随着社会的不断发展,人类片面的追求经济效益,致使我们生存的环境日益恶化。尤其是近年来,环境污染问题成了全世界各国最关注的问题。工业生产排放的“三废”物质、农业中杀虫剂、农药的大量使用、城市生活的废弃物等等,使我们的水环境受到各种有机污染物、无机污染物、重金属离子和放射性物质的污染,致使水生生物生存受到威胁,其中重金属作为一类主要的污染物对水生生物的毒害作用,也日益受到关注。不为生物所必需的铅不具备任何生理功能,相反,影响生物生长,在高离子浓度下,具有明显毒性。水体中过量的铅除直接对水生生物造成毒害外,还能经由生物体富集和食物链传递,通过海产品进入人体并造成危害【1】。
1、铅的来源
1.1天然来源
海底火山喷发将地壳深处的重金属带上海底,把重金属及其化合物带入海洋;地壳岩石风化后通过陆地径流、大气沉降等方式将重金属注入河流、湖泊、海洋。
1.2人类来源
1.2.1工业来源
铅及其化合物为常见的有毒化学物质在工业和生活中应用极为广泛【2】。
在我们的生活中,铅污染无处不在:陶瓷、油漆、餐具、化妆品、染发剂、电池、装潢材料等都存在铅污染。铅是一种不能降解的、广泛存在的环境污染物,在环境中可长期蓄积。土壤、水和空气均可被污染。在未禁用含铅汽油的城市,由于机动车使用含四乙基铅的汽油燃烧不充分而发生铅污染,含铅汽油的废气污染、燃煤都可以造成空气污染。每支香烟中含铅约3~12Lg,其中约2%可释放到香烟的烟雾中同样可以造成空气中的铅污染。生产环境如熔炼铅、生产蓄电池、制造和使用含铅颜料、制造铅合金等生产车间内环境的严重铅污染,是大气铅污染的主要来源。
1.2.2生活来源
我们的日常生活中也存在铅的污染,学生的学习用品如,铅笔、蜡笔、印刷品。装修墙壁的含铅油漆等和儿童玩具等,可造成儿童的铅中毒。我们日常的食物中甚至都含有铅,爆米花、皮蛋、烧烤是目前熟知的含铅高的食物。土壤、肥料、农药、灌溉用水和饲料、牧草及空气中铅的污染,是植物性食物和动物性食物铅污染的来源。罐装食品因焊锡含有较高浓度的铅,致使食品污染,特别是酸性食品。葡萄酒瓶的包锡铅箔瓶盖可污染酒。用含铅蒸馏器制备的酒、长期饮用含铅锡壶装的酒,以及用含铅釉料作内层的泡菜坛泡制的泡菜,均可明显增加食品中的含铅量。
1.2.3药物来源
服用含铅化合物的中药偏方,治疗哮喘、癫痫、驱蛔虫等疾病或堕胎,是发生生活性急性、亚急性铅中毒的常见原因,中药偏方中所含铅的化合物有:铅粉(碱式硫酸铅)、铅丹、铅霜、密陀僧、黑锡丹、樟丹等,也有误服铅的化合物而致铅中毒者,有人将铅粉当山芋粉误食中毒。
2、铅的分布
铅是环境中最严重的污染物之一,分布范围广,具有持久性毒性、蓄积性、难降解性和隐蔽性的特点。由其来源可看出在我们生活的环境中,空气、食物、水等都含有铅。都可以在生物体内积累。铅可以在日常食用的食物中检测到,生长在城市郊区、交通干线、大型工业区和矿山附近的农作物往往有较高的含铅量。
3、铅的危害
铅也是一种严重危害人类健康的重金属元素,它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官,主要是神经系统和造血系统。更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育,损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能,严重者造成痴呆。铅通过肺、消化器官、皮肤等途径进入人体,吸收人体后除沉积于骨骼作为储存池外,其余随血流分布到全身各器官和组织,产生毒性作用,故只有血铅才能真正体现体内代谢过程【3】。铅对植物的危害,主要是影响植物的光合租用和蒸腾作用,Pb对土壤中尿酶和转换酶有较强的抑制作用,长期大量施用含Pb的污泥或污灌,有可能使土壤中氮的转化受到较为严重的影响【4】。
3.1铅对儿童的毒理作用
铅中毒的孩子近年来屡见不鲜,除了有燃气排放所吸入的有害物质之外,爱吃烧烤、油炸等垃圾食品也是孩子铅中毒的重要原因。曾有资料报道,儿童铅吸收量超过5μg/L即可对人体构成损害,血铅上升每100μg/L,智商下降6~8分。中枢神经系统是铅作用的主要靶细胞,儿童表现更为敏感,故注意力缺陷、多动症、学习困难等发病率在血铅值高的患儿中明显升高【5】。食纳差、消瘦提示缺乏优质蛋白也容易出现铅中毒。
3.2铅对成人的毒理作用
血铅浓度在60~80μg/100g左右可出现便秘、腹痛、腹泻、食欲不振、头痛、失眠、四肢麻木等症状。在神经系统血铅达40~60μg/100g时即出现轻度智力低下、行动异常、精神障碍及运动障碍。100μg/100g以上时可引起铅性脑病。
3.3铅对植物的毒理学作用
Pb不是植物生长的必需元素,却是一种重要的环境污染物。铅对植物光合作用的影响是通过影响光合过程中的电子传递、破坏叶绿体和叶绿素等光合系统的完整性而实现的。过量的铅进入植物体内,破坏生物膜的结构,导致叶绿体、线粒体及细胞核等重要器官损伤,影响光合作用,且抑制效应与处理时间的延长和浓度的加大成正相关。青菜受Pb毒害表现为老叶失绿发黄,变脆,叶面积缩小,变薄,无斑点。白菜受Pb毒害表现老叶边缘卷曲,似失水现象,叶片萎缩。
菠菜对Pb毒害抗性较差,污染严重时失水萎蔫,叶面失绿的同时还透出红褐色,生物量受到显著抑制【6】。
但是,根据学者研究,低浓度的Pb对蔬菜生长具有一定促进作用,当污染程度高于抑制浓度界限后,植株受损程度递增,生物量减小,青菜受Pb在较高浓度才表现抑制效应。且,植株对重金属持续处理具有耐受作用,多次投加后变现出一定抗性。说明在其体内浓度增加,而受害症状逐渐变的不明显,说明在持续污染下,作物不安全隐患在增加而又不易表现。土壤金属可通过蔬菜吸收进入食物链,进而危害人体健康【7】。
3.4铅对作物的毒理学作用
苗明升研究认为200mg/kg铅溶液在萌发初期促进萌发,但是铅最终会阻抑种子的萌发,并且浓度越高,阻抑越明显,可能的原因是重金属与种子中的蛋白质—特别是与萌发有关的酶发生了反应,产生刺激物质或毒性而影响了萌发。铅影响了玉米叶面叶绿素的合成,用量越大抑制性越强。铅对根伸长及根系的发育有明显地阻碍作用,且浓度越高阻碍作用越明显。铅抑制玉米的生长。铅对植株的生长有阻抑作用,且浓度越高阻抑越强。铅浓度越大的干鲜重越低,其干鲜重与铅浓度呈负相关性,说明玉米的总体生长受到抑制作用【8】。
3.5铅对水生生物的毒理学作用
随着工农业的日益发展,人类赖以生存的环境收到越来越严重的干扰和破坏,各种环境问题凸显。相应水域的重金属污染日趋严重,水生生物的生存环境面临极大隐患。水生生物对重金属的富集和累积作用,超过它们的承受能力,从而给它们繁殖、发育、生长和生理机能等方面带来毒性危害,也会对水产养殖业造成很大的损失。
3.5.1铅对水细菌和真菌的影响
细菌和真菌是水生态系统中的分解者和微型消费者,同时也是初级生产者。
重金属对其毒性大小因重金属种类而有不同差别,同时不同金属相互作用表现出协同或拮抗作用。
3.5.2铅对浮游植物和水生植物的影响
浮游植物和水生植物是水生态系统初级生产力的重要组成部分。浮游植物中的藻类是水生动物的天然饵料,并在水产养殖中发挥不可替代的作用。铅能够破坏水生植物细胞的叶绿素、线粒体和细胞核结构,使得叶绿素和抗坏血酸含量减少,降低了确酸还原酶和脱氢还原酶活性,从而阻碍了植物的新陈代谢和光合作用,最终导致正常生长植物数量受到影响。邱昌恩提到,一般情况下,重金属对藻类的致毒效应主要表现在:影响藻类的生长代谢、抑制光合作用、减少细胞色素,导致细胞畸变,改变天然环境中的种类组成。重金属对藻类的毒性强弱因藻类的不同而不同【9】。
水生植物对铅均表现出一定的适应能力和耐性,高浓度铅则对植物均有显著抑制作用。
3.5.3铅对原生动物的影响
原生动物等生活与水环境下的无脊椎动物,其个体都很小,且对外来刺激都很敏感,所以可以作为水污染的指示种。它们可以用来检测水环境中致病、致畸的理化因子。陈娜【10】的实验表明,单一重金属对原生动物的毒性影响不同,而联合毒性则可表现出拮抗或者协同作用。
3.5.4铅对贝类的影响
贝类作为重要海洋食品原料之一,其生活环境和滤食特点使其极易受到重金属的污染毒害。李玉环【11】等的研究证明,Cd对海湾扇贝是剧毒性的毒物,海湾扇贝发育越往后期,它对Cd的耐受性就越大。A.Calabrese【12】的研究显示,铅对美国牡蛎胚胎的毒性相对较小。
3.5.6铅对甲壳类的影响
虾蟹类隶属与甲壳类,是水生态系统中的次级消费者。在重金属污染严重的水域,它们同样是受害者。国内研究学者研究铅对幼体的亚致死浓度极低。
3.5.7铅对鱼类的影响
鱼类是水生态系统的次级消费者,也是人类的重要食品营养来源之一。同为水污染物的重金属对鱼类的毒性作用很大,对生长发育的不同阶段均有影响,尤其在胚胎发育阶段。铅的毒性机制目前没有非常确切的诊断,但科学家已经做了大量工作,大致为以下几个方面:
(1)、铅被吸附在器官表面,影响了器官的正常生理功能。例如在铅污染的水中,鱼鳃的鳃丝之间的空隙被含铅的粘液所堵塞,阻碍了鳃丝与水的接触,就会抑制其呼吸运动。
(2)、铅会诱发细胞畸形,以致细胞凋亡等。例如淋巴、生殖、血细胞等发生畸变,就会影响生物体的免疫、繁殖、血液循环等功能。
(3)、铅会使DNA、酶、功能蛋白分子等结构破坏和活性失活等,使遗传、代谢等功能遭到破坏【13】。
作为重要的解毒器官与排泄器官,肾脏是铅吸收后的主要蓄积部位。铅在肝脏中不能诱导产生金属硫蛋白(MT),因此不能以与MT结合的形式存在于肝脏中,导致其在肝脏中蓄积量相对较低。铅在水生动物体内的蓄积、分布还与染铅方式有关。迄今为止,众多学者研究铅对水生动物的研究很多,主要是研究铅对水生动物抗氧化损伤酶的影响,陈亮等研究不同浓度的铅对鲫鱼幼体肝组织的影响,结果表明,0.2mg/LPb对鲫鱼肝脏内的CAT和SOD活性表现为诱导作用,0.0lmg/LPb对GST和GST-PX活性具有抑制作用,且GSH-PX被0.2mg/L进一步抑制。戴伟等以罗非鱼为试验对象,暴露在不同浓度铅下,结果表明,铅影响罗非鱼肝胰脏的MDA、GSH、SOD和GSH-PX活性。针对铜锈环棱螺、合浦珠母贝、奥尼罗非鱼、异域银鲫淡水双贝壳Uniontumidusde和鳟鱼等进行研究,发现铅对它们体内的酶活均有显著影响,结果表明铅对水生生物具有比较强的毒性【14】。
4、展望
重金属作为一类重要的环境污染物,一直以来受到科学界的重视,并获得了大量的研究成果。除了科学研究领域的重视外,普通的渔业和水产工作者同样也要对重金属的危害提高警惕,这既是为了我们的经济利益,更重要的是为了我们自身的健康以及生存环境可持续发展。
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