生物浓缩

有害物质在生物体内积聚现象

生物浓缩，是指生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物有机体内该物质的浓度超过环境中该物质浓度的现象。生物体吸收环境中物质有三种方式：藻类植物、原生动物和多种微生物主要靠体表直接吸收；高等植物主要靠根系吸收；大多数动物主要靠吞食进行吸收。前两种属于直接从环境中摄取，后一种则需要通过食物链进行摄取。污染物也可能在生物体内富集。污染物是否沿着食物链积累，取决于以下三个条件：即污染物在环境中必须是比较稳定的，污染物必须是生物能够吸收的，污染物是不易在生物代谢过程中被分解的。

简介

生物浓缩，是指生物从周围环境蓄积某种元素或分解的化合物，使其在体内的浓度超过环境中的浓度的现象。对生物浓缩机理的研究，能从宏观和微观上揭示污染物的毒性毒理和生态影响，从而深入了解污染物在生物体中的分布、迁移和转化的规律。

发展现状

在特定的生物个体、脏器或细胞中的某种物质比其在周围环境中具有更高浓度的现象。例如：在植物细胞或细菌中各种盐类的结晶或金属作为代谢产物的蓄积；人体甲状腺对碘的蓄积；真海鞘对钒的蓄积等。生物浓缩的机制多半是由于这些物质一旦进入生物体内就很难排出；此外某些主要与代谢有关的成分可以从体液或细胞液中以固体的形式沉淀析出，这些过程不断重复就会在体内蓄积起来。生物浓缩的结果，处于上位食物链的生物种或种群就会累积成较高的浓度。因此，有害物质对这些生物就会产生重大的影响，生物浓缩已经成为重要的社会问题（例如猛禽类对有机氯农药的积累，以及人类由于有机汞中毒而引起的疾病等）。以往对于低浓度的有害物质排放到环境中来并不介意，但是从生物浓缩的角度来考虑，这是非常错误的。

相关概念

生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象；又称生物学浓缩、生物学富集。生物浓缩的程度用浓缩系数表示。

生物浓缩、生物积累和生物放大的程度，都用来自环境的元素或难分解的化合物的浓缩系数表示，但却是三个不同的概念。

生物浓缩是生物机体内某种物质的浓度和环境中的浓度相比；

生物积累是同一生物个体在不同代谢活跃阶段机体内的浓度相比；

生物放大是同一食物链上不同营养级的生物机体内某种物质的浓度相比。

浓缩机理

污染物通过生物呼吸，食物和皮肤吸收等多种途径进入生物体内，然后根据血液循环分散至身体的各个部位，被生物的多种组织和器官吸收浓缩。显然，生物的各器官和组织对某污染物的浓缩程度，取决于该物质在血液中的污染程度，生物组织与血液对该物质亲和性的差异以及生物组织对该物质的代谢。

影响因素

浓缩系数的大小与物质本身的性质以及生物和环境等因素有关。同一种生物对不同物质的浓缩系数会有很大差别。如在同样条件下，金枪鱼对铜的浓缩系数是100，对镁的浓缩系数却是0.3；褐藻对钼的浓缩系数是11，对铅的浓缩系数却高达70000，相差悬殊。同一种物质，结构不同，浓缩系数也会不同。例如乙体六六六在生物体内极难分解，丙体六六六分解较易，小白鼠对前者的浓缩系数就高于后者。同一种生物对同一类而不同分子量的化合物，其浓缩系数也有很大差别，例如蚤状溞（Daphnia pulex）在同样试验条件下，对不同分子量的氮杂芳烃（如异喹啉、吖啶和苯并吖啶），其浓缩系数依分子量的大小而不同。

物质或元素的价态，以及在介质中的溶解度等，对浓缩系数也都有直接影响。

生物种类不同，代谢机能不同，在同样条件下，对同一种物质的浓缩系数也会不同。中国科学院海洋研究所的研究报告指出，在同样条件下，黑鲷（Sparus macroce-phalus）骨骼对137铯的浓缩系数为11.02，而石鲽（Plati-chthуs bicoloralus）骨骼对137铯的浓缩系数则为8.95。生物的不同器官对同一种物质的浓缩能力也往往不同。含脂肪较多的器官的浓缩能力一般高于含脂肪较少的器官。

生物体的不同发育阶段及其生理特性等对浓缩能力也有直接影响。多数木本植物的幼叶对二氧化硫的浓缩能力低于成熟叶。

水生生物在水体中的数量对浓缩系数的影响很大，例如，纯培养的栅藻培养液中细胞数增多时，浓缩系数降低。

各种环境因素，如光照、温度、湿度、pH值、风向、风速、水流方向、水流速度、土壤的组成和结构等对环境中的物质的存在形式、价态、浓度以及在环境中的停留时间等会产生影响，因而在不同的环境条件下，同一种生物对同一种物质的浓缩系数也可能不同。

已浓缩大量污染物的生物，脱离污染环境时，体内蓄积的污染物会经过代谢作用逐渐排出体外，体内残留量逐渐减少。残留量降低至原蓄积量的一半时所需的时间，称为生物半减期。

吸收途径

生物体吸收环境中的物质的途径大致有以下几种：一是各种藻类、菌类和各种原生动物等，主要靠体表直接吸收；二是高等植物，主要靠根系吸收，叶表面和茎表面也有一定的吸收能力；三是大多数动物，主要靠吞食。对于鱼类来说，呼吸也是一种主要途径。前两种途径是直接从环境中摄取，后一种途径必须通过食物链完成。各种物质进入生物体内，即参加生物的代谢过程。其中生命必需的物质，部分参与了生物体的构成，多余的必需物质和非生命所需的物质中，易分解的经代谢作用很快排出体外；不易分解、脂溶性较强、与蛋白质或酶有较高亲和力的，就会长期残留在生物体内。如DDT和狄氏剂等农药，性质稳定，脂溶性很强，被摄入动物体内后即溶于脂肪，很难分解排泄。随着摄入量的增加，这些物质在体内的浓度也会逐渐增大。

研究意义

生物浓缩的研究对于阐明物质或元素在生态系统中的迁移转化规律，评价和预测污染物进入环境后可能造成的危害，以及利用生物对环境进行监测和净化等，均有重要意义。这种研究还可为确定污染物的环境容量及制订环境标准提供科学依据。

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