天津高沙岭海域四角蛤蜊组织重金属含量及其评价

2018-08-30刘利华陈丽梅郭永军秦艺铭张瑜

天津农业科学 2018年6期

刘利华陈丽梅郭永军秦艺铭张瑜

摘要：利用阳极溶出伏安法对天津高沙岭海域成体四角蛤蜊斧足、外套膜、闭壳肌、鳃和内脏5种组织中4种重金属（Cd，Pb，Cu和Zn）含量进行了测定，并与相应的国家标准进行比较。结果表明，鳃和内脏是四角蛤蜊Cd，Pb和Cu选择性富集的主要器官，其含量显著高于其他3种组织（P<0.05），而Zn则表现为斧足和鳃中的含量显著高于其他3种组织（P<0.05）；各组织中不同重金属含量表现为：在斧足、闭壳肌和鳃中Zn含量显著高于其他3种重金属（P<0.05），而外套膜和内脏中则表现为Cu含量显著高于其他3种重金属（P<0.05）；除鳃和内脏中的Cd含量超标外，其他组织中的4种重金属含量均符合国家标准。

关键词：四角蛤蜊；组织；重金属；阳极溶出伏安法

中图分类号：X131 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.06.009

Assessment and Determination of Heavy Metals in the Tissues of Mactra veneriformis in Tianjin Gaoshaling Sea Area

LIU Lihua， CHEN Limei， GUO Yongjun， QIN Yiming， ZHANG Yu

（Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture， College of Fishery Sciences， Tianjin Agricultural College， Tianjin 300384， China）

Abstract： In this study， the contents of four heavy metals， including Cd， Pb， Cu and Zn， were determined by anodic stripping voltammetry in five tissues of foot， mantle， adductor muscle， gill and visceral mass of the adult clam Mactra veneriformis collected in Tianjin Gaoshaling sea area. The results showed that gill and visceral mass were the major tissues that selectively accumulate the heavy metals， the contents of Cd， Pb and Cu were significantly higher than that of the other three tissues（P<0.05）， While the content of Zn in gill and foot muscle were significantly higher than that of the others（P<0.05）. For the contents of different heavy metals in each tissue， Zn contents in foot muscle， adductor muscle and gill were significantly higher than the other three heavy metals（P<0.05）， While Cu contents in mantle and visceral mass were significantly higher than the other three heavy metals（P<0.05）. Except for Cd in gill and visceral mass， the contents of all heavy metals in other four tissues were in the allowing range of national standard of Health Aquatic Products.

Key words： Mactra veneriformis； tissues； heavy metal； anodic stripping voltammetry

四角蛤蜊（Mactra veneriformis）属软体动物门瓣鳃纲（Lamellibranchia）蛤蜊科（Mactridae）蛤蜊属（Mactra），俗称白蛤、沙蛤、沙蜊、白蚬子等，多生活在泥沙滩潮间带，在渤海湾分布较为广泛，是渤海地区环境监测的重要指示生物之一[1]。近年来，随着沿海经济的迅速发展，大量工业废水和生活污水等排放入海，使我国沿海水域环境污染日益加重，尤其是重金属的污染尤为突出。重金属具有来源广、残毒时间长、蓄积性、污染后不易被发现并且难于恢复、易于沿食物链转移富集等特征[2-3]。由于贝类的摄食方式多为滤食性，移动性较差，在水产动物中往往受污染影响最为严重[4]。目前，关于四角蛤蜊不同组织对重金屬吸收特征的相关研究较少。

本研究根据《海洋监测规范》（GB 17378.6—2007）中贝类体内重金属的测定方法，采用阳极溶出伏安法对天津高沙岭海域四角蛤蜊5种不同组织中的4种重金属含量进行测定，对于了解重金属在四角蛤蜊体内的分布和富集具有重要意义，可为四角蛤蜊食品安全提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 样品采集试验所用四角蛤蜊样品为2011年7月上旬在天津高沙岭海域采集的成体二龄蛤，壳长为（3.19±0.17） cm，质量为（9.62±1.84） g。

1.1.2 样品处理方法根据《海洋监测规范》（GB 17378.6—2007）中对样品采集的要求，采集个体大小相似的个体1.0 kg，现场用海水冲洗干净放入聚乙烯袋中保存，带回实验室用蒸馏水清洗后，用洁净的塑料刀和镊子取出软体组织。

1.1.3 主要试剂与仪器浓硝酸、30%过氧化氢、氢氧化钠、高氯酸均为优级纯；metrohm797型伏安极谱仪。

1.2 试验方法

1.2.1 样品准备随机取四角蛤蜊10个左右，用高纯水冲洗干净后，解剖取鳃、外套膜、闭壳肌、斧足和内脏组织，分别置于50 mL烧杯中，称取湿质量，105 ℃下烘干4 h至样品恒质量，在分析天平上精确称取干质量。

1.2.2 样品消化按照《海洋监测规范》（GB 17378.6—2007）的样品消解方法，准确称取（0.250 0±0.000 1）g干样至50 mL烧杯中，加几滴水湿润，加2 mL硝酸，盖上表面皿，于电热板上低温加热，待泡沫基本消失后，缓缓加入1 mL过氧化氢（30%），于160～200 ℃蒸至近干，分别补加0.5 mL硝酸和过氧化氢，蒸至近干，再重复1次。用水洗净表面皿，洗涤液并入消化液中，移去表面皿。继续蒸干后移到电炉上，约450 ℃加热至不溶物呈白色（除尽有机物质），加入2 mL盐酸，于高温电热板上蒸干，取下冷却，加入1 mL（1∶1）盐酸溶液，于电热板上微热浸取不溶物，全量转移至50 mL容量瓶中，再用高纯水定容，制成样品消化溶液。

试验所用玻璃器皿在使用前均用10%硝酸浸泡24 h以上。极谱仪条件为曝气时間300 s，富集时间60 s，扫描电压范围-1.4～0 V，扫描速度0.059 5 V·s-1。

1.3 测定项目及方法

重金属Cd，Cu，Pb和Zn含量测定采用阳极溶出伏安法，在Metrohm797型极谱仪上进行。加入1 mL的3 mol·L-1 KCl溶液和10 mL的消化液，分别测定不同消化样品中的金属浓度。

1.4 数据处理

数据采用SPSS 13.0软件进行方差分析，采用Duncan法进行单因子多重比较。

4种重金属在四角蛤蜊组织中的含量按以下公式进行计算。

重金属含量=极谱仪测得的质量浓度（mg·L-1）×50/样品干质量（g）（1）

1.5 重金属污染评价

按照GB 18421—2001《海洋生物质量》和《海洋生物质量监测技术规程》中规定，采用单因子污染指数法对四角蛤蜊不同组织中重金属污染进行评价，计算公式如下。

Ii =Ci /Sij （2）

式中，Ii 为某种重金属的污染指数，Ci 为该重金属在样品中的含量，Sij 为该重金属在样品评价标准中最高允许含量。海洋生物质量评价以单因子污染指数1.0作为该因子是否对生物产生污染的基本分界线，Ii>1.0表明生物已受到该因子污染。称取每个组织的湿质量和干质量，计算含水量，将重金属含量换算成湿质量中的含量，以便与标准进行比较。Cd，Pb和Cu的评价标准参考GB 18406.4—2001《农产品安全质量无公害水产品》安全要求，Zn的评价标准参考GB 18406.1—2001《农产品安全质量无公害蔬菜》安全要求。

2 结果与分析

2.1 同一重金属在四角蛤蜊不同组织中的含量

Cd，Pb，Cu，Zn 这4种重金属在四角蛤蜊斧足、闭壳肌、外套膜、鳃、内脏5种组织中的测定结果如图1所示，同一重金属在不同组织中的分布具有一定的差异性。Cd的生物体整体平均含量为1.287 μg·g-1，不同组织中Cd含量分布表现为：鳃（2.714 μg·g-1）>内脏（2.491 μg·g-1）>闭壳肌（0.549 μg·g-1） >外套膜（0.542 μg·g-1）>斧足（0.139 μg·g-1），其中，将外套膜、斧足和闭壳肌中的设为低含量组，鳃和内脏中的设为高含量组，组内Cd含量无显著差异（P>0.05），组间差异显著（P<0.05）；Pb的生物体整体平均含量为1.664 μg·g-1，不同组织中Pb含量分布表现为：鳃（2.728 μg·g-1）>内脏（2.070 μg·g-1）>外套膜（1.562 μg·g-1）>闭壳肌（1.095 μg·g-1）>斧足（0.864 μg·g-1），除斧足和闭壳肌含量差异不显著（P>0.05）外，其余各组织差异均显著（P<0.05）。Cu的生物体整体平均含量为11.162 μg·g-1，不同组织中Cu含量分布表现为：内脏（19.665 μg·g-1）>鳃（18.779 μg·g-1）>外套膜（11.190 μg·g-1）>斧足（3.514 μg·g-1）>闭壳肌（2.661 μg·g-1），除斧足和闭壳肌间，鳃和内脏组织间无显著差异（P>0.05）外，其余差异均显著（P<0.05）；Zn生物体整体平均含量为22.477 μg·g-1，Zn在鳃和斧足中的含量分别达到49.068，42.551 μg·g-1，二者之间差异不显著（P>0.05），但均显著高于内脏、外套膜和闭壳肌的含量（P<0.05），后3种组织中含量差异不显著（P>0.05）。

2.2 四角蛤蜊同一组织中不同重金属的含量

由图2可知，斧足中Zn含量（42.551 μg·g-1）最高，与其余3种重金属间差异显著（P<0.05），其余3种重金属含量从高到低依次为Cu，Pb和Cd，范围从3.514～0.139 μg·g-1，其中，Cu和Cd间差异显著（P<0.05）；闭壳肌中Zn含量（4.100 μg·g-1）最高，其他3种重金属的含量从高到低依次为Cu，Pb和Cd，范围为2.661～0.549 μg·g-1，4种重金属间均存在显著差异（P<0.05）；外套膜中Cu含量（11.190 μg·g-1）最高， Cd含量（0.542 μg·g-1）最低，4种重金属含量均有显著差异（P<0.05）；鳃中Zn含量（49.068 μg·g-1）最高，与其余3种重金属差异均显著（P<0.05），其次依次为Cu，Pb和Cd，含量分别为18.779，2.728，2.714 μg·g-1；内脏中Cu含量（19.665 μg·g-1）最高，其次是Zn（10.910 μg·g-1），Cd和Pb含量依次降低，分别为2.491μg·g-1，2.070 μg·g-1，除了Cd和Pb含量间无显著差异（P>0.05）外，其余各重金属含量间均存在显著差异（P<0.05）。由此可见，4种重金属中，在四角蛤蜊5种组织中Zn含量最高，而Cd含量最低。

2.3 四角蛤蜊组织重金属污染评价

从表1可以看出，四角蛤蜊除了鳃和内脏中Cd含量超标外，其余组织中的各重金属含量均未超标；鳃和内脏是Cd富集的主要器官，在这2个组织内Cd的污染指数分别达到4.24和3.89。由此可以看出，天津高沙岭海域的四角蛤蜊体内主要的重金属污染因子是Cd。

3 讨论

3.1 四角蛤蜊不同组织中重金属含量的差异性

本研究结果显示，采自天津高沙岭地区的四角蛤蜊不同组织对重金属的富集能力有所不同。Cd，Pb 这2种重金属均表现为在鳃中含量最高，与此前对青蛤的研究结果一致[5]，其次是内脏；Zn 的含量在鳃中含量也是最高，其次是斧足，这与海洲湾四角蛤蜊[6]的相关报道“Cd、Pb 和Zn 3种重金属在内脏中含量最高，其次是外套膜和鳃”不同；Cu的含量在内脏组织中最高，这与海洲湾四角蛤蜊[6]、紫贻贝[7]、虾夷扇贝[8]等大多数研究一致；Zn和Cu 2种重金属在闭壳肌中含量最低，与董志国等[9]对文蛤的研究结果一致。

重金属在生物体内的累积有3种途径，体表吸附作用、通过摄食进入体内和体表的渗透交换作用。鳃对重金属的累积途径可能主要是通过体表吸附，在呼吸时被鳃滞留而逐渐累积[10]。以这种方式吸附的重金属主要受到生物摄食活动及生命活动的影响，在生命活动减弱时会被重新释放出来[11]。已有的报道表明，贝类的内脏也是重金属富集的重要组织[7]。内脏是贝类解毒和消化代谢的主要器官，因而能够积累大量重金属，同时内脏也是合成金属硫蛋白的主要部位，可以快速合成金属硫蛋白而累积重金属，这些都可能是内脏中重金属富集程度高的主要因素。综上所述，在大多数贝类中，鳃和内脏是重金属选择性富集的主要器官，本研究中，亦可表现出各类重金属在四角蛤蜊鳃和内脏的污染指数高于其他器官，但天津海域四角蛤蜊和海洲湾四角蛤蜊的重金属累积情况有些差异，可能是由于所处海域环境不同所造成的。另外，不同种类间重金属含量差异不仅与种类有关系，與环境也有一定的关联，需要进行更深更广的研究。

3.2 四角蛤蜊各组织中不同重金属含量的差异性

4种重金属在四角蛤蜊的鳃、斧足、闭壳肌中Zn的含量最高，其次为Cu；在内脏和外套膜中，Cu的含量则最高，Zn次之；除了Pb在内脏中的含量最低外，其余4种组织中均为Cd含量最低。总体说明四角蛤蜊各个组织中，Zn和Cu含量较高，Pb和Cd含量较低，而在对海洲湾四角蛤蜊[6]、青蛤[9]和虾夷扇贝[8]的研究显示，上述5种组织均以Zn含量最高，除了虾夷扇贝之外，大多数组织中Cd含量最低。造成差异的原因可能是周围海域的环境条件不同和不同种类对重金属的富集特性不同。此外，生物体组织中的重金属含量与海水中的重金属含量特征往往也不完全相同，可能是由于生物体内重金属含量主要与重金属在海水中的生物可利用性有关[12]。刘升发等[13]研究表明，Zn和Cu均为海洋贝类生长所需的必需元素，其中，Zn参与RNA和蛋白质的合成等，Cu也与某些蛋白质结合，在生命活动过程中起着某些特殊作用，而Pb和Cd等为非必需元素，会被生物体在一定程度上排斥，这在一定程度上也导致了不同种类的重金属在贝类体内的富集含量差异。

3.3 天津海域四角蛤蜊重金属含量分析及不同组织重金属污染评价

四角蛤蜊一直是渤海湾监测的重要指示生物之一，2013年渤海湾南部的四角蛤蜊体内重金属含量分别为Cu（0.39 mg·kg-1），Pb（0.02 mg·kg-1），Zn（13.1 mg·kg-1），Cd（0.075 mg·kg-1 ）[14]。本试验四角蛤蜊来自于高沙岭海域，位于渤海湾西部，整体来看，渤海湾南部四角蛤蜊体内的四种重金属含量均比本研究检测的数值低，但4种重金属含量的排序与本研究结果相同，均呈现Zn含量最高，Cu含量次之，Pb和Cd含量最低的趋势。2008年《天津市海洋环境质量公报》[15]对塘沽和汉沽附近海域四角蛤蜊的监测表明，2个区域的常规重金属监测项目中仅Cd出现了不同程度的超标现象（以海洋生物质量第一类标准0.2 mg·kg-1为准）。2010年《天津市海洋环境质量公报》[16]对四角蛤蜊的监测中发现塘沽和汉沽区域的Pb超标，而Cd超标现象有所好转。

本研究在塘沽高沙岭海域采集的四角蛤蜊5种组织中，Cu，Pb和Zn均未超标，闭壳肌、外套膜及斧足中Cd也未超标，仅在其鳃和内脏中Cd的污染指数超过1。对于Cd标准限量的问题，我国的要求较国际上严格，我国GB 18406.4—2001《农产品安全质量无公害水产品安全要求》对贝和GB 2762—2005《食品中污染物限量》中对鱼类的规定相同，均为0.1 mg·kg-1，而WTO通用的CAC标准（国际食品法典委员会标准）规定的Cd的标准限量是2 mg·kg-1。总体来说，本研究中采自天津塘沽区高沙岭海域的四角蛤蜊，主要的可食用部分重金属含量均未超标，鉴于在内脏和鳃中的富集程度要比其他组织要高很多，建议食用时适当去除。

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