全 文 ：太湖湿地生态系统有机氯污染的夜鹭生物指示*
董元华* * 安 琼 龚钟明 王 辉 (中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008)
摘要 1999 年春季, 在对无锡鼋头渚鹭鸟种群野外生态调查的基础上, 对夜鹭幼鸟反吐物、觅食地底泥
和水体进行了采样, 并在实验室用气相色谱测定了样品中的HCH、HCH、 HCH、艾氏剂、狄氏剂、异狄
氏剂、七氯、环氧七氯、p, p!DDE、p, p! DDD、o , p!DDT 和 p, p! DDT 等有机氯农药的残留状况. 结果表
明, 在有机氯农药禁用近 20 年后, 六六六的异构体和滴滴涕及其衍生物均能在环境中和夜鹭食物中有不
同程度的检出. 有机氯污染物沿夜鹭食物链产生逐级富集,太湖湿地生态系统中夜鹭卵富集了滴滴涕万
倍以上, 富集了六六六数千倍,从而使有机氯污染物易被检测. 因此夜鹭卵可作为湿地生态系统有机氯污
染的生物指示物.
关键词 夜鹭 有机氯农药 食物链
文章编号 1001- 9332( 2002) 02- 0209- 04 中图分类号 X171 文献标识码 A
Bioindication of organochlorine pesticides by night heron in Taihu wetland ecosystem. DONG Yuanhua, An
Q iong , GONG Zhongming , WANG Hui ( I nstitute of Soil Science, Chiness A cademy of Sciences , Nanj ing
210008) . Chin . J . A pp l . Ecol . , 2002, 13( 2) : 209~ 212.
Based on field ecological investig ation on the colony of herons in Yuantouzhu of Taihu in 1999, the regugitated
foods by chicks of night heron were collected for prey type identificat ion and chemical analysis. Besides, egg s of
night heron, and sediments and w aters in foraging habitats w er e sampled for chemical analysis as w ell.HCH,
HCH, HCH, A ldr in, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Heptachlor epox ide, p, p! DDE, p, p! DDD, o, p! DDT and
p, p! DDT were determined in laboratory by gas chromatography. The results indicated that HCH isomers, DDT
and its metabolites could be detected in var ious environments and preys of night heron, although the org anochlo
rined chemicals were banned for almost 20 years. Moreover, The results showed that eggs of night heron could ac
cumulate or ganochlorine pesticides by as much as a factor o f 103~ 104, which can make chemical analysis much
easier. So they ar e good bioindicators for o rganochlorine contamination level in w etland environments.
Key words Night heron, Organochlor ine pesticides, Food chain.
* 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999011811) 和欧盟项目
( EU INCODC Cont ract IC18CT980294) .
* * 通讯联系人.
2001- 07- 19收稿, 2001- 09- 17接受.
1 引 言
利用生物指示效应来评价环境污染的程度及其
对人群健康的潜在影响, 是当前国际环境研究的前
沿之一. 对于湿地环境而言, 水鸟作为湿地生态系
统食物链中的顶级肉食动物, 因其觅食活动范围较
大,且易于被采样,其体内能积累许多长效环境污染
物,如有机氯农药、多氯联苯类物质 ( PCBs)以及重
金属物质等,是湿地环境污染状况最适宜的生物指
示物[ 2, 4, 7~ 10, 15, 17, 21, 22] . 近年来, 在我国也开展
了一些污染生物指示的研究, 如利用苔薪植物来指
示环境污染状况[ 3] , 利用鱼、牡蛎等水生生物作为
水体污染生物指示物的研究[ 6, 13, 19] , 环颈雉体内
Zn、Cd积累与环境污染的相关性等[ 14] ,但利用水鸟
作为湿地环境污染指示物的研究还很少见诸报导.
鸟类作为食物链中的一种顶级生物,与人类处于相
近的食物链地位,因此利用鸟类体中各种污染物的
富集程度, 可以间接评价环境污染水平对人群健康
的潜在威胁. 因此, 对无锡鼋头渚的鹭鸟种群进行
了研究, 以期探讨夜鹭对湿地环境污染的生物指示
效应,为环境污染的控制和湿地的科学管理提供依
据. 有关夜鹭卵中有机氯农药和 PCBs的残留状况
以及繁殖生态学方面的部分结果我们已先期进行了
总结报道[ 5, 11, 12, 23] , 本文主要从生态系统食物链
的角度, 探讨夜鹭的食性以及有机氯农药在其食物
链中的传递积累规律.
2 材料与方法
2 1 样品采集
2 1 1 夜鹭食物样 鹭科鸟类雏鸟在进食半小时内受到干
扰或惊吓时绝大多数会出现反吐现象, 因此育雏期很容易收
集到完整的夜鹭雏鸟的食物样, 便于作食物成分分析. 在此
基础上选择具有代表性的反吐物作为夜鹭的食物样进行污
染物残留分析, 主要是夜鹭幼鸟食物构成比例较大的几种鱼
类: 鲫鱼( Carassius auratus ) 3 尾, 鲢鱼( Hypophthalmichthys
应 用 生 态 学 报 2002 年 2 月 第 13 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Feb. 2002, 13( 2)∀209~ 212
molitr ix )1 尾, 鳊鱼 ( Parabramis sp. ) 1 尾 , 鳝 ( Monop terus
albus )1 条. 分析前,样品在- 18# 以下冷冻保存 .
212 夜鹭觅食地环境样 在夜鹭觅食地区的大小鱼塘进
行多点采样,主要采集水样与底泥样. 样品采集后进行匀质
化混合处理,并置于冰箱冷藏室保存.
22 样品污染物的提取与净化
食物样和底泥样品的提取与净化采取传统的索氏提取
法. 称取试样 10. 0g(精确至 0. 1g )于研钵中, 加入 15g 无水
Na2SO4 研磨,将试样制成干松粉末, 装入滤纸筒内,置于索
氏提取器中. 在提取器的瓶中加入 100ml乙醚正己烷( 20%
+ 80% )混合液, 在水浴上提取 6h (回流速度 10~ 12 次∃
h- 1 ) . 将提取液用 KD浓缩仪浓缩至 5ml, 并全部移入弗罗
里硅土净化柱中, 注入 200ml乙醚正己烷淋洗液进行洗脱.
开始时,取部分乙醚正己烷混合液反复清洗提取瓶, 并把洗
液注入净化柱中. 洗脱速率为 2~ 3ml∃min- 1 ,收集流出液于
250ml蒸发瓶中, 在 KD 浓缩仪上浓缩后再用高纯氮气浓
缩至 1ml待测液. 水样的前处理采用美国 EPA 方法 608.
23 分析条件
231 色谱条件 待测液的分析使用 HP5890 气相色谱
仪,配 Ni63电子捕获检测器( ECD) .色谱柱为 HP5 型石英毛
细管色谱柱: 30m % 0. 32mmID, 膜厚 0. 25!m.
232 工作条件 初始柱温 150 # , 保留 5min, 程序升温速
率为 3# ∃min- 1 , 最终温度 240# , 保留 15min, 进样口温度
220 # , 检测器温度 280# , 进样方式为不分流进样, 载气为
高纯氮气,柱前压力为 70kPa.
233 标准品 美国 ChemService公司的有机氯农药标准
品,包括HCH、HCH、 HCH、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、
七氯、环氧七氯、p, p!DDE、p, p! DDD、o, p!DDT、p, p!
DDT . 样品净化所用弗罗里硅土( florisil) : 日本和光公司生
产, 60~ 100 目, PR 标准. 分析中对所测农药采用保留时间
定性, 外标法峰高定量, 定量结果中扣除通过全部过程的空
白实验所得的本底值.
3 结果与分析
31 鹭鸟幼鸟食性
无锡鼋头渚鹭群主要由夜鹭( Nycticorax nyct i
corax )、白鹭( Egretta gar zet ta )、池鹭( A rdeola bac
chus )和牛背鹭( Bubulcus ibis )组成. 从 5km 觅食半
径范围来看, 几种鹭鸟的觅食生境均以鱼塘为主.
这可能与当地的自然资源状况有关,该地区鱼塘较
多,而鹭鸟繁殖期间稻田又尚未灌水,故其食物来源
主要是分布于太湖周围的大小鱼塘. 通过观测, 发
现白鹭的觅食生境水位要低于夜鹭,深度通常在小
腿胫骨处,而夜鹭的觅食生境常为深水位. 这与两
者的捕食方式不同有关, 白鹭多以巡视、搅动等方法
觅食,而夜鹭则多为飞行捕食.
白鹭的食物较小,最大体长一般不超过 5cm, 包
括泥 鳅 ( M isgurnus anguil licaudatus )、小 鲫鱼
( Carassius aur atus)、小黄鳝( Fluta alba) 、虾类等,
其中以小型鱼类为主. 夜鹭雏鸟食物较白鹭大得多,
最长可达 20 ~ 30cm , 其食物包括鲫鱼、鳊鱼
( Parabramis pekinesis )、泥鳅、黄鳝、甲壳类 ( Crus
tacea)、昆虫( I nsecta)及其幼虫、蛙( Rana)和啮齿类
( Rodentia) ,其中以鱼类和两栖类为主,鼠类在调查中
仅发现一次. 夜鹭幼鸟食物主要组成如表1所示.
表 1 夜鹭幼鸟食性
Table 1 Prey types of night heron chick
种类
Species
数量
Number
干重Dry
weight( g )
所占比例
Percentag e
(% )
鲫鱼 Carass ius auratus 12 55. 06 61. 95
鳅 Misgurnus sp. 7 8. 84 9. 95
白鱼 Cul ter alburnus 1 5. 85 6. 58
齐鱼 Coilia sp. 4 5. 55 6. 24
白鲢 Hypophthalm ichthys moli tr ix 1 5. 12 5. 76
鳝 Monop terus albus 2 4. 91 5. 52
蛙 Rana nigromaculata 1 2. 95 3. 32
颌针鱼 Hemi rhamphus sp. 1 0. 6 0. 68
总数 T otal 29 88. 88 100. 00
32 夜鹭幼鸟食物中有机氯农药的残留
如表 2所示,夜鹭食物中的有机氯农药残留以
p, p!DDE 含量最高, 几何平均值达到了 24. 4ng∃
g- 1,最大值为 585ng∃g - 1,大大高于其他有机氯农
药的残留量. 其余的 DDT 代谢物也有相对较高的
残留量. HCH 的残留量也较高,几何平均值达到
了 2. 50ng∃g- 1. 狄氏剂、七氯和环氧七氯的残留量
均不高, 平均不超过 1. 00ng∃g- 1, 但检出率却在
50%左右. 异狄氏剂是一种毒性较大的农药,样品
中检出其最大残留为 5. 11ng∃g- 1. 易降解的
HCH 以及艾氏剂则没有检出.
表 2 夜鹭幼鸟食物中有机氯农药残留量
Table 2 Residues of organochlorine pesticides in the food of night heron
chick ( ng∃g- 1WW)
有机氯农药种类
Organochlorine pesticide
最大值
Maximum
最小值
Minimum
几何平均值
Geometric
mean
检出率
Occurrence
( % )
六六六HCH 3. 02 0. 296 0. 946 33
六六六 HCH 5. 03 1. 24 2. 50 33
六六六 HCH ND ND ND 0
艾氏剂 Aldrin ND ND ND 0
狄氏剂 Dieldrin 0. 999 0. 345 0. 514 50
异狄氏剂 Endrin 5. 11 0. 555 1. 05 67
七氯 Heptachlor 1. 22 0. 213 0. 484 50
环氧七氯 Heptachlorepoxide 0. 725 0. 725 0. 725 17
p, p! 滴滴伊 p, p!DDE 58. 5 10. 7 24. 4 50
p, p! 滴滴滴 p, p!DDD 20. 4 1. 51 5. 92 67
o, p!滴滴涕 o, p! DDT 1. 09 1. 09 1. 09 17
p, p! 滴滴涕 p, p!DDT 2. 58 0. 995 1. 55 51
ND:未检出 Not detected.
33 夜鹭觅食地底泥中有机氯农药的残留
由表 3可见,底泥样中 p, p! DDE 的检出率为
210 应 用 生 态 学 报 13卷
0,而 p, p! DDT 和 p, p!DDD都有 100%的检出, 这
说明在底泥中, DDT 降解为 DDD. 六六六( HCH )仅
有体被检出, 且残留量较低, 不超过 01ng∃g- 1.
此外,与鱼体样品不同的是艾氏剂的检出,且其残留
量也相对较高, 毒性较大的异狄氏剂也有相当的残
留量. 其余有机氯农药如 HCH、 HCH、狄氏剂、
七氯和环氧七氯均无检出.
表 3 夜鹭觅食地底泥中有机氯农药残留量
Table 3 Residues of organochlorine pesticides in sediment in the forag
ing habi tats ( ng∃g- 1WW)
有机氯农药种类
O rganochlorine pesticide
最大值
Maximum
最小值
Minimum
几何平均值
Geometric
mean
检出率
O ccurrence
( % )
六六六HCH 0. 083 0. 072 0. 077 100
六六六HCH ND ND ND 0
六六六 HCH ND ND ND 0
艾氏剂Aldrin 1. 49 0. 582 0. 932 100
狄氏剂Dieldrin ND ND ND 0
异狄氏剂 Endrin 0. 596 0. 268 0. 400 100
七氯Heptachlor ND ND ND 0
环氧七氯Heptachlorepoxide ND ND ND 0
p, p!滴滴伊 p, p! DDE ND ND ND 0
p, p!滴滴滴 p, p! DDD 0. 478 0. 345 0. 406 100
o, p! 滴滴涕 o, p!DDT ND ND ND 0
p, p!滴滴涕 p, p! DDT 0. 610 0. 361 0. 469 100
ND:未检出 N ot detected.
34 水样中有机氯农药的残留
水样中的有机氯残留如表 4 所示, 其与底泥样
品最显著的不同是有 HCH 的检出. 此外,还检出
了七氯,但未发现环氧七氯. HCH, p, p!DDT 和
p, p! DDE 也有检出, 但残留量不高, 均不超过
001ng∃ml- 1.
表 4 夜鹭觅食地水体中有机氯农药残留量
Table 4 Residues of organochlorine pesticides in water in the foraging
habitats( ng∃ml- 1)
有机氯农药种类
O rganochlorine pesticides
最大值
Maximum
最小值
Minimum
几何平均值
Geometric
mean
检出率
O ccurrence
( % )
六六六HCH 0. 008 0. 005 0. 006 100
六六六HCH ND ND ND 0
六六六 HCH 0. 009 0. 009 0. 009 50
艾氏剂Aldrin ND ND ND 0
狄氏剂Dieldrin ND ND ND 0
异狄氏剂 Endrin ND ND ND 0
七氯Heptachlor 0. 069 0. 026 0. 043 100
环氧七氯Heptachlorepoxide ND ND ND 0
p, p!滴滴伊 p, p! DDE 0. 006 0. 006 0. 006 50
p, p!滴滴滴 p, p! DDD ND ND ND 0
o, p! 滴滴涕 o, p!DDT ND ND ND 0
p, p!滴滴涕 p, p! DDT 0. 010 0. 007 0. 009 100
ND:未检出 N ot detected.
4 讨 论
在夜鹭幼鸟食物样品中, 几乎所有的DDT 代谢
产物都有检出,其中 p, p!DDD的检出率甚至高于
p, p!DDE, 这一点与夜鹭卵样有所不同[ 11] . 在
HCH 各异构体中, HCH 的残留量较高, 与夜鹭卵
样情况相同[ 11] ,这是因HCH 不易降解所造成的.
有机氯农药因为不易降解与代谢, 所以很容易
在环境与生物体内富集, 并且在生态系统中随着食
物链逐级传递. 在其流动的每一个环节, 都会产生
生物放大作用,到了食物链的最高营养级,这些有机
污染物的浓度往往比最初在环境中的浓度高出许多
倍[ 1, 20] . 由富集因子可以发现, ∀DDT 在食物链中
的富集因子呈对数增长模式.相对于水中浓度而言,
到了鱼体就增加到了 4个数量级, 最终到达最高营
养级的夜鹭,其卵中的富集倍数变成了近 5个数量
级,富集万倍以上. ∀HCH 在食物链中的富集规律
与 ∀DDT 相似,仅每一级的富集因子比 ∀DDT 小得
多而已(表 5) , 这同 DDT 和 HCH 的性质不同以及
其环境中的残留量大小有关.
表 5 夜鹭食物链中六六六与滴滴涕的富集
Table 5 Bioaccumulation of DDT and HCH in the food chain of night
heron
食物链
Food chain
水体
Wat er
( ng∃ml- 1)
鱼体
Fish
( ng∃g - 1)
夜鹭卵
Egg
( ng∃g- 1)
六六六(几何平均) 0. 015 3. 4 43
& HCH (Geometr ic mean)
富集因子 1. 0 226. 7 2866. 7
Biological concentration factor ( BCF)
DDT (几何平均) 0. 01533 189
& DDT (Geomet ric mean)
富集因子 1. 0 2200. 0 12600
Biological concentration factor ( BCF)
自 20世纪 50 年代至 70年代, 中国主要使用
DDT 和 HCH 等有机氯农药, 1983 年开始禁
用[ 16, 18] ,但本研究表明, 这些有机氯农药仍能从各
种环境和生物体中不同程度地检出[ 11, 12] , 这与 Fa
sola[ 8]在意大利的研究结果相似. 虽然意大利 1978
年与1988年分别停止了 DDT 和HCH 农药的施用,
但 1993 年仍从白鹭、夜鹭等卵中检测出这两类物
质[ 9] .
总之, 虽然有机氯农药被禁用已近 20年,但至
今仍能从湿地生态系统环境和生物体中不同程度地
检测出 HCH 的各种异构体、DDT 及其衍生物. 夜
鹭作为食物链的顶级生物,通过其食物链逐级富集
有机氯污染物. 同水体相比,夜鹭卵中 DDT 可富集
万倍以上, HCH 可富集数千倍. 因此, 夜鹭可作为
监测湿地生态系统有机氯污染的生物指示物.
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作者简介 董元华, 男, 1964 年生, 博士, 研究员, 主要从事
环境污染与农产品质量安全、环境质量生物监测与生态安全
预警方面的研究, 发表论文 40 余篇, 合著专著 1 部. Email:
yhdong@ issas. ac. cn
212 应 用 生 态 学 报 13卷