水產養殖環境中重金屬污染的來源及危害

王炫凱，王海姮，劉燕云，曲寶成*

（1.大連海洋大學海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧 大連116023；3.設施漁業教育部重點實驗室，遼寧 大連 116023）

汞、鉛、砷、鉻、鎘等為常見的有毒重金屬。鋅、銅等是人體新陳代謝所必需的重金屬，但濃度高也會對人體造成不良影響。人類活動是重金屬污染的主要來源，如工業和生活排污、填埋場的浸出、暴雨徑流、航運和港口活動等。人體一般會通過食物、飲用水和空氣等途徑攝入重金屬。水產養殖是與人類生活需求密切相關的行業，水產養殖環境中重金屬污染會破壞養殖環境，危害魚類健康。現介紹了水產養殖環境中重金屬的主要來源，分析了其對水產養殖環境和魚類健康的影響，以期為相關研究提供參考。

1 水產養殖環境中重金屬污染的主要來源

地表水系統中重金屬主要來自自然或人類活動，其中自然來源包括巖石風化、火山噴發、森林火災等。工業革命以后，環境中的重金屬更多來自人類活動，如生活污水、農業生產、工業活動等。重金屬一般以氫氧化物、氧化物、硫化物、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和有機化合物等形式存在，并隨自然和人類活動排放到水環境中。

1.1 生活污水

生活污水中含有微生物、重金屬、營養物質、放射性核素、藥品和個人護理產品等多種污染物，這些污染物可能會進入自然水體，對水生生態系統和人類健康造成不可逆轉的危害。很多家庭會使用含有鐵、錳等重金屬的化學清潔劑，而污水處理廠對這些重金屬的處理能力有限，其隨著地表徑流或大氣沉降進入養殖池塘、湖泊等水環境中，造成重金屬濃度超標，影響水產養殖生態系統的生物多樣性。

1.2 農業生產

農業生產過程中，通過使用大量的化肥和農藥來提高農作物的產量，而這些藥物中通常含有重金屬等污染物。例如在草甘膦制劑中檢出了砷，這些污染物通過土壤的滲透或地表徑流進入水生生態系統，威脅水生動物健康，并通過食物鏈進入人體，嚴重威脅人類健康，長此以往形成惡性循環。此外，重金屬和一些有機氯類農藥同時存在時，具有復合暴露風險，可能會使毒性翻倍。

1.3 工業活動

采礦過程中的廢水、廢氣中含有大量的鉛、鋅等有毒有害重金屬，會導致礦區周圍土壤、水體等環境受到重金屬污染。電鍍工業向水、空氣中排放鎳、鐵、鉛等重金屬，如果處理不當可能給人體帶來致癌風險。燃煤發電廠產生的煤灰中含有砷、鉛、汞等有毒重金屬，當這些重金屬被釋放到水生生態系統中時，會造成大量較低營養級的生物死亡。

2 重金屬對水產養殖環境及魚類健康的影響

2.1 重金屬對水產養殖環境的影響

與有機化學物不同的是，大多數重金屬不能被代謝成毒性較小的化合物，一旦進入水生環境，會在水體中重新分布，或在沉積物中累積，或被聚集物消耗。重金屬的活性較強，可通過正性化合物的沉淀，結合細固體顆粒，與有機分子結合，根據沉積物和水體之間存在的物理和化學條件，與錳氧化物或碳酸鹽共同沉淀。重金屬以溶解形式存在時可通過接受層吸收，以顆粒形式存在時可通過食物攝入。重金屬的毒性主要取決于存在形式，此外也受pH值、溫度和鹽度的影響。文獻[12]發現，有機結合物的存在可以促進疏水性化合物在脂膜中的擴散，從而提高鎘在貽貝和魚類中的生物利用度。有機化合物形式的重金屬，其生物可利用性比離子形式的強。汞的有機化合物是可溶性大分子，能迅速穿透脂膜，與不溶于脂類的腐蝕性物質相比毒性更強。文獻[13]發現，雙殼類動物是一種濾食性動物，重金屬的生物有效性取決于沉積物粒徑的大小。

總體看來，重金屬的結合降低了沉積物中重金屬的生物利用度。淡水和海洋生態系統都受到重金屬污染，重金屬對水產養殖環境的污染已經成為一個廣泛的全球性問題，不但會影響水產品質量安全，還會給消費者帶來健康風險。

2.2 重金屬對魚類健康的影響

2.2.1 對生物活性的影響

文獻[15]發現，魚體內重金屬平均含量從高到低依次為鉛、砷、鎘、汞。鉛、砷、鎘、鉻等重金屬會損害魚類器官，其暴露影響取決于濃度和持續時間。鎘、鉛等重金屬會降低枸櫞酸合成酶、琥珀酸脫氫酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶和乳酸脫氫酶等氧化代謝催化劑的活性。

2.2.2 對生育繁殖的影響

重金屬可顯著降低魚類的精子運動能力，影響其胚胎形態和代謝過程，以及引發心血管疾病，如心臟發育不全、心室不足和心臟分布異常。重金屬還會影響魚類的雌激素和雄激素分泌，產生病理分化。

2.2.3 對血液和循環系統的影響

紅細胞的形成需要少量的鎳，但大量的鎳會產生難以察覺的毒性。鎘會引起魚類血壓升高，導致心肌疾病。鉻會導致貧血、嗜酸性粒細胞增多、淋巴細胞增多等。根據研究，汞會對魚的血管造成傷害，引起出血和血細胞減少。

2.2.4 神經毒性的作用

汞是導致神經毒性的主要重金屬，尤其是甲基汞會對魚類大腦造成損害，導致流產、先天畸形和幼魚的發育差異。此外，甲基汞也會造成魚鰓損傷，進而破壞魚體內的離子平衡，影響魚體的滲透調節。

2.2.5 遺傳毒性效應

砷可凝結蛋白質，它與輔酶結合，并在整個呼吸過程中抑制三磷酸腺苷的生成，高水平砷暴露可導致死亡。雖然砷的致癌機制尚不清楚，但一些文獻[20]表明，其可能存在遺傳毒性效應。此外，鎘、砷、鎳、鉻等重金屬可引發堿基對缺失、突變或自由基氧攻擊DNA。

2.2.6 生理損傷

重金屬也會引起魚的一些組織學改變，如鰓的退化或肝臟的脂肪變性。鎘、鎳、汞、鉻、鉛、砷是造成魚類畸形的主要因素。鉛、砷、鎘、鋅等重金屬也會引起魚類的應激反應。鯉暴露于鎘溶液中，其腦垂體催乳素細胞分泌量增加，血漿中腎上腺皮質醇濃度明顯增加，擾亂其內分泌系統。

2.2.7 對壽命和病死率的影響

即使是參與生命活動所必需的重金屬，也會通過代謝干擾和突變對魚類產生不利影響。這些不良影響包括健康水平的下降和生殖障礙，最終導致癌癥與死亡。重金屬對魚類的病死率、繁殖率、個體生長率和生理能力影響最大。受到重金屬危害的魚類表現出免疫系統缺陷，容易感染傳染病，病死率更高。

3 結語

重金屬是人體正常生長發育所必需的重要元素。人口增加導致工業和醫療廢物等污染物增加，這些廢物中通常含有大量的重金屬，其排放造成了水污染，進而對水產養殖造成危害。過量攝入重金屬可導致動物發生繁殖并發癥、身體畸形，甚至威脅生存能力，應不斷深化關于重金屬的相關研究。