东北林蛙及黑龙江林蛙体内重金属离子含量测定

●张立娜 安富宇 任 帅 陶 君

（1.广东生态工程职业学院广东广州510520；2.广东省林业科学研究院广东广州510520；3.东北林业大学黑龙江哈尔滨150040；4.广东象头山国家级自然保护区管理局广东惠州516001）

水环境是生态环境中不可缺少的一部分，也是两栖动物赖以生存的自然资源，两栖动物尤其是其幼体对生存环境中物质含量的变化非常敏感。随着人类活动对环境破坏的加剧，大量的垃圾、工业废水、生活污水未经处理直接排入水体，导致水污染日益严重，对水生生物的生存构成巨大威胁。全球范围内许多种类的两栖动物种群显著衰退[1-2]，出现这种现象与人类活动及环境污染有着密切关系，特别是重金属的污染[3-4]，是我国重要的环境污染问题之一。由于重金属污染具有持久性和难降解性，重金属在水体中的含量积累到一定程度，会对水生生态系统造成致命打击，同时毒物通过食物链的传递作用逐渐富集于蛙类等两栖动物体内[5-6]，再通过食物链或饮用水进入人体，严重危害人们的身体健康。因此有必要针对性地对部分林蛙的栖息环境、养殖条件及食用部位的重金属含量进行监测[7]。

1 材料与方法

1.1 实验动物

实验动物是从哈尔滨市场上随机购买的野生3龄东北林蛙和黑龙江林蛙，每种蛙20只，雄性个体与雌性个体各10只，体型正常，大小均一。称重后用剪刀和手术刀将其肝脏、肾脏和腿部肌肉分离，用去离子水冲洗表面血液和杂物，将组织放入研钵中研磨，装入塑料封口袋中置于20℃温度条件下冷冻保存。

1.2 仪器及试剂

电感耦合等离子体发射质谱仪（ICP-MS）（美国PE）；微波消解仪（上海微谱技术）；硝酸（优级纯），过氧化氢（分析纯）等。

1.3 样品处理

将准备好的样品自然解冻，称取肌肉组织2g、肝脏及肾脏各1g放入微波消解管中，加入8mL硝酸盖好，置于微波消解仪中消解，消解完全后将样品取出，按照说明书进行定容，定容后的溶液交由上海微谱技术公司使用质谱仪进行测试。

1.4 数据评价方法

采用单因子污染指数法评价两种林蛙组织内重金属的污染情况，计算公式如下：

式中Pi为第i种重金属的污染指数；Ci为该种重金属在测量中的实际含量；Si为该种金属在国家规范中的限量标准值，采用《农产品安全质量无公害水产品要求》（GB 18406.4-2001）中对野生两栖类及养殖蛙类等水产品中铬、铜、镉、铅的限量指标。评价标准见表1和表2。

表1各污染因子的评价标准值

表2单因子污染指数分级表

多种重金属的污染水平采用均方根综合指数法分析：

式中PI为某一样品综合污染指数；Pi为该样品的单因子污染指数；n为重金属的数量。综合污染指数的评定，见表3。

2 结果与分析

黑龙江林蛙（雌性及雄性）及东北林蛙（雌性及雄性）不同组织中4种重金属元素的含量和污染指数，见表4和表5。

表3综合污染指数分级表

表4东北林蛙、黑龙江林蛙不同组织中的重金属含量(mg/kg)

由表4可见，林蛙不同组织中重金属元素的含量各不相同，其中铜在肝脏中的含量要高于肾脏及肌肉中的含量，镉在肾脏中的含量要高于肝脏及肌肉中的含量。另外，东北林蛙相较于黑龙江林蛙组织中的铅含量相对较高。

表5东北林蛙、黑龙江林蛙不同组织重金属污染指数

由表5可知，从单因子污染指数来看，两种林蛙组织中镉（Cd）的污染指数要远远大于其他重金属元素的污染指数，两种林蛙中只有雄性东北林蛙肾脏中的铅含量高于正常水平（0.2≤Pi＜0.6），东北林蛙及雌性黑龙江林蛙肝脏组织中的铜元素含量处于轻微污染水平（0.2＜Pi≤0.6），铬元素在任何组织中的含量均处于正常水平，但镉元素在两种林蛙肝脏及肾脏中的含量几乎都处于重度污染状态（Pi≥1.0），需要十分注意。从综合污染指数来看，东北林蛙肝脏及肾脏的重金属污染水平远高于肌肉，且处于重度污染水平（PI＞3.0），而黑龙江林蛙体内重金属污染水平普遍较低。

3 讨论

当水体环境中重金属出现污染，会产生重金属毒性的累积效应，如水体中的某种或几种重金属的含量超过一定浓度时，会不同程度地影响林蛙的胚胎出膜率、蝌蚪变态成功率和蛙体的畸形率，对其心脏、骨骼和神经等都可能产生一定影响。

由实验数据可知，重金属在两种林蛙体内的富集水平受到林蛙种类、组织器官、生存环境和重金属元素种类的影响。两种林蛙肝脏组织中铜元素的含量相对较高，可能是由于铜离子是生物体所必需的微量矿物质，大部分以有机复合物存在于生物体中，很多是金属蛋白，以酶的形式起着功能作用，而肝脏是合成和释放酶类的主要场所，所以铜的含量要明显高于其他金属含量。镉离子在不同组织内的富集水平有很大差异，其中肝脏和肾脏中镉的含量较多，肌肉中镉的含量很少，这与张姣姣[8]等研究的镉离子在泽陆蛙组织器官中的积累规律相符合，肝脏中镉含量很高是因为肝脏是动物体重要的解毒器官，其自然成为重金属蓄积的重要部位；肾脏中镉含量超标可能是由于动物机体积累的镉元素过量，超过肾脏的滤过最大限度导致。

本实验所用的林蛙均为黑龙江省境内的野生资源，根据文献可知[9-10]，东北林蛙主要生活在林木茂盛、杂草丛生、地面潮湿的山上；黑龙江林蛙主要栖息于平原或开阔地带的水塘、农田、沼泽等水域中。本实验中东北林蛙的栖息地及附近水域中可能有较为严重的镉污染，从而造成其体内富集较多，而其栖息地水源、食物、林蛙个体体型的差异和冬眠时间长短等差异也可能是影响重金属富集水平差异的因素。该研究为进一步研究水体及两栖动物生活环境提供基本依据。下一步我们将进一步研究重金属对林蛙机体的毒性作用，以及蛙类体内是否有相应的拮抗和解毒机制。