姚一凡

（西北民族大學 化工學院，甘肅蘭州 730030）

21世紀以來，人們的生活水平伴隨著我國經濟的高速發(fā)展日漸提升，但隨之而來的環(huán)境問題也日漸嚴重，重金屬作為極具代表性的環(huán)境污染物，是生態(tài)毒理學的主要研究方向之一。土壤與水體中均廣泛分布，其環(huán)境停留時間久、難以降解的特性使得對于重金屬的實際處理十分困難。其所具有的生物毒性，能夠以食物鏈傳遞作為富集途徑最終對于人類造成嚴重的健康危害。水生生物作為生物圈層中極具代表性且廣泛分布的生物群體，對于重金屬存在聚積以及濃縮作用[1-2]。而部分水生生物由于其基因與人類基因的高相似性，成為相關研究中最合適的受試生物，也使得實驗所得的數(shù)據(jù)結果及推論更為準確且具有針對性。

1 水體重金屬污染概況

1.1 累積來源

水體中的重金屬主要來源于工業(yè)排放、農業(yè)排放以及城市化排放[3]，可將其主要劃分為三類途徑：（1）化工、礦采、金屬冶煉等行業(yè)工作過程中廢氣的排出，其中所包含的大量重金屬進入大氣后以降水的方式滲入水體；（2）目前，我國耕作過程中使用的農藥、化肥仍含有極大比例的重金屬物質，致使其在土壤中累積后由于灌溉及降雨等方式淋溶至水體當中；（3）城市中油漆涂料的大量使用、垃圾焚燒處理以及交通工具的尾氣排放所產生的重金屬通過干濕沉降作用最終流入水體環(huán)境中。

1.2 污染現(xiàn)狀

目前，我國水環(huán)境中重金屬污染的情況十分嚴峻，陳葛成等[4]在研究湖北大冶地區(qū)地表水重金屬污染特征時發(fā)現(xiàn)，其水體中Zn、Cu、As及Cd的含量遠超基準值上限，最大超標倍數(shù)達1.81倍、13.85倍、4.64倍和11.93倍。劉友存等[5]在研究我國贛江上游龍逕河水體污染分布特征時發(fā)現(xiàn)，其水體中重金屬Mn、Hg、Pb分別超出地表水II類水質標準93%、20%和6.7%。

國外對河流水體重金屬污染的相關研究開展較早，密西西比河、萊茵河[6]等一直都是水體重金屬污染的主要研究對象，紅海[7]、黑海[8]都曾檢測出多種高含量的重金屬元素。GUNESEGERAN等[9]的研究表明馬來西亞彭亨州Old Repas大壩下游集水區(qū)由于礦山的酸性排水致使其產生嚴重的變色現(xiàn)象，經具體測定，其含沉積物的地表水中重金屬Pb、Sn、Hg、As和Zn的濃度超過了馬來西亞衛(wèi)生部對經處理后的水質所要求的標準限值。由此可見，目前水體中的重金屬污染已然成為全球性的環(huán)境問題。

2 重金屬毒性評價方法

2.1 重金屬單一毒性試驗

單一毒性試驗周期短，操作簡潔，應用廣泛。生態(tài)毒理學早期的研究重點集中于重金屬對金魚、斑馬魚等魚類急性毒性參數(shù)的測定，而后研究方向逐漸變?yōu)橹亟饘賹τ隰~類活性及DNA合成作用的影響[10]，并逐漸延伸至生理因子及基因轉錄表達等方面[11]。而現(xiàn)實環(huán)境中的重金屬元素不可能單獨存在，更多的是多種污染物共存于同一環(huán)境中，因而單一毒性試驗在部分研究方向中具有一定的局限性。

2.2 重金屬聯(lián)合毒性試驗

隨著單一毒性試驗的廣泛開展，研究者逐漸意識到在實際水體中往往存在多樣化的重金屬污染物，這些重金屬污染物之間又存在著相互作用，此時僅僅依靠重金屬對水生生物的單一毒性試驗結果來衡量其對水生生物的影響并進行評估的過程顯得過于片面。當多種重金屬共同作用于生物體時，往往會發(fā)生與單一污染物作用截然不同的聯(lián)合毒性作用[12]。研究多種重金屬物質的聯(lián)合毒性作用，更加接近環(huán)境真實性且有助于繼續(xù)開展對于相關機理的研究，從而為重金屬污染的預防及管控提供數(shù)據(jù)參考。但由于環(huán)境的復雜性，重金屬的聯(lián)合毒性作用必定會受到其他環(huán)境因素的影響，這更增加了現(xiàn)實中重金屬聯(lián)合毒性研究開展的難度。因此研究環(huán)境因素對重金屬聯(lián)合毒性作用的影響，受試樣品中各組分生物學效應間的交互作用以及這些作用對其總體毒性的影響，進一步闡述重金屬聯(lián)合毒性機理，更準確地評價和預測重金屬聯(lián)合毒性作用具有極為重要的意義，這也正是目前生態(tài)毒理學方面研究的重點課題。

3 重金屬對于水生生物的作用機制

3.1 協(xié)同作用

協(xié)同作用指在水生生物生存的水體環(huán)境中，當多種重金屬污染物共同存在時，其產生的聯(lián)合毒性效應大于各類重金屬污染物單獨作用于樣本時的毒性效應之和，即其中一種重金屬的毒性污染物被另一種重金屬污染物所強化，致使整體毒性顯著增強。重金屬物質的協(xié)同作用是對水體環(huán)境安全的重大威脅，以其為主題開展的相關研究能夠為重金屬污染監(jiān)測與生態(tài)風險防控提供更為詳實的參考依據(jù)。

3.2 拮抗作用

拮抗作用是指當多種重金屬污染物共存于水體環(huán)境時，產生的聯(lián)合毒性效應小于各類重金屬污染物單獨作用時的毒性效應之和，毒性效應由于2種及以上的重金屬元素交互作用而降低。

3.3 加和作用

加和作用是指多種重金屬污染物共存時產生的毒性效應等于各重金屬物質單獨作用的毒性效應之和。復合污染的加和效應通常有兩種形式，即濃度加和與效應加和，但目前對于污染物加和作用的研究較少，大多數(shù)重金屬污染物之間僅表達為協(xié)同抑或拮抗作用[13]。

4 實際發(fā)展概況

4.1 重金屬對水生生物的毒性作用機理

目前，生態(tài)毒理學對于重金屬污染物對水生生物影響的探究日趨深入，但重金屬的復合污染與各種重金屬在環(huán)境中的濃度及其組合關系、生物的種類、部位和暴露方式等因素密切相關，而排除重金屬之間的聯(lián)合毒性作用，由于一些新興污染物，如抗生素、微塑料等滲入水體，同溶解性有機物與重金屬物質共同形成一種極為復雜的環(huán)境污染物體系，在此方面仍缺少可靠的實驗依據(jù)。

4.2 多學科及跨學科技術的試驗應用

合理應用當代細胞學以及分子生物學新興技術，如基因引入、系列分析法、毒性基因矩陣等，開展聯(lián)合作用機理的研究是今后工作的要點，傳統(tǒng)和現(xiàn)代毒理學研究方法相融合能夠有力地推動相關領域的研究[14]。隨著分子生物學的理論和方法及毒理基因組學應用于毒理學的研究，將使化學物的聯(lián)合毒性評價發(fā)展到分子水平的毒性測試，細化實驗過程及目標從而更為深入的探討重金屬對水生生物的生態(tài)毒理效應。

5 結語

水體環(huán)境作為生態(tài)環(huán)境中尤為重要的一部分，對其凈化及預防工作仍是我國環(huán)保措施實行的焦點，水體中的真實污染情況必然不會以重金屬單元素形式存在，多數(shù)情況下為2種及多種重金屬污染物或與更多環(huán)境污染物共存，從而導致聯(lián)合毒性作用的形成。但目前已有文獻以及相關報道中對聯(lián)合作用的研究大多歸納于二元混合，而對多種物質的聯(lián)合毒性研究以及其他水體環(huán)境因素對聯(lián)合作用的影響欠缺進一步探究，因此，在今后的研究中要更加注重環(huán)境因素對聯(lián)合作用影響以及多種物質的聯(lián)合作用研究。