生物标志物指数法评价人为活动对东山湾底栖环境的无机污染压力

发布时间：2020-04-18 18:51

【摘要】：东山湾位于福建省东南沿海，属于典型的半封闭海湾。历史监测资料显示该海湾环境状况良好，但是随着近年来东山湾周边经济迅速发展和城镇规模不断扩大，大量重金属污染物排入湾内，使东山湾底栖环境受到严重的无机污染压力。重金属能够在海洋环境中持久存在，超过一定含量会对海洋生物产生中毒效应甚至引起死亡，因此对东山湾底栖环境的综合无机污染水平进行评价十分必要。传统的海洋重金属污染监测主要是针对海水、沉积物或者典型生物体组织的污染物含量进行分析，不仅具有测定步骤繁琐、所需仪器昂贵等缺点，而且无法反映重金属污染对生物的综合毒性效应信息。分子生物标志物对污染响应灵敏并具有“早期预警”功能，在海洋环境质量和生态风险评价中得到广泛应用。由于单一生物标志物变化具有不确定性，为了合理的评价某一区域的环境质量，近年来多国学者提出利用多种生物标志物的同步响应联合指示污染，并在此基础上建立了多种生物标志物综合指数。其中，综合生物标志物响应指数(IBR)以其高度的灵活性和可视化的特点得到广泛应用，然而其计算过程却具有一定的缺陷和不足。经过改进，于2012年又发展出第二代综合生物标志物响应指数(IBRv2)。本研究根据2012年秋季东山湾近岸海域波纹巴非蛤(Paphia undulata)、沉积物中7种重金属(Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)和沉积物中硫化物含量，研究污染物的分布特征，并运用化学评价方法对东山湾环境质量进行评价。测定波纹巴非蛤鳃和内脏中还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、脂质过氧化水平(TBARS)、7-乙氧基-3-异吩恶唑酮-脱乙基酶(EROD)、金属硫蛋白(MTs)、乙酰胆碱酯酶(AChE)共11种生物标志物活性（含量），分析其对污染物的响应规律并筛选敏感生物标志物，组成适于指示东山湾底栖环境无机污染水平的评价指标体系；在此基础上计算综合生物标志物指数（IBR和IBRv2），评价人为活动对东山湾底栖环境的综合无机污染压力，建立适于指示东山湾底栖环境无机污染水平的评价模式。所得主要结论如下：（1）东山湾沉积物中7种重金属具有相似的空间分布特征，靠近港口、工业区和受漳江携带陆源污染较重的区域综合无机污染水平较高，与沉积物质量评价结果一致。东山湾波纹巴非蛤体内7种重金属的含量大都处于较低水平，同时对沉积物中的Cd具有很强的生物积累效应。潜在生态风险评价法、金属污染指数法等化学评价方法表明人为活动造成的重金属污染对波纹巴非蛤的生物质量影响较大，并且已经对东山湾底栖环境造成一定的无机污染压力。（2）东山湾波纹巴非蛤体内的11生物标志物水平具有明显的组织差异性和空间分布差异性。多种生物标志物与东山湾沉积物、生物体内化学污染物含量有显著的相关性，据此筛选出三套用于指示东山湾底栖环境综合无机污染水平的生物标志物组合，并计算东山湾10个站位的综合生物标志物响应指数（IBR和IBRv2）值，评价结果能较为客观的反映人为活动对东山湾底栖环境的无机污染压力。其中，兼顾鳃和内脏两种组织筛选的生物标志物组合应用于IBRv2计算，更适合作为评价东山湾底栖环境无机污染压力的评价体系和评价模式。（3）东山湾底栖环境的综合无机污染水平为中等。人为活动对东山湾中部靠漳江口较近海域环境的综合无机污染压力较大，其次为靠近东山港和东山县沿岸的海域。漳江携带的陆源污染物、东山港区的船舶运输和沿海工业排污是造成无机污染压力的主要原因；以海水养殖为主要功能的八尺门海域综合无机环境质量良好。应用生物标志物指数法评价海洋底栖环境质量具有良好的应用前景。
【图文】：

重金属含量,沉积物,负面效应,沉积物质量基准

31图 2-2 东山湾沉积物中重金属含量变化Fig. 2-2 Distribution of heavy metals in sediment of Dongshan Bay根据《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)，各站位 Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 的含量均在一类标准限值内，底栖环境质量良好。参照美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的沉积物质量基准[124]，各站位除了 As 外，均低于效应浓度区间低值(Effects range low, ERL)，说明污染物对生物的负面效应很少发生；As含量大都均位于 ERL 和效应浓度区间中值(Effects range media, ERM)之间，说明重金属对生物的负面效应偶尔发生。从整体上看，Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、

含量变化图,体内重金属,含量变化,站位

44图 3-1 东山湾波纹巴非蛤(P. undulata)体内重金属含量变化Fig. 3-1 Distribution of heavy metals in the soft tissue of P. undulata in Dongshan Bay整体而言，波纹巴非蛤体内蓄积的 Hg、As、Cu、Cd、Cr 的空间变化趋势具有一定的相似性：高值区出现在东山湾中部的三类站位（YX-4~YX-6），低值区出现在靠近云霄县、位于八尺门海域的二类站位（YX-1~YX-3），东山县和东山港附近的一类站位（DS-1~DS-4）的含量介于二者之间，见图 3-1。相关性分析也表明，波纹巴非蛤对这几种重金属的积累量具有显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.05）的相关性，说明其在吸收这些重金属过程中可能存在协同作用。Zn、Pb 的空间变化趋势与其他污染物相比有所不同：高值区出现在一类站位，而二类站位和三类站位含量均较低且无显著差异。一类站位靠近港口和航道，受人为活动影响较大，船舶防腐涂料的使用及含油废水的排放可能造成海水中 Zn、Pb
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X55

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