第九章 污染物在湿地生态系统食物链中的轨迹,引言 第一节 湿地生态系统中的污染物及其迁移与转化 第二节 湿地生态系统污染物的生物富集 第三节 鹭鸟作为湿地生态系统污染的生物指标,引言,1、湿地的定义： 湿地的定义存在争议 现在通用定义是凡受地下水湿润或受地表水季节性或周年浸淹的土地均可称为湿地。 2、湿地分类： （1）自然湿地： 季节渍水：沼泽、海涂、河湖滩地 常年渍水：池塘水库、浅海水域 （2）人工湿地： 地下水：低洼稻田、平原稻田 地表水：丘陵稻田 渍水：沤田,第一节 湿地生态系统中的污染物及其迁移与转化,一、食物链与食物网概念 1、食物链或营养链： 生态系统中，生物之间以摄食和被摄食的关系逐级传递物质和能量，呈相互依存的链状关系，称为食物链。通过它将生态系统中生物与非生物、生物与生物之间紧密的联系起来。 2、食物网： 由于一种消费者往往摄食一种以上的食物，或同一种食物可能被不同种类的消费者所取食，所以每一生态系统有多种食物链，形成错综复杂的食物网。生态系统中能量的流动、物质的迁移和转化都通过食物链或食物网进行。 环境中的污染物也可通过食物链、食物网逐步迁移、转化与富集，危害稻湿地生态系统的结构与系统功能。,二、湿地生态系统污染物,1、污染物的概念： 污染物是指进入环境后使生态系统结构、功能发生变化、直接或间接对生物或人类产生危害的物质。 按照来源可分为自然来源的污染物和人为的污染物； 按污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物和生物污染物； 按污染物的性质分化学污染物（分无机和有机污染物）、物理污染物和生物污染物 目前研究较多的是化学污染物,2、无机污染物的来源,（1）无机污染物主要分为化学元素和无机化合物； 化学元素污染物如铅、镉、铬、汞、砷等金属 无机化合物如氰化物、一氧化碳、磷硫的无机化合物等 （2）主要来源是人类的生产活动，如采矿、冶炼、金属的生产过程、施用含金属元素的农药、化肥、煤、石油等化学燃料的燃烧等 通过废水、废气、废渣进入环境，并通过地球化学循环进入湿地生态系统,3、有机污染物的来源,（1）有机污染物可分为有机化合物和烃类、金属有机和类金属有机物、含氧有机化合物、有机氮化合物、有机卤化物、有机硫化物以及有机磷化合物等 （2）这些有机污染物有的是自然界本身就有的，但多数是人工合成的化学品 其中对人类和生态最具潜在威胁性的是环境中存在的痕量持久性有机污染物（POPs)。 POPs可以是农药或其副产品及他们的代谢物，有的是工业产品或其副产品；他们在环境中含量低，但具有高生物毒害性、环境持久性、高生物累积和富集能力。,4、污染物进入湿地生态系统的途径,（1）通过大气沉降进入湿地生态系统 （2）通过地上与地下径流进入湿地生态系统,三、污染物在湿地生态系统的迁移与转化,A、污染物的迁移是指污染物在环境中所发生的空间位移及其伴随的富集、分散和消失的过程。迁移的方式分为机械迁移、物理化学迁移及生物迁移。 机械迁移如随水流、气流的运动和扩散，在重力作用下的沉降等； 物理化学迁移是污染物在环境中最重要的迁移形式，这种迁移的结果决定了污染物在环境中的形式、富集程度和潜在危害情况 生物迁移是一种极其复杂的迁移形式，是污染物通过生物体的吸收、生长、代谢、死亡等过程所实现的迁移 B、污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程。常与迁移相伴进行。,1、金属和类金属污染物在湿地生态系统的迁移转化 （1）沉淀作用：主要是指重金属生成氧化物、或磷化物、碳酸盐等而沉淀，并大量聚集在排水口附近的底泥中，成为长期的次生污染物 （2）吸附作用：水体中含有丰富胶体（黏土矿物或腐殖质等），吸附重金属离子，可经过搬运成为固态； （3）氧化还原作用：如三价铬被氧化为六价铬，毒性增加 （4）络合作用：金属离子易与腐殖酸形成螯合物，可增加金属在水中的溶解度。 金属和类金属污染物也可随食物网进行迁移和转化： 生物放大作用：例如极地地衣北美驯鹿狼的食物链上，137Cs放射强度由210-300Bq/kg（鲜重）到395-730，再到1260 Bq/kg（鲜重）,2、有机污染物再湿地生态系统的迁移与分布 影响分布与迁移的内因有有机污染物本身的溶解度、极性、挥发性、电荷分布、分子大小、离子常数等；外因包括污染物的吸附作用、水及空气的流动、光线、温度与pH等非生物作用以及植物、动物、微生物等各种生物作用。 例如水体受农药污染： 首先可农药直接进入水体； 第二，随大气降雨、雪或尘降进入水体 第三，随含农药的水土流失而来 3、污染物的生物转化 环境中的污染物进入生物体后，在有关酶系统催化作用下，能够改变其原来性质，称生物转化作用 生物转化包括氧化、还原、置换、结合等基本过程，景转化可使元素的价态发生变化，也可使无机（有机）形式转化为有机（无机）形式，或与生物体内的高分子物质结合等,第二节 湿地生态系统污染物的生物富集,一、湿地生态系统污染物的生物富集 生物从环境中不断摄入浓度极低的化学物质在体内蓄积起来，可达到相当高的浓度，甚至引起其他生物（或人）中毒，这种现象成为生物富集。 生物富集也称生物浓缩 富集三条件：环境中污染物易被生物吸收；在生物体内排泄和降解困难；该化学物质在积累过程中对生物体本身未达到致命伤害。 富集系数（或浓缩系数）=生物体中化学物浓度/环境中化学物浓度 生物放大是指在同一食物链上，高位营养级生物机体的富集系数比低位营养级生物增加的现象。 同一生物对不同化学物的富集系数不同，同一生物体的不同部分对化学物的蓄积能力不同,注意点： 污染物是否沿食物链积累，决定于三个条件： 污染物在环境中必须是比较稳定的 污染物必须是生物能吸收的 污染物是不易被生物体在代谢过程中所分解的,二、污染物的生物毒性,环境中的化学物质对生物的毒性同生物间的、生物内的和水环境的诸多因素相互作用、性户影响有关。 从环境角度看：水质、污染物的分布、温度、光、污染物的吸附性和可溶性等都是主要影响因素； 从生物的角度：生物的种类、年龄、健康状况、营养水平、生态环境、毒性负荷、感应状态和生理学等生物学特征也都是评价化学物毒性危害的主要因素； 从空间区域的角度看：通常相对稳定的水环境特征在区域上会有较大的空间差异,根据生物体种类的不同，污染物的非致死富集浓度会引起生物体的生化指标的变化、生理变化以及生态行为的改变，具体的影响可通过一系列生化、生理、生态指标反映出来 如生物神经、内分泌和免疫系统生物蛋白酶浓度的变化，生物个体对污染物毒性的耐性增强与生殖系统的退化、生物体脊椎发生畸形，生物中群大范围的卵壳变薄、胚胎致死、孵化成功率下降、觅食习性和孵化行为改变等,第三节 鹭鸟作为湿地生态系统污染的生物指标,湿地栖息的鸟类称为水鸟。水鸟是湿地生态系统重要组成部分，在湿地能量流动和维持生态系统稳定性方面起举足轻重的作用。 对于湿地环境，水鸟作为湿地生态系统食物链中的顶级肉食动物，与人类处于相近的食物链地位，因此利用鸟类体中各种污染物的富集程度，可以间接评价环境污染水平对人群健康的潜在威胁 鹭鸟包括夜鹭、白鹭、池鹭、牛背鹭等组成 利用鹭鸟体内富集的污染物水平在一定程度上反映周边地区的湿地污染状况,一、夜鹭体内重金属残留与分布特征,、重金属污染物在夜鹭体内不同组织中的分布特征,、太湖湿地重金属污染对夜鹭的影响,上述中重金属元素主要用于蓄电池、仪表、电器、冶炼、化学、染料和纺织工业等 无锡夜鹭目前并未受到明显重金属毒害，起原因一方面是该地区的重金属污染虽然存在，但未达到对夜鹭足以致害的程度；另一方面可能与夜鹭本身所富集较高水平的Se有关 羽毛和肝脏是重金属富集的目标器官，可作为环境监测的生物指示物。,二、以夜鹭作为太湖湿地生态系统有机氯污染的生物指示,1、夜鹭觅食底泥环境中有机氯农药的残留,2、夜鹭觅食地水环境中有机氯农药的残留,3、夜鹭幼鸟食物中有机氯农药的残留,4、夜鹭卵中有机氯农药的残留,5、夜鹭食物链中六六六与滴滴涕的富集,所以,随着国民经济的蓬勃发展，环境污染日趋严重，各种污染物进入生态系统中的概率愈来愈多。 与其他土壤生态系统相比，湿地生态系统的精净化能力还是比较强的，所以防治土壤生态系统背污染是实现农业可持续发展不可缺少的重要环节。,