养殖水体的污染与防止

发表时间:2018/7/6 9:46:32  浏览次数:105  
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生态学的理论认为,在自然情况下,生态系统的稳定,是由于它在结构与功能上都处于动态平衡,这就是生态平衡。当外来的因素引起生态平衡的波动时,生态系统内部通过物理、化学或生物学的调节,可以使之重新达到平稳。这就是系统的自我调节和自我维持。如果外力冲击强度超过了系统的自我维持范围(阀值),就会出现生态系统的功能紊乱,结构破坏。人类活动造成进入水体的物质超过了水体自净能力,导致水质恶化,影响到水体用途,就是水体污染。

一、天然水体污染特点 
1、河流污染特点

(1)污染程度随径流变化 河流的径污比(径流量与排入河中污水量的比值)的大小决定了河流的污染程度。通常,如果河流的径污比大,稀释能力就强,河流受污染的可能性和污染积蓄就小,反则反之。河流的径流随季节而变化,河流的污染程度也相应地变化。

(2)污染影响范围广 随着河水的流动,污染物质随之扩散,故上游受污染很快就影响到下游。因此,河流污染影响范围不限于污染发生地区,还可殃及下游,甚至可以影响海洋。正因为河流稀能力比其它水体大,复氧能力也强,有些人就把河流作为废水天然处理场所,任意向河中排放废水。殊不知河水的稀释能力是有一定限度的,超过这个限度,河流就要遭受污染,一旦受污染影响范围就广。

(3)污染易于控制 河水交换较快,自净能力较强,水体范围相对集中,因此其污染较易控制。但是,河流一旦被污染,要恢复到原有的清洁程度,往往要花费大量的资金和较长的治理时间。如英国泰国晤士河的治理,前后经进100多年的治理,特别是本世纪50年代以来,运用环境系统工程,加强了技术措施与科学管理,河流水污染控制取得显著成效,绝迹百年的鱼群又重新泪游到泰晤士河之中。1980年以后才达到了Ⅱ级水质标准。

2、湖泊(水库)污染特点

(1)湖泊污染的来源广、途径多、污染物种类复杂 上游和湖区的入湖河道,可以携带其流径地区厂矿的各种工业废水和居民生活污水入湖;湖周农田土壤中的化肥、残留农药及代谢产物和其它污染物质可通过农田排水和降水径流的形式进入湖泊;湖中生物((水草、鱼类、藻类和底栖动物)死亡后,经微生物分解,其残留物也可污染湖泊。几乎湖泊流域环境中的一切污染物质,都可以通过各种途径最终进入湖泊,故湖泊较之河流来说,污染来源更广,成分更复杂。

(2)湖水稀释和搬运污染物质的能力弱 湖泊由于水域广阔、贮水量大、流速缓慢,故污染物质进入后,不易迅速地达到充分混合和稀释,相反却易沉入湖底蓄积,并且也难以通过湖流的搬运作用,经出湖河道向下游输送。即使在汛期,湖泊由于滞洪作用,洪水进入湖泊后流速迅速减慢,稀释和搬运能力远不如河流那样强。此外,流动缓慢的水体复氧作用降低,使湖水对有机物质的净化能力减弱。

(3)湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强 湖泊里孕育着丰富的水生动植物,微生物可将有机污染物矿化分解为无机营养盐。例如酚可通过藻类、细菌或底栖动物的代谢水解成二氧化碳和水;含氮有机物矿化分解为铵盐等转化为无害物质。有些生物可吸收富集铜、铁、钙、硅、碘等元素,比水体中的浓度可大数百倍、数千倍,甚至数万倍。这些都有利于湖水净化。但也有污染物经转化成为毒性更强的物质,例如无机汞可被生物转化成有机的甲基汞,并在食物链中传递浓缩,使污染危害加重。

水库是人工湖泊,又保留着河流的某些特点,因此,它兼有河流与湖泊的污染特点,但都不如河流或湖泊那么典型。

3、我国地表水质污染特点

(1)我国北方地区水体污染往往比南方严重,西部比东部严重 这是由于我国西部和北部降水量少,属缺水地区,河道流量小,释自净能力弱,以致水体易于污染。长江以南和东部沿海地区降水量大,河道流量大,特别是热带亚热带的一些河流,如珠江流域,全年水量丰沛,稀释能力大,且由于水温高、溶氧富裕,水体自净能力较强,故污染物在较短时间或较短流程中就被降解。因此,长江、珠江等大江,虽然沿岸接纳大量的工业废水和生活污水,但污染一般还较轻。但是,经过大城市的江段污染仍然是严重的。

(2)随各地降水量的多寡形成季节变化 一般在夏季为河流丰水期,此时河水流量大,稀释和自净能力都强,除了在暴雨初期造成局部水体污染物含量增多之外,丰水期水质状况总是比枯水季节好得多。在冬季和初春,我国许多河流处于枯水期,流量不大。特别在北方,许多河流虽不致干涸,但水量少,流速极其缓慢,对污染物稀释能力小,加以冰冻及水温低,自净能力弱,致使枯水期的污染加重。

(3)在我国大城市的工业区和人口密集区附近的水体污染较严重 大城市,人口稠密,工业和生活污染物多,水体污染严重。而且对非城区的河段和湖泊,农田排水和地表径流等面源污染造成的水体污染尤为严重性。实际上,面源污染常常是河流和湖泊有机污染和富营养化的主要原因。

4、海洋污染有何特点

随着人类生产的发展、人口的不断增长,在生产和生活过程中产生的废弃物也越来越多。这些废弃物的绝大部分最终直接或经江河及大气间接进入海洋。这些物质的输入,使得海洋(特别是那些靠近陆地的沿岸水域)水体中正常的物质组成的能量分布的平衡关系受到严重影响,继而损害人类对海洋资源的开发利用。海洋污染是指“人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境,其中包括河口湾,以至造成或可能造成损害生物资源和海洋生物、危害人类健康、妨碍包括捕鱼和海洋的其他正当用途在内的各种海洋活动、损害海水使用质量和减损环境优美的有害影响”。

(1)污染源广 除人类在海洋的活动外,人类在陆地和其他活动方面所产生的各种污染物,也将通过江河径流入海或通过大气扩散和雨雪等降水过程,最终都将汇入海洋。人类的海洋活动主要是航海、捕鱼和海底石油开发,目前全世界各国有近8万艘远洋商船穿梭于全球各港口,总吨位达5亿吨,它们在航行期间都要向海洋排出含有油性的机舱污水,仅这项估计向海洋排放的油污染每年可达百万吨以上。通过江河径流入海含有各种污染物的污水量更是大得惊人。

(2)持续性强 海洋是地球上地势最低的区域,它不可能像大气和江河那样,通过一次暴雨或一个汛期使污染得以减轻,甚至消除。一旦污染物进入海洋后,很难再转移出去,不能溶解和不易分解的物质在海洋中越积越多,它们可以通过生物的浓缩作用和食物链传递,对人类造成潜在威胁。美国向海洋排放的工业废物占全球总量的1/5,每年因水生物污染或人们误食有毒海产品造成的污染中毒事件达1万起以上。

(3)扩散范围广 全球海洋是相互连通的一个整体,一个海域出现的污染,往往会扩散到周边海域,甚至扩大到邻近大洋,有的后期效应还会波及全球。比如海洋遭受石油污染后,海面会被大面积的油膜所覆盖,阻碍了正常的海洋和大气间的交换,有可能影响全球或局部地区的气候异常。此外石油进入海洋,经过种种物理化学变化,最后形成黑色的沥青球,可以长期漂浮在海上,通过风浪流的扩散传播,在世界大洋一些非污染海域里也能发现这种漂浮的沥青球。

(4)防治难危害大 海洋污染有很长的积累过程,不易及时发现,一旦形成污染,需要长期治理才能消除影响,且治理费用较大,造成的危害会波及各个方面,特别是对人体产生的毒害更是难以彻底清除干净。50年代中期,震惊中外的日本水俣病,是直接由汞这种重金属对海洋环境污染造成的公害病,通过几十年的治理,直到现在也还没有完全消除其影响。“污染易、治理难”,它严肃告诫人们,保护海洋就是保护人类自己。

二、污染物的来源和分类 
污染物的分类有多种方法,现就污染物的降解特性和污染物的成分进行分类。

(一)按污染物的降解特点分类

1、非降解性污染物 该类污染物包括铝制品、汞盐、长链的本酚化合物、DDT和姿氯联苯等。在自然环境中这类物质不降解或降解很慢,也就是说,它们随着人为输入而祖水体中逐渐积累起来。此类非降解性污染物不仅积累,而且还经常沿着食物链传递和富集。这类污染物一般通过移除和分离提取而减少,仅靠自然的降解过程来净化水体需要本当长的时间。这类污染物质在水中的增加,从开始就对生物的生产过程产生不利影响,使水体的生产力下降。

2、降解性污染物 这类物质包括生活污水、农副产品加工废物等。它们能很快经自然过程得到分解,或在机械系统中分解(如城市垃圾处理工厂)。热污染也可包含在这一范畴中,因为它是利用自然方式很快消释的。这类物质少量进入水体会增加水体的能量或营养物,使水体的生产力增加。但输入的能量超过水体负荷能力时也会产生问题,如出现藻类水华、藻类突然大量死亡等。在这一水平上再增加能量或营养输入,水体的生产力将下降,水质恶化。

(二)按污染物的成分分类

1、重金属污染物 一般把比重大于5g/m3、周期表中原子序数大于20的金属元素称为重金属,其中过渡性金属元素与污染的关系尤为密切。这些元素有Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Co、Ni、Sn,还有类金属As等。其中尤以Hg、Cd、Pb、Cr和As的污染最突出。

2、非金属无机有毒污染物 这类污染物主要有氰化物和氟化物。氰化物包括氰化钾、氰化钠、氰化氢。氰化物主要来自电镀、矿石浮选、化工和炼焦等工厂排放的废水,氟化物主要来自食氟置较高的集水区。

3、有毒有机物 这类物质主要有酚类和有机农药。环保工作巾被引起重视的酚类化合物主要是苯酚和甲酚。其来源主要是焦化厂、煤气厂和合成酚类化合物的化工厂。常用的农药有有机磷和有机氯农药,前者如敌百虫、敌敌畏、对硫磷(1605)、马拉硫磷、乐果等,后者如DDT、666、毒杀芬、氯丹等。

4、耗氧有机物 这类物质包括蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合物等。一般在生活污水和造纸、皮革、纺织、食品、石油加工、焦化、印染等工业废水中含有较多的耗氧有机物。

5、病原微生物 病原微生物包括致病细菌和病毒,它们主要来自生活污水、医疗系统的污水和垃圾的淋溶水。

6、酸、碱污染物 碱污染物主要来自造纸、化纤、制碱及炼油等工业废水。酸污染物主要来自造纸、制酸、粘胶纤维等工业废水、矿山排水和酸性降水。

7、油污染物 油属一种特殊的有机污染物,水体中油类物质主要来自石油运输、工业含油废水的排放及大气油类污染物质的降落。

8、热污染 主要来自热电站或核电站排出的冷却水。

9、悬浮固体物质 悬浮固体物质是一种难溶的微细颗粒,多来自工矿废弃物和流域冲屈J带来的悬浮物及推移质。

10、放射性污染物主要来自放射性矿石、核电站和医院废水及核武器实验沉降物。

三、主要污染物的污染特点及对水生生物的影响 
造成水域污染,危害渔业的污染物很多,这里仅介绍20种(类)影响较普遍、较严重的污染物。

1、汞 汞及其化合物进入水体后可有三种形态:Hg、Hg+和Hg2+。一般情况下,绝大多数汞以Hg2+形式排放。汞在天然水中的浓度一般不超过0.1ugL/L,在沙质底泥中其含量小于0.01~0.05mg/kg,在富含有机质的底泥中为0.05~0.15mg/kg。在污染地区水中的汞含量可高出背景值3~4个数量级。

在水环境中,汞可发生如下的迁移和转化:(1)胶体吸附与沉积。存在于水体底泥及悬浮物中的各种有机和无机胶体对汞有强烈的吸附作用。由于吸附作用可使水中的汞由天然溶液转入田相而沉积于底泥中或悬浮物上。水体底质中的吸附汞也可因解吸作用再次迁移至水中。(2)络合物形成与溶解迁移。在富含氧的淡水中,汞主要以Hg(OH)+、Hg(OH)2和HgCl2的形式存在,从而提高了汞化合物的溶解度及水迁移能力。(3)汞的甲基化作用。水中Hg2+经过微生物作用转变为有剧毒的甲基汞。水环境中只有某些低等藻类具有分解甲基汞的能力。(4)汞的生物富集作用。水及底质中的无机汞或有机汞均可被水生生物吸收而被富集。

Hg2+可与蛋白质中的硫氢基结合,破坏酶的正常活动。元素汞和甲基汞可迅速蓄积在脑组织中,损害脑组织。Hg2+对鱼类的急性中毒浓度范围由虹鲔的30ug/L到莫桑比克罗非鱼的1000ug/L。硝酸亚末的毒性比Hg2+大4~31倍。汞的慢性中毒实验表明,甲基汞的慢性毒性最大。甲基汞对大型水蚤和虹鳟的慢性中毒浓度小于0.07ug/L,而Hg2+大型水蚤则为1.1ug/L,对鲤科小鱼小子0.26ug/L。淡水桩物对汞的敏感性小于淡水动物。藻类对汞的富集系数达5000~10000,水生昆虫为1000~5000,鱼、虾为10~650。

2、镉 镉在天然水中以简单离子(Cd2+)存在,当pH在8~9时生成Cd(OH)+等筒单络合离子。在水环境中,由于吸附作用镉主要存在于底泥和悬浮物中。镉进入动物体内后,一部分与血液中血红蛋白结合,一部分低分子金属硫蛋白结合随血液分布到各内脏器官,最后积蓄于肝和肾中,造成肾萎缩和骨病。鱼类镉中毒后鳍基部充血。镉对淡水动物朐急性中毒浓度范围从虹鳟的1.0ug/L到蜉蝣的28000ug/L。实验表明,硬度对镉的急性毒性有拮抗作用。镉对淡水动物的慢性中毒浓度范围为从对大型水蚤的0.15ug/L到大西洋鲑的156ug/L。淡水植物受镉不利影响的浓度范围为2~7400ug/L。淡水无脊椎动物对镉的富集系数是164~4190,而鱼类的范围为3~2213。

3、铬 铬常以6价和3价两种状态存在于水中,而前者比后者的毒性约大100倍。天然地表水中铬的含量小于10ug/L,由于吸附作用水体底泥中铬的含量常大大超过水中的含量。铬有刺激性和腐蚀性,进入血液后氧化成氧化铬,使血液携氧能力降低,发生肉窒息。铬还对胃肠粘膜有刺激作用,对中枢神经有毒害作用。6价铬对校角类的急性中毒浓度为23.07ug/L,而对石蝇则高达1870mg/L。6价铅的毒性随硬度和pH的增加而增加。三价铬对18个属中的20种淡水生物的急性中毒浓度范围由对蜉蝣的2221ug/L到对石蛾的11060ug/L。硬度对其毒性有显著影响,在软水中三价铬有更大的毒性。6价铬对虹鳟和湖红点鲑的慢性毒性值约为264.6ug/L,大麻哈鱼在16ug/L时生长速度减慢。而鲤科小鱼则为1987ug/L。绿藻对6价铭十分敏感。软水中3价铬对大型水蚤的慢性中毒值为66ug/L,而硬水中44ug/L的浓度则抑制其繁殖。在软水中3971ug/L的3价铬使淡水绿藻受到不利影响。

4、铅 铅在自然界中主要以铅盐形态存在,绝大多数不易溶解。高浓度铅影响血液循环,损害神经。长期暴露在铅中的鱼类会出现病态黑尾病。钻在水中的毒性受硬度、pH值等因子影响。铅对枝角类的慢性中毒浓度为12.3~128.1ug/L。铅浓度大于500ug/L时淡水藻类的生长受到影响。淡水无脊椎动物和鱼类对铅的富集系数范围为42~1700。

5、铜 有毒性的铜的形态为Cu2+。Cu2+,常与无机物或有机物结合,并被吸附在颗粒物表面。天然水铜浓度常小于5ug/L。铜对鱼类的急性中毒浓度范围在20~10000ug/L。铜的毒性与硬度、pH值和有机物的存在等多种因素有关。铜对小溪鳟鱼和北方狗鱼的慢性毒性浓度分别为3.87ug/L和60.36ug/L。无脊椎动物和鱼对铜的慢性毒性的敏感性大体相同。淡水植物对铜的敏感性与动物也相似。

6、锌 锌在水中能以锌离子、锌盐或吸附于悬浮物上等形式存在。天然水中浓度多在1-200ug/L。锌的毒性也受硬度、pH、溶氧、温度等因子的影响。锌使鲤鱼急性中毒的浓度为700ug/L,鲫鱼为900ug/L,鲢、鳙和草鱼的浓度在260ug/L以上。对小溪大麻哈鱼的慢性中毒浓度为36.41ug/L。锌为30ug/L时月芽藻的生长受到抑制。由于生物富集,锌在淡水动物组织中的浓度可达水中浓度的51~1130倍。

7、砷 水中砷多以3价神和5价种形式存在,三价神还常与硫化物结合成硫化砷沉淀。砷盐在水中溶解量不大,未受污染的河水中砷含量平均值为1ug/L。冲进入动物体后,主要与酶系统中的硫相结合,使重要的与代谢有关的酶系统失去作用,引起一系列功能与气质性病变。3价砷对枝角类的急性中悲浓度为812ug/L,对鲦鱼(鱼邀科)的致死阈为234mg/L。月芽藻对5价砷比3价砷敏感45倍以上。砷并不会被生物富集到很高的程度,但较低等的水生生物可能比鱼类产生较高的积累,这是由于肿在鱼体组织内砷留期较短。砷酸盐可作为除社剂,对水生维管束植物有较大的影响。

8、氨 氨极易溶于水,溶于水后,部分以分子志(非离子氨)存在,部分生成铵离子。氨的毒性主要是非离子氨(NH3)造成的。鉴于NH3、NH4+和OH-之间的平衡关系,氨的毒性在很大程度上取决于pH值,另外还和水温、盐度等有关。pH与温度升高使NH3增加。在含盐量不高的水中,随盐度增加NH3减少。鱼对NH3的急性中毒表现为失去平衡,过度兴奋呼吸增加,心血输出和氧的吸收增加,更严重时能引起惊厥、昏迷以至死亡。NH3在低浓度时对鱼有多种影响,其中包括孵化成活率降低,生长速度和形态发育减慢及引起鳃、肝和肾脏组织病变。

在正常淡水pH条件下,14科19种淡水无脊椎动物的NH3,急性中毒浓度为0.53~22.8mg/L。9科29种鱼类的急性中毒浓度为0.083~4.60mg/L,其中鲑科鱼类为0.083~1.09mg/L,非鲑科鱼类为0.14~4.60mg/L。对水蚤的慢性中毒液浓度为0.304~1.2mg/L,对淡水鱼为0.0017~0.812mg/L。淡水植物较之无脊椎动物或鱼对NH3有更大的忍耐性。

9、氯 氯气极易溶于水,生成HOCl和OCl-,能使动植物失去自然属性,故可用作消毒剂,主要用于杀灭微生物。游离型有效氯与含氮有机物生成氯胺,也对鱼有毒。氯对水生生物的毒性取决于总残余氯的浓度,即游离氯和氯胺的含量。氯对33种淡水动物的急性中毒浓度范围是由对大型水蚤的28ug/L到对三棘刺鱼的710ug/L。对几郡无脊椎动物和鱼的慢性毒性范围为3.4~26ug/L。鲑、鳟亚目的鱼对氯最为敏感。当余氯为10ug/L时,数天内可杀死成体鲑、鳟鱼,当氯为6ug/L时,这些鱼的鱼苗会被杀死。虹鳟对1u/L的氯就开始有回避反应。

10、硫化物 硫化氢当可溶性硫化物进入水体后,它们即与氢离子反应生成HS-或H2S,其比例取决于水的pH值。当pH值为9时,约99%的硫化物以HS-形式存在;当pH值为7时,硫化物等量解离为HS-和FI2s;当pH值为5时,约99%的硫化物以H2S形式存在。硫化物的毒性主要来源于H2S,因此,pH值影响硫化物的毒性。溶解氧的含量和温度也影响硫化物的毒性。根据慢性毒性实验结果得知,硫化氢对蓝鳃太阳鱼的成体和幼体的安全浓度为2ug/L,对黑头软口鲦鱼为2~31ug/L。在短期实验中鱼卵对硫化物最不敏感而幼鱼最敏感。由于硫化氢在充分曝气的水体中会被自然生物系统氧化为硫酸盐或元素硫,因此,其对水生生物的危害往往是局部的和暂时的。

11、酚类化合物 酚类化合物是苯环上的氢原子被羟基取代后的产物,其中苯酚的毒性最大。含酚废水中又以苯酚和甲酚的含量最高。进入水体的酚可被微生物迅速分解或挥发,但浓度过高会抑制微生物的活动,从而影响酚的降解速度。酚可与植物体内的糖结合。虽然植物对酚有一定的解毒作用,但浓度过高就可能影响其生长甚至造成死亡。酚的浓度在0.1~0.2mg/L时,可使鱼肉带有异味,难以食用。浓度达6.5~9.3mg/L时,能迅速破坏鱼鳃、腹腔出血,以致死亡。酚的生物化学分解过程大量消耗溶解氧,会导致水中溶解氧下降。

12、氰化物 氰化物(-CN)溶于水。由于氰化物的挥发和微生物分解,其在水中被净化的速率很快。氰化物是剧毒物质,对动物的急性中毒主要是进入动物体后分解成氰化氢,迅速进入血液,立即与红细胞中的细胞色素氧化酶结合,造成细胞缺氧。由呼吸中枢的缺氧引起呼吸衰竭是氰化物急性中毒致死的主要原因σ多种淡水生物对氯化物的急性敏感范围值是44.7~2490ug/L,所有实验用无脊椎动物对其急性敏感值都高于400ug/L。用鱼类所做的长期存活实验、部分存活实验和生存周期试验得到的慢性毒性值分别为13.57、7、85和16.39ug/L。对两种淡水无脊椎动物的慢性中毒值分别为18.33和34.06ug/L。淡水水生植物受氯化物影响的浓度范围为30~26000ug/L。锌和锦与氰离子有协同作用,使氰毒性增加。镍和铜离子可能减弱其毒性。温度升高可能使鱼对氰化物的耐受性提高。

13、多氯联苯 多氯联苯是联苯氯化所产生的一类化合物,它具有抗热、抗生物降解和甫集的特性,现已构成全球性污染。1968年日本发生的“米糠油”事件就是它造成的,该事件中数千人中毒,16人死亡。因富集作用,往往使处于食物链末端的食鱼鸟类死亡。鉴于其剧毒和富集性,美国环保局提出的标准为:24h平均计算浓度在0.01ug/L。

14、有机农药 有机氯农药易溶于脂肪和有机溶剂,不溶于水。对人的毒性低于对昆虫的毒性。它具神经毒性,对肝和肾也有明显的损伤,它还抑制鱼类繁殖,极微量的有机氯就可降低某些浮游植物的光合作用。有机氯农药在氧化环境中相当稳定,难于降解,然而在嫌气条件下已知有28种微生物能使DDT转变为DDD(仍有毒),最后转化为无毒的DDA,但这一过程很慢,在自然界需要10年以上的时间才能完成。由于其稳定性和大气转运,现在DDT已存在于生物圈的各个角落,包括南极企鹅和北极爱斯昔摩人体内。其通过食物链逐步富集:终端生物体内浓度可增大儿十万倍。

有机磷农药的残效期短,已在很大程度上代替了有机氯农药。有机磷农药对生物同样具有毒性,但在生物体内富集量较低。其毒性是抑制体内乙酰胆碱酶的活性,从而影响神经系统,使之由兴奋逐渐转入抑制和衰竭。有机磷中毒还可使鱼形态和骨骼产生畸形。

15、耗氧有机物 耗氧有机物有蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合物等,酚类亦可包括在该类中。如若有机物含量较大,微生物耗氧超过外界补充和生物产氧时,则水域将缺氧,给水生生物带来不利影响。

一定的溶解氧量对一般水生生物的生活是必要的。鱼类要求的氧气条件较高。鱼类不同的发育阶段所需要的氧气条件不同,如生命的早期阶段需要氧气条件较高。鲑、鳟鱼类所需氧气条件一般较其它鱼类为高。

16、酸、碱污染物 淡水的酸、碱缓冲能力较小,酸、碱排入水体后会改变水体的pH值,危害很大。pH值过高或过低均能杀死鱼类和其它水生生物,消灭或抑制微生物的生长,妨碍水体的自净作用。所有的酸或碱性物质只要使pH值超出5~9的范围就有可能使鱼直接致死。不同的鱼类对酸或碱的耐受能力差别很大。酸或碱都可直接腐蚀鱼的体表粘膜,破坏鱼类具有呼吸功能的腮小片表皮组织。碱性水中慢性中毒致死的鱼常表现为体表溃疡、眼睛等症状。在水体中水生生物由于酸或碱的直接中毒并不多见,更常出现的是由于pH值的改变造成一些毒物的毒性增加,而引起鱼类中毒,如NH3、H2S、汞、镉和碱度等的毒性都受pH值的影响。

17、油污染物 由于石油工业废水的排放、油船失事、油管破裂等原因可造成水体油污染。石油进入水体可在水表面形成一层薄膜。形成膜后,原油中一些低沸点的油可挥发掉,这是油污染自然消失的一个途径。石油中低分子烃和一些极性化合物可溶于水。这减少了表面油膜,但加重了水体污染,使水生生物更易吸收和富集,从而危害水生生物。石油中溶于水的成分还易被吸附在悬浮颗粒上,凝聚后沉入水底。石油还可在本体中乳化。微生物可降解石油,一些水生植物也可吸收溶解的石油。石油还可氧化分解。

石油沾在鱼鳃上可使鱼窒息死亡,沉入水底的石油也可使底栖生物窒息。油膜的形成除影响光合作用外,还妨碍了水一气间的气体交换,造成水体溶氧下降。油污染的水域鱼孵化率低、畸形多。

18、热污染 各种工业,尤其是热(核)电站排出的废热水进入水体后,可能产生多种不良影响,主要影响水生生物的发育和繁殖,以及由此产生的水质恶化。鱼类的适温范围较狭窄,超过鱼类的适应极限就会引起死亡。如虹鳟在24℃时死亡。温度的突变,引起鱼类生理震颤,可导致死亡。溶氧浓度因温度增高而降低,也可对鱼类产生不利影响。温度虽未达到致死程度,但已超越产卵和孵化的最适水平,可使鱼的繁苑、孵化率降低。温度升高,使鱼的发病率及某些化学物质对鱼的毒性增加。据报道,哥伦比亚河曾因水温升高促使粘细菌大量繁殖,使大麻哈鱼死亡。有的水体由于冬季升温,冰层变薄,使原来采用的冰下拉网捕鱼方式几乎无法进行。鱼类的繁殖和生长对环境条件比较敏感,因此,在研究热污染对鱼类的影响咐,也应注重考虑这些方面的影响。

藻类的生长也受温度的影响。据报道,水温在15.6~24℃时,硅藻生长占优势,温度提高到26.7℃时,绿藻的生长占优势,若水温再升到32.2℃以上时,蓝藻就占了优势。蓝藻能产生臭味,使水质恶化。水温的变化对无脊椎动物的生活节奏是非常重要的,如:水蚤、丰年虫的卵在孵化前必须先经受低温刺激,而热污染则会破坏水温的季节性变动,从而破坏其生命用期,其结果使鱼类得不到必要的食物而影响繁殖、发育。

美国环保局建议,一年任何时间对于一个水体应制定两个水温上限来保护水生生物:第一个值是,将96h存活50%的极限温度减去2℃;第二个值是用平均最高水温,即最适水温(适于生长和其它生理作用的水温)加上上限初始致死水温与最适水温差值的1/3。列成公式如下:

周平均最高水温=最适水温+ (上限初始致死水温-最适水温溢)

对于鱼类来讲,在繁殖季节其极限水温值应满足其成功地洄游、产卵和鱼苗发育等的水温要求。

19、放射性污染物 放射性污染是放射性元素在衰变过程中放射出a、β、r射线引起的特殊污染,它能使生物及人体组织电离而受到损伤,引起放射病。另外,放射性元素会被水生生物富集,如藻类对90Sr的富集系数为104,鱼为103,因此,通过食物链进入鱼体后可能造成鱼体损伤,人吃了这种鱼后也会受到损伤。

20、固体和浊度 水体中的污染固体有无机颗批和有机颗粒,又可分为悬浮固体和可沉降固体。地面水因含有悬浮物及胶体会产生浑浊现象。浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。以1L,蒸馏水合1mg二氧化硅为一个浊度单位。

悬浮的体对鱼类和饵料生物产生的不良影响有4种方式:(1)直接影响鱼类在固体悬浮物的水中游泳,使鱼类生长减慢抗病力降低,尖锐的无机碎屑还会刺伤鱼鳃,造成死亡。(2)妨碍鱼卵和幼鱼的发育。(3)限制鱼类的正常运动和洄游。(4)使鱼得不到充足的食物。可沉降性固体或胶体破坏产生沉淀后可能覆盖一些鱼卵附着物或底质,毁灭底柄生物或孵化的鱼卵。无机悬浮物还会妨硝光线向水体中透射,减小了透光层厚度,这样就减少了初级生产量和鱼类的饵料。据因外报道,泥沙含量在25mg/L以下时对渔业无害;25~80mg/L时有影响,但还属正常;80~400mg/L时渔产量不高;大于400mg/L时则不适合渔业。黄河干流每当泥沙含量超过200mg/L时就会出现“流鱼”现象,使大批鱼类死亡。为此,很多国家为保护渔业制定了水中固体的含量指标,也有的国家以透光深度为指标,如美国环保局建议,可沉降和悬浮固体含量不应使光合作用补偿点深度的降低大于为水生生物制定的季节性指标的10%。

四、水体的自净作用、富营养化和赤潮 
(—)水体的自净作用

污染物质进入天然水体后,遇过一系列物理、化学和生物因素的共同作用,使污染物质的总量减少或浓度降低,使曾受污染的天然水体部分或完全地恢复原状,这种现象称为本体的净化或自净。狭义的净化作用只是指生物的净化作用。

1、物理净化作用 物理净化作用包括稀释、扩散、混合和沉淀。这些方式只降低水中污染物的浓度,并不减少污染物的总量。

污染物进入天然水体后,便在一定范围内与原有水相互混合,便污染物的浓度降低称为稀释。污染物在水体中产生浓度梯度场,污染物由高浓度区向低浓度区迁移称为扩散。流动水体的扩散方式主要是素动扩散,静水体中则主要是分子扩散。分子扩散能力远小于紊动扩散。

污水与天然水的混合状况,取决于天然水体的稀释能力、径污比、污水排放特征等。裹面排放较潜没排放不利于混合,岸边排放较湖心排放不利于混合,集中排放较“扩散器”排放不利于混合,自由排放较有压排放不利于混合。污水排入河流后,按其与河水的混合状态可分为三个阶段,即噩直混合阶段、横向混合阶段和完全混合阶段。前两个阶段河流水质在各断面上的分布不均匀,不宜用断面平均水质浓度指标。一般较小河流前两阶段所需时间和流径都较短,较大河流则所需时间和流径都较长。

水体某些悬浮的污染物在水变缓时会产生沉降,或水中胶体微粒和其它微粒吸附水中某些污染物质后,使其本身的粒径或比重发生变化,而产生沉降等途径也可使水体中污染物浓度降低。

2、化学净化作用 化学净化作用包括化学与物理化学作用,而其主要反应有下列三种:

酸碱反应。天然水体中因含有各种杂质,故一般不呈中性,其pH值常变化在6~8之间。当酸性或碱性的污水排入天然水体时,pH值就发生变化。不同pH值的天然水体对污染物质有着不同方式的净化作用。例如,某些元素在酸性环境中会形成易溶化合物,随水流动迁移而稀释,而有的在中性或碱性环境中则形成难溶的氢氧化物沉淀而沉降,进而起到了净化水质的作用。

氧化还原反应。该反应在天然水体污染的净化过程中起重要的作用。水中的溶氧可与水中的污染物发生氧化反应,使水中的某些金属离子被氧化成难溶的沉淀物沉降(如铁、锰等被氧化成氢氧化铁、氢氧化锰沉淀),有些被氧化成各种酸根而随水迁移(如硫被氧化成硫酸根离子)。还原反应也对水体起着净化作用,但多数情况下是由微生物作用进行的。

吸附与凝聚。由于天然水体中存在着大量具有很大表面能的各种微粒,且水体中有的胶体微粒还带有电荷,可以吸附和凝聚水体中各种阳、阴离子,然后,通过扩散和沉降作用达到净化水质的作用。

3、生物净化作用 生物净化作用是在生物参与下,通过生物化学反应,最终将污染物质从有机到无机、从有毒到无毒进行转化。天然水体中的生物净化作用主要是由微生物来进行的,如有机物质的厌氧分解和好氧分解。厌氧分解往往产生甲烷、氨、硫醇和硫化氢等。这样,水体净化不彻底。在氧气充是的条件下,氨可被亚硝化和硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。硫醇和硫化氢在硫化细菌等微生物作用下氧化成硫酸盐。

(二)湖泊、水库的富营养化

湖泊、水库的严重富营养化是指水体接纳过量的氦、磷等营养性物质,使藻类以及其它水生生物异常繁殖,水体透明度和溶氧变化,造成水质逐渐恶化,加速湖泊老化,从而使水生态系统和水功能受到阻碍和破坏。严重的甚至产生水华,给水资源的利用带来巨犬损失。湖泊较水库交换率小,因而富营养化表现得尤为明显。自然界的湖泊本身就存在着富营养化现象,但速度很慢,而人为地将大量含氮、磷等元素的营养物质排入水体,使得富营养化的速度大大加快,这称人为富营养化。人为富营养化是水体污染的一种特殊表现形式。富营养化使水域动植物丰富,它可使渔获量增加。城市郊区利用生活污水养鱼,水库、湖泊施肥等措施都是要使水体达到较高的营养水平。但是,营养水平过高,超富营养化又会偾水质恶化,造成污染,对鱼有害,使渔获量下降。水质恶化主要表现在,生物耗氧量增加,使水中缺氧,某些区域甚至完全无氧;藻类种类减少,数量增加,由以硅藻、绿藻为主转变为以蓝藻为主;水生维管柬植物遭到严重破坏,以至绝迹。水体底层由于缺氧进行厌氯分解,产生各种有毒的、恶臭的代谢产物,如亚硝酸盐对动物和人有害,是致癌物质。

反过来,渔业生产对富营养化也有一定的影响。投饵、施肥养殖使水体营养物质明显增加的报道已很多,特别是近些年来我国一些大水体中开展的网箱、围拦投饵养殖鱼类的方式,使水体富营养化的进程大为加快,这方面应该引起渔业工作者的重视,以免造成不必要的经济损失。1988~1991年期间李德尚领导的研究小组利用围隔人工模拟生态系研究了水库养鲤鱼的负载力及养鱼对水质的影响,结果显示,裁鱼量超过1800~2300kg/ha后可能造成水质恶化,影响鱼产量。有些学者根据水体的磷负荷来计算适宜鱼载量,这方面的工作需要进一步进行。应该合理开发利用水体,以求获得最大的渔业效益。

在我国某些湖泊,试图养殖大型水生植物,如水葫芦等,由于这类水生植物的利用价值不高,吸收了大量营养盐的水生植物并未从水体中捕捞出来,其死亡、腐烂后不仅没有使水体中氮磷等营养物质总量降低,反而由于这些植物水上部分的光合作用加速了空气中二氧化碳向水体中的输入,导致更严重的富营养化。

(三)赤潮

赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名,它并不一定都是红色,实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同,水体会呈现不同的颜色,有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是,某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。

1、赤潮的发生原因

赤潮是一种复杂的生态异常现象,发生的原因也比较复杂。关于赤潮发生的机理虽然至今尚无定论,但是赤潮发生的首要条件是赤潮生物增殖要达到一定的密度,否则,尽管其他因子都适宜,也不会发生赤潮,在正常的理化环境条件下,赤潮生物在浮游生物中所占的比重并不大,有些鞭毛虫类(或者假藻类)还是一些鱼虾的食物。但是由于特殊的环境条件,使某些赤潮生物过量繁殖,便形成赤潮。大多数学者认为,赤潮发生与下列环境因素密切相关。

(1)海水富营养化

由于城市工业废水和生活污水大量排入海中,使营养物质在水体中副集,造成海域富营养化。此时,水域中氮、磷等营养盐类;铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加,促进赤潮生物的大量繁殖。赤潮检测的结果表明,赤潮发生海域的水体均已遭到严重污染,富营养化。氮磷等营养盐物质大大超标。据研究表明,工业废水中含有某些金属可以刺激赤潮生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的铁螯合剂和小于2mg/dm3的锰螯合剂,可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率,相反,在没有铁、锰元素的海水中,即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度。其次一些有机物质也会促使赤潮生物急剧增殖。如用无机营养盐培养简裸甲藻,生长不明显,但加入酵母提取液时,则生长显著,加入土壤浸出液和维生素B12时,光亮裸甲藻生长特别好。

(2)水文气象和海水理化因子的变化

海水的温度是赤潮发生的重要环境因子,20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2℃是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子—赤潮生物大量繁殖的原因之一。盐度在26—37的范围内均有发生赤潮的可能,但是海水盐度在15—21.6时,容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件,易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用,使海底层营养盐上升到水上层,造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升,引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛,特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料,促使夜光藻急剧增殖,从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。据监测资料表明,在赤潮发生时,水域多为干旱少雨,天气闷热,水温偏高,风力较弱,或者潮流缓慢等水域环境。

(3)海水养殖的自身污染

随着全国沿海养殖业的大发展,尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中,人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善,往往造成投饵量偏大,池内残存饵料增多,严重污染了养殖水质。另一方面,由于虾池每天需要排换水,所以每天都有大量污水排入海中,这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物,加快了海水的富营养化,这样为赤潮生物提供了适宜的生物环境,使其增殖加快,特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮。由此可见,海水养殖业的自身污染也使赤潮发生的频率增加。

2、赤潮的危害

(1)破坏海洋生态平衡

海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存,相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定,动态平衡的。当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期,由于植物的光合作用,水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变,致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,导致一些生物逃避甚至死亡,破坏了原有的生态平衡。

(2)破坏海洋渔业和水产资源

破坏渔场的饵料基础,造成渔业减产。赤潮生物的异常发制繁殖,可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞,造成这些生物窒息而死。赤潮后期,赤潮生物大量死亡,在细菌分解作用下,可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质,使海洋生物缺氧或中毒死亡。有些赤潮的体内或代谢产物中含有生物毒素,能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。

(3)赤潮对人类健康的危害

有些赤潮生物分泌赤潮毒素,当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内,摄食这些有毒生物,虽不能被毒死,但生物毒素可在体内积累,其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用,就引起人体中毒,严重时可导致死亡。由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒,目前确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍,比一般的麻醉剂,如普鲁卡因、可卡因还强10万多倍。贝毒中毒症状为:初期唇舌麻木,发展到四肢麻木,并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等,严重者出现昏迷,呼吸困难。赤潮毒素引起人体中毒事件在世界沿海地区时有发生。据统计,全世界因赤潮毒素的贝类中毒事件约300多起,死亡300多人。

3、赤潮的预防

为保护海洋资源环境,保证海水养殖业的发展,维护人类的健康。避免和减少赤潮灾害,结合实际情况,对预防赤潮灾害采取相应的措施及对策。

(1)控制污水入海量,防止海水富营养化

严格控制工业废水和生活污水向海洋超标排放。按照国家制定的海水标准和海洋环境保护法的要求,对排放入海的工业废水和生活污水要进行严格处理。控制工业废水和生活污水向海洋超标排放,减轻海洋负载,提高海洋的自净能力,应采取如下措施:①实行排放总量和浓度控制相结合的方法,控制陆源污染物向海洋超标排放,特别要严格控制含大量有机物和富营养盐污水的入海量;②在工业集中和人口密集区域以及排放污水量大的工矿企业,建立污水处理装置,严格按污水排放标准向海洋排放;③克服污水集中向海洋排放,尤其是经较长时间干旱的纳污河流,在径流突然增大的情况下,采取分期分批排放,减少海水瞬时负荷量。

(2)加强海洋环境的监测,开展赤潮的预报服务

赤潮发生涉及生物、化学、水文、气象以及海洋地质等众多因素,目前还没有较完善的预报模式适应于预报服务。因此,应加强赤潮预报模式的研究,了解赤潮的发生、发展和消衰机理。为全面了解赤潮的发生机制,应该对海洋环境和生态进行全面监测,尤其是赤潮的多发区,海洋污染较严重的海域,要增加监测频率和密度。当有赤潮发生时,应对赤潮进行跟踪监视监测,及时获取资料。在获得大量资料的基础上,对赤潮的形成机制进行研究分析,提出预报模式,开展赤潮预报服务。加强海洋环境和生态监测一是为研究和预报赤潮的形成机制提供资料;二是为开展赤潮治理工作提供实时资料;三是以便更好地提出预防对策和措施。

(3)科学合理地开发利用海洋

近年来,赤潮多发生于沿岸排污口,海洋环境条件较差,潮流较弱,水体交换能力较弱的海区,而海洋环境状况的恶化,又是由于沿岸工业、海岸工程、盐业、养殖业和海洋油汽开发等行业没有统筹安排,布局不合理造成的。为避免和减少赤潮灾害的发生,应开展海洋功能区规划工作,从全局出发,科学指导海洋开发和利用。对重点海域要作出开发规划,减少盲目性,做到积极保护,科学管理,全面规划,综合开发。另外,海水养殖业应积极推广科学养殖技术,加强养殖业的科学管理。控制养殖废水的排放。保持养殖水质处于良好状态。

六、水体污染的生物测试 
生物测试(bioassay)相当于水生生物毒性试验(aquatic toxicity test),是利用生物的反应测定化学物质对水生生物的毒性,确定毒物的毒性程度及其对水生生物的允许浓度。

(一)生物测试若干概念

最低有影响浓度 在慢性毒性试验中,与对照组有差异的最低毒物浓度。

最大无影响浓度 在慢性毒性试验中,与对照组无明显差异的最大毒物浓度。

最大允许浓度 最低有影响浓度与最大无影响浓度之间的浓度范围。

半数有效浓度(median effective concentration,EC50) 在急性毒性试验中有50%生物个体活动等受到抑制的毒物浓度。根据试验时间用24、48或96hEC50表示。

半数致死浓度(median lethal concentration,LC50) 在急性毒性试验中有50%的实验生物致死的毒物浓度。用48或96hLC50表示。

安全浓度(safe concentration,SC) 长时间接触无不良影响的毒物浓度。

应用系数(application factor,AF) 慢性试验的毒性阔值浓度除以急性试验的阈值浓度。即:AF=(NOEC-LOEC)/LC50或MATC/LC50值(96或48h),常用数值范围表示。

毒性单位(toxic unit) 在急性毒性试验中引起半数实验动物死亡的化合物浓度,相当于致死阈值浓度或半数致死浓度(96hLC50)。

(二)鱼类急性中毒试验

毒性的急性中毒试验是以查明在较短时间内,通常为96h或更短时间,如48h、24h等能引起鱼类或其它动物死亡或剧烈损伤的致毒浓度为目的的测验。通常,毒物的毒性大小用一定时间内引起鱼类死亡一半的浓度来评价,如24h半致死浓度或半忍受限度,用符号分别表:24LC50、24TLm。

试验鱼类一般选用经济价值较高、易获得、易饲养的鱼类,如鲢、鲤等。鲢是较好的试验鱼类,它对毒性比较敏感,且在淡水渔业中较为重要。试验用鱼要健康、无伤、无病、规格相似,要在试验前在试验环境(但不含毒物)下驯养一周。试验前停止投饵两天。每一试验容器放鱼10尾以上。

试验浓度一般要在5个以上,附加一个不合毒物的空白试验。浓度一般按等对数间距设置,如13、5、24、42、75…。理想的试验结果是试验浓度范围较小,即最高浓度与最低浓度的差较小,但仍能使最高浓度容器中有鱼存活(但存活率低于50%),最低浓度容器中也有鱼死亡(死亡率要低于50%)。如果在特定的时间内,各浓度容器中鱼死亡全超过50%或全低于50%,则表明试验浓度过高或过低,试验失败。如在相邻两浓度内一个容器中鱼全死,另一个鱼全活,则说明试验浓度间距过大(特殊的优质试验动物则另当别论)。为了达到理想的试验结果,一般要做一个或几次浓度问距较大的预试验,初步摸清半致死浓度9最后进行较精确的、小浓度间距实验。如果设置的浓度(容器)较多,24、48和96h的半致死浓度数据可一次获得。

一般用直线内插法计算半致死浓度,即将试验数据描绘在半对数坐标线上,对数坐标表示浓度,算术坐标表示死亡或存活百分数,将大于和小于50%死亡或存活的两点用直线相连,通过50%死亡或存活的点查得50%致死浓度。这种方法只考虑了两个数据的作用,有时会出现较大的偶然误差,因此,近来也有人用统计方法给所有点(不包括100%死亡或存活的点)配一直线,求得50%致死浓度。

试验水水温、pH值、盐度、溶氧都应符合要求。美国第13版的《水和废水检验标准方法》规定,试验水温对冷水鱼应在15±2℃,暖水鱼应为25±2℃;溶氧对冷水鱼应大于5mg/L,对暖水鱼应大于4mg/L;对照组鱼类在试验期间死亡大于10%,则实验结果无效。其它一些国家的规定也与之类似。

关于半致死浓度与生物实际适应的浓度(安全浓度)的关系,有人认为96h半致死浓度×0.1(安全系数)就是水生生物实际适应的药物浓度。

(三)鱼类生长抑制试验

鱼类14天的毒性试验可用于测定受试物对鱼类的亚慢性致死效应。试验至少进行2周,如有必要可延至3~4周。试验期间,测定使鱼类致死和产生其他可观察效应的受试物剂量,以及无影响浓度。

主要测定低挥发性、高环境稳定性且可溶于水的物质。应尽可能维持试验条件恒定,最好用恒流试验法,如果适用,也可使用换液试验。

质量控制指标:试验结束时,对照组的死亡率不超过10%;试验液的溶解氧饱和度≥60%(换液试验中受试物不会明显损失的情况下可对试验液进行充气补氧);试验期间试验液中受试物含量不低于规定浓度的80%。

(1)试验材料

试验鱼的选择根据需要选择敏感的鱼类品种。选择易于获得并在试验条件下易于饲养、能正常生长,以及易于捕捞、试验方便、无疾病的健康鱼类。常用的实验鱼类同急性毒性试验的介绍。这里特别推荐青鳉为实验材料。青鳉属于鳉形目(Cyprin-odontiformes)、青鳉科(Oryziatidae)、青鳉属(Oryzias)。青鳉个体小,成体体长4cm左右,雌雄差异明显,外形上就很容易辨别。夏秋季产卵繁殖期间,每天早晨每尾雌鱼产卵数粒到30多粒,受精卵由卵丝附着在雌鱼腹鳍与臀鳍之间,大约2h后脱落水底。青鳉广泛分布在我国河北以南、华东、华南各地池塘、湖泊表层水中。由于个体较小,在一般水族箱中即能正常生长繁殖。在饵料充足、光照和水温条件合适时,一年四季均可产卵繁殖。食物粗放,消耗量不多,极易于饲养管理,是一种理想的实验用鱼,美国、日本也常用青鳉作毒性试验材料。详细的生物学特征和饲养管理方法见参考文献。

试验开始前,应将试验用鱼在试验稀释水、试验温度和光照相同的条件下,驯养12~15天。正常饲养,每天喂食1次,驯养48h后,记录死亡率。饲养7天内,若死亡率大干10%的鱼不能用于正式试验。

试验溶液的配制 同溞类毒性试验。稀释用水可用曝气除氯的自来水、高质量的天然水或标准稀释水。总硬度50~250mg/L(以CaCO3计),pH值6.0~8.5。用于制备标准稀释水的试剂应为分析纯、去离子水或全玻璃蒸馏水,其电导率≤10μs/cm。

(2)试验方法

每一浓度和对照至少放入10尾试验鱼。半静态实验的最大乘载量为1.0g/L,流动系统负荷可高一些。试验周期一般为14天,也可延长1~2周。每一试验浓度最好设置2个平行,每一浓度系列设一空白对照,如果使用助溶剂等物质,应加设一助溶剂对照,对照中溶剂浓度应为试验液中溶剂的最高浓度。

选择的浓度范围,应能确定受试物对鱼类最大无影响浓度和最低有影响浓度。如果受试物浓度超过100mg/L,仍未到达阈值,就没必要继续进行试验。

试验期间,试验液溶解氧含量不低于空气饱和值的60%;每天光照12~16h;试验温度恒定,适合于试验种类,温度变化范围为±2℃。每天投饵1次或几次,投食量保持恒定,每次投食量不能超过试验鱼1次需食量。为去除排泄物,流水试验系统每周至少清洗试验水箱内壁2次,半静态试验可在每次更换试验液时清理1次。

观察和记录鱼的死亡情况,若触摸鱼尾无反应,可认为鱼已死亡,应尽快将死鱼从容器中取出,每天至少检查1次。同时观察和记录试验鱼的行为反应,如发现鱼的异常游泳行为,外来刺激的不同反应,鱼类的表征改变,摄食下降或终止,体长和体重改变等。每周至少测定2次各容器中溶解氧含量、pH值和温度。流水试验,要在试验开始时测定试验液中受试物含量。半静态试验,至少要在试验开始时、第一次更新试验液前和试验结束时测定试验液中受试物浓度。

试验开始前,选择试验鱼中有代表性的个体,测量体长和体重,试验结束时,称量所有存活鱼的体长和体重,试验期间,不必进行测量,以免处理不当使鱼类损伤或死亡。

(四)慢性中毒试验

天然水体中由于污染而引起的急性中毒事件并不多见,绝大多数污染水体的有毒物质的浓度尚达不到引起急性中毒死亡的程度,但是长时间处于低浓度环境仍会对鱼类生长、繁殖以及其它生理功能产生不利影响。从长远的角度看,潜在的危害还是长期的低浓度中毒。

慢性中毒试验是指在实验室条件下进行的低浓度、长时间的中毒试验。试验中观察毒物浓度与生物反应之间的关系,从中找出对鱼无影响的浓度(安全浓度)。观察的指标可用组织病变、呼吸、行为、食物转化率、生长、繁殖、骨骼畸形、各种酶的活力~抗病力等,吕的不同、毒物种类不同,可选用不同的指标。试验浓度可根据急性中毒试验得出。观察时间可为一个生命周期,但由于很多鱼的生命周期很长,所以,很多学者用鱼的早期发育阶段试验代替全生命周期试验,以预测致毒日浓度。

试验数据的处理是将各浓度下观测的指标与对照组比较,统计学上无显著差异的最高一个浓度便是所得到的安全浓度。比安全浓度高一个的试验浓度称为最低不安全浓度。真正的致毒阅浓度应介于安全浓度和最低不安全浓度之间。

(五)毒物的毒性分级

人们常将毒物按其对鱼或其它生物的毒性大小分为五类,即剧毒物、高毒物、中毒物、低毒物和微毒物。

剧毒物是指对鱼的96hTLm<1mg/L的毒品;高毒物是对鱼的96hTLm在1~100mg/L;中毒物为100~1000mg/L;低毒物为1000~10000mg/L;微毒物为大于10000mg/L。

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