海洋沉积物的环境质量评价研究

发布时间：2020-05-20 12:25

【摘要】：沉积物是完整水体环境的一个重要组成部分，没有底栖生境的安全，便没有水生生态系的健康。大量研究表明，水体沉积物通过富集重金属及其他有毒难降解有机物而成为水环境中污染物的蓄库。沉积物污染不仅会对底栖生物产生负效应，还会对位于食物链上端的生物和人类产生影响，同时也是对水质有潜在影响的次生污染源。海洋沉积物环境质量的评价问题是当前水环境污染研究的热点问题之一，其中研究的焦点集中于海洋沉积物中污染物的生物可获得性和生物毒性方面，以及在剂量-响应关系基础上如何建立海洋沉积物质量基准。本论文就上述两方面的问题进行了较全面理论与实践研究和探讨。一、建立海洋沉积物中典型污染物的剂量(生物可获得性)和生物响应(毒性)之间的关系对于沉积物富集的具有高毒性的持久性典型污染物；重金属和多氯联苯，从不同的生物响应终点对其在沉积物中的生物可获得性进行了研究。 1、海洋沉积物中重金属化学活性与生物毒性之间的响应关系研究采用平衡分配法中的酸溶挥发性硫化物(AVS)归一化对金属沾污沉积物的生物毒性的评价进行了尝试。通过沉积物加标试验、间隙水平衡实验和生物毒性检验等途径，较为深入地了解了海洋沉积物中AVS与有毒金属间的反应机制和过程，明确了AVS、间隙水中金属浓度与金属毒性三者间的关系，为建立具有空间可比性的金属沾污沉积物质量评价方法提供了理论依据。研究结果表明： (1) 在硫化物存在条件下，沉积物—间隙水系统中，有毒金属在固、液两相间的分配主要受AVS影响。沉积物中的AVS决定了沉积物—间隙水系统的有毒金属的化学活动性，同时也决定了总量金属中生物可获得或可引发毒性的分量，其中Cu、Zn、Pb还要受到其他结合相的作用，但优先和主要的结合相为AVS。 (2) AVS归一化沉积物中有毒金属浓度可作为预测和评价有毒金属化学分配行为和生物可获得性或毒性的有效方法。按摩尔浓度计，当[SEM](测定AVS时同时萃取的金属浓度)-[AVS]＞0间隙水中金属离子浓度明显存在和增加，同时受试生物对金属加标沉积物呈现出急性毒性响应；当[SEM]-[AVS]＜0间隙水中金属离子浓度检不出或很低，同时受试生物对金属加标沉积物未呈现出急性毒性响应；[SEM]-[AVS]=0，显然为沉积海洋沉积物的环境质t评价研究物中有毒金属化学活性存在和急性毒性响应发生的临界点.因此【sE阅·【Avs]=o 可以作为评价缺氧状况下金属沾污沉积物的环境质t和生物毒性的有效判据，可用作有毒金属污染的沉积物具空间可比性的沉积物质量评价指标. 2、沉积物中PCBs(多抓联苯)浓度与底栖鱼类生物效应的响应关系研究通过实验室中典型持久性有机污染物PCBs的加标实验模拟，并结合典型污染海区的现场调查研究，所得研究结果为: (l)通过实验室模拟实验，优化了底栖鱼肝脏中7一乙氧基异吩恶哇酮脱乙基酶(EROD酶)活性的侧定方法; (2)实验室模拟研究结果表明鱼肝中的EROD活性与环境中的目标污染物之间存在着定量响应关系; (3)典型污染海域的调查结果证实了底栖鱼肝中的EROD活性与生物体内 PCBs含量具有一定的正相关性，且与沉积物中PCBs含量的相关性更为显著。因此，EROD活性具有指示环境中特定有机污染物PCBs污染程度的能力，，该生物标志物对评估海洋沉积物环境的健康具有指示作用和早期的预誉作用， EROD活性完全可以作为评价沉积物中特定有机污染物污染程度行之有效的生物响应指标。 3、沉积物中污染物的相间转移研究通过沉积物中污染物的溶出研究和生物组织对沉积物中污染物的蓄积研究，来定量考察沉积物内污染物的跨相(水一沉积物相和沉积物一生物相)转移，所得结果证明，对于受到严重污染的底部沉积物，污染物可通过跨越沉积物一水界面转移，导致水环境质量降低，底栖生活有机体对沉积物中污染物的富集与放大作用明显。二、采用综合生物效应数据库法建立海洋沉积物质t基准值本文通过实验和文献资料获取和分析了大t的沉积物化学(含量分布、溶出实验和平衡分配)、底栖生物区系、沉积物急性和慢性毒性试验和生物残毒试验的数据，按站位综合判别沉积物的生物效应，采用多种方法鉴别有/无生物效应，同时，在生物效应判别过程中结合了现场试验研究和人体效应判别研究，最终以海洋沉积物中污染物的浓度剂t一生物响应为基础，建立了综合生物效应数据库法，经统计学方法计算得出沉积物质t基准值。其中基准值下限为:TEL= 了呱而不，基准值上限为:PEL一抵蔽石，得出了较为科学、合理的沉积物质量基准值。所建立的基准值具如下特点: 达到了同一资料用不同方法的计算结果在三倍以内的要求: 成TEL(很少或无效应阅值)的生物效应概率25%，本计算结果一般 : 海洋沉积物的环境质量评价研究在15%以内，很好地达到了此项要求; 总的分布规律基本上为出现生物效应的概率随着化学污染物浓度的增加而增加; )PEL的生物效应概率75%，除六六六的生物效应概率为“.6%外，其他污染物均超过75%的生物效应概率: 本论文计算所得的基准值与我国曾经沿用的海岸带沉积物质量标准的
【图文】：

空间分布,鱼肝,沾污物,混合功能氧化酶

混合功能氧化酶，但对于测定EROD活性，选取鱼的肝脏部位是最为理想的，这是因为在鱼的各组织器官中，鱼肝中EROD的活性最高.以欧蝶为例，肝脏中EROD的活性远高于其它任何部位(参见图1一4)。这说明选取鱼肝进行EROD的活性测定是合适的。1.4.3.4季节对EROD活性的影响在选择受试生物体时，受试生物种必须为分布广泛、易于获得，而且它的生活史应被充分认识。因此研究受试生物在特定区域内的时空分布就显得尤为重要。在通常情况下，所选择生物的自然迁徙能力较弱，但由于季节变化而带来的生存条件的改变，受试鱼体的空间分布必然发生相应的改变。Coorpeman等(1998)在研究比利时近岸海域红鳍鱼(Limandalimanda)时发现:在夏季或秋季，红鳍鱼在研究区域内其分布密度远高于早春时节。在利用EROD活性作为海洋环境污染物的生物效应指标时，受试生物体内EROD活性的变异应该是由环境中化学沾污物的诱导而产生的，因此，准确地

鱼体,沉积物,相关性分析,鱼肝脏

，姗-----一圈420一汤‘二石‘一一一一一一一一一一小长山渔场三山岛海之韵河口龙王塘图3一11鱼体内EROD的活性与环境中PCB:相关性分析323.2鱼体内EROD的活性与沉积物中PCB浓度的相关性分析图3一n所示为各站位鱼肝脏中EROD活性与现场底质、生物体内PCBs含
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X821

【引证文献】