浅析水体重金属污染的危害及生物监测方法_如何检测水中重金属

　　【摘要】分析了水体重金属污染的危害，提出了水体重金属污染的生物监测方法，主要是通过水藻类、浮游动物、微生物等实现监测的目的。 　　【关键词】水体；重金属污染；危害；生物监测
　　
　　随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，重金属排放造成的环境污染问题不断凸显，据统计，自2009年以来，我国已连续发生30多起重特大重金属污染事件。重金属污染已不单是环境保护问题，而愈来愈演变为威胁公共安全的重大事件，亟待解决。2011年2月，国务院通过了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，这成为中国第一个“十二五”国家规划，也是首个针对“重金属污染综合防治”的五年规划，由此可见党中央、国务院对解决环境中重金属污染问题的高度重视。近年来，水体的重金属污染日趋加剧已成为不争的事实，水环境重金属污染不但造成了重大经济损失，还对水生生态系统平衡及人类生命健康都带来了极大的破坏。因此，加强对重金属污染的研究和监测显得尤为重要。
　　1.水体重金属污染的危害分析
　　重金属指比重大于5g/cm3的金属，约有45种，如铜、铅、锌等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。重金属污染是一个世界性的环境问题，其根源是由于人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，从而导致环境质量恶化。重金属元素经由各种工业(如采矿、冶炼、电镀等)废水和固体废弃物的渗出液直接排入河流、湖泊或海洋等水体，致使水体含有较高含量的重金属。由于这种受重金属污染的水在颜色、气味等方面与正常水没有太大差别，所以不易引起人们的警觉，容易引起重金属污染事故。
　　重金属在水体中不能被微生物降解，只能以不同的价态在水、底质和生物之间迁移转化，发生分散和富集作用，当在水体中积累到一定的限度就会对水体――水生植物――水生动物系统产生严重危害。重金属进入水生生态系统后分布于水生生态系统的各个组分中，对生态系统各组分产生影响(即生态效应)。当生物体内重金属积累到一定数量后，就会出现受害症状，生理受阻、发育停滞，甚至死亡，并使整个水生生态系统结构和功能受损、崩溃。鱼类和贝类富集重金属后被人类所食用，或者重金属被稻谷、小麦等农作物所吸收并被人类食用，重金属就会进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，使人产生重金属中毒，影响人类健康，轻则发生怪病（水俣病、骨痛病等），重者就会死亡。此外，重金属还具有较高的移动性和较低的中毒浓度，如毒性较强的Hg、Cd产生毒害的浓度仅为0.01～0.001mg/L，使得重金属污染具有一定的隐蔽性和延后性。有些重金属在微生物作用下转化为毒性更强的重金属化合物，如甲基汞进入生态系统后，经食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体内富集，引起生态系统中各级生物的不良反应，危害包括人体在内的各种生命体的健康与生存。有关学者研究表明：水体中Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生长； Cu、Zn、Mn等金属离子在鱼体内的积累，能影响鱼的性别和生长；水体中重金属离子的含量超过一定浓度会引起文昌鱼中毒，使其身体逐渐弯曲，并最终导致死亡；净水中残留的过量Pb对人体健康会产生危害，主要是抑制胚胎神经的正常发育、导致痴呆、骨萎缩等。
　　目前我国绝大多数城市都不同程度地存在着突出的水质问题，对我国各大湖泊的调查结果表明，近年各种重金属污染呈上升趋势。从我国七大水系的调研结果可以看出，长江水系Cd污染仅次于Hg、COD、BOD和挥发酚；黄河水系有16.7%的断面总Cd含量超标；淮河干流总Cd含量超标率为16.7%；海滦河总Cd含量平均超标率为16.7%～83.9%；大辽河水系污染较轻。在对所统计的26个国控湖泊、水库的监测中发现了不同程度的Cd污染问题，污染程度仍次于Hg污染。
　　2.水体重金属污染的生物监测方法
　　水体重金属污染的生物监测指利用水生生物在一定的水环境条件下，受水体重金属污染物影响会产生各种生物反应来测试水体的污染状况。利用生物对环境污染进行监测，可从不同层次上分析污染危害程度，为环境评价、污染预报和污染物危险性提供依据。
　　2.1水藻类
　　水藻类是水体的初级生产者，在水生生态系统的食物链中起着十分重要的作用。重金属通过各种途径进人水体后，一旦被藻类吸收，将引起藻类生长代谢与生理功能紊乱，抑制光合作用，减少细胞色素，导致细胞畸变、组织坏死，甚至使藻类中毒死亡，改变天然环境中藻类的种类组成。通过分析水生藻类的种类和数量组成，研究其生理、生化反应及积累毒物的特点，可以准确地判断水体的污染性质和污染程度。例如，海带就常常用作监测重金属污染的指示植物。海带在水域长期与重金属接触，体内会富集较多的重金属，对其进行抽样测定，不但可以指示该水域重金属的污染程度，而且可以推演其富集的潜在影响。海带生长时间的长短与水域重金属污染情况成正相关。
　　2.2浮游动物
　　浮游动物包括原生动物、轮虫、枝角类和桡足类等动物，是水生生态系统的主要组成部分。很多浮游动物对环境变化敏感，同时有积累和代谢一定量污染物的作用。通过研究一定生态系统中浮游动物的种类、组成、数量的变动以及生物量的分布，采用生物污染指数和生物多样性指数，可以评价水体的污染程度。例如，黄玉瑶、任淑智等以河蚬作为指示动物对蓟运河的Hg污染进行了监测，结果表明，河蚬体内的Hg含量与污染源距离明显相关，根据河蚬体内的Hg含量可以反映蓟运河的Hg污染程度与变化。英国、美国、法国等国家利用贻贝和牡蛎作为指示生物监测海洋重金属污染；香港用釉蚝、翡翠贻贝、蚌等双壳类软体动物进行重金属生物监测。
　　2.3微生物
　　生物种群数量的变化是重金属污染的重要表征，微生物群落是用于湖泊、水库、池塘和河流水质监测的国家标准方法之一。通过测定微生物群落的结构和功能的各种参数可预测出水体的质量变化。同时，微生物群落也被应用于室内毒性试验，可预防废水和化学物质包括重金属对水体微生物的毒性，为制定相应的安全浓度和最高允许浓度提出群落水平的基准。例如，可以利用发光细菌监测水体的重金属污染，其正常的新陈代谢过程中会发出400nm的蓝绿色可见光，一旦受到重金属污染的干扰，就会破坏其发光，因此，可以根据其发光的变化来测定水体重金属污染程度。■
　　
　　【参考文献】
　　［１］陆书玉．环境影响评价［M］．北京：高等教育出版社，2001.
　　［２］周怀东，彭文启．水环境与水环境修复[M]．北京：化学工业出版社，2005：3．
　　［３］朱圣清，臧小平．长江主要城市江段重金属污染状况及特征[J]．人民长江，2001，(2)7：23―25．
　　［４］黄海涛，梁延鹏，魏彩春等．水体重金属污染现状及其治理技术[J]．广西轻工业，2009 5：269．273．
　　［５］孙铁珩，周启星，李培军．污染生态学[M]．北京：科学出版社，2001．
　　［６］赵红霞，周萌，詹勇，等．重金属对水生动物毒性的研究进展[J]．中国兽医杂志，2004，40(4)：39-41．
　　［７］常学秀，文传浩，王焕校．重金属污染与人体健康[J]．云南环境科学，2000，19(1)：59-61．
　　［８］黄永杰，刘登义，王友保，等．八种水生植物对重金属富集能力的比较研究[J]．生态学杂志，2006，25(5)：541-545．
　　［９］何孟常．水体沉积物重金属生物有效性及评价方法[J]．环境科学进展，1998，6(5)：9-19．