洞庭湖水产品重金属富集的现状、污染来源与治理对策

曹菊花， 黄春红， 苏 欣

(1.湖南文理学院 生命与环境科学学院/水产高效健康生产湖南省协同创新中心/动物学湖南省高校重点实验室， 湖南 常德 415000； 2.长沙理工大学 化学与生物工程学院/湖南省水生资源食品加工工程技术研究中心， 湖南 长沙 410004)

洞庭湖分为东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖，是中国重要的水产品基地，水产资源十分丰富。截至2011年，西洞庭湖共计有鱼类9目20科111种[1]；至2014年，洞庭湖共记录有底栖动物4门7纲58种，其中，含寡毛类7种和软体动物28种[2]。2016年，东洞庭湖的鱼类资源总数约为2.36×108尾，资源总量约为0.97万t[3]；同年南洞湖庭有鱼类115种、虾类9种和贝类48种[4]。近年来，随着经济与工业的快速发展，水产品养殖面积不断扩大，养殖强度不断增加，养殖水环境不断恶化，养殖水体以及水产品污染问题，尤其是重金属污染已引起人们的广泛关注[5]。与环境污染密切相关的重金属，通常主要指汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)和砷(As)等生物毒性极强的元素。由于鱼类等水产品具有一定的重金属富集能力，且水产品中的重金属可以通过生物富集对人体健康造成威胁或伤害，而弄清其污染的来源及水产品重金属富集现状具有重要意义。为此，采用文献调查法，探讨近年来洞庭湖鱼类等水产品重金属富集的现状及其污染的来源，旨在推动洞庭湖重金属监测目标向全面化和系统化方向发展，为其水产品的安全生产提供科学依据。

1水产品重金属富集现状

洞庭湖水产品重金属研究目前主要集中在鱼类，且已有的关于洞庭湖鱼类重金属富集的多数研究中，涉及的重金属种类比较单一，研究主要以Pb和Cd的富集为主，仅少数研究者对Pb和Cd以外的Hg和As等重金属进行了研究[6]。根据NY5073-2006无公害食品水产品中有毒有害物质限量标准，鱼类Pb和Cd含量应分别低于500 μg/kg和100 μg/kg[7]。近年来，洞庭湖被检鱼类中，仅发现鲫鱼肌肉中Cd含量和鲶鱼肌肉中Pb、Cd含量有超标现象，其余多种鱼类肌肉中Pb、Cd含量均明显低于标准限值。但是，洞庭湖部分鱼类内脏中Pb和Cd的含量超标现象较为明显。如，乌鳢、鳊鱼和鲤鱼的肠道和肝胰脏，鳙鱼、翘嘴鲌的肝胰脏，Cd含量均超出无公害食品中鱼类的最低标准限值。另外，乌鳢的皮，草鱼的肌肉与肠道，鳜鱼、翘嘴鲌肠道中Cd含量均在90 μg/kg以上，均已接近标准限值。但是，所有被检鱼类的内脏、鱼皮以及鱼鳞中Pb含量均明显低于标准限值。已有研究结果表明[6,8-11]，相同鱼类不同组织的Pb和Cd的富集量依次为鳃>肝胰脏>肠>皮>鳞>肌肉，其中，肌肉中又以腹肌的富集量较高。总体上看，洞庭湖鱼类内脏Pb和Cd的富集量明显高于肌肉，张晓文等[12]对太湖水产品重金属的测定结果与其类似。

洞庭湖相同鱼类同一组织Pb和Cd含量的检测结果存在一定差异，这可能与鱼类的规格大小、样品预处理方法，以及重金属的分析方法不同等有关。以鱼体规格为例，体重大的鱼类重金属含量可能高于体重小的同种鱼类。曾龄颐等[8-10]研究发现，800 g鲢鱼肌肉的Pb和Cd含量均较500 g鲢鱼高50 μg/kg左右，800 g草鱼肌肉的Pb和Cd含量均较180～370 g草鱼高90 μg/kg左右。刘芳芳等[13]研究发现，鲤鱼从1月龄增至4月龄，鳃、肝脏及肌肉中的Cd含量均有不同程度提高。樊学敏等[14]研究结果表明，经湿法消解的血清样品中Cd的含量略高于微波消解样品中的含量。李永亮等[15]报道，微波消解、电热板消解以及一体化消解等不同前处理对稳定型金属如Pb和Cd的影响较小，但对于易挥发的重金属如Hg和As的影响较大。许园园等[16]研究发现，使用氢氟酸作为消解液时，会导致Pb和As等含量的测定结果偏低。

关于洞庭湖蟹、虾和贝类等重金属含量的研究较少，且以Pb和Cd的富集为主。刘丽等[17]研究表明，西洞庭湖的南美白对虾Pb和Cd含量分别为30～80 μg/kg及10～40 μg/kg。李利强等[4]报道，洞庭湖Pb、Cd、As质量分数越高的区域，寡毛类密度越高，即寡毛类可以作为这3种重金属污染的潜在指示生物，但未对寡毛类等底栖动物的重金属含量进行检测分析。而洞庭湖以外的其他地区的蟹、虾和贝类重金属富集状况也有一些相关研究报道。李永华等[18]研究发现，太白湖河蚌和田螺的Pb含量分别为93.25 μg/kg和110.00 μg/kg，Cd含量分别为10 μg/kg和2 μg/kg，Cr含量分别为5.12 mg/kg和3.60 mg/kg。顾海宁等[19]对天津的淡水鱼类、甲壳类和软体动物等Pb、Cd、Cr、As和Hg含量进行检测发现，被检鱼类的Cd含量、甲壳类的Cd和Pb含量及软体动物的Cr和Pb均高于GB2762-2012食品安全国家标准中相应食品中污染物限量标准值。李学强等[20]检测发现，南京三角帆蚌的软体组织的Pb和Cd含量分别为540 μg/kg和2 μg/kg，其中pb含量明显高于NY5073-2006无公害食品水产品中有毒有害物质限量标准。综合来看，除鱼类外，目前关于洞庭湖蟹、虾和贝类等其他水产品的重金属污染还有待进一步深入研究。

2水产品重金属污染来源

2.1外源性污染

洞庭湖水产品重金属外源性污染是指其生活的环境，如水体和底泥等的污染。其中，水体和底泥中重金属主要来源于生活污水和工业废水，人为投入到水体中的饲料、药物、调水剂和改底剂等投入品，以及随水流入湖泊的农用化肥、农药等。水体和底泥等外源性污染是导致水产品重金属富集的重要原因。

2.1.1水体湖南省的主要河流、湖泊均属于洞庭湖水系，有关洞庭湖水系表层水体重金属富集情况的研究报道非常多。杨中芳等[21]2008年对不同季节的洞庭湖水系主要河流中As、Cd和Pb等重金属含量检测发现，洞庭湖水系多数河流中As和Cd含量分别为4.20～16.37 μg/L和0.30～1.37 μg/L，远高于李健等[22]1986年前测得的洞庭湖水系水体环境As和Cd背景值0.6～2.5 μg/L和0.03～0.31 μg/L。另外，洞庭湖水系主要河流枯水期Pb含量为4.25～13.84 μg/L，明显高于枯水期背景值4.00 μg/L。但是，毕斌[23]2017年研究结果表明，洞庭湖表层水体中As、Cr、Pb、Cu、Hg、Cd、Zn和Ni等重金属含量符合GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ级标准限值，在不同境域的空间分布特征为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖。洞庭湖部分鱼类内脏Pb和Cd含量较高，可能与洞庭湖水系不同区域中Pb和Cd含量较高有关。

2.1.2底泥由于底泥等沉积物是重金属的潜在污染源，有关洞庭湖表层沉积物中重金属含量的研究较多。从近5年来的研究结果[23-29](表1)看，洞庭湖底泥等沉积物中重金属元素含量为Cr>Cu>Pb>As>Cd>Hg，且全部超过国家一级土壤标准，As、Cd和Hg元素超过国家三级标准。毕斌[23]检测发现，洞庭湖表层沉积物被检元素含量由高到低依次为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、As、Cd和Hg。沉积物中的重金属在一定条件下会释放到水体中，影响水生生物的健康和水产品的安全，进而危害人类健康。

表1 近5年洞庭湖表面沉积物重金属平均含量

注：GB 15618-1995国家土壤环境As、Pb、Cu、Cd、Hg和Cr含量一级标准分别为15 mg/kg、35 mg/kg、35 mg/kg、0.20 mg/kg、0.15 mg/kg和90 mg/kg，二级标准分别为30 mg/kg、500 mg/kg、400 mg/kg、1.0 mg/kg、1.5 mg/kg和500 mg/kg。

Note: The first standard and second standard of As, Pb, Cu, Cd, Hg and Cr in GB 15618-1995 National Soil Environment is 15 mg/kg, 35 mg/kg, 35 mg/kg, 0.20 mg/kg, 0.15 mg/kg and 90 mg/kg，and 30 mg/kg, 500 mg/kg, 400 mg/kg, 1.0 mg/kg, 1.5 mg/kg and 500 mg/kg respectively.

2.2内源性污染

水产品中重金属内源性污染是指鱼体等水产品自身对重金属的浓缩富集效应。不同水生动物对重金属的富集能力存在差异。不同食性鱼类重金属富集效应由高到低依次为肉食性鱼类、杂食性鱼类、滤食性鱼类和草食性鱼类；常规淡水鱼、虾的重金属富集风险由高到低则依次为鲫鱼、鲶鱼、龙虾、鲢鱼、赤眼鳟、鲤鱼、草鱼和鳊鱼[23]。不同水层鱼类的重金属含量为中下层鱼类高于中上层鱼类[6]。同种鱼类，不同组织中重金属的富集能力也不同，以鲤鱼为例，肝脏为Pb、Cu和Cd的主要富集部位，鳃为Zn 的主要富集部位，而肌肉对不同种类重金属的富集能力均最弱[13]。可见，鱼的种类和组织部位不同，其对重金属的富集能力存在差异。

3存在问题与对策

3.1存在问题

重金属是一类持久性的有毒污染物，可通过摄食途径在生物体内富集，对水产品食用安全构成潜在威胁。目前，有关洞庭湖水产品重金属的研究取得了一些进展，但主要集中在经济鱼类，对虾、蟹、螺、蚬和蚌等其他水产品的系统研究非常少。研究内容主要集中在不同鱼类对重金属富集能力的差异和同一鱼类不同组织部位重金属含量方面；研究的重金属种类单一，主要以研究Pb和Cd为主，对其他危害人体健康的Hg、Cr、As和Cu等重金属的研究还不够深入；对洞庭湖特定水产品重金属污染的监测还缺乏连续性和系统性，尤其对洞庭湖区水体食物链间的重金属转移关系尚缺乏系统性研究。

3.2对策

由于重金属可以通过生物富集和食物链危害人体健康，应采取措施来预防和治理洞庭湖水体、底泥以及水产品中重金属污染。首先，高密度养殖模式下，鱼类等水产品主要以人工配合饲料为主要食物来源，不合格的饲料是导致水产品重金属污染的原因之一。有研究表明，东洞庭湖网箱养殖鲤鱼中使用的糠饼类饲料中Pb、Cd和Cu等重金属含量较高，分别为0.49～0.60 mg/kg、1.01～1.50 mg/kg和7.80～8.46 mg/kg，成为鲤鱼体内重金属的主要来源[13]。部分市售水产饲料及矿物质饲料原料也存在无机砷、汞、镉和铬等重金属超标现象和重金属污染风险[30-31]。因此，加强对水产饲料及原料质量的监督和管理是控制水产品重金属污染风险的重要举措。同时，适当降低鱼类的养殖密度，以减少洞庭湖境域内养殖水体中饲料、药剂和调水剂等的投入量或施用量。其次，对于可能导致养殖水体和底泥重金属污染的工业废水和生活污水，应在污水排放前先对重金属进行沉淀、吸附和膜分离等脱除处理[32]。另外，对于水产品已受重金属污染的区域，应采取以下措施进行治理。一是化学改良剂改良。如磷酸盐、碳酸钙和石灰粉等改善重金属轻度污染境域，有研究表明，磷灰石和石灰均可有效地降低Cu和Cd的可浸出性和有效态[33]。二是生物修复。对于重金属污染较严重的境域，则可以通过生物修复途径来修复。菰和菖蒲对污水有良好的净化效果，其中菰对洞庭湖区的Cd和Cu污染具有较强的修复作用[34]。芦苇则对Cd、Pb和Cr等富集能力很强[35]。因此，可以通过种植水生植物来降低洞庭湖的重金属污染，进而减少洞庭湖水产品中重金属富集量。三是综合修复途径[36]。对化学修复技术、物理修复技术、植物修复技术和微生物修复技术等进行综合运用，可有效地修复养殖水体底泥重金属污染。

总之，为了提高洞庭湖水产品的安全性，除了严格遏制人为因素造成的重金属污染外，针对天然污染源，未来洞庭湖水产品重金属富集状况，应分季节、分年度、分境域进行连续监测，涉及的重金属种类应大幅度增加，使洞庭湖水产品重金属监测朝着全面化和系统化方向发展。