栉孔扇贝烟台养殖区海水水质及扇贝体内重金属含量评价

2022-10-02徐晓莹胡丽萍赵强姜黎明曹亚男贺加贝刘燕英

中国渔业质量与标准 2022年4期

徐晓莹，胡丽萍，赵强，姜黎明，曹亚男，贺加贝，刘燕英

(烟台市海洋经济研究院，山东烟台 264000)

山东省是中国渔业大省,贝类增养殖是山东海洋渔业的支柱产业。山东省贝类养殖主要集中在烟台、青岛和威海3市。根据统计资料显示，烟台市在贝类养殖产量方面位居3市首位[1]，且扇贝养殖主要集中在烟台。近年来，烟台大力加强生态建设，不断促进海洋渔业持续发展。

养殖区海水水质是影响海洋渔业产业的重要因素，海水污染和水域富营养化等问题对扇贝生长发育影响较大。近年来，近岸海域的重金属污染愈来愈严重[2-4]。相关研究表明，贝类对重金属等有害污染物具有较强的生物蓄积能力[5-8]，开展养殖区海水水质调查及贝类质量安全评价工作尤为重要[9]。

栉孔扇贝(Chlamysfarreri)是中国北方扇贝养殖主要品种之一，其肉质鲜美，深受消费者喜爱。山东、辽宁沿海是栉孔扇贝的主要分布区域，山东以蓬莱、长岛等为主要产地。本研究选取长岛及蓬莱往东的烟台开发区、牟平区3个栉孔扇贝主要养殖区，在栉孔扇贝集中上市时间段，对海水水质及栉孔扇贝重金属富集情况进行分析和评价，以期为扇贝健康养殖及海洋贝类重金属卫生标准的制定提供资料。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

根据烟台海域栉孔扇贝养殖区域分布现状，选取长岛(CD)、开发区(KF)和牟平区(MP)3个具有代表性的的扇贝养殖海域采样地，每个采样地设置3个采样点。

1.2 采样时间及方法

栉孔扇贝大批量上市时间集中在4～5月份，本研究所有样品采集时间为2021年4月20日～23日。海水样品采集：在养殖区沿对角线方向均匀设3个采样点，每点周围100 m区域内采集5个海水表层样品，采集的水样按照GB 17378—2007《海洋监测规范》[10]第3部分进行保存和处理。

扇贝样品从养殖海域采集后加冰冷藏，并于24 h 内运至实验室，活体解剖，分别取整体软体组织(整贝去壳)和闭壳肌。样品的平均壳高(61.78±4.61)cm，壳长(57.01±4.10)cm，壳宽(20.64±1.36)cm，全贝质量(31.33±4.17)g，均达到商品规格。

1.3 测定方法

pH、盐度和溶氧(DO)含量用美国奥利龙5-star水质分析仪测定，硫化物用德国默克NO-VA-60A进行现场检测，化学需氧量(COD)、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、无机磷(DIP)含量均按《海洋监测规范》[10]第4部分进行检测。扇贝生物体中铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)等重金属含量按照海洋监测规范《海洋监测规范》[10]第6部分进行测定。

1.4 评价方法

海水水质按照GB 3097—1997《海水水质标准》[11]进行分析评价。

扇贝中重金属污染程度评价采用单因子评价模式[12]，公式如下：

式(1)

式中，Pi为单项污染物i的污染指数，Ci为单项污染物i的含量，Si为单项污染物i的评价标准。当Pi<0.2时，表示该污染物处于正常的背景值范围内；当0.2≤Pi≤0.6时，表示该污染物处于轻污染状态；当0.6

重金属含量根据GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[13]进行评价，GB 2762—2017中未涉及的重金属铜(Cu)和锌(Zn)根据GB 18421—2001《海洋生物质量》[14]进行评价，具体见表1。

表1 贝类中重金属评价标准Tab.1 Heavy metal evaluation standard in shellfish

富集系数是生物体内某种元素或化合物的浓度与其所生存的环境中该物质浓度的比值。扇贝对重金属的富集系数以如下公式计算：Ax(重金属富集系数)=栉孔扇贝体内重金属含量(mg·kg-1)/养殖海水中重金属含量(mg·L-1)×100%[15]。

1.5 数据处理

采用 Excel 2010 软件对试验数据进行统计分析，采用SPSS 19.0软件对数据进行单因子方差分析，检验方差齐性，并对数据进行Duncan′s多重比较，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 采样点海水水质

2.1.1 DO和COD

烟台扇贝养殖区同一时期不同采样点海水DO变化差异不大，范围在9.37 ～9.53 mg/L(表2)；COD含量变化范围在0.73～1.02 mg/L，其中牟平区海域最高，长岛海域最低。本研究中各养殖区海水DO及COD含量均符合国家一类海水水质标准。

表2 3个扇贝养殖海域水体DO及COD含量Tab.2 Contents of DO and COD in seawater of three Chlamys farreri aquaculture areas (mg·L-1)

2.1.2 DIN和DIP

总无机氮(DIN)由氨态氮、硝态氮和亚硝态氮3部分组成。2021年4月下旬，烟台牟平区、开发区和长岛扇贝养殖区海水氨态氮、硝态氮、亚硝态氮及DIN含量(以N计)见图1。单因素方差分析结果表明，在同一时间，不同采样点养殖区海水无机氮含量差异显著(P﹤0.05)，其中，长岛扇贝养殖区海水中的DIN含量最高(0.106±0.04)mg/L，牟平区最低(0.035±0.00)mg/L。3个采样海域均表现为亚硝态氮含量较低，约占无机氮总量的1.00%～3.80%。除开发区扇贝养殖海域表现为硝态氮高于氨态氮外，其余2个海区均为氨态氮较高。依据《海水水质标准》GB 3097—1997，在3个采样点海水中无机氮含量均低于0.20 mg/L，达到国家一类海水水质标准。

图1 烟台不同扇贝养殖海域海水无机氮含量Fig.1 Inorganic nitrogen content in seawater of different Chlamys farreri aquaculture areas in Yantai

单因素方差分析结果表明，3个不同采样海域海水中DIP含量在同一时期差异显著(P<0.05)，长岛海域DIP含量最高，为(0.008 780±0.001 0)mg/L，牟平区海域含量最低，为(0.000 686±0.000 2)mg/L。3个采样点养殖区海水中DIP含量均小于0.015 mg/L，依据《海水水质标准》GB 3097—1997，均符合国家一类海水水质标准。

2.1.3 重金属

3个栉孔扇贝养殖海区海水的6种重金属检测数据如表3所示。3个扇贝养殖区海水中Zn含量符合一类海水水质标准，Hg、Pb和Cd含量均符合二类海水水质标准，Cu含量除长岛养殖区符合一类海水水质标准外，另外2个养殖区海水Cu含量符合二类海水水质标准。6种重金属在3个扇贝养殖区均表现为Zn含量最高，Cu次之，Hg含量最低。重金属含量排序分别为：牟平区和开发区海域为Zn>Cu>Cr>Pb>Cd>Hg，长岛海域为Zn>Cu>Cd>Cr>Pb>Hg。

表3 不同养殖海区海水中重金属含量Tab.3 Contents of heavy metals in seawater of different aquaculture areas (μg·L-1)

2.2 扇贝生物体重金属含量

2.2.1 栉孔扇贝体内重金属含量

3个养殖区中栉孔扇贝体内重金属含量见表4。由表4可知，栉孔扇贝整体软体组织、闭壳肌中Zn含量相对较高，Cu含量次之，Hg含量最低。且除Zn外，其他重金属均表现为整体软体组织要高于闭壳肌中含量。栉孔扇贝整体软体组织中的Zn含量以开发区扇贝最高，达到(17.80±0.95) mg/kg，显著高于另外2个海域扇贝整体软体组织中的含量(P<0.05)；而栉孔扇贝闭壳肌中Zn含量却表现为开发区的最低，为(13.45±2.01) mg/kg。另外，长岛海域相较另外2个海域栉孔扇贝闭壳肌中Cu、Pb、Cd、Hg 4种重金属含量均偏低。

表4 不同养殖区栉孔扇贝重金属测定结果Tab.4 Determination results of heavy metals in Chlamys farreri in different aquaculture areas (mg·kg-1)

本研究中3个养殖海域栉孔扇贝整体软体组织及闭壳肌中Pb、Cd、Hg和Cr 4种重金属含量均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)要求。Cu和Zn含量均符合《海洋生物质量》限量要求，且为一类标准。

2.2.2 栉孔扇贝体内重金属污染程度评价

栉孔扇贝体内重金属污染程度如图2所示。由图2可知，3个养殖区栉孔扇贝体内Cu、Hg和Zn的Pi值均小于0.2，表明该地区栉孔扇贝Cu、Hg和Zn含量均处于正常的背景值范围内；Cr的Pi值除在开发区栉孔扇贝整贝中略大于0.2外，其余样品均处于正常背景值范围内；Cd的Pi值均处于0.2到0.6之间，表明3个养殖区栉孔扇贝体内Cd含量处于轻污染状态；Pb的Pi值除在长岛栉孔扇贝闭壳肌中小于0.2外，其余样品均处于污染状态，其中以牟平区和开发区栉孔扇贝整体软体组织最为严重，达到中度污染状态。

图2 不同养殖区栉孔扇贝重金属污染程度Fig.2 Heavy metal pollution of Chlamys farreri in different aquaculture areas

2.2.3 栉孔扇贝对重金属的富集系数

本研究中3个海域栉孔扇贝对重金属的富集系数如图3所示。3个海域栉孔扇贝均表现为对Zn的富集系数最大，Cu次之，且两者均超过1 000，而对Cr的富集系数最小。3个海域扇贝对重金属的富集系数从高到低依次排序为Zn>Cu>Hg>Pb>Cd>Cr。

图3 3个养殖区栉孔扇贝对各种重金属的富集系数Fig.3 Enrichment factor of heavy metals in Chlamys farreri in different aquaculture areas

3 讨论

3.1 海水水质对扇贝养殖影响

DO是影响扇贝生长发育的重要指标，DO含量低会导致扇贝呼吸受阻甚至窒息死亡。一般要求海水养殖DO在5 mg/L以上[16]，本研究中所测海域海水DO含量在海水养殖安全范围以上。COD是评价海水水质的重要指标，COD越大，水体有机污染物越多[17]。本研究中，扇贝养殖区同一时期不同采样点海水的DO值变化差异不大，牟平区海域稍低，而COD含量差异显著(P<0.05)，其中，牟平区海域最高，表明了牟平区的扇贝养殖海域水体有机污染物相较其他两个扇贝养殖海域含量要高一些。

DIN和DIP是浮游植物生长所必须的营养元素，浮游植物是扇贝的天然饵料，DIN和DIP通过影响浮游植物的种类组成进而影响扇贝生长[18]。Redfield[19]提出浮游植物按照氮磷比为16∶1的原子比进行吸收，Justi[20]认为，海水的N/P值大于22/1，存在磷限制，N/P小于10/1，存在氮限制。本研究中烟台海域N/P处于较高值，变化范围为26.80～113.91，其中牟平区最高，长岛最低，N/P值均偏离了Redfield系数，这与邢红艳等[21]对烟台四十里湾海域营养盐年际变化研究中所得结果一致。这可能与工业废水、生活污水、农业及污水处理厂等陆源输入以及多种经济双壳贝类和养殖中的污损动物的排泄有关[21]。统筹考虑扇贝养殖海域海水N/P值和扇贝个体平均质量可知，3个海区的扇贝个体平均体重同本研究中测得的3个海区海水的N/P值呈现负相关，若不考虑扇贝种质因素，可推测海水N/P值越小，扇贝个体平均体重越大。

3.2 扇贝食用安全

扇贝软体组织中包含内脏团、瓣鳃、性腺、闭壳肌等。已有研究表明，栉孔扇贝Cd含量为闭壳肌<瓣鳃<内脏团[15,22]。另有研究表明，扇贝贝柱中Cd含量仅为内脏中的1/5[15]。本研究中，栉孔扇贝闭壳肌中Cu、Pb、Cd、Cr、Hg含量均低于整体软组织，这与上述研究结果一致。Pb、Cd、Cr、Hg为有害重金属，因此，从饮食安全角度来讲，建议食用栉孔扇贝时尽量食用贝柱，少食或不食内脏。

3.3 扇贝对重金属的富集

对扇贝养殖海域海水水质的检测结果表明，3个取样点中Zn和Hg含量均符合一类海水水质标准，说明水体环境中Zn和Hg的含量很低，因此可以忽略海水中重金属对栉孔扇贝的污染。本研究结果表明，上市栉孔扇贝对Zn的富集系数为1 323～1 548，而对Hg的富集系数却为500～750，这说明栉孔扇贝对重金属的富集具有选择性，该结论同马元庆等[15]研究的栉孔扇贝对重金属的富集结果一致。另外，3个扇贝养殖区海水中，长岛养殖区Cu含量(3.50±0.36)μg/L为最低，符合一类海水水质标准，牟平区(5.18±0.30)μg/L次之，开发区(6.58±0.46)μg/L最高，而3个海区扇贝对Cu的富集系数却表现出相反的规律，这说明栉孔扇贝对重金属的富集与海水中该重金属的含量没有直接对应关系，这与王军等[23]研究结果一致。

本研究中所测定的栉孔扇贝样品均来自烟台扇贝养殖海域，结果发现不同海域的栉孔扇贝样品中各种重金属含量存在显著差异。牟平区和开发区栉孔扇贝中Pb含量均是长岛扇贝的1.4倍；开发区栉孔扇贝中Cr含量分别是长岛和牟平区扇贝的1.8倍和1.5倍，Zn含量分别是长岛和牟平区扇贝的1.2和1.1倍。这说明不同海域采集的栉孔扇贝对重金属的蓄积能力存在差异，这与庞艳华[12]等报道的的虾夷扇贝(Mizuhopectenyessoensis)对重金属的蓄积结论一致。