有毒物质对地表水的影响

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A.问题定义

自从有历史记载以来，由于日常活动，人类一直在改变环境。城市化进程的加快、工业革命以及总体人口基数的扩大大大加快了这一进程。现代化学技术在提供众多社会效益的同时，也使最终进入自然地表水的化学物质的数量和种类显著增加。上个世纪见证了化学工业的大幅增长，据估计，目前已知的化合物超过200万种，目前每年合成近25万种新化合物。据估计，在这一数字中，每年大约有1000种新的化学品将通过营销、使用和处置的最终结果进入环境。

随着我们对水环境结构和功能了解的增长，很明显，我们的河流、湖泊和海洋吸收排放到其中的化学废物和有毒物质的能力并不是无限的，严重的水质退化是滥用和管理不善这一宝贵资源的不可避免的结果。

随着分析化学技术变得越来越复杂和敏锐，很明显，大多数废水含有少量的化学物质，如果不适当的稀释和/或处理，可能会严重损害水生生物的生存潜力。农药和顽固有机物等有害物质的持续和积累，导致需要新的和有用的生产控制和废物处理程序，以帮助保护水生生物免受滴滴涕、多氯联苯和酮等材料带来的问题。值得注意的是，这些全球污染物中许多有害生态影响的最初迹象来自水生环境

在界定环境中有毒物质的问题时，对“有毒物质”的含义有一个初步的理解是很重要的。在当今社会，把所有化学品都分类为明显有害或明显安全是没有根据的，我们认识到在有害和有益之间描述一条严格的界限是不可行的。认识到所有化学品都存在一定程度的危险或安全是更有意义的，因为即使是最无害的化学品在高浓度存在时也会对环境造成明显有害的影响。相反，即使是毒性最强的化学物质，只要浓度足够低，也能被水生环境吸收。因此，很明显，所有化学物质都可以被认为对地表水群落具有潜在的毒性影响，但一种化学物质的危险或安全程度必须与可能到达水环境的量有关，并考虑到该化学物质的相对毒性和持久性。

为了满足现在和未来的社会需求，人类显然将继续影响和改变环境。随着技术发展带来的未来社会效益，我们必须能够预测水质的变化，量化对水生生物的影响，并有效地将影响降至最低。迫切需要进一步发展对现有淡水和海洋水生群落的专门知识和了解，以避免对常驻水生生物的生存潜力造成不可接受的危险。还需要预测、评估和区分有毒物质对这些社区的不重要和微不足道的影响，以及那些重大和有辱人格的变化和影响。

B.对水生环境的影响

化学物质对水生环境的影响就像这些化学物质最初被创造出来的有益目的一样多而多样。这种无数化学物质的制造、消费和分布模式已经变得如此普遍，以至于目前基本上没有任何自然地表水群落没有受到人造化学物质的影响，至少在某种程度上是如此。据报道，在地球上所有角落的鱼类和水生哺乳动物身上都发现了可测量的持久性有机物残留，显然这些地方距离这些有机物的任何已知使用或应用地点都有数千英里之遥。通常，某种特定有毒物质的浓度足够高，对水生生物的负面影响毫无疑问，就像詹姆斯河中的酮或哈德逊河下游的多氯联苯那样。然而，更常见的情况是，某一特定化学品浓度较低，没有明显或立即的影响，但对水生群落和消费物种有深远和可能更重大的次要影响。20世纪60年代早期，氯化有机农药，特别是endrin的生物浓缩导致密西西比河下游数以百万计的运动鱼类和饲料鱼类死亡，这一众所周知的例子表明，如果不仔细考虑生产、使用和处置的所有方面，持久性有机化学品可能对远离排放点的地区的水生生物造成重大影响。自这一具体例子以来，一种持久性有毒化学品随后对较高的主题水平或其他社区产生影响的问题已在许多场合重复出现。

试图确定工业过程或列出可能对水生群落产生影响的具体产品没有什么价值，因为几乎毫无例外，所有人造化学物质都有可能进入地表水，有时是出于人类的特定意图，有时则不是。虽然所有化学品都有这种潜力，但对一般化学和物理性质(如分子结构、水溶性、蒸汽压等)的基本了解，以及对预期用途和生产数量的了解，可以早期了解哪些特定化学品最有可能成为问题。与以前的问题化学品和/或工艺的列表进行比较，也可以对导致过去问题的关系进行一些评估。

为了减少特定水生生物的分布或数量，这些有毒物质不需要以剧毒浓度存在。这种化学物质的浓度显著降低会导致物种减少，这直接或间接地影响了生存、生长、繁殖或行为。因此，在制造和分配新的和扩大使用的化学品之前，必须考虑到生物群落的结构和功能方面，制定保护地表水生物完整性的相关标准。

C.对鱼类、贝类和相关生物的影响

大量监测和调查项目的结果表明，美国的大多数地表水和许多地下水源含有可测量量的潜在有害化学物质。因此，当地的鱼类和贝类种群暴露在这些化学物质中，往往具有显著的有害影响。这些接触通常会对水生生物群产生直接和间接的毒性影响，或产生更微妙的影响，如使这些资源对消费者来说不能食用。在20世纪50年代后期对纽约州湖鳟鱼死亡率的经典调查中，Burdick和同事证明了DDT的浓度可以通过将DDT从雌性湖鳟鱼通过卵传播给它们的后代而导致鱼苗死亡。20世纪70年代初，在五大湖上游地区，有前景的商业鲑鱼渔业突然终止，当时人们观察到这些鱼中DDT和PCB的残留超过了食品和药物管理局推荐的百万分之5。最近，切萨皮克湾(Chesapeake Bay)的詹姆斯河口(James River estuary)的大部分区域由于生产排放和随后的农药酮的生物浓缩而被关闭，禁止捕捞鱼类和贝类。

重金属对地表水的污染很普遍，在某些情况下，由于用作人类食物资源的鱼类和贝类对金属的生物浓缩，造成了严重的人类健康问题。微量金属的水化学是极其复杂的，可能涉及许多生物、物理和化学参数，以激活或解毒所涉及的特定形式的金属。与人类食用含有高浓度甲基汞的鱼类和贝类有关的典型的日本“水俣病”显然集中关注水生态系统中金属的环境分布和转化。

在最近的文献中，许多研究人员报告了在实验室环境中暴露于亚急性浓度的许多试验化学品的鱼类的行为改变或改变。亚致死浓度的农药可以改变鱼类的生理、行为、学习和逃脱自然捕食的能力。同样，微量浓度的汞、锌和其他金属会降低螃蟹和鱼类幼虫的游动速度，从而降低它们逃脱捕食的能力。

这些亚致死反应的意义通常是在受控的实验室条件下观察到的，很难预测接收水域中存在的自然种群。然而，这些行为变化的影响可能比在较高浓度下观察到的与生存或繁殖相关的影响更显著。

在有毒物质对水生生物群的影响方面，近海河口生态系统是另一个特别令人关切的领域。河口在大多数商业上重要的贝类和许多鱼类的生活史中起着至关重要的作用。溯河鱼类，如鲥鱼和几种鲑鱼，在这些地区度过了它们生命历史的重要部分。许多人口中心也位于沿海地区，因此这些城市及其周围的河口生态系统经常受到有毒物质排放和积累的严重影响。由于其独特的物理和化学特性，河口可以捕获和浓缩有毒化学物质在沉积物和克莱西tus。美国国家农药监测项目分析了来自15个沿海州的鱼类样本，发现DTT残留无处不在，在所有分析样本中有63%存在。多氯联苯和其他卤代烃同样广泛分布，在鱼类组织中的典型浓度在0.5 - 1.0 ppm(湿重基)之间，偶尔残留物高达15ppm。

虽然关于化学物质对海洋生物影响的数据不像淡水环境那样广泛，但农药、多氯联苯、邻苯二甲酸酯和许多其他化学物质已在大量已发表的调查中显示，它们会对海洋鱼类和贝类的生存、生长、行为和繁殖产生不利影响。因此，化学品对海洋和河口生物群的影响也必须考虑到新的和扩大使用化学品的安全测试计划。

目前水生毒性测试和环境危害评估技术的一个根本问题是，我们无法测试环境中最可能出现的实际化学形式和浓度的材料。对孤立试验水族箱中单个物种的实验室结果进行额外的推断，使得实验室结果与实际环境暴露的不确定性令人不安。

真实世界的预测和实验室毒性数据的验证问题直接影响到几个直接关注的领域。这些关注包括实验室毒性数据及其在建立可接受的水质标准、确定出水准则和可接受的每日排放量、在危害评估方案中建立安全因素以及评估与减少或增加化学品排放量相关的总体效益和风险方面的使用。

在开发实验室毒性数据并试图将结果反映到自然接收水社区时，水生毒理学家和关注新型和广泛使用化学品风险评估的个人通常面临着这些接收水的复杂特征。目前使用标准化测试程序开发的急性和慢性毒性数据通常没有考虑污染物之间的大量相互作用，如协同作用和拮抗作用，以及与自然环境变量(如温度、水硬度、pH值和盐度)的相互作用，所有这些都可以显著改变化学物质对地表水的影响。因此，如果评估化学物质影响的项目是最有意义的，并预测现实世界的影响，就必须对这些环境变量及其对化学物质的命运和在自然水域中的影响进行额外的研究考虑。

D.需要采取的行动

正如前面关于有毒化学品对水生环境的影响和影响的简短摘要所表明的那样，这些影响往往是复杂和深远的。对化学物质的使用会立即产生明显的有害环境影响，最简单的对策是在这种影响变得不可逆转之前禁止使用。然而，上面讨论的有毒物质对环境的许多不太明显和微妙的影响不容易被认识到，因此处理起来相当困难。因此，有毒物质在地表水中的影响就成为一个问题，需要发展和加强方法，在制造、使用和分配化学物质之前预测其在水环境中的命运和影响。获取这些所需数据的方法目前正在演变为危害评估程序。这被定义为通过基于经验数据和科学判断的客观和概率练习，制定测量与使用化学物质有关的水环境风险的方法。然后，综合危害评估程序的结果可以统一使用，以提供一种估计化学物质的极限浓度的方法，而这些化学物质不会对可能接触该化学物质的水生生物产生负面影响。

鉴于上述情况，并考虑到有毒物质及其对北美渔业资源的影响问题，美国渔业学会认识到政府、工业界和大学科学家有必要采取合作行动，支持以下领域的努力:BOB中国官方下载BOB国际体育

水生科学家必须更加积极地制定和审查政府、工业和私营部门在化学品制造、控制和使用领域的政策，以确保包括保护和增强渔业资源的规定。
水生科学家需要熟悉现有的和不断发展的新化学物质危害评估项目。有能力的研究人员必须制定有意义的水生危险评估计划，并将其应用于化学品，作为联邦、州和地方法规规定的生产前通知和审查过程的一部分。
AFS水质科应成为对水质与水生资源之间关系感兴趣的渔业和水生科学家的论坛。BOB国际体育必须扩大和加强水质科的形象，办法是增加会员，支持有关和及时的出版物，以及在制定水质科环境政策方面有更大的发言权。
水生科学家应鼓励在以下领域开展精心设计的研究项目:
1. 我们必须全面更好地了解物理、化学和生物环境过程及其对化学物质分布和清除的相互作用。
2. 需要采用具有成本效益的方法来预测某种化学物质的浓度，使其不会对接收水域中的暴露水生物种产生慢性影响。
3. 合作项目和整体上更高程度的协调研究活动是必要的，以确保有限的有毒物质环境研究资金的影响最大化。描述化学物质的化学/物理动力学和生物效应的跨学科努力将确保及早定位新化学品的环境问题。
4. AFS的水质科应该发起一项教育计划，为公众提供当前水质问题及其对水生资源的潜在影响的平衡的、现实的评估。这样的教育方案将确保公众压力能够及时集中在水质问题上，从而为无害环境的决定提供支持。

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