深圳南澳海域半葉馬尾藻的金屬元素富集特性分析*

劉莉萍，楊舒珊，金 剛

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

半葉馬尾藻（Sargassum hemiphyllum）隸屬褐藻門（Phaeophyta）、馬尾藻科（Sargassaceae）、馬尾藻屬、反曲葉亞屬，在我國(guó)東海和南海沿岸均比較常見(jiàn)[1]．大部分馬尾藻不直接食用，但可廣泛用于飼料、藻膠和醫(yī)藥行業(yè)．馬尾藻中含有豐富的礦物質(zhì)和維生素，是某些礦物質(zhì)和維生素的重要來(lái)源[2]．半葉馬尾藻中富含海藻多糖，海藻多糖具有抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等作用[3-7]．此外，半葉馬尾藻也能從周圍水環(huán)境中富集濃度很低的營(yíng)養(yǎng)鹽和重金屬元素[8-10]，所吸附的重金屬元素能被酸很好地解吸[11-12]，是一類很有潛力的生物吸附材料．因而研究利用馬尾藻作為生物吸附材料，用于生態(tài)環(huán)境污染的治理和修復(fù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)某些地區(qū)資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，不僅具有理論意義，而且具有潛在的應(yīng)用價(jià)值．本研究通過(guò)對(duì)深圳近岸海水域半葉馬尾藻和海水中的金屬元素含量進(jìn)行分析，探究金屬元素在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，有助于研究生物富集作用，為半葉馬尾藻的環(huán)保作用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

2016年3月至5月在深圳南澳月亮灣采集半葉馬尾藻及海水．

As，Pb，Cu，Cd，Zn，F(xiàn)e，Mn，Se，Ni，Cr，K，Ca，Na，Mg 單標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為 1000μg·mL-1，廣東分析測(cè)試中心科力技術(shù)開發(fā)公司），使用時(shí)用1%硝酸溶液將其逐級(jí)稀釋成標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液．

濃硝酸、高氯酸均為優(yōu)級(jí)純；其余試劑為分析純；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水．

硝酸-高氯酸混合酸（4+1）：量取40 mL濃硝酸和10 mL高氯酸，依次加入燒杯中，混勻．

硝酸溶液（1%）：量取1 mL濃硝酸，稀釋至100 mL，混勻．

氫氧化鈉溶液（100g/L）：稱取10 g氫氧化鈉，用水溶解，稀釋至100mL，置于聚乙烯塑料瓶中保存．

1.2 儀器與設(shè)備

7500型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）美國(guó)Agilent公司；BSA224S電子分析天平（感量0.1mg） 德國(guó)賽多利斯公司；Cascada超純水系統(tǒng) 美國(guó)PALL公司；LG-04搖擺式高速中藥粉碎機(jī)（200g） 新昌縣德科機(jī)械有限公司．

1.3 馬尾藻試樣制備

馬尾藻試樣經(jīng)淡水沖洗干凈，除去表面的泥沙和附生物，再用去離子水洗滌3次，置于陽(yáng)光下曬干，除去表面水分，放入 100℃烘箱烘干至恒重，粉碎，過(guò)40目篩，保存于干燥器中備用．

1.4 試樣消化處理

1）海水試樣消化：準(zhǔn)確吸取10 mL海水試樣于錐形瓶中，加入硝酸-高氯酸混合液25 mL，在可調(diào)式電爐上消解．若消化液無(wú)澄清透明，再補(bǔ)加少量硝酸-高氯酸混合液，消解至消化液呈澄清透明．繼續(xù)加熱趕酸至近干，加入5 mL去離子水，再次加熱除去多余的混合酸，待趕酸至3 mL時(shí)，冷卻至室溫，將消化液移入50 mL容量瓶中，用水定容，搖勻備用．同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)．

2）馬尾藻試樣消化：準(zhǔn)確稱取試樣 1g（精確至0.1mg）于錐形瓶中，加入硝酸-高氯酸混合液25 mL，在可調(diào)式電爐上消解．若消化液呈棕黑色，再加少量混合酸，消解至冒白煙，消化液呈無(wú)色透明或略帶黃色．加入20 mL水趕酸2次，每次趕酸至殘留消化液2 mL，冷卻后將消化液移入50 mL容量瓶中，用水定容，混勻備用．同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)．

1.5 試樣測(cè)定

1）海水試樣測(cè)定：用原始消化液直接測(cè)定As，Pb，Cu，Cd，Zn，F(xiàn)e，Mn，Se，Ni，Cr；原始消化液逐級(jí)稀釋 500倍后，用于測(cè)定 K，Na，Ca；原始消化液逐級(jí)稀釋1000倍后，用于測(cè)定Mg．

2）馬尾藻試樣測(cè)定：用原始消化液直接測(cè)定Pb，Cu，Cd，Zn，F(xiàn)e，Se，Ni，Cr；吸取原始消化液1 mL于10 mL比色管中，定容，供測(cè)定Mn，K，Na；吸取1 mL原始消化液于50 mL比色管中，定容，供As，Ca的測(cè)定；吸取2.5 mL原始消化液于50 mL比色管中，定容，供Mg的測(cè)定．

1.6 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制

用 1%硝酸溶液逐級(jí)稀釋離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg·mL-1）成標(biāo)準(zhǔn)工作溶液．

As，Pb，Cu，Cd，Zn，Mn，Se，Ni，Cr工作液濃度為 0，4，10，20，30，40ng·mL-1．

Fe，K，Na，Ca，Mg工作液濃度為 0，0.2，0.5，1.0，1.5，2.0 μg·mL-1．1.7 ICP-MS工作所條件

利用多元素溶液對(duì)ICP-MS儀器測(cè)定時(shí)的工作條件進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)表1．

表1 ICP-MS儀器工作參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

按優(yōu)化的工作條件進(jìn)行測(cè)定，以測(cè)量的響應(yīng)值（Y）為縱坐標(biāo)，相應(yīng)濃度（X）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r均在0.997以上，結(jié)果見(jiàn)表2．

2.2 方法的準(zhǔn)確性與精密度

按優(yōu)化的工作條件進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，平行測(cè)定5次，結(jié)果見(jiàn)表3．

由表3數(shù)據(jù)可知，14種金屬元素測(cè)定方法回收率在97.3%～105.7%，RSD小于6.7%，方法準(zhǔn)確、可靠．

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍（ng·mL-1）

2.3 金屬含量測(cè)定

半葉馬尾藻及其采集海域水體（海水）中金屬元素含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4．

由表4數(shù)據(jù)可知，在半葉馬尾藻中，金屬元素含量存在差異性．即使是同種金屬，在不同時(shí)期的半葉馬尾藻中，金屬元素含量也不同．在海水中含量最多的金屬是Na，其次是Mg，Ca，K．

半葉馬尾藻中金屬含量由大到小排序是K，Ca，Na，Mg，與海水中金屬元素含量順序相同．雖然各批次富集金屬元素含量存在差異，但是均呈上升趨勢(shì)，原因可能是：從3月到4月，陽(yáng)光不斷地增強(qiáng)，半葉馬尾藻不斷生長(zhǎng)，光合作用也在加強(qiáng)，需要不停地從海水中吸取各種金屬元素，參與到自身的生長(zhǎng)代謝循環(huán)活動(dòng)，導(dǎo)致體內(nèi)在的金屬元素含量不斷的增加．

2.4 半葉馬尾藻對(duì)金屬元素的富集能力

根據(jù)半葉馬尾藻及其采集海域水體（海水）中金屬元素含量計(jì)算富集系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表5．

由表5數(shù)據(jù)可見(jiàn)，半葉馬尾藻中每種金屬元素含量均大于其海水中金屬元素含量，金屬元素的富集系數(shù)在0.75與85500之間，其中，富集能力最強(qiáng)的是半葉馬尾藻對(duì) As的富集，富集能力較弱的是Se，富集能力最小的是半葉馬尾藻對(duì)Mg的富集．半葉馬尾藻對(duì)As，Cd，F(xiàn)e的富集能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)Zn，Pb的富集能力．實(shí)驗(yàn)結(jié)果為區(qū)域運(yùn)用藻類治理污水，水資源保護(hù)提供有用的數(shù)據(jù)支撐．

表3 回收率和精密度（mg/kg干質(zhì)量，n=5）

表4 半葉馬尾藻和海水中金屬元素含量（mg/kg 干質(zhì)量，n=2）

表5 半葉馬尾藻對(duì)金屬元素的富集系數(shù)

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