在瑞典白尾海雕(Haliaeetus albicilla)繁殖过程中DDE、PCB、共面PCB和蛋壳参数所起的作用

1964～1999年,对三个受不同污染的瑞典白尾海雕亚种群[波罗的海沿岸种群(Bp)、瑞典中部内陆种群(Ip)和拉普兰种群(Lp)]的繁殖进行了监测。从205窝鸟蛋中获得死蛋249枚,分析了DDE和PCBs,测定了蛋壳参数。计算每个蛋的脱水指数(D)值以表示通过蛋壳损失水分的程度。在受严重污染的波罗的海沿岸种群中,鸟蛋中P,(?)-DDE的浓度不断下降,研究期间下降了5倍。从80年代中期开始,PCB浓度下降了3倍。PCB的格局稍有变化,有更多高度氯化的同类物,但是,PCB混合物的相对毒性,其表现为2,3,7,8-四氯-二苯并-p-二恶英的毒当量(TEQ)保持不变,且可假设TEQ在一段时间内以PCB相似的方式下降。波罗的海沿岸种群的生产率(P)、蛋壳厚度(S_j)、蛋壳指数(S_j)和脱水指数D_j在一段时间内有所增加。但是,拉普兰种群中的D_j或生产率没有变化,而残留浓度降低了5～8倍。波罗的海沿岸种群的生产率与S_j或S_j不相关,但与D_j DDE和PCB呈负相关。在P和DDE之间有S形的剂量反应关系。1988年后,当PCB/DDE的比率比以前高很多时,在胚胎死亡的鸟蛋中是PCB浓度而不是DDE浓度比未发育的鸟蛋的高得多,暗示了PCB的致死浓度和预示胚胎死亡率的最低的观察到的影响水平(LOEL)值在320pg/g毒当量(TEQ)。在代表具有繁殖力和没有繁殖力的雌鸟的21只蛋的子集中,分析了所选择的共面PCB同类物、三(4-氯苯基)甲醇和二(4-氯苯基)砜,没有迹象表明在生产率和这些化合物之间有相关关系。老的雌鸟的残余浓度的降低并未导致生产率的增加或者D_j值的改善,表明以前暴露在高浓度污染物中的影响依然存在。无力繁殖包括鸟蛋的未发育率高,这表明在接合孢子前期的影响。生产率显示与D_j有最强的相关关系,而D?_j跟DDE有最强的相关关系。这样,前期暴露的剩余影响导致了与症状(D_j)的强相关关系而不是与所提示的原因(DDE)有相关关系。降低生产率的IOE值估计在120μg/g DDE和500μg/g PCB(脂质基础)。结论是在研究期间生产率降低的主要原因是DDE,但是,来自PCB的影响大多被来自DDE的影响所掩盖着。

鹗(Pandion haliaetus L.)幼雏尾羽可以指示瑞典南部汞载荷状况(1969～1998):一项结合硒吸收量记录的实例研究

来自瑞典南部Asnen湖的104只鹗(Pandion haliaetus)幼雏的尾羽被用来分析全汞和硒的含量。当来自工业汞的污染程度下降和一个位于湖上游的造纸厂于1979年关闭时,在1969～1998年期间来自湖的西部的羽毛中的汞含量下降了。刚开始时来自湖东部的幼鸟羽毛中汞的含量较低,且主要来自大气沉降,在研究期间,汞含量一直没有下降。呈现这种差异的原因看起来是东部湖水和西部水流交换量较小所致。硒的含量一直保持固定,且湖的两部分相差不大。湖泊西部的总Hg/Se比率为2.94,这稍微高于1:1摩尔比常数(2.54)。硒的生物积累量被认为是用来保护有机体免受汞毒害,研究表明该区域生物积累的硒的数量不足以全部束缚体内的汞。

湿地和湖泊:氮的储集库

近15年中,由于过量氮的负荷造成的富营养化在瑞典南部沿海水域已成为越来越严重的问题。现在的政策规定的目标是到1996年以前人为排放氮要减少50%。在这方面主要的问题是从农田排出的氮。因此,作者研究了瑞典南部农业区不同类型湿地对氮的存储容量,以确定湿地是否可用于减少从农田排放到近海海洋生态系统中去的氮。同时也对不断增加氮负荷的湖泊中氮的持留机制进行了研究。其结果表明,在湿地氮的去除主要决定于脱氮作用。此外,在湖泊中的沉积作用也是举足轻重的。水的存留时间乃是去除氮最关键的因素。因此,尽管氮存留率(每平方米氮的持留量)在湿地中是相当大的,但湖泊去除的氮还是比小的湿地要更多些。池塘被推荐为去除氮的最合适的湿地类型。在瑞典南部用湿地作为减少氮迁移的一种方法,其最大的问题是由于冬季高流量期间,氮存留在湿地中的时间太短,而使生物去除过程,如脱氮作用不能充分发挥其效用。在集水区中在大尺度范围中建立大量湿地最多可能使氮的迁移减少约15%。在多数情况中,其结果可能更小些。

水生生态系统的富营养化和污染物

富营养化和长效污染物是欧洲海洋和淡水生态系统存在的主要环境问题。由于它们趋于共同产生,所以富营养化和污染物之间就有了相互作用,因而无法根据它们各自独立的作用过程来预测它们共同导致的环境影响。为了预测防治措施(改变有机质、营养物和污染物的输入)的效果,认识改变生物可利用性和污染物的迁移转化的机制是非常重要的。环境风险取决于污染物的种类形成和它们与媒介及其物质间的联系,并以此影响暴露程度。而且,风险也将取决于物质的流动性和它们在食物链中的路径。1995年,瑞典环境保护局发起了一项为期5年的研究项目"富营养化和污染物之间的相互作用(EUCON)"。前期准备的有关背景资料罗列了大量相关的问题和假设。在这些资料的基础上,项目开始启动,主要致力于海洋环境研究,重点集中在波罗的海及湖泊的富营养化和污染物(持续性有机化合物和微量金属)的相互作用上。本文总结了该项目研究的现状、前提和重点部分,强调了研究结果的应用及其意义。

波罗的海农业的转变

本文简述波罗的海地区西方国家农业向可持续性方向转变所面临的挑战。就农业生产方式向更加可持续的方向发展而言,对西方和东方国家的未来起决定作用的驱动力主要有四种:市场和公众意见、环境立法及其实施、经济手段以及农民技能的发展或"良好的农业实践"。

由稳定同位素(δ^(15)N,δ^(13)C)所揭示的波罗的海沿岸纹层结构沉积物中的PCB水平沿富营养化梯度的变化

1996年开始在波罗的海沿岸沉积层中对PCB水平进行了系统考察,在普遍存在纹层状沉积物的19个有屏障的群岛海域中,从88个测点上,获取了1992～1994年间的地下沉积物。对PCBs7(7种同系物的HELCOM标准和,≈总PCB的1/6)进行定量化处理,并对N、C养分的丰富度和同位素构成进行了分析,以了解富营养化的效应及其对PCB周转的潜在影响。在大多数地方,PCBs7/C的中值介于70～120ng/gC之间,这一结果与最近得到的区域近海沉积的数值相近,而且也与沿岸地区和外海地区之间存在着PCB的迅速交换相符。在距离斯德哥尔摩50km之内的地域,发现PCDs7水平增加到大约1000ng/gC。在这里PCBs7/C随着富营养化程度的加强呈线性增加,但在其它地方则并非如此。这显然可以从沉积物中N和C的同位素构成中看到,同时反映了当地的富营养化以及与淡水输入之间的关系。相反,沉积物中的养分浓度和比值并不是反映富营养化的好指标。研究结果表明,斯德哥尔摩流域仍然是流向波罗的海的PCB与过量养分的源,但并不能说明富营养化引起了任何PCBs7/S的富集与稀释作用。

波罗的海西北部近海区和群岛区纹层沉积物中的PCB和DDT

从波罗的海西北部和斯德哥尔摩群岛采集两个年度纹层沉积物岩心,对其中所含多氯联苯(PCB)和滴滴涕(DDT)的时间趋势进行研究,研究结果表明,纹层沉积物是检测疏水性有机污染物(HOC)时间趋势的有效手段。基于干物质重量,这两个岩心的PCB和DDT含量趋势与所报道波罗的海本体西北部深海生物群内的趋势十分相似,尽管从29世纪70年代以来含量降低的量仅约为深海生物群中降低量之半。这类物质在沉积物中的累积趋势与深海生物群中的浓度趋势并不一致,但与气候相关的侵蚀/再悬浮动力过程密切相关。与波罗的海本体西北部相比,已证实群岛区的总累积速率高出8倍多(分别为885和108g/m^2·a)。因在近海区和沿岸区PCB和DDT含量相似,而且PCB和DDT的埋藏速率与总累积速率密切相关,与近海区域相比,群岛区的污染沉积物埋藏高出好几倍。群岛PCB和DDT的高埋藏量表明,污染物是由外海向群岛输入的。尽管富营养过程引起污染物的清除在波罗的海也可能发生,但自然进程使得该证据变得模糊不清。

划船和航行活动对波罗的海群岛区域鱼类补充的影响

我们研究了划船和航行活动对在严格意义上的西北波罗的海的斯德哥尔摩群岛海域近岸鱼类补充的影响。这种影响可以通过对毗邻下述地区的小湾的变态幼鱼的取样来量化:①中型客船摆渡的路线;②小型划艇的停泊处(小码头);③参照区域。以植物为主要食物的鱼类受到划船和航行活动的负面影响;不以植物为主要食物的鱼类受到划船和航行活动的正面影响。当欧鲌在疏浚码头数量较多时,白斑狗鱼的幼鱼在参照区域数量也显著增多。尽管沿摆渡路线数量有减少的趋势,但对河鲈来说,无法确定具有统计意义的模式。许多近岸鱼类需要依靠沉水植被作为产卵和幼鱼的底质、结构性的庇护所与觅食的生境。我们的研究结论是,划船和航行活动对沉水植被的覆盖面和高度将造成负面影响,尤其是对轮藻属和眼子菜的负面影响,可能导致幼鱼群落的改变。

暴风雨对波罗的本海西北部深海地区沉积物积累和纹层沉积的影响

波罗的本海地表纹层沉积物的形成不断扩大的现象为我们评价过去40年里沉积物积累的年际变化增加了可能性。同一时期,在Gotska Sand(?)n我们连续记载了这个地区的风速和风向。在39km^2范围内,收集了55个岩心,从中选取了3个具有明显纹层的沉积物岩心,对它们的细微结构进行了研究,结果发现,干物质的年累积量和大风出现的频率正相关,风力达到14m/s时,两者关系为最佳。这证实了再次悬浮的沉积物在沉积物积累中占很大比重的观点,在115～145m深处收集的25个地表纹层的岩心,其沉积物积累的平均速率为2mm/a。我们对暴风雨发生的频率和沉积物沉积在10年间的变化都进行了观测,两者的变化可能不仅说明了沉积物及有关营养物和污染物的周转,而且还使我们能用沉积物岩心作为历史档案库来做一些解释。对所有岩心中已确定年代的沉积层进行水平方向的比较揭示了深水条件下物质变化的情况。最近,海底动物群再次大面积定居在水深102～125m范围内的现象说明,90年代早期的暴风雨事件极大地提高了氧的条件。尽管在我们的样品中纹层沉积物生物搅动的深度范围在0.5～5.5cm,但却造成了氧条件很早就已经提高了的假象。

与富营养化有关的波罗的海沉积物及生物中DDT和PCB时间趋势(40～90年代)的对比研究

本文用取自波罗的海的生物基质和取自缺氧的波罗的海沉积区域(没有生物扰动)的经过年代测定的沉积物岩心纹层对渡罗的海的污染进行了时ΣDDT和PCB的时间趋势对比研究。对岩心中代表各个年代的连续纹层的化学分析与在每年取样和分析基础工对波罗的海生物的长期时间趋势监测结果进行对比。对波罗的海沉积物岩心的早期研究结果往往显示近期卤化有机化合物的富集有所增强,但是另一方面,对波罗的海生物相的监测显示自70年代以来富集有所减少。在目前的研究中从波罗的海本体西北部取得的两块沉积物岩心显示富集(干重为基准的)的峰值与生物相的出现在同一时段,但是最近数千年来的下降比生物相要缓慢。在代表1940～1950时段的纹层中,发现PCB和ΣDDT的富集程度都非常高。有趣的是在这些老的纹层中还发现了很高比例未代谢的DDT,而1960～1970年的代表层显示未代谢的DDT比例很低,且1970～1998时间段内DDE和DDD代谢物的比例很高。对这些结果与沉积物的再悬浮,沉积物岩心中的卤化有机化合物的扩散与隙间搬运之间的关系进行了讨论。结果显示了沉积物再悬浮的重要性及碳杯准化数据奉适用于解释时间趋势。结果还表明我们没有合适的模型去通过卤化有机化合物,通过使用取自缺氧的沉积物岩心的纹层去回溯解释波罗的海的污染,但是我们急需更多的有关沉积物中重要的沉积机制的知识。