环雷州半岛海域表层沉积物与鲬鱼汞污染研究

杨国欢，高 苑，宋之光，赵子科，孙省利

(1.广东海洋大学化学与环境学院，广东 湛江 524088；2.广东海洋大学分析测试中心，广东 湛江 524088)

汞(Hg)是一类重要的高毒性重金属污染物[1]。随着经济的快速发展、人类生活水平的日益改善和对生活环境质量要求的不断提高，环境污染已成为全球性问题，得到越来越广泛的关注。上世纪80年代以来，远离工业排放源的两大酸沉降区(北欧、北美)以及更为遥远的南、北极脆弱生态系统，均发现了鱼类及其它水生生物体汞含量超过世界卫生组织标准限制的现象[1]。汞污染成为当前最重要的全球环境问题之一[2]，其污染源主要来自工业污染[3]。水体中的汞可通过食物链在鱼体中富集，富集量随时间的延长而增加。食品中汞污染的主要来源是水产品，如鲨鱼等肉食性鱼类体内的汞含量最高。食用鱼类和其他水产品是人类甲基汞暴露的主要途径。Tetsuya等(2017)的研究表明，经常食用鲸鱼等大鱼的消费者头发中氨基酸(Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Asx、Glx)的δ15N值随着汞含量的增加而增加[4]。海洋环境是汞生物地球化学循环体系中的重要组成部分，基于人类对海洋渔业资源日渐增长的摄食需求所可能带来的健康风险，亟待开展海洋环境中汞生物地球化学循环的研究。

雷州半岛位于广东省西南部，东、西侧分别为雷州湾、北部湾, 南侧隔琼州海峡与海南岛相望，总面积为12 391 km2，为“中国三大半岛”之一，其海岸线绵长曲折，共1 321 km。雷州半岛港湾众多，有硇洲岛、东海岛、南三岛等附属岛屿，拥有珊瑚礁、红树林、海草床等独特的生态系统和丰富的海洋生物资源，但生态环境敏感性和脆弱性较大[5]。目前关于雷州半岛海域的研究较少，主要集中在土壤、海水和生物调查方面[6-12]，海洋沉积物汞污染方面尚未见报道。

鲬鱼(Platycephalusindicus)又叫牛尾鱼、鞭子鱼，为浅海底层鱼类，行动缓慢，生活于近海底层，喜栖息在淤泥海底，主食各种小型鱼类和甲壳动物等，是常见的经济价值较高的食用鱼类，广泛分布于印度洋和西太平洋的暖、温海域，中国沿海均有分布[13]。目前关于鲬鱼的研究不多，主要集中在生物生态、育苗、鱼肉酶解物方面[14-18]。本研究测定了环雷州半岛海域海底表层沉积物和鲬鱼的汞含量，分析比较了鲬鱼不同部位汞含量的差异，并对沉积物和鲬鱼的汞污染状况进行了风险评价，旨在为海湾生态系统修复和海洋经济可持续发展提供参考。

1 样品采集与分析

1.1 样品采集

沉积物样品于2018年1月在广东环雷州半岛海域采集，共设置9个断面，东、南、西部各3个断面，每个断面3个采样点，共27个站位，由于底质类型、水流、水深等原因，最终获得样品20个。鲬鱼样品采集于4号站附近，采用延钓方式，获得样品2尾。以上样品均装入样品袋中密封冷冻保存待实验室处理。表层沉积物和鲬鱼采样站位如图1所示。

图1 2018年1月环雷州半岛表层沉积物及鲬鱼采样站位

1.2 样品处理与分析

鱼类样品选取鳃、肝脏、背部肌肉(去掉皮、骨)，用蒸馏水清洗后用匀浆机搅碎，称取3.0～5.0 g到消解罐中，加入5 mL HNO3(体积分数为65%，下同)和1 mL H2O2(30%)进行消解，消解液用超纯水定容至25 mL，待测；沉积物样品经冷冻干燥后磨成粉末，称取0.1～0.2 g进行消解。消解步骤如下：每个样品加入5 mL稀王水(50%)，于100 ℃水浴锅中消解1 h，每隔10 min摇匀1次，最后用超纯水定容至25 mL。所有样品使用北京金索坤技术开发有限公司的SK-锐析AFS型原子荧光光谱仪进行总汞的测定。采用近海海洋沉积物成份分析标准物质(GBW07314，自然资源部第二海洋研究所)、生物样品标准物质[大虾(GBW10050)，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所]、空白和重复样进行质量控制。标准样品回收率分别为114.2 %、92.7 %，平行样相对标准偏差小于10.0 %，达到质量标准要求。

本研究选择单因子污染指数(Pi)法[19]对沉积物、鱼类污染进行评价，其公式如下：

Pi=Ci/Si

(1)

式(1)中:Ci为样品中重金属i的实测含量(×10-6，为质量分数，下同)；Si为重金属i的评价标准值(×10-6)。

沉积物样品采用《中华人民共和国海洋沉积物质量》[20]作为评价标准，当Pi≤1.00，重金属含量符合标准，污染程度低；当Pi>1.00，重金属含量超过评价标准，污染程度高[19，21]。对于生物体污染状况的评价，目前国内外尚无权威的评价标准[22]。考虑到涉及汞的我国海洋生物污染评价标准中重金属的限值[23]以及世界卫生组织制定的鱼体中的最大限值[24]较旧，而《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》[25]标准中的汞是甲基汞非总汞，故以《农产品安全质量无公害水产品安全要求》[26]作为参考评价标准。根据污染指数结果可将鱼体重金属的污染水平分为4个等级：Pi≤0.20，无污染；0.20

2 结果与讨论

2.1 环雷州半岛海域表层沉积物的汞含量

对环雷州半岛海域表层沉积物的测定可知，其汞含量范围为0.005×10-6～0.359×10-6，平均值为0.081×10-6，各站位含量变化较大，但大多数站位的汞含量都在0.100×10-6以下(表1)。最大值和最小值都出现在离岸最远的站位，没有发现离岸越近浓度越高的规律。整体上看，雷州半岛东部海域的汞含量高于南部和西部海域。

表1 环雷州半岛海域表层沉积物的汞含量

2.2 鲬鱼的汞含量

对鲬鱼不同部位的汞含量测定(表2)可知，鳃的汞含量范围为0.032×10-6～0.034×10-6，平均值为0.033×10-6，两尾样品的含量很接近；肌肉的汞含量范围为0.065×10-6～0.080×10-6，平均值为0.073×10-6；肝脏的汞含量范围为0.228×10-6～0.270×10-6，平均值为0.249×10-6。Xu等(2018)对不同鱼体器官富集汞的能力做了研究，发现肌肉>心脏>肝脏>鱼鳔>鳃的规律，认为肌肉具有较高的汞富集能力[28]；也有学者发现亚马逊石脂鲤(Bryconamazonicus)中的汞含量为鳃>肝脏>心脏>肌肉[29]，或是双棘石斑鱼(Epinephelusdiacanthus)和遮目鱼(Chanoschanos)中汞含量为肝脏>鳃>肌肉的顺序[30]。但在本研究中，两尾样品的汞含量都呈现了肝脏>肌肉>鳃，与以上学者的发现差别较大。有研究认为肝脏中汞含量会高于肌肉[31-32]，另外有研究表明汞在鳃中通常含量较高[29]，也有学者认为肌肉中的汞几乎不会排出，而鳃、肝脏和肠道都会有相当的排出率且最终都会转移到肌肉，因此肌肉中的汞含量最高[33]。本研究的结果与肝脏中汞含量较其它器官高的观点较吻合。

与国内外其他海域的海鱼(表2)相比，此次采集的鲬鱼肌肉样品汞含量高于渤海湾、地中海海域的鱼类，与永兴岛附近、舟涌附近、Cispata湾海域的鱼类相近，但远远低于海南珊瑚礁区、流沙湾和亚得里亚海海域的鱼类。造成这种现象的原因，一方面是由于各海域鱼的种类有差异，各种鱼富集汞的能力各不相同；另一方面，鱼鳃的一个重要功能是通过吸收海水和吸附悬浮颗粒物与周围环境进行汞的交换[37]，而各个区域的海洋环境受汞污染的程度不同，导致吸收到鱼体的汞的含量也不尽相同。

表2 本研究与其它地区鱼类肌肉的汞含量

2.3 环雷州半岛海域表层沉积物和鲬鱼的汞污染评价

环雷州半岛海域表层沉积物和鲬鱼中各部位的汞含量见表1、2。对于表层沉积物，除站位9外，其它站位的表层沉积物均符合海洋沉积物质量第一类标准(小于等于0.20×10-6)，表明沉积物质量良好。对于鲬鱼样品来说，两尾样品所有部位的汞含量均低于标准[27]规定的鱼体中汞元素的最大限值，鲬鱼1、2肌肉的Pi值分别为0.27、0.22，表明鲬鱼受到汞的轻度污染。

本研究中海底表层沉积物、鲬鱼肌肉汞的单因子污染指数计算结果见表3。

表3 环雷州半岛海域表层沉积物、鲬鱼肌肉汞单因子污染指数

从表3中环雷州半岛海域表层沉积物汞的单因子污染指数来看，绝大多数的采样点均未受到汞的污染，仅有站位9的Pi值(1.79)大于1.00，而其它站位的Pi值均小于1.00，超标率仅为5%。这说明雷州半岛东部海域存在汞污染生态风险，而南部、西部海域尚未受到汞污染的威胁。由于雷州半岛区域无汞矿等产业，东部海域汞污染可能来自农村地区生活垃圾处置不当、含汞化肥和农药的施用以及废水废渣的排放。另外，大气输送的汞也可能是来源之一。雷州半岛居民日常生活大量使用燃煤，由于煤炭中含有一定量的汞，在燃烧过程中大部分汞以飞灰等形式进入大气中，通过干湿沉降进入水体和沉积物中。

3 结论

本研究对2018年1月在广东环雷州半岛近海海域采集的海底表层沉积物和鲬鱼样品进行了汞含量的测定，分析比较了鲬鱼不同部位汞含量的差异，并采用单因子污染指数法对沉积物和鲬鱼的汞污染状况进行了风险评价，获得了如下结论：

(1)雷州半岛海域表层沉积物汞含量范围为0.005×10-6～0.359×10-6，平均值为0.081×10-6，半岛东部海域表层沉积物汞含量高于南部和西部海域。

(2)鲬鱼鳃的汞含量范围为0.032×10-6～0.034×10-6，平均值为0.033×10-6；肌肉的汞含量范围为0.065×10-6～0.080×10-6，平均值为0.073×10-6；肝脏的汞含量范围为0.228×10-6～0.270×10-6，平均值为0.249×10-6。鲬鱼样品的汞含量都呈现了肝脏>肌肉>鳃。

(3)单因子污染指数评价结果显示，雷州半岛海域鲬鱼受到汞的轻微污染，表层沉积物汞污染的站位超标率为5%，东部海域存在汞污染生态风险，而南部、西部海域尚未受到汞污染的威胁。