第十四章 水污染生态学
第一节
水污染对水生生物的影响
一, 水资源现状
二, 污染与胁迫
三, 污染物对水生生物的影响及其反馈
作用 —— 生物净化
一、水资源现状
水是人类宝贵的自然资源, 因为地球上的
生命都离不开水 。 与海洋和陆地相比, 淡水仅
占地球表面较小的比例, 但是它对人类的重要
性却是无与伦比的 。 据统计地球上咸水占 97,3
％, 而淡水仅占 2.7％ 。 就这小部分淡水中还包
括人类目前尚无法利用的南北两极的冰山和冰
河, 以及深度在 750m以下的地下水 。 因此, 人
类能利用的淡水还不到地球总储水量的 1％ 。
水资源现状 -2
随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，近 50
年来，人类对淡水的消耗量增加了一倍。全世界对水
的需要量将逐年增加。这一发展的趋势是无法阻挡的。
造成淡水紧缺的更重要的原因是水污染十分严重。宝
贵的水不能循环使用，这是对水资源的最大破坏，而
且还直接危害了人类的健康。 1977年联合国, 水, 会
议秘书处发表公告，指出全世界 40亿人口中有 70％得
不到安全的饮用水。我国水污染的来源主要是工厂废
水。 1991年报道废水总量为 336,2亿吨，其中 70％是
工业废水。中国 42个城市的处理污水能力还不到 5％。
不少城市的供水水源 —— 地下水也已受到酚、氰、砷
等不同程度的污染。
二,1,胁迫的定义
胁迫 (stress)是环境生物学家从工程学借用来
的一个词。在工程学上 stress是, 应力, 之意。它
的标准工程定义 是指由于外部的力，不均匀的温
度等引起一个弹性物质的变形或应力变化 。
stress是对这一弹性物质在该条件下的 — 种定量表
示方法。这一工程上的术语被生态学家用来 描述
各种因子能引起一个有机体的正常生理状况的一
些可检出的变化，或是引起种群、群落、生态系
统天然状况的一些可检出的变化。这些变化可称
之为胁迫效应 (stress effect)。 要了解整个生态系
胁迫的反应，必须要有功能变化和结构变化的信
息。
四、公害评价的基本原理
国家环保部门对当前水污染中的潜在公害问题
急需知道的是：①有多少潜在污染物 进入环
境，什么地方、什么时候、怎样进入? ② 污染
物在环境中将会在物理上、化学上、生物上发
生什么情况?③ 如果这种化学品已达到环境的
不同部位，会对个体 (包括人 )、种群、群落、
整个生态系产生什么效应?④ 化学品在环境中
和其他物质将会如何互相作用?⑤ 如果该种化
学品己引起了上述的这些效应，会引起环境产
生什么性质的变化?要回答这些问题，既有化
学家的工作，也有生物学家的任务。
原理
同化容量（ assimilative capacity）是 Cairns(1977)提出的观点，
认为自然生态系有同化一定容量的化学物质的能力。
Cairns认为在生物效应浓度之下的都是同化容量 (私人通讯 )。
通常的方法是要测定生物效应浓度和环境浓度，如果环境
浓度低于生物效应浓度，则表示还有剩余的容量。如果环
境浓度高于生物效应浓度，则表示已超过了同化容量，带
来了危害。公害评价要有系列的试验数据 (称为, Tiers”))即
扫描试验 (screening test)、预报试验 (predictive test)和验证试
验 (confirmative test)。生物效应浓度和环境浓度的关系从理
论上可画成图 13.3。此图中有两条粗线。即客观存在的生
物效应浓度和环境浓度。在这粗线的上下各有两条虚线相
随，虚线间的跨距将随着信息的增加（即 Tier的递进）而
缩小。
原理
在图左边的跨距大, 即不确定性 （ uncertainty） 大, 因为人们刚
开始收集信息 。 随着信息的增加, 图上向右推进时这种不确定
性就明显下降了, 但是不可能消失, 因为人们不可能做无休止
的试验以完全消除这种不确定性, 因此这两条粗钱是理论值 。
根据生物效应线下面的浓度区域可以决定同化容量区域 。 人们
要合理地管理环境, 必须使化学物的环境浓度明确地低于生物
效应浓度 。 同时要注意这两条粗线上下的虚线 (渐近线 )会互相
交叉的 。 如果公害评价时进行的试验是在交叉点的左边, 那就
很有可能得出生物效应浓度在环境浓度之上, 于是评审者就会
做出错误的裁决 。 只有在交叉点的右边, 在条纹区内, 才能做
出正确的判断 。 此外, 还须指出交义点在 Tier1,2,3均可出现,
这要视虚线的斜率而定 。 确实, 在 Tiers 试验系列中现在还没有
足够的方法能有效地测量客观存在的环境浓度和生物效应浓度,
还需要从方法上进行探索 。
生物效应浓度和环境浓度之间的关系
从理论上说, 生物效应浓度和环境浓度之间存在着三种关系 (图
13,4),① 生物效应浓度大大地高于环境浓度 (图 13.4a)。 有较大的
安全余地 (safety margin)。 在这种情况下人们可以合理下结论, 即使
用这化学品的危险性较小, 通过部分的 Tiers试验就可以作出正确
的裁决, 在常规的生物监测中只须采用少量合理的参数 。 ③ 生物
效应虽在环境浓度上, 但十分接近 (图 13.4b)。 安全余地很窄, 只
有通过整个 Tiers试验, 才能对化学品的危害作出科学的判断 。 ③
环境浓度高于生物效应浓度 (图 13.4c)。 没有安全余地, 这种化学
品应禁止进入环境 。
因此，化学家们如何正确预报化学品的环境浓度，生物学家如何
正确预报化学品的 生物效应浓度是至关重要的。而且两者是不可
分割、不可偏废的。只有这样才能对公害作出正确的评价和预报
第一节
水污染对水生生物的影响
一, 水资源现状
二, 污染与胁迫
三, 污染物对水生生物的影响及其反馈
作用 —— 生物净化
一、水资源现状
水是人类宝贵的自然资源, 因为地球上的
生命都离不开水 。 与海洋和陆地相比, 淡水仅
占地球表面较小的比例, 但是它对人类的重要
性却是无与伦比的 。 据统计地球上咸水占 97,3
％, 而淡水仅占 2.7％ 。 就这小部分淡水中还包
括人类目前尚无法利用的南北两极的冰山和冰
河, 以及深度在 750m以下的地下水 。 因此, 人
类能利用的淡水还不到地球总储水量的 1％ 。
水资源现状 -2
随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，近 50
年来，人类对淡水的消耗量增加了一倍。全世界对水
的需要量将逐年增加。这一发展的趋势是无法阻挡的。
造成淡水紧缺的更重要的原因是水污染十分严重。宝
贵的水不能循环使用，这是对水资源的最大破坏，而
且还直接危害了人类的健康。 1977年联合国, 水, 会
议秘书处发表公告，指出全世界 40亿人口中有 70％得
不到安全的饮用水。我国水污染的来源主要是工厂废
水。 1991年报道废水总量为 336,2亿吨，其中 70％是
工业废水。中国 42个城市的处理污水能力还不到 5％。
不少城市的供水水源 —— 地下水也已受到酚、氰、砷
等不同程度的污染。
二,1,胁迫的定义
胁迫 (stress)是环境生物学家从工程学借用来
的一个词。在工程学上 stress是, 应力, 之意。它
的标准工程定义 是指由于外部的力，不均匀的温
度等引起一个弹性物质的变形或应力变化 。
stress是对这一弹性物质在该条件下的 — 种定量表
示方法。这一工程上的术语被生态学家用来 描述
各种因子能引起一个有机体的正常生理状况的一
些可检出的变化，或是引起种群、群落、生态系
统天然状况的一些可检出的变化。这些变化可称
之为胁迫效应 (stress effect)。 要了解整个生态系
胁迫的反应，必须要有功能变化和结构变化的信
息。
四、公害评价的基本原理
国家环保部门对当前水污染中的潜在公害问题
急需知道的是：①有多少潜在污染物 进入环
境，什么地方、什么时候、怎样进入? ② 污染
物在环境中将会在物理上、化学上、生物上发
生什么情况?③ 如果这种化学品已达到环境的
不同部位，会对个体 (包括人 )、种群、群落、
整个生态系产生什么效应?④ 化学品在环境中
和其他物质将会如何互相作用?⑤ 如果该种化
学品己引起了上述的这些效应，会引起环境产
生什么性质的变化?要回答这些问题，既有化
学家的工作，也有生物学家的任务。
原理
同化容量（ assimilative capacity）是 Cairns(1977)提出的观点，
认为自然生态系有同化一定容量的化学物质的能力。
Cairns认为在生物效应浓度之下的都是同化容量 (私人通讯 )。
通常的方法是要测定生物效应浓度和环境浓度，如果环境
浓度低于生物效应浓度，则表示还有剩余的容量。如果环
境浓度高于生物效应浓度，则表示已超过了同化容量，带
来了危害。公害评价要有系列的试验数据 (称为, Tiers”))即
扫描试验 (screening test)、预报试验 (predictive test)和验证试
验 (confirmative test)。生物效应浓度和环境浓度的关系从理
论上可画成图 13.3。此图中有两条粗线。即客观存在的生
物效应浓度和环境浓度。在这粗线的上下各有两条虚线相
随，虚线间的跨距将随着信息的增加（即 Tier的递进）而
缩小。
原理
在图左边的跨距大, 即不确定性 （ uncertainty） 大, 因为人们刚
开始收集信息 。 随着信息的增加, 图上向右推进时这种不确定
性就明显下降了, 但是不可能消失, 因为人们不可能做无休止
的试验以完全消除这种不确定性, 因此这两条粗钱是理论值 。
根据生物效应线下面的浓度区域可以决定同化容量区域 。 人们
要合理地管理环境, 必须使化学物的环境浓度明确地低于生物
效应浓度 。 同时要注意这两条粗线上下的虚线 (渐近线 )会互相
交叉的 。 如果公害评价时进行的试验是在交叉点的左边, 那就
很有可能得出生物效应浓度在环境浓度之上, 于是评审者就会
做出错误的裁决 。 只有在交叉点的右边, 在条纹区内, 才能做
出正确的判断 。 此外, 还须指出交义点在 Tier1,2,3均可出现,
这要视虚线的斜率而定 。 确实, 在 Tiers 试验系列中现在还没有
足够的方法能有效地测量客观存在的环境浓度和生物效应浓度,
还需要从方法上进行探索 。
生物效应浓度和环境浓度之间的关系
从理论上说, 生物效应浓度和环境浓度之间存在着三种关系 (图
13,4),① 生物效应浓度大大地高于环境浓度 (图 13.4a)。 有较大的
安全余地 (safety margin)。 在这种情况下人们可以合理下结论, 即使
用这化学品的危险性较小, 通过部分的 Tiers试验就可以作出正确
的裁决, 在常规的生物监测中只须采用少量合理的参数 。 ③ 生物
效应虽在环境浓度上, 但十分接近 (图 13.4b)。 安全余地很窄, 只
有通过整个 Tiers试验, 才能对化学品的危害作出科学的判断 。 ③
环境浓度高于生物效应浓度 (图 13.4c)。 没有安全余地, 这种化学
品应禁止进入环境 。
因此，化学家们如何正确预报化学品的环境浓度，生物学家如何
正确预报化学品的 生物效应浓度是至关重要的。而且两者是不可
分割、不可偏废的。只有这样才能对公害作出正确的评价和预报
