作為一種有毒元素,銻已被美國國家環(huán)保總局和歐盟巴塞爾公約定為優(yōu)先考慮的污染物,但在很長的一段時(shí)間內(nèi),銻被人們所忽視,被誤以為是錫。自1890年銻被確認(rèn)以后,其產(chǎn)量和應(yīng)用不斷地增加,現(xiàn)階段其在環(huán)境中的濃度不斷升高,在環(huán)境中對生物和人體的負(fù)面效應(yīng)也愈加凸顯。但關(guān)于銻環(huán)境行為的研究相對于同族的砷,以及同屬全球性有毒污染元素的鉛和汞較少,銻在地殼中的豐度及在很多環(huán)境介質(zhì)中的濃度較低是其被忽略的主要因?yàn)椤Ｓ绕涫卿R的生物地球化學(xué)方面的研究相對較少,雖然銻在陸生生物中遷移累積及毒害效應(yīng)方面有過少量的條件實(shí)驗(yàn)及野外樣品調(diào)查研究,但銻在水生生物中的研究除了少量藻類的研究外,基本還是空白,銻在水生環(huán)境中的生物地球化學(xué)行為尚不清楚。

中國是一個“銻大國”,銻儲量和產(chǎn)量居世界之首,銻礦采冶等活動釋放到環(huán)境中銻的環(huán)境化學(xué)行為及效應(yīng)急需相關(guān)的研究,同時(shí)中國西南地區(qū)具有全球獨(dú)特的高銻背景自然地質(zhì)環(huán)境,這為銻的生物地球化學(xué)行為研究提供了很好的研究平臺。本研究通過對世界上唯一超大型礦床的銻礦區(qū)水生環(huán)境中銻的分布及其在水生生物中的遷移累積特征進(jìn)行研究,并與陸生生物及其它兩種有毒元素砷、汞進(jìn)行比較。對銻在銻礦區(qū)的遷移擴(kuò)散及水生環(huán)境中的時(shí)空分布特征有了一些新的認(rèn)識,對銻在生物中的生物地球化學(xué)行為尤其是在魚類中的遷移累積有了較為系統(tǒng)的理解,拓寬了銻的生地球化學(xué)方面的理論,對銻礦區(qū)居民通過飲食暴露銻、砷和汞的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了初步評估,為銻礦區(qū)銻及其它有毒元素污染的防治及健康風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對等方面提供科學(xué)依據(jù)及建設(shè)性意見。主要研究結(jié)論如下:

1、受銻礦采冶活動的影響,錫礦山礦區(qū)周邊采樣點(diǎn)水體受到了嚴(yán)重的銻污染,水體中平均濃度達(dá)53.64±46.7μg/L,其中飲用水源中的銻已明顯地超過了中國和世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水限量標(biāo)準(zhǔn)(分別超標(biāo)13和3倍)。水體受到了中度砷污染(4.75±4.02μg/L),受到輕微的汞污染(0.69±0.75μg/L)。銻礦采冶活動對水體中的銻與砷影響較大,對汞的影響較小。水庫和魚池中的銻濃度因季節(jié)不同有明顯差異,但河流中的銻沒有明顯變化。

2、魚鰓組織對銻的累積最高且隨不同棲息習(xí)慣的魚類而有差異,通常棲息于水生環(huán)境底層的鯽魚鰓對銻的累積明顯高于草魚的鰓,魚鰓對銻的平均累積達(dá)229μg/kgdrywt.。魚肝也是魚累積銻的重要組織,其對銻的平均累積達(dá)95.3μg/kgdrywt.。作為排泄代謝廢物和毒素的器官,魚腎對銻的累積也較高,其平均累積為109μg/kgdrywt.。魚組織中的銻和汞主要來自于水體,但魚組織中的砷則可能主要來自其它途徑比如攝取的食物。

3、非魚類水生生物和兩棲類生物對銻的吸收累積明顯高于魚類(在礦區(qū)1km范圍內(nèi)累積均值分別為5230、3217和807μg/kgdrywt.),而陸生生物對銻的吸收累積(在礦區(qū)1km范圍內(nèi)累積均值為24253μg/kgdrywt.)明顯高于水生生物和兩棲類生物。

4、魚、綠藻和蚯蚓對銻的富集系數(shù)(均值分別為10.6、32.3和0.637)相對于砷(均值分別為198、563和2.75)和汞(均值分別為241、205和0.82)較低,表明銻的生物有效性都相對較低。

5、魚對銻的富集系數(shù)與水體的pH有正相關(guān)性。溶解有機(jī)質(zhì)(DOC)對魚在水生環(huán)境中的行為有明顯影響:魚對銻的富集系數(shù)與DOC有較明顯的負(fù)相關(guān)性；溶解態(tài)的銻占總銻的比例與DOC呈顯著正相關(guān)性。

6、市場魚樣品論證了魚鰓對銻的高累積,且不同棲息習(xí)性的魚類累積能力有明顯差異。市場魚樣品中銻的濃度(均值為182μg/kgdrywt.)接近于礦區(qū)魚樣品(均值為218μg/kgdrywt.),表明銻污染對水生生物的影響范圍比較大,但總體上靠近銻礦采冶點(diǎn)的水生生物受到的銻污染明顯比其它區(qū)域嚴(yán)重。同屬浮游生物,蝦類和泥鰍對銻的累積(均值分別為467和383μg/kgwt.)明顯高于魚類。

7、本研究首次報(bào)道了銻和汞在水生環(huán)境中向生物體的遷移累積可能存在著拮抗作用:(a)魚鰓組織對銻有最高的累積(魚鰓/其它組織=1.56),但對汞的累積卻是最低的(魚鰓/其它組織=0.084)。(b)遠(yuǎn)海梭子蟹的殼對銻的累積明顯高于其它組織(蟹殼,其它組織=1.67),汞則表現(xiàn)出相反的結(jié)果(蟹殼/其它組織=0.43)(C)相關(guān)分析表明水體中的銻與魚體中的汞有明顯的負(fù)相關(guān)性(r=-0.15,p<0.05,n=196)。

8、錫礦山礦區(qū)銻和砷污染對當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬍潮┞洞嬖谥^高的風(fēng)險(xiǎn),但汞對當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬍潮┞稕]有明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)。礦區(qū)居民通過飲用水、蔬菜和稻米攝取的銻和砷較多,同時(shí)飲用水中的銻和砷可能更易被人體所吸收。由于銻對砷的毒性放大效應(yīng)已有報(bào)道,本研究結(jié)果表明錫礦山高濃度的銻對砷可能存在顯著的協(xié)同毒性效應(yīng)。

本研究建議當(dāng)?shù)氐木用裢Ｖ箤R礦區(qū)附近(1-2km范圍內(nèi))的水庫作為飲用水源；減少種植和攝食礦區(qū)附近生產(chǎn)的蔬菜、豆類和水稻；推薦種植玉米因?yàn)槠鋵︿R的累積濃度較低；不要食用魚鰓,尤其是攝食棲息習(xí)性在水環(huán)境底層的魚類鰓組織對人體存在較大的健康風(fēng)險(xiǎn)。

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