生物富集现象（Bio-concentration），又称生物浓缩，是指生物体从环境中吸收并蓄积某些元素或难分解的化合物，导致这些物质在生物体内的浓度显著超过环境浓度的经过。这一现象在生态体系中普遍存在，尤其与食物链结合时，可能引发污染物的逐级放大效应，对高营养级生物（包括人类）构成严重威胁。

一、定义与核心概念

1. 基本定义

生物富集是生物体通过直接接触（如体表吸收、根系摄取）或摄食（通过食物链）蓄积环境中稳定污染物的经过。

富集系数（BCF） 是核心量化指标，计算公式为：

[

extBCF} = frac

ext生物体内污染物浓度}}

ext环境中污染物浓度}}

]

例如，DDT在鱼类体内的浓度可达水环境的百万倍。

2. 相关概念区分

生物积累：同一生物随年龄增长，体内污染物持续累积的现象。

生物放大：污染物沿食物链从低营养级向高营养级传递时，浓度逐级升高的经过（如DDT从浮游生物到猛禽的百万倍富集）。

| 概念 | 关注点 | 示例 |

| 生物富集 | 生物与环境浓度差 | 鱼类富集水中重金属 |

| 生物积累 | 同一生物随时刻累积 | 老年鱼比幼鱼汞含量高 |

| 生物放大 | 食物链传递中的浓度递增 | 猛禽体内DDT浓度远高于浮游生物 |

二、发生机制与条件

生物富集需满足三个关键条件：

1. 污染物稳定性：难以被环境分解（如持久性有机污染物POPs、重金属）。

2. 生物可吸收性：可通过生物膜进入生物体（如亲脂性物质易溶于脂肪组织）。

3. 低代谢率：生物难以分解或排出（如DDT、甲基汞的半衰期长达数年）。

典型途径：

直接吸收：藻类、植物通过体表或根系吸收污染物。

食物链传递：动物通过摄食受污染的生物蓄积污染物（如小鱼吃浮游生物→大鱼吃小鱼→人类吃鱼）。

三、量化技巧与影响影响

1. 富集系数（BCF）

用于评估污染物在生物体内的富集能力。例如：

铅在蔬菜中的BCF为5–10；

全氟化合物（PFASs）在鱼类肝脏中的BCF可达1500。

2. 影响影响

生物特性：代谢速率、脂肪含量（亲脂性物质易富集在脂肪中）。

污染物性质：溶解性（水溶性低更易富集）、化学稳定性。

环境条件：pH值、温度、共存离子（如钾离子可抑制铯在鱼体内的富集）。

四、生态危害与典型案例

1. 对生物的直接影响

重金属富集：

汞→鱼类→人：甲基汞破坏神经体系（日本水俣病）。

镉→水稻/贝类→人：导致骨质疏松（“痛痛病”）。

有机污染物：

DDT使猛禽卵壳变薄，繁殖率下降（美国白头海雕濒危）。

2. 人类健壮风险

食物链顶端富集：人类通过食用受污染的水产品、农作物摄入高浓度污染物。

案例：加拿大因纽特人因传统海产饮食富集多氯联苯（PCBs），被称为“PCB人”。

五、研究意义与当代挑战

1. 环境监测与治理

利用生物富集特性监测污染（如鱼类胆汁中抗生素富集提示水体污染）。

开发微生物降解技术（如活性污泥降解孕激素）。

2. 新型污染物挑战

药物和个人护理品（PPCPs）、全氟化合物（PFASs）等新型污染物在野生鱼类中检出率高，其生物富集机制尚需深入研究。

3. 人工饲养 vs. 野生生物

人工饲养的禽畜因生长周期短、饲料可控，重金属富集风险较低；而野生动物（如野生鱼类）富集风险显著。

六、拓展资料

生物富集是生态体系物质循环中的双刃剑：

天然意义：维持元素循环，但污染物富 破坏生态平衡；

人类警示：作为食物链顶端生物，需严格管控持久性污染物（如禁用DDT、规范工业排放）。

当前研究正聚焦于新型污染物的富集机制与生物降解技术，以减轻其对生态和健壮的长期威胁。