第十四章水污染生态学
第十四章 水污染生态学
第一节 水污染对水生生物的影响 之一、水资源现状 々二、污染与胁迫 三、污染物对水生生物的影响及其反馈 2作用—生物净化
第一节 水污染对水生生物的影响 一、水资源现状 二、污染与胁迫 三、污染物对水生生物的影响及其反馈 作用——生物净化
、水资源现状 水是人类宝贵的自然资源,因为地球上的 。生命都离不开水。与海洋和陆地相比,淡水仅 占地球表面较小的比例,但是它对人类的重要 性却是无与伦比的。据统计地球上咸水占97.3 %,而淡水仅占27%。就这小部分淡水中还包 括人类目前尚无法利用的南北两极的冰山和冰 河,以及深度在750m以下的地下水。因此,人 类能利用的淡水还不到地球总储水量的1%
一、水资源现状 水是人类宝贵的自然资源，因为地球上的 生命都离不开水。与海洋和陆地相比，淡水仅 占地球表面较小的比例，但是它对人类的重要 性却是无与伦比的。据统计地球上咸水占97．3 ％，而淡水仅占2.7％。就这小部分淡水中还包 括人类目前尚无法利用的南北两极的冰山和冰 河，以及深度在750m以下的地下水。因此，人 类能利用的淡水还不到地球总储水量的1％
水资源现状-2 随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高,近50 年来,人类对淡水的消耗量增加了一倍。全世界对水 的需要量将逐年增加。这一发展的趋势是无法阻挡的 造成淡水紧缺的更重要的原因是水污染十分严重。宝 贵的水不能循环使用,这是对水资源的最大破坏 且还直接危害了人类的健康。1977年联合国“水”会 议秘书处发表公告,指出全世界40亿人口中有70%得 不到安全的饮用水。我国水污染的来源主要是工厂废 礼水。1991年报道废水总量为3392亿吨,其中70%是 0工业废水。中国42个城市的处理污水能力还不到5% 不少城市的供水水源地下水也已受到酚、氰、砷 等不同程度的污染
水资源现状-2 随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，近50 年来，人类对淡水的消耗量增加了一倍。全世界对水 的需要量将逐年增加。这一发展的趋势是无法阻挡的。 造成淡水紧缺的更重要的原因是水污染十分严重。宝 贵的水不能循环使用，这是对水资源的最大破坏，而 且还直接危害了人类的健康。 1977年联合国“水”会 议秘书处发表公告，指出全世界40亿人口中有70％得 不到安全的饮用水。我国水污染的来源主要是工厂废 水。1991年报道废水总量为336．2亿吨，其中70％是 工业废水。中国42个城市的处理污水能力还不到5％。 不少城市的供水水源——地下水也已受到酚、氰、砷 等不同程度的污染
二、1.胁迫的定义 胁迫(sess)是环境生物学家从工程学借用来 的一个词。在工程学上 stress是“应力”之意。它 的标准工程定义是指由于外部的力,不均匀的温 度等引起一个弹性物质的变形或应力变化。 2sres是对这一弹性物质在该条件下的种定量表 示方法。这一工程上的术语被生态学家用来描述 y2各种因子能引起一个有机体的正常生理状况的 些可检出的变化,或是引起种群、群落、生态系 统天然状况的一些可检出的变化。这些变化可称 之为胁迫效应 (stress effect)要了解整个生态系 的4胁迫的反应,必须要有功能变化和结构变化的信
二、 1. 胁迫的定义 胁迫(stress)是环境生物学家从工程学借用来 的一个词。在工程学上stress是“应力”之意。它 的标准工程定义是指由于外部的力，不均匀的温 度等引起一个弹性物质的变形或应力变化。 stress是对这一弹性物质在该条件下的—种定量表 示方法。这一工程上的术语被生态学家用来描述 各种因子能引起一个有机体的正常生理状况的一 些可检出的变化，或是引起种群、群落、生态系 统天然状况的一些可检出的变化。这些变化可称 之为胁迫效应(stress effect)。要了解整个生态系 胁迫的反应，必须要有功能变化和结构变化的信 息
四、公害评价的基本原理 々国家环保部门对当前水污染中的潜在公害问题 急需知道的是:①有多少潜在污染物进入环 境,什么地方、什么时候、怎样进入?②污染 物在环境中将会在物理上、化学上、生物上发 生什么情况?③如果这种化学品已达到环境的 不同部位,会对个体包括人、种群、群落 整个生态系产生什么效应?④化学品在环境中 和其他物质将会如何互相作用?⑤如果该种化 学品已引起了上述的这些效应,会引起环境产 02生什么性质的变化?要回答这些问题,既有化 学家的工作,也有生物学家的任务
四、公害评价的基本原理 国家环保部门对当前水污染中的潜在公害问题 急需知道的是：①有多少潜在污染物 进入环 境，什么地方、什么时候、怎样进入? ②污染 物在环境中将会在物理上、化学上、生物上发 生什么情况?③如果这种化学品已达到环境的 不同部位，会对个体(包括人)、种群、群落、 整个生态系产生什么效应?④化学品在环境中 和其他物质将会如何互相作用?⑤如果该种化 学品己引起了上述的这些效应，会引起环境产 生什么性质的变化?要回答这些问题，既有化 学家的工作，也有生物学家的任务
原理 同化容量( assimilative capacity)是 cairns(1977提出的观点, 认为自然生态系有同化一定容量的化学物质的能力 Cairns认为在生物效应浓度之下的都是同化容量(私人通讯) 通常的方法是要测定生物效应浓度和环境浓度,如果环境 浓度低于生物效应浓度,则表示还有剩余的容量。如果环 境浓度高于失物效浓度,则表示超过了同化容量,、带 来了危害。公害评价要有系列的试验数据(称为Tes)即 扫描试验 screening test) 预报试验t predictive test 和验证试 验( confirmative test。生物效应浓度和环境浓度的关系从理 论上可画成图13.3。此图中有两条粗线。即客观存在的生 物效应浓度和环境浓度。在这粗线的上下各有两条虚线相 随,虚线间的跨距将随着信息的增加(即Ter的递进)而 缩小
原理 同化容量（assimilative capacity）是Cairns(1977)提出的观点， 认为自然生态系有同化一定容量的化学物质的能力。 Cairns认为在生物效应浓度之下的都是同化容量(私人通讯)。 通常的方法是要测定生物效应浓度和环境浓度，如果环境 浓度低于生物效应浓度，则表示还有剩余的容量。如果环 境浓度高于生物效应浓度，则表示已超过了同化容量，带 来了危害。公害评价要有系列的试验数据(称为“Tiers”))即 扫描试验(screening test)、预报试验(predictive test)和验证试 验(confirmative test)。生物效应浓度和环境浓度的关系从理 论上可画成图13.3。此图中有两条粗线。即客观存在的生 物效应浓度和环境浓度。在这粗线的上下各有两条虚线相 随，虚线间的跨距将随着信息的增加（即Tier的递进）而 缩小
原理 k在图左边的跨距大,即不确定性( uncertainty)大,因为人们刚 开始收集信息。随着信息的增加,图上向右推进时这种不确定 性就明显下降了,但是不可能消失,因为人们不可能做无休止 的试验以完全消除这种不确定性.因此这两条粗钱是理论值。 根据生物效应线下面的浓度区域可以决定同化容量区域。人们 要合理地管理环境,必须使化学物的环境浓度明确地低于生物 效应浓度。同时要注意这两条粗线上下的虚线渐近线)会互相 02交叉的,如果公害评价时进行的试验是在交叉点的左边,那就 很有可能得出生物效应浓度在环境浓度之上,于是评审者就会 做出错误的裁决。只有在交叉点的右边,在条纹区内,才能做 出正确的判断,此外,还须指出交义点在mer1,2,3均可出现 这要视虚线的斜率而定。确实,在Tes试验系列中现在还没有 足够的方法能有效地测量客观存在的环境浓度和生物效应浓度 2还需要从方法上进行探索
原理 在图左边的跨距大，即不确定性（uncertainty）大，因为人们刚 开始收集信息。随着信息的增加，图上向右推进时这种不确定 性就明显下降了，但是不可能消失，因为人们不可能做无休止 的试验以完全消除这种不确定性．因此这两条粗钱是理论值。 根据生物效应线下面的浓度区域可以决定同化容量区域。人们 要合理地管理环境，必须使化学物的环境浓度明确地低于生物 效应浓度。同时要注意这两条粗线上下的虚线(渐近线)会互相 交叉的。如果公害评价时进行的试验是在交叉点的左边，那就 很有可能得出生物效应浓度在环境浓度之上，于是评审者就会 做出错误的裁决。只有在交叉点的右边，在条纹区内，才能做 出正确的判断。此外，还须指出交义点在Tier1，2，3均可出现， 这要视虚线的斜率而定。确实，在Tiers 试验系列中现在还没有 足够的方法能有效地测量客观存在的环境浓度和生物效应浓度， 还需要从方法上进行探索
生物效应 n亚 浓度 环境浓度 一一-一-一 2 Tiers 筛选预报判断 图13.3公害评价系列试验中生物 效应浓度和环境浓度的关系 ( Cairns私人通讯)
生物效应浓度和环境浓度之间的关系 从理论上说,生物效应浓度和环境浓度之间存在着三种关系图 13.4):①生物效应浓度大大地高于环境浓度(图134a)。有较大的 安全余地( safety margin)。在这种情况下人们可以合理下结论,即使 用这化学品的危险性较小,通过部分的Ters试验就可以作出正确 的裁决,在常规的生物监测中只须采用少量合理的参数。③生物 效应虽在环境浓度上,但十分接近(图134b)。安全余地很窄,只 有通过整个Tes试验,才能对化学品的危害作出科学的判断8 品应禁止进入环境。 因此,化学家们如何正确预报化学品的环境浓度,生物学家如何 正确预报化学品的生物效应浓度是至关重要的。而且两者是不可 分割、不可偏废的。只有这样才能对公害作出正确的评价和预报
生物效应浓度和环境浓度之间的关系 从理论上说，生物效应浓度和环境浓度之间存在着三种关系(图 13．4)：①生物效应浓度大大地高于环境浓度(图13.4a)。有较大的 安全余地(safety margin)。在这种情况下人们可以合理下结论，即使 用这化学品的危险性较小，通过部分的Tiers试验就可以作出正确 的裁决，在常规的生物监测中只须采用少量合理的参数。③生物 效应虽在环境浓度上，但十分接近(图13.4b)。安全余地很窄，只 有通过整个Tiers试验，才能对化学品的危害作出科学的判断。③ 环境浓度高于生物效应浓度(图13.4c)。没有安全余地，这种化学 品应禁止进入环境。 因此，化学家们如何正确预报化学品的环境浓度，生物学家如何 正确预报化学品的 生物效应浓度是至关重要的。而且两者是不可 分割、不可偏废的。只有这样才能对公害作出正确的评价和预报