什么是生物积累?

[拼音]：shengwu jilei

[外文]：bio-accumulation

生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生物的生长发育，浓缩系数不断增大，这种现象称为生物积累（又称生物学积累）。生物积累的程度用浓缩系数表示。

生物积累、生物浓缩和生物放大三个概念，既有联系，又有区别。生物积累指同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段，机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象；生物浓缩指生物机体通过对环境中元素或难分解化合物的浓缩，使这种物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象；生物放大指在同一食物链上，高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。

早在1897年，就发现牡蛎能从海水中大量积累铜，以致牡蛎肉呈现绿色，称为“绿色病”。鱼则能大量积累海水中钒。20世纪50年代中期到60年代，由于核武器试验导致放射性散落物在全球范围内的增长，人们对90锶、137铯、144铈等多种放射性同位素在生物体中的积累，进行了大量的监测和研究，并利用放射性同位素示踪技术，研究铜、汞、铬等重金属在动、植物机体中的积累和排除。研究得最多的是在环境中持久性强的有机卤素农药和重金属在生物体内的积累。

有人研究牡蛎在50微克／升的氯化汞溶液中对汞的积累，观察到第7天，牡蛎（按鲜重每公斤计）体内汞的含量达25毫克，浓缩系数为500；第14天达35毫克，浓缩系数为700；第19天达40毫克，浓缩系数为800；到第42天增加到60毫克，浓缩系数增为1200。此例说明，在代谢活跃期内的生物积累过程中，浓缩系数是不断增加的。鱼体中农药残毒的积累同鱼的年龄和脂肪含量有关，农药的残留量随着鱼体的长大而增加。在许多情况下，生物个体的大小同积累量的关系，比该生物所处的营养等级的高低，更为重要。

物质的迁移－积累行为是受下述原则支配的：任何机体在任何时刻，机体内某种元素或难分解化合物的浓度水平取决于摄取和消除这两个相反过程的速率，摄取量如大于消除量，就发生生物积累。

环境中物质浓度的大小对生物积累的影响不大。在生物积累过程中，不同种生物，同一种生物的不同器官和组织，对同一种元素或物质的平衡浓缩系数的数值，以及达到平衡所需要的时间，可以有很大的差别，如表。

有些情况下，生物在污染环境中经历很长时间，浓缩系数也达不到平衡。例如黑鲷在每升含7微居里137铯的海水中经160天后，对137铯的浓缩系数尚未达到平衡。

实验表明，生物体对物质分子的摄取和保持，不仅取决于被动扩散，而且取决于主动运输、代谢和排泄，这些过程对生物积累的影响都是随生物种的不同而异。

水生态系统中，单细胞的浮游植物能从水中很快地积累重金属和有机卤素化合物。其摄取主要是通过吸附作用。因此，摄取量是表面积的函数，而不是生物量的函数。同等生物量的生物，其细胞较小者所积累的物质多于细胞较大者。在生态系统的水生食物链中，对重金属和有机卤素化合物积累得最多的通常是单细胞植物，其次是植食性动物。鱼类既能从水中，也能从食物中进行生物积累。鱼积累DDT等杀虫剂的试验表明，水中无孑孓时鱼体内积累的DDT比有孑孓时要多，这说明从水中直接积累的重要性。陆地环境中的生物积累速度通常不如水环境中高。就生物积累的速率而言，土壤无脊椎动物传递系统较高。人们之所以更重视植物传递系统，是因为植物的生物量比土壤无脊椎动物大得多。在大型野生动物中，生物积累的水平相对说是较低的。

生物机体对化学性质稳定的物质的积累性可作为环境监测的一种指标，用以评价污染物对环境的影响，研究污染物在环境中的迁移转化规律。对某种特定元素来说，某些生物种类比同一环境中的其他种类有特别强的积累能力，常被称为“积累者生物”。例如褐藻能大量积累锶，地衣能积累铅，水生的蓼属植物能积累DDT。这些生物可以作为指示生物，甚至可以作为重金属污染的生物学处理手段。因此，对生物积累的研究，具有重要的理论和实践意义。至于生物积累的机理，尚有待深入研究。

参考书目

F.Matsumura，Toxicology of Insecticides， PlenumPress，New York and London，1975.A.D. McIntyre & C. F. Mills(ed.)， Ecological Toxicology Research， Effects of Heavy metal and Organohalogen Compounds，Plenum Press，New Yorkand London，1975.L.Friberg， G.F.Nordberg & V.B.Vouk(ed.)， Hand-book on the Toxicology of metals，Elsevier/North-Holland，New York，1979.