸收重金属的重要部位。Ｒｙｏｓｕｋｅ报道，幼鱼各组织 积累镉的浓度顺序是：内脏＞鳃＞肌肉等组织，幼鱼对重金属 的敏感性依赖于镉的积累速率而不是体内的实际浓度。孟晓 红报道，由水中镉在鲤鱼体内各部位的生物富集值看出，鱼体 中的主要可食用部分（肌肉）对镉的富集量最少，而内脏的富 集能力较强，其富集能力顺序为：内脏＞骨骼＞鳃＞肌肉；并 且由鱼体中各部位对镉的生物富集曲线可看出，富集作用随 时间的增加而增加，并在一段时间内可达到平衡或趋于平衡， 但各部位的富集情况存在明显的差异。方展强、杨丽华研究 表明，镉在鲫鱼体内的积累曲线含量始终较低，在实验期间不 表现出明显的积累；肝脏中的积累形成波形曲线，暴露初期１２ 小时，肝脏中积累浓度明显大于鳃，而后又有所下降，在暴露 后期７２小时又急剧上升；鳃中的积累一直呈上升趋势，初期 １２小时鳃中镉含量明显低于肝脏（Ｐ＜０．０１），在４８小时鳃中 镉浓度明显高于肝脏（Ｐ＜０．０１）。 所以。
