海洋農藥污染
正文
農藥及其降解產物 (如DDT的降解產物DDD、DDE)在海洋環境中造成的污染。其危害程度按其數量、毒性及化學穩定性有很大的差異。污染海洋的農藥可分為無機和有機兩類,前者包括無機汞、無機砷、無機鉛等重金屬農藥,其污染性質相似於重金屬(見海洋重金屬污染);後者包括有機氯、有機磷和有機氮等農藥。有機磷和有機氮農藥因其化學性質不穩定,易在海洋環境中分解,僅在河口等局部水域造成短期污染。從20世紀40年代開始使用的有機氯農藥(主要是DDT和六六六),是污染海洋的主要農藥。據美國科學院1971年的估計,每年進入海洋環境的DDT達2.4萬噸,該值為當時世界DDT年產量的四分之一。
工業上廣泛套用於絕緣油、熱載體、潤滑油以及多種工業產品添加劑的多氯聯苯 (PCB)和有機氯農藥一樣,都是人工合成的長效有機氯化合物(按其化學結構可統稱為鹵代烴或氯化烴),由於它們在化學結構、化學性質方面有許多近似處,所以它們對海洋環境的污染通常放在一起研究。20世紀60年代末,各國認識到 PCB對環境的危害,紛紛停止或降低PCB的生產和套用。
遷移轉化 有機氯農藥和PCB主要通過大氣轉移,雨雪沉降和江河徑流等攜帶進入海洋環境,其中大氣輸送是主要途徑,因此即使在遠離使用地區的雨水中,也有有機氯農藥和 PCB的蹤跡。如:南極的冰雪、土壤、湖泊和企鵝體內都檢出過殘留有機氯農藥和 PCB。進入海洋環境的有機氯農藥,特別容易聚積在海洋表面的微表層內。據蘇聯國立海洋研究所1976年在北大西洋東北部的觀測,DDT及其降解物DDD在微表層的含量為90納克/升,而水下的含量為5納克/升。據美國對大西洋東部的測定,在表層水中PCB的含量比DDT含量高20~30倍。海洋微表層中的DDT受到光化學作用發生降解,其速度受陽光、濕度、溫度等環境條件的制約。在熱帶氣候條件下,降解速率一般較高。沉積于海洋沉積物中的PCB和DDT在微生物作用下會發生降解作用,但速率相當緩慢。人們認為,PCB的穩定性比DDT高。DDT的降解中間產物 DDE比DDT揮發性高,持久性也更長,對環境的危害更大。沉降到沉積物中的DDT和PCB會緩慢地釋放入水體,造成水體的持續污染。
危害 DDT和PCB進入生物體內主要是通過生物對它們的吸附和吸收,以及攝食含有 DDT的餌料生物或碎屑物質。動物體中 DDT的殘留量反映了吸收與代謝間的動態平衡。不同種生物對 DDT積累和代謝各不相同,牡蠣和蛤仔等軟體動物對DDT的富集因子可達 2000(富集因子是生物體中的濃度除以環境介質中的濃度值),而甲殼類和魚類的富集因子則為102~105。
海水中DDT濃度一般低於1微克/升,近岸水體高於大洋水體。近岸海域魚體中的 DDT濃度高於外海同類魚類,達0.01~10毫克/千克(濕重)。魚類不同器官中DDT殘留量的濃度各不相同,其中以脂肪中的含量最高。攝食魚類的海鳥 DDT殘留量最高,攝食淡水及河口區魚類的鳥類,DDT殘留量高於攝食大洋魚類的鳥類。
PCB 對生物的毒害作用與其異構體的氯原子數有關。氯原子越少,毒性越大,在食物鏈中的蓄積程度越高。PCB對虹鱒的10天致死濃度是38~326微克/升,20天的半致死濃度為6.4~49微克/升。無脊椎動物對於 PCB要比魚類敏感,幼體比成體敏感。PCB對生物的危害作用包括致死、阻礙生長、損害生殖能力和導致魚類甲狀腺功能亢進和對外界環境變化及疾病抵抗力的下降等。 PCB會導致哺乳動物性功能紊亂,波羅的海和瓦登海海豹的繁殖失敗同其體內高濃度PCB直接相關。
PCB 在生物體中的積累與其脂溶性和對酶降解的抗力成正比,而與其水溶性成反比。生物體對 PCB的主要代謝過程是羥基化,即將 PCB轉化為水溶狀的酚類化合物後排出體外。羥基化速率取決於酶(肝微粒體混合功能氧化酶)的活性。魚體中這種酶的數量大大低於哺乳動物,並隨PCB的氯化作用的提高而降低。
DDT 及其代謝產物對海洋生物有明顯的影響。比如,干擾海鳥的鈣代謝使蛋殼變薄,降低孵化率;0.1ppb濃度的DDT就會抑制某些海洋單細胞藻類的光合作用;ppb濃度的DDT即能殺死某些種類的浮遊動物或幼魚。
防治 鑒於有機氯農藥進入海洋後無法回收,有些國家已停止生產或限制其使用。中國在60年代初開始禁止在蔬菜、水果和菸草上噴撒 DDT或六六六,同時研製高效低毒,易在環境中分解的生物性農藥(如外激素性農藥),又採取以蟲治蟲等綜合性防治病蟲害措施。自20世紀70年代開始就已基本停止PCB的生產。