《養(yǎng)殖水化學(xué)》水環(huán)境污染

1、? ?養(yǎng)殖水化學(xué)養(yǎng)殖水化學(xué)? ?第八章第八章 水環(huán)境污染水環(huán)境污染第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境污染根本概念水環(huán)境污染根本概念第二節(jié)第二節(jié) 水中主要污染物的特征及其遷移轉(zhuǎn)化水中主要污染物的特征及其遷移轉(zhuǎn)化第八章第八章 水環(huán)境污染水環(huán)境污染8.1.2 水環(huán)境毒理學(xué)根本概念水環(huán)境毒理學(xué)根本概念毒物毒物 主要指一般意義上的毒劑，這些毒劑多經(jīng)過毒主要指一般意義上的毒劑，這些毒劑多經(jīng)過毒理學(xué)測定，對不同接觸途徑、染毒劑量、作用對象理學(xué)測定，對不同接觸途徑、染毒劑量、作用對象等毒效作用比較明確。包括等毒效作用比較明確。包括: 食品中的毒物：包括天然的或食品變質(zhì)后產(chǎn)生的食品中的毒物：包括天然的或食品變質(zhì)后產(chǎn)生的毒素等

2、，如龍葵素、河豚毒素等；毒素等，如龍葵素、河豚毒素等； 環(huán)境污染物：如生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢環(huán)境污染物：如生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣中的各種有毒物質(zhì)；渣中的各種有毒物質(zhì)； 農(nóng)藥：包括有機磷、有機氯農(nóng)藥、除草劑等；農(nóng)藥：包括有機磷、有機氯農(nóng)藥、除草劑等； 生物毒素：由活的生物體產(chǎn)生的一種特殊毒素，生物毒素：由活的生物體產(chǎn)生的一種特殊毒素，包括動物毒素、植物毒素、霉菌毒素和細菌毒素。包括動物毒素、植物毒素、霉菌毒素和細菌毒素。 8.1.2 水環(huán)境毒理學(xué)根本概念水環(huán)境毒理學(xué)根本概念-毒性參數(shù)毒性參數(shù)致死劑量致死劑量 半數(shù)致死量半數(shù)致死量(median lethal dose(median

3、lethal dose，LD50)LD50)：是指：是指引起一群受試對象引起一群受試對象50%50%個體死亡所需的劑量。與個體死亡所需的劑量。與LD50LD50概念相同的劑量單位還有半數(shù)致死濃度概念相同的劑量單位還有半數(shù)致死濃度LC50)LC50)和半和半數(shù)抑制濃度數(shù)抑制濃度EC50)EC50) 絕對致死劑量絕對致死劑量absolute lethal doseabsolute lethal dose，LD100LD100：指某試驗總體中引起一組受試動物全部死亡的最低劑指某試驗總體中引起一組受試動物全部死亡的最低劑量量 最小致死劑量最小致死劑量minimal lethal doseminimal

4、 lethal dose，MLDMLD：指某試驗總體的一組受試動物中僅引起個別動物死亡指某試驗總體的一組受試動物中僅引起個別動物死亡的劑量，其低一檔的劑量即不再引起動物死亡的劑量，其低一檔的劑量即不再引起動物死亡 最大耐受劑量最大耐受劑量maximal tolerance dosemaximal tolerance dose，MTDMTD：指某試驗總體的一組受試動物中不引起動物死亡的最指某試驗總體的一組受試動物中不引起動物死亡的最大劑量大劑量 8.1.2 水環(huán)境毒理學(xué)根本概念水環(huán)境毒理學(xué)根本概念-效應(yīng)劑量效應(yīng)劑量 最小有作用劑量最小有作用劑量(minimal effective dose)(m

5、inimal effective dose)：又稱閾：又稱閾劑量，是指在一定時間內(nèi)，一種毒物按一定方式或途徑劑量，是指在一定時間內(nèi)，一種毒物按一定方式或途徑與機體接觸，能使某項靈敏的觀察指標(biāo)開始出現(xiàn)異常變與機體接觸，能使某項靈敏的觀察指標(biāo)開始出現(xiàn)異常變化或使機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量，也稱中化或使機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量，也稱中毒閾劑量。毒閾劑量。 最大無作用劑量最大無作用劑量(maximal no-effective dose)(maximal no-effective dose)：指：指在一定時間內(nèi)，一種外源化學(xué)物按一定方式或途徑與機在一定時間內(nèi)，一種外源化學(xué)物按一定方式

6、或途徑與機體接觸，根據(jù)目前認識水平，用最靈敏的實驗方法和觀體接觸，根據(jù)目前認識水平，用最靈敏的實驗方法和觀察指標(biāo)，未能觀察到任何對機體的損害作用的最高劑量，察指標(biāo)，未能觀察到任何對機體的損害作用的最高劑量，也稱為未觀察到損害作用的劑量。最大無作用劑量是根也稱為未觀察到損害作用的劑量。最大無作用劑量是根據(jù)亞慢性試驗的結(jié)果確定的，是評定毒物對機體損害作據(jù)亞慢性試驗的結(jié)果確定的，是評定毒物對機體損害作用的主要依據(jù)。用的主要依據(jù)。 平安濃度：長期、連續(xù)接觸仍對生物的生存、生長、平安濃度：長期、連續(xù)接觸仍對生物的生存、生長、繁殖都無不良影響的濃度。繁殖都無不良影響的濃度。8.1.3 影響水中有毒物質(zhì)的因

7、素影響水中有毒物質(zhì)的因素1 1溫度溫度 水溫升高，有毒物質(zhì)的毒性增強。當(dāng)毒物的濃度一定時，水溫升高，有毒物質(zhì)的毒性增強。當(dāng)毒物的濃度一定時，溫度每升高溫度每升高1010，受害生物的存活時間往往減少一半，受害生物的存活時間往往減少一半2 2溶解氧溶解氧 溫度及毒物濃度一定時，溶解氧減少，有毒物質(zhì)的毒性溫度及毒物濃度一定時，溶解氧減少，有毒物質(zhì)的毒性往往增強。往往增強。3 3pHpH值值 pH pH值超出值超出5-105-10的范圍時，其本身就對水生生物不利。的范圍時，其本身就對水生生物不利。pHpH變動會改變某些毒物的毒性。如變動會改變某些毒物的毒性。如pHpH升高，氨的毒性增強升高，氨的毒性增

8、強4 4硬度硬度 許多金屬離子的毒性，在軟水中要比硬水中強得多許多金屬離子的毒性，在軟水中要比硬水中強得多5 5聯(lián)合作用聯(lián)合作用 當(dāng)一種或數(shù)種物質(zhì)同時存在于養(yǎng)殖水體中時，其中的某當(dāng)一種或數(shù)種物質(zhì)同時存在于養(yǎng)殖水體中時，其中的某些成分之間可能發(fā)生相加、拮抗、協(xié)同等聯(lián)合作用些成分之間可能發(fā)生相加、拮抗、協(xié)同等聯(lián)合作用8.1.4 有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康?通過水生生物急性毒性實驗，獲得包括通過水生生物急性毒性實驗，獲得包括LC50等在內(nèi)的有關(guān)毒性參數(shù)值，并由此可推等在內(nèi)的有關(guān)毒性參數(shù)值，并由此可推導(dǎo)該種生物的生存平安濃度值；導(dǎo)該種生物的生存平安

9、濃度值； 通過中毒病癥及生物指標(biāo)等的觀察，為進一通過中毒病癥及生物指標(biāo)等的觀察，為進一步研究中毒機理提供依據(jù)；更為慢性毒性實驗步研究中毒機理提供依據(jù)；更為慢性毒性實驗打下了根底。打下了根底。8.1.4 有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗-試驗生試驗生物物 1 1藻類藻類 綠藻：聚鐮藻、小球藻、斜生柵藻等；綠藻：聚鐮藻、小球藻、斜生柵藻等； 2 2蚤類蚤類 以大型蚤最為普遍以大型蚤最為普遍 3 3魚類魚類 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織：斑馬魚、藍鰓魚、黑頭軟口鰷國際標(biāo)準(zhǔn)化組織：斑馬魚、藍鰓魚、黑頭軟口鰷等。等。 4 4發(fā)光細菌發(fā)光細菌 包括淡水發(fā)光細菌和海水發(fā)光細菌，適用于不同包

10、括淡水發(fā)光細菌和海水發(fā)光細菌，適用于不同的水體。的水體。 在試驗生物選擇時，應(yīng)充分考慮試驗?zāi)康暮鸵?，在試驗生物選擇時，應(yīng)充分考慮試驗?zāi)康暮鸵螅囼炆锞哂写硇?、?jīng)濟、飼養(yǎng)方便、易于管理。試驗生物具有代表性、經(jīng)濟、飼養(yǎng)方便、易于管理。同時試驗生物的年齡和性別、健康狀況等對試驗結(jié)同時試驗生物的年齡和性別、健康狀況等對試驗結(jié)果均會產(chǎn)生影響。果均會產(chǎn)生影響。8.1.4 有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗有毒物質(zhì)對水生生物的急性毒性試驗濃度設(shè)計：濃度設(shè)計： 等對數(shù)間距等對數(shù)間距試驗觀察：藻類與蚤類的急性毒性試驗進行試驗觀察：藻類與蚤類的急性毒性試驗進行48h，魚類通常為魚類通常為96h，發(fā)光細菌在接

11、觸毒物，發(fā)光細菌在接觸毒物15min左左右即可結(jié)束試驗。右即可結(jié)束試驗。平安濃度計算公式為：平安濃度計算公式為：Cs = 96h LC50 f,式中式中f為平安系數(shù)為平安系數(shù)8.2.1 重金屬重金屬-汞汞單質(zhì)汞是一種難溶于水的液態(tài)金屬單質(zhì)汞是一種難溶于水的液態(tài)金屬 排入水體的汞，由于物理、化學(xué)、生物等因素的影排入水體的汞，由于物理、化學(xué)、生物等因素的影響會發(fā)生一系列的變化，一般來說不管什么形態(tài)無響會發(fā)生一系列的變化，一般來說不管什么形態(tài)無機汞在微生物的作用下會轉(zhuǎn)化成甲基汞和二甲基汞，機汞在微生物的作用下會轉(zhuǎn)化成甲基汞和二甲基汞，這種生物轉(zhuǎn)化，稱之為汞的生物甲基化作用。在淡這種生物轉(zhuǎn)化，稱之為汞

12、的生物甲基化作用。在淡水底泥中的厭氧細菌可使無機汞甲基化。水底泥中的厭氧細菌可使無機汞甲基化。 8.2.1 重金屬重金屬-汞汞無機汞無機汞進入動物機體，可被腸道吸收進入動物機體，可被腸道吸收10，有機汞有機汞可吸收可吸收90。無機汞吸收后隨血液循環(huán)分布到各個器官。汞在體內(nèi)的。無機汞吸收后隨血液循環(huán)分布到各個器官。汞在體內(nèi)的分布主要在腎、肝、腸壁、腦以及骨胳中，以腎臟含量最高。分布主要在腎、肝、腸壁、腦以及骨胳中，以腎臟含量最高。汞在魚體內(nèi)有很高的殘留，其濃度可比水中高出數(shù)十倍甚至汞在魚體內(nèi)有很高的殘留，其濃度可比水中高出數(shù)十倍甚至更高。更高。 汞離子汞離子在機體內(nèi)與巰基具有很強的親和力，能形成

13、在機體內(nèi)與巰基具有很強的親和力，能形成汞的硫醇鹽，使參與體內(nèi)代謝的酶，使琥珀酸脫氫汞的硫醇鹽，使參與體內(nèi)代謝的酶，使琥珀酸脫氫酶和乳酸脫氫酶等失去活性，阻礙機體代謝的正常酶和乳酸脫氫酶等失去活性，阻礙機體代謝的正常進行。它可以使魚的肝、胰、腎組織細胞退化、壞進行。它可以使魚的肝、胰、腎組織細胞退化、壞死。甲基汞在魚的神經(jīng)系統(tǒng)和紅血球中大量積累，死。甲基汞在魚的神經(jīng)系統(tǒng)和紅血球中大量積累，引起魚神經(jīng)中毒引起魚神經(jīng)中毒 8.2.1 重金屬重金屬-鎘鎘鎘的價態(tài)變化比較少，除單質(zhì)鎘外，一般為正二價鎘的價態(tài)變化比較少，除單質(zhì)鎘外，一般為正二價的形態(tài)，主要是氯化鎘、硝酸鎘等，鎘污染曾引起的形態(tài)，主要是氯化

14、鎘、硝酸鎘等，鎘污染曾引起震驚世界的公害震驚世界的公害“骨疼病。骨疼病。鎘在魚體內(nèi)可以有很高的殘留，主要殘留在腎臟和鎘在魚體內(nèi)可以有很高的殘留，主要殘留在腎臟和肝臟之中，可以造成腎管細胞損害，并影響肝酶活肝臟之中，可以造成腎管細胞損害，并影響肝酶活性和血液變化，抑制肝細胞，線粒體氧化磷酸化過性和血液變化，抑制肝細胞，線粒體氧化磷酸化過程，故對各種氨基酸脫羥酸、組氨酸酶、過氧化酶、程，故對各種氨基酸脫羥酸、組氨酸酶、過氧化酶、脫羥酶等都有抑制作用，使之產(chǎn)生代謝障礙，引發(fā)脫羥酶等都有抑制作用，使之產(chǎn)生代謝障礙，引發(fā)炎癥、水腫等，炎癥、水腫等，鎘會造成魚體脊椎彎曲、產(chǎn)生癌變、畸變、突變。鎘會造成魚體

15、脊椎彎曲、產(chǎn)生癌變、畸變、突變。 8.2.1 重金屬重金屬-鉛鉛鉛除單質(zhì)之外，還有正二價和正四價兩種價態(tài)，鉛除單質(zhì)之外，還有正二價和正四價兩種價態(tài)，在天然水體中的鉛常以正二價化合物出現(xiàn)，鉛化在天然水體中的鉛常以正二價化合物出現(xiàn)，鉛化合物主要是硝酸鉛和醋酸鉛，鉛的氧化物等。合物主要是硝酸鉛和醋酸鉛，鉛的氧化物等。水中懸浮顆粒、膠體微粒及有機物對于鉛有著強水中懸浮顆粒、膠體微粒及有機物對于鉛有著強烈地吸附作用。烈地吸附作用。此外，鉛同有機物特別是腐植酸有很強的配位能此外，鉛同有機物特別是腐植酸有很強的配位能力，力，以離子態(tài)存在于天然水環(huán)境的鉛占很少局部以離子態(tài)存在于天然水環(huán)境的鉛占很少局部 8.2

16、.1 重金屬重金屬-鉛鉛鉛離子進入機體主要由腸道吸收后，進入血循環(huán)鉛離子進入機體主要由腸道吸收后，進入血循環(huán)主要積蓄在肝臟、腎和骨胳中主要積蓄在肝臟、腎和骨胳中鉛對造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和血管方面的毒性最明顯鉛對造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和血管方面的毒性最明顯鉛可影響血紅蛋白合成過程。對酶活性的抑制主要表鉛可影響血紅蛋白合成過程。對酶活性的抑制主要表現(xiàn)在對三磷酸腺苷酶的活性，這也是使中毒魚類出現(xiàn)現(xiàn)在對三磷酸腺苷酶的活性，這也是使中毒魚類出現(xiàn)溶血的原因溶血的原因血管痙攣是鉛中毒的典型病癥。血管痙攣是鉛中毒的典型病癥。鉛在魚體內(nèi)會有高殘留，對魚的誘變性呈陽性鉛在魚體內(nèi)會有高殘留，對魚的誘變性呈陽性8.2.2

17、農(nóng)藥農(nóng)藥-有機氯農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥是一種劇毒農(nóng)藥，大多用作殺蟲劑有機氯農(nóng)藥是一種劇毒農(nóng)藥，大多用作殺蟲劑有機氯農(nóng)藥化學(xué)屬性穩(wěn)定，非常難以降解有機氯農(nóng)藥化學(xué)屬性穩(wěn)定，非常難以降解和重金屬一樣，它們可以通過食物鏈在魚體內(nèi)富集，和重金屬一樣，它們可以通過食物鏈在魚體內(nèi)富集，富集倍數(shù)可以達幾萬倍以上。富集倍數(shù)可以達幾萬倍以上。它們屬于脂溶性化合物，微溶于水，而在脂肪中卻它們屬于脂溶性化合物，微溶于水，而在脂肪中卻大量溶解積蓄，在肝、腎、心臟也都可以蓄積并使大量溶解積蓄，在肝、腎、心臟也都可以蓄積并使其受到破壞，當(dāng)魚體營養(yǎng)缺乏時，蓄積在脂肪中的其受到破壞，當(dāng)魚體營養(yǎng)缺乏時，蓄積在脂肪中的有機氯農(nóng)藥

18、也會釋放到血液中，使魚中毒死亡有機氯農(nóng)藥也會釋放到血液中，使魚中毒死亡有機氯農(nóng)藥主要有六六六、有機氯農(nóng)藥主要有六六六、DDT、狄氏劑、毒殺芬、狄氏劑、毒殺芬8.2.2 農(nóng)藥農(nóng)藥-有機磷有機磷有機磷農(nóng)藥相對有機氯農(nóng)藥化學(xué)性能有機磷農(nóng)藥相對有機氯農(nóng)藥化學(xué)性能不穩(wěn)定，降解快不穩(wěn)定，降解快敵百蟲、敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、甲胺磷等敵百蟲、敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、甲胺磷等有機磷農(nóng)藥在有機磷農(nóng)藥在酸性酸性溶液中較溶液中較穩(wěn)定穩(wěn)定，在，在堿性堿性溶液中溶液中易分易分解解而失去相應(yīng)的毒力而失去相應(yīng)的毒力有機磷主要有機磷主要經(jīng)鰓、胃腸道經(jīng)鰓、胃腸道進入機體，經(jīng)血液和淋巴分進入機體，經(jīng)血液和淋巴分布全身布全身( (

19、肝臟最多、胃次之，肌肉最少肝臟最多、胃次之，肌肉最少) )，在魚體內(nèi)的，在魚體內(nèi)的半衰期從幾小時到幾個月不等半衰期從幾小時到幾個月不等有機磷的主要毒性是由于有機磷的主要毒性是由于抑制膽堿脂酶的活性抑制膽堿脂酶的活性，使其，使其失去水解乙酰膽堿的能力，阻斷興奮傳入感受器，造失去水解乙酰膽堿的能力，阻斷興奮傳入感受器，造成其神經(jīng)中毒成其神經(jīng)中毒8.2.2 農(nóng)藥農(nóng)藥其它農(nóng)藥其它農(nóng)藥菊酯類是我國第三代農(nóng)藥，屬于高效、低毒、低殘菊酯類是我國第三代農(nóng)藥，屬于高效、低毒、低殘留農(nóng)藥。對哺乳類和其它動物毒性不大，對魚類仍留農(nóng)藥。對哺乳類和其它動物毒性不大，對魚類仍屬于高毒，而且作用迅速，殺傷力大，中毒病癥也屬

20、于高毒，而且作用迅速，殺傷力大，中毒病癥也根本相同根本相同菊酯類主要包括：溴氰菊酯、氯氰菊酯、殺滅菊酯菊酯類主要包括：溴氰菊酯、氯氰菊酯、殺滅菊酯和最新產(chǎn)品氟氰菊酯等和最新產(chǎn)品氟氰菊酯等除草劑除草劑主要有除草醚、敵稗，屬于非激素類型的觸殺主要有除草醚、敵稗，屬于非激素類型的觸殺劑，其中除草醚為奶油色針狀結(jié)晶固體，劑，其中除草醚為奶油色針狀結(jié)晶固體，22時在水時在水中溶解度為中溶解度為0.71.2mg/l，溶于乙醇、甲醇、醋酸、丙，溶于乙醇、甲醇、醋酸、丙酮、苯等，它們對于魚類屬于低毒類。除草劑對藻類酮、苯等，它們對于魚類屬于低毒類。除草劑對藻類有殺傷力有殺傷力8.2.3 石油石油p石油中鏈烷烴

21、是原油的主要成分，芳香烷易溶于石油中鏈烷烴是原油的主要成分，芳香烷易溶于水，是構(gòu)成水生生物毒性的主要局部水，是構(gòu)成水生生物毒性的主要局部p石油類對于魚類的致害機理：大量油類覆蓋水面石油類對于魚類的致害機理：大量油類覆蓋水面使水面與空氣交換隔絕造成水體缺氧，另外大量使水面與空氣交換隔絕造成水體缺氧，另外大量的油污附于魚鰓、體表、鰭條上影響魚的呼吸和的油污附于魚鰓、體表、鰭條上影響魚的呼吸和運動，且鰓上的油污可能引起魚的鰓部發(fā)炎和呼運動，且鰓上的油污可能引起魚的鰓部發(fā)炎和呼吸障礙死亡。吸障礙死亡。p受石油污染的魚體表及鰓部粘液分泌旺盛，體表受石油污染的魚體表及鰓部粘液分泌旺盛，體表及鰓部有較多附著

22、物，中毒后行動緩慢、乏力，及鰓部有較多附著物，中毒后行動緩慢、乏力，魚苗易造成體形彎曲畸形，魚肉有煤油及酚味，魚苗易造成體形彎曲畸形，魚肉有煤油及酚味，特別是在加熱后，氣味更加明顯特別是在加熱后，氣味更加明顯8.2.4 耗氧有機物與難降解有機物耗氧有機物與難降解有機物生活污水和某些工業(yè)廢水中含有糖、蛋白質(zhì)、生活污水和某些工業(yè)廢水中含有糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、酯類、纖維素等有機物氨基酸、酯類、纖維素等有機物這些物質(zhì)以懸浮狀態(tài)或溶解狀態(tài)存在于水中，這些物質(zhì)以懸浮狀態(tài)或溶解狀態(tài)存在于水中，排入水體后能在微生物作用下分解為簡單的無排入水體后能在微生物作用下分解為簡單的無機物，在分解過程中消耗氧氣，使水體中的溶機物，在分解過程中消耗氧氣，使水體中的溶解氧減少，微生物繁殖解氧減少，微生物繁殖當(dāng)水中溶解氧降至當(dāng)水中溶解氧降至4 mgL 以下時，將嚴重影以下時，將嚴重影響魚類和水生生物的生存響魚類和水生生物的生存 8.2.4 耗氧有機物與難降解有機物耗氧有機物與難降解有機物難