污染生态学

我们都知道环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和社会环境。自然环境是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质及其能量的总体。社会环境是人类在自然环境的基础上，通过长期有意识的社会劳动所创造的人工环境。环境污染产生的原因，大都是资源的浪费和不合理使用，使有用的资源变为废物进入环境而造成的。环境问题主要是由于人类活动所引起的环境质量下降，对人类及其他生物的正常生长和发育产生危害的现象。

环境污染物来自三个方面（1）生产性污染物（2）生活性污染物（3）放射性污染物。污染物在环境中的迁移：（1）机械迁移包括：①水的机械迁移作用；②大气的机械迁移作用；③重力的机械迁移作用。（2）物理-化学迁移污染物在环境中迁移的最重要的形式，这类迁移的结果决定了污染物在环境中的存在形式、富集状况和潜在危害程度。（3）生物迁移污染物通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的迁移。选择吸收和积累作用，降解作用，放大累积作用。

环境污染效应分为短期效应和长期效应，对于短期效应：（1）污染物对生物的毒害作用；生理、生化过程受阻，生长发育停滞，最终导致死亡。1）污染物对植物的影响，首先能影响植物根系对营养元素的吸收，其次能抑制植物根系的呼吸作用，再者对植物细胞的超微结构、种子生活力以及植物生长、发育、生理生化诸方面的影响。2）对动物和人体的影响，如重金属对鱼类的影响：首先重金属能粘附在鱼鳃的表面，造成鳃上皮和粘液细胞的营养失调，影响对氧的吸收，降低血液输送氧的能力；其次重金属还能降低血液中呼吸色素的浓度，使红细胞减少。（2）生物对污染物的抗性：生物对各种不良环境具有一定的适应性和抵抗力，称为生物的耐性或抗性。生物对污染物的抗性机制是外部排斥和内部忍耐的综合结果。环境污染的长期效应是生物多样性的丧失和遗传多样性的丧失。环境污染引起的物种丧失程度，并不亚于生态破坏。（1）遗传多样性的丧失，包括已有的遗传基因库的减少和新的遗传变异来源的降低。（2）物种多样性的丧失，在过去的400多年间，地球上约有2% 的哺乳动物、1.2% 的鸟类已经灭绝；在未来的30年中，全世界将有6万种植物可能灭绝。（3）生态系统结构的简单化、食物网简化、食物链不完整、物质循环路径减少或不畅通、能量供给渠道减少、供给程度降低、信息传递受阻等。

过去几十年是学科高速发展的时代，它既反映科学加速发展的自身规律，也反映人类需求的不断提高。随着环境污染的日趋严重，诞生了融合生物、物理、化学、地学甚至社会科学为一体的环境科学，以研究污染物对自然和人类的影响，并寻求控制和治理环境污染的有效途径。在污染状态下，研究生物与环境之间关系的生态学，显然也不能漠视和回避污染对生物、环境以及两者之间关系的影响。因此，污染生态学在环境科学和生态学的交叉和融合下应运而生。概括地说，污染生态学的研究内容可分为环境污染的生态过程和效应及其相应的机理、评价与监测、治理等三大方面。前两方面的内容与生态互惠学的研究内容是高度一致的，而后一方面，即环境污染的生物治理也是和广义的生物修复技术是完全统一的。

污染生态学以生态学理论为基础，研究污染条件下生物与环境之间相互关系规律，即研究生物受污染后的生活状态、受害程度，以确定受害阈值及致死剂量；研究生物对污染物吸收，污染物在生物体内转移、富集、降解规律，以采取生物净化的有效措施；研究污染物沿食物链（网）逐级富集的规律，以尽可能避免污染物通过食物链进入人体；研究生态系统接受污染物的负荷能力，以确定生态系统的环境容量，预测环境质量的变化趋势，提出综合防治措施和生物监测指标；研究在污染条件下，生态系统的能流、物流规律，以充分发挥生态系统净化的生态效益。概括地说，污染生态学是一门研究生态系统与被污染的环境系统之间的互相作用规律及采用生态学原理和方法对污染环境进行控制和修复的科学。是生态学的主要分支学科之一，应用生态学的重要组成部分。它有两个基本内涵：①生态系统中污染物的输入及其对生物系统的作用过程和对污染物的反应及适应性，即污染生态过程；②人类有意

识地对污染生态系统进行控制、改造和修复的过程，即污染控制与污染修复生态工程。

研究内容

①环境污染的生态效应：包括环境污染对生态系统中各种生物的影响，污染物在生物体内的积累、浓缩、放大、协同和拮抗等作用。②环境污染的生物净化：包括绿色植物对大气污染物的吸收、吸附、滞尘以及杀菌作用，土壤－植物系统的净化功能，植物根系和土壤微生物的降解、转化作用，以及生物对水体污染的净化作用。③环境质量的生物监测和生物评价等。

污染生态学基本原理

（1）整体优化原理：在污染生态学研究中，把地球看成是一个复杂的整体,即生物圈，它是由许许多多的生态系统所组成。其中，每个生态系统，则包含着物质、信息和运动三部分。在污染的生态系统中，物质有大气、水和土壤等介质，又有化学污染物质。而化学污染物质的运动，构成了污染生态系统中主要的循环模式，也使得生态系统各分室之间存在着“千丝万缕”的联系。因此，对污染生态系统进行改造和修复，要具有整体优化的观念。（2）循环再生原理：生态系统通过生物成分，一方面利用非生物成分不断地合成新的物质，一方面又把合成物质降解为原来的简单物质，并归还到非生物组分中。如此循环往复，进行着不停顿的新陈代谢作用。这样，生态系统中的物质和能量就进行着循环和再生的过程。（3）区域分异原理：生态系统在其生物学和非生物学（物理和化学）特征上存在着经度和纬度的地域差异，从而导致污染物质在迁移转化和生态行为上的区域分异。这种区域分异不但表现为空间位置的不同，也表现为污染物的毒性、循环通量、作用时间、积累或降解等生态行为上的差异。

污染生态学独立为一个学科的重要意义在于促进了理论和技术的融合，从而有利于理论的发展和技术的创新，污染生态学的发展，不仅可从分子到生态系统层次深刻揭示环境污染的过程和效应，同时，也为环境污染的控制和治理提供一项关健的技术体系--生物修复。狭义的生物修复，就是通过微生物的作用清楚土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。它包括自然的和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。广义的生物修复则指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤和水体中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。生物修复已发展到工业化程度，并被视为一种经济有效的治理被有机和无机污染物污染的土壤、地表水和地下水的污染的措施。此外，学术界开展了利用超富集植物能在较低的介质重金属浓度的情况下，能超量积累重金属，从而通过收割植物可达到清除土壤和水体中重金属污染的目的。植物亦被用于一系列有机污染的修复工作，动物则有可能有助于植物或微生物的修复作用。

因此，仅从环境污染的生态效应及其控制和治理这个层面来说，污染生态学提供了一个完整的基于生物学或生态学这一侧面的理论与技术平台。但是，从区域或整体性的生态环境管理饿角度来看，单纯污染生态学尚不能提供一个完整的理论与技术框架。其原因有两方面：一是环境污染只是生态系统或环境的退化的原因之一，而由其他原因如自然灾害、围湖造田、森林砍伐、过度放牧等导致的大范围生态系统急剧退化的问题都不是污染生态学的研究范畴；二是即便对于单纯的污染问题，污染生态学提供只是局限于控制和治理的生物修复技术，而没有涉及根本的、关健的生态恢复工作。而惟有恢复原有的或重新建立一个结构和功能完善的生态系统，才可能最大限度地发挥净化污染等生态系统的服务功能，维护生态系统健康，并有助于生物多样性的保护。