河蚬对沉积物中持久性有机污染物生物富集及迁移转化影响作用研究进展

谷先坤，刘燕山，唐晟凯，李大命，张彤晴，沈冬冬，张增，何浩然

（江苏省淡水水产研究所，江苏省内陆水域渔业资源重点实验室，江苏 南京 210017）

持久性有机污染物（Persistent organic pollutants,POPs）是指具有长期残留性、生物积累性、半挥发性和高毒性，并且能够通过各种环境介质（大气、水、生物体等）进行长距离迁移，对人类健康和生态环境具有严重危害的天然或人工合成的有机物，包括脂肪族、芳香族和脂肪族氯代烃。POPs 可通过食物链进行传递和放大，严重危害生态环境和人类健康[1-2]。

沉积物作为环境变化的记录者和水生生物食物来源的提供者，在水生生态系统中具有重要地位，沉积物中的POPs 迁移转化一直以来是人们关注的重点。一般来说，沉积物是POPs 储存库之一，既是“汇”，同时也是水体和土壤污染的内“源”[3-4]。POPs 一方面与沉积物中的有机质、矿物质等组成物质发生一系列物理化学反应，如分配、物理吸附、化学吸附等[5]。同时在一定条件下，沉积物中POPs又会发生各种转化进入水体并通过反复的沉降—悬浮过程进行迁移和扩散[6-7]。

河蚬，Corbicula fluminea（Müller,1774），属于瓣鳃纲（Lamellibranchia），真瓣鳃目（Eulamellibranchia），蚬科（Corbiculidae），蚬属（Corbicula），双壳类淡水软体动物，我国典型、特色双壳贝类，广泛分布在我国及东南亚的淡水湖泊、河流、水库等水体的沉积物表层，是众多淡水生态系统的底栖优势种之一。河蚬具有重要的生态功能，是重要的消费者和分解者；同时其含丰富的粗脂肪，对水体的营养元素、重金属和有机污染物具有富集能力等，具有重要的环境指示作用。因此河蚬对沉积物中POPs 迁移转化具有重要影响和作用。现从河蚬对沉积物中有机氯农药的生物富集、河蚬的生物扰动影响及河蚬对POPs生物有效性等方面的影响进行综述。

1 河蚬对沉积物POPs 生物富集效应

河蚬是广泛分布在沉积物表层的淡水生态系统的底栖优势种，其对重金属、持久性有机污染物等具有较强吸收、富集能力，所以河蚬较多应用于水体沉积物生物富集及生物毒性效应研究。李天云等[8]利用河蚬研究了沉积物中有机氯农药在生物体内的累积效应，结果表明河蚬可以作为检测沉积物中污染物的慢性毒性的试验生物，并发现河蚬对有机氯农药的富集作用为内脏团>肌肉>鳃。沉积物中有机氯农药被河蚬的消化液解吸下来并累积到河蚬体内，是河蚬累积疏水性有机污染物的主要途径；卢杰[9]发现河蚬对酚的耐受性极高，远远大于普通淡水生物的承受极限（10.4 mg/L），河蚬体内酚的最大富集量达到了41.36 mg/kg；任淑智[10]将河蚬作为监测蓟运河有机氯农药污染的指示生物，发现河蚬体内“666”含量和水中“666”含量存在相关关系。此外也有研究发现多环芳烃和有机氯农药在河蚬鳃、肌肉、内脏团中的含量差别较大，其中原因有待进一步探究[11-14]。

2 河蚬对沉积物OCPs 迁移转化影响

除了对持久性有机污染物的生物富集外，河蚬的生物扰动是影响沉积物污染物迁移转化过程的重要因素。生物扰动（bioturbation），即底栖生物通过潜穴、爬行、觅食和避敌等活动而导致的沉积物初级结构的改变。通过对沉积物的搬运、混合以及微环境的改变，加速沉积物与上覆水的物质交换和能量流动，改变了沉积物-水界面的污染物传输通量和转化过程。大型底栖动物促使挪威奥斯陆港沉积物中赋存的PAHs、PCBs 和DDT 等污染物分别以每天243，19.6 和13.6 pmol/m2的速度向水体释放[15]；底栖动物螃蟹的活动则促进了阿根廷BahíaBlanca 河口沉积物中DDT 和HCH 等有机氯农药向水体的释放[16]。河蚬的生物扰动作用不容忽视。河蚬通过滤食和生物沉降使水体营养盐向沉积物表层转移，显著降低水体总氮、总磷和悬浮物浓度，抑制了浮游生物的密度，增加了水体透明度[17－18]。河蚬扰动增大了沉积物铁结合态磷含量，促进了沉积物中溶解性活性磷SRP 向上覆水释放，同时其自身代谢可能对促进SRP 向上覆水释放具有主导作用[19-20]。王雪等[21]研究发现，河蚬生物扰动作用对表层沉积物氮素释放同样具有明显的促进作用。

目前对河蚬生物扰动作用研究多集中于河蚬对沉积物氮、磷等营养盐元素的释放、迁移、转化的作用和影响分析，而对河蚬对持久性有机污染物在环境介质中的迁移转化影响的探讨相对较少。黄勤超等[22]指出，部分底栖动物如蚯蚓、河蚬等通过自身的代谢作用，将部分POPs 转化成低毒或无毒产物。聂湘平等[23]利用微宇宙模拟水生态系统探索多氯联苯在水体环境中的行为，对多氯联苯在水体、沉积物、生物体（皇冠水草、河蚬、鲢）不同分配相，在生物体不同组织、器官中含量、分布以及迁移、富集等时间变化动态过程进行了研究，结果发现与皇冠水草、鲢相比，河蚬具有更高的生物富集系数，河蚬对多氯联苯有明显的吸收积累，但河蚬生物蠕动造成的扰动可使部分底泥发生再悬浮，使得吸收平衡时间较长。

3 河蚬对沉积物微环境的影响

分析POPs 在环境介质中的迁移和转化，是研究POPs 在水生生态系统中环境行为的基础和前提。POPs 在环境介质中迁移转化的影响因素纷繁复杂，互相联系。沉积物组成和结构、温度、pH 值、溶解氧含量、POPs 本身的性质和结构都是POPs 在环境介质中迁移转化的重要影响因子。沉积物中总有机碳（TOC）含量与PAHs 含量显著相关, 沉积物的粒径与OCPs 和PCBs 的含量之间有很好的相关性[24]。随着温度的升高，沉积物中有机氯农药的释放明显加强，且在紊动条件下的释放速率和强度远远大于静止条件下[25]。DDT 在厌氧条件下被微生物分解为DDD，而在好氧条件下转为DDE。厌氧还原过程会生成酸性发酵产物，引起局部pH 值的变化，从而影响溶解性PCBs 和吸附在有机质上的PCBs 之间的动态平衡[26]。

河蚬的代谢、排氨等生理活动和虹吸、挖穴等生物扰动可以改变沉积物的性质和结构、改变沉积物-水界面的微环境条件，甚至改变污染物的组成和性质，从而对沉积物中POPs 的迁移、转化、分解等产生影响。河蚬体内可能存在能够有降解重金属、POPs 的物质。国外已有研究表明，河蚬体内所含有的金属硫蛋白、缩氨酸、微量元素等物质均能对POPs、重金属等产生抑制作用[27-28]。张雷等[19]研究发现河蚬扰动显著增加了沉积物含水率和总微生物活性，并且其对沉积物含水率和总微生物活性的增加在表层最大，随深度增加而递减。河蚬的活动增加了富含氧气上覆水的下渗，增加了含氧沉积物体积与有氧-无氧沉积物界面的面积[29]。河蚬的扰动也为沉积物中氧化还原反应提供电子受体，沉积物氧化还原环境与有氧-无氧界面的变化，以及伴随河蚬活动所产生的平流、生物引灌等过程，改变了沉积物的化学特征与微生物活性[30]。但河蚬对沉积物的改变与沉积物中有机氯农药的释放、转化以及分解等环境行为之间的关联、作用及影响因子等问题尚不明确，需进一步探讨。

4 河蚬对沉积物POPs 生物有效性的影响

河蚬的生物扰动不仅改变了沉积物的性质和结构，改变沉积物的微环境条件，同时进一步影响了沉积物污染物的生物有效性，从而影响了沉积物污染物的毒性。贾艳霞等[31]研究了河蚬生物扰动对沉积物重金属生物有效性的影响，结果显示河蚬扰动氧化了沉积物中的酸可挥发性硫化物，导致了沉积物重金属向上覆水的释放，沉积物中氧化酸可挥发性硫化物的含量降低改变了其对沉积物中亲硫金属的结合能力，增强了沉积物中重金属的毒性。赵中华等[32]利用河蚬、铜锈环棱螺研究了太湖沉积物DDT 的生物有效性，发现河蚬体内富集的DDTs的含量明显较铜锈环棱螺高，这主要是因为河蚬摄食等生物活动对沉积物的扰动作用剧烈，增大了河蚬与沉积物的接触面积，同时也会加速沉积物中颗粒态污染物的释放，提高了可被生物吸收利用部分污染物的含量。

5 结语

目前对河蚬的富集作用及毒性效应多在水相中进行，针对全沉积物的研究相对较少，后续的研究中需要以全沉积物基质为对象进行研究。目前研究多数把河蚬作为水-沉积物-水生生物这一生态系统中的组成部分进行研究，而对河蚬对水体、沉积物的反作用的研究比较少见，后续研究中可以在河蚬对水体、沉积物的物质组成、理化性质等因子产生影响方面着重研究。应继续拓展河蚬对新型污染物的富集及生物毒性效应研究，并从分子生物学角度探究污染物对河蚬的生物放大作用。