華南沿海地區(qū)近江牡蠣重金屬污染調(diào)查與評(píng)價(jià)

方玲，馬海霞，李來(lái)好,3*，楊賢慶，榮輝，朱長(zhǎng)波

1(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 南海水產(chǎn)研究所，國(guó)家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州， 510300) 2(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海， 201306) 3(廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州，510300)

近江牡蠣(Ostrearivularis)廣泛分布于華南沿海，含有豐富的蛋白質(zhì)、?；撬?、生物活性肽、EPA、DHA以及維生素、鈣等生物活性成分，具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力，降血壓、抗腫瘤、保肝利膽等保健功能[1]。但近些年來(lái)，隨著華南地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，南海海域每年受納大量的生活污水和工業(yè)廢水，貝類的養(yǎng)殖環(huán)境日趨嚴(yán)峻導(dǎo)致貝類體內(nèi)重金屬超標(biāo)，威脅人類健康。利用雙殼貝類作為監(jiān)測(cè)重金屬生物有效性的指示物是國(guó)際上常用的方法，其中以不同種類牡蠣為對(duì)象評(píng)價(jià)不同海域受重金屬污染的研究已有幾十年的歷史[2-5]。近年來(lái)，華南沿海地區(qū)牡蠣的養(yǎng)殖海域也面臨著不同程度重金屬污染威脅，且在福建沿海[6]、廣東沿海[7]、廈門灣[8]等海域均有牡蠣體內(nèi)重金屬超標(biāo)的報(bào)道。

2017年3月17日國(guó)家衛(wèi)生部發(fā)布的《食品中污染物限量》(GB2762—2017)[9]標(biāo)準(zhǔn)中明確對(duì)貝類體去除內(nèi)臟團(tuán)后的鎘作出限量規(guī)定。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)貝類中重金屬研究主要集中在殘留量、食用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及生物富集方面，而針對(duì)去除內(nèi)臟團(tuán)前后重金屬含量變化特征報(bào)道較少。本研究選擇華南沿海部分海域養(yǎng)殖的近江牡蠣，通過(guò)微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定分析去除內(nèi)臟團(tuán)前后以及不同近江牡蠣組織中重金屬Cd、Al、Cu、Pb、Hg、Zn的含量和變化特征，并對(duì)華南沿海養(yǎng)殖貝類的污染狀況做了進(jìn)一步了解。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

近江牡蠣活體于2016年12月份分別采自廣東省潮州市、汕頭市、汕尾市、惠州市、珠海市、陽(yáng)江市、茂名市、湛江市、廣西壯族自治區(qū)欽州市和海南省海口市。采集海域如圖1所示。

圖1 采樣站位示意圖Fig.1 Schematic diagram of sampling sites

所有樣品均為采自養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)的成體產(chǎn)品，殼長(zhǎng)11～15 cm，殼高3～5 cm，殼寬7～9 cm，現(xiàn)場(chǎng)用海水沖洗外殼冰藏保存帶回實(shí)驗(yàn)室。

HNO3(GR)；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液和汞標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度均為10 μg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中心)；調(diào)諧液(Ce、Co、Li、Tl、Y，10 μg/mL)；氬氣(純度不低于99.999%)；超純水(電阻率18.2 MΩ·cm)；5% HNO3逐級(jí)稀釋待用。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國(guó)安捷倫公司；CEM MARS5高壓高通量微波消解裝置，美國(guó)CEM有限公司；Milli-Q超純水系統(tǒng)，美國(guó)密理博公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

樣品運(yùn)送實(shí)驗(yàn)室后，隨機(jī)均分成3份，其中1份取去除內(nèi)臟團(tuán)后的軟組織和體液，1份解剖分離近江牡蠣外套膜、內(nèi)臟團(tuán)、腮、性腺、閉殼肌等共5個(gè)組織部分，其余樣品為整體牡蠣軟組織和體液，樣品制成勻漿后-18 ℃條件下冷凍保存待分析。樣品的采集、運(yùn)輸按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行[10]。

1.2.2 樣品測(cè)定

稱取樣品0.500 g置于聚四氟乙烯消解管中，各做3份平行，加入10 mL優(yōu)級(jí)純HNO3，按照微波消解程序消解樣品。微波消解條件：20 min內(nèi)由室溫上升到180 ℃，并在180 ℃條件下保持20 min至消解結(jié)束。在通風(fēng)櫥處冷卻至室溫，將消化液轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，用超純水清洗消解管2～3次后定容至50 mL，同時(shí)做樣品空白。用5% HNO3溶液將多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋，分別配制成濃度為0.0、0.1、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0 μg/L標(biāo)準(zhǔn)系列；汞標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋配制成濃度為0.0、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 μg/L標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)R2均在0.999 0以上;Cu、Al、Zn、Cd、Pb等元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定[11]。

1.2.3 評(píng)價(jià)方法[12]

重金屬蓄積程度的評(píng)價(jià)采用單因子評(píng)價(jià)模式，單項(xiàng)污染指數(shù)Pi和綜合污染指數(shù)P綜合，計(jì)算公式：

(1)

(2)

式(1)中：Ci為單項(xiàng)污染物i的實(shí)測(cè)值，Si為單項(xiàng)污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，Pi為單項(xiàng)污染物i的污染指數(shù)。當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示未受污染；Pi>1時(shí)，表示受到污染。

式(2)中，Pmax為單項(xiàng)污染指數(shù)最大值，Pave為各項(xiàng)污染指數(shù)Pi的平均值，P綜合為綜合污染指數(shù)。綜合污染指數(shù)P綜合≤0.7為安全等級(jí)，P綜合≤1.0為警戒限，P綜合≤2.0為輕污染，P綜合≤3.0為中污染，P綜合>3.0為重污染。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS和Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，文中描述性統(tǒng)計(jì)值用(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 近江牡蠣對(duì)重金屬的積累特征和空間分布

近江牡蠣對(duì)重金屬的積累特征及空間分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 不同地區(qū)近江牡蠣(整體)中重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 The statistics results of heavy metals contents in whole Ostrea rivularis from different areas

注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=3,同列不同字母表示差異顯著(p<0.001),表2同。

這6種重金屬在近江牡蠣體內(nèi)含量依次是Zn>Al>Cu>Cd>Pb>Hg。其中Cu、Al、Zn的平均含量分別為49.61、82.55、255.18 mg/kg，明顯高于其他元素含量。Cu、Zn是動(dòng)物體生長(zhǎng)的必需元素，動(dòng)物體吸收后用于合成體內(nèi)所需的生物酶[13-15];研究表明[15]，魚類、甲殼類和頭足類等對(duì)Cu、Zn的積累含量范圍分別為0.46～7.60、6.12～25.10 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于牡蠣對(duì)Cu、Zn的累積能力；其原因一方面可能是因?yàn)槟迪爩?duì)水域中Cu、Zn的累積是凈積累型，另一方面是牡蠣血液中存在與呼吸有關(guān)的血藍(lán)蛋白，每個(gè)血藍(lán)蛋白能結(jié)合2個(gè)Cu原子和4個(gè)Zn原子[16]，因此導(dǎo)致了牡蠣體內(nèi)相較于其他水產(chǎn)品體內(nèi)Cu、Zn含量較高。相比Cu、Zn元素，牡蠣中Al含量受關(guān)注較少，本研究中欽州近江牡蠣鋁含量高達(dá)136.79 mg/kg，?？?、湛江、茂名和珠海也均超過(guò)70 mg/kg，本文中近江牡蠣的鋁含量可能是由于工業(yè)廢水和生活廢水中鋁含量較高，因此應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)海域中鋁含量進(jìn)行監(jiān)控。從表1也可以得出，不同地區(qū)近江牡蠣中Cu、Zn、Al含量均存在地區(qū)分布顯著性差異(p<0.001)，其中海口地區(qū)Cu、Zn含量較高，分別達(dá)到74.93、447.76 mg/kg，汕頭地區(qū)Cu、Zn含量最低，分別只有23.72、74.14mg/kg；湛江地區(qū)Al含量高達(dá)150.13 mg/kg，汕尾最低，Al含量為27.23 mg/kg；造成這種差異的原因可能是由于海域環(huán)境因素所導(dǎo)致的，因此還需要對(duì)海域中的重金屬污染做進(jìn)一步的分析討論。

根據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2762—2017)[9]和NY5073—2006無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量要求，水產(chǎn)品中重金屬允許的殘留限量分別為：Cd(去除內(nèi)臟)≤2.0 mg/kg、Pb≤1.5 mg/kg，Cu≤50 mg/kg，Hg≤1.0 mg/kg，Cd、Pb、Hg是有害元素，通過(guò)濾食進(jìn)入生物體內(nèi)，其含量在一定程度上反映了牡蠣養(yǎng)殖海域的污染情況，本研究中Cd平均含量1.06 mg/kg，其中珠海地區(qū)近江牡蠣中的Cd高達(dá)3.00 mg/kg，超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)要求，會(huì)增加食用風(fēng)險(xiǎn)，但牡蠣在膳食結(jié)構(gòu)中所占比例不大，它對(duì)人體攝入重金屬貢獻(xiàn)較少，因此可以通過(guò)控制食用量來(lái)控制食用風(fēng)險(xiǎn)?？偣骄繛?2.44 μg/kg，遠(yuǎn)低于限量標(biāo)準(zhǔn)中總汞含量，可能是由于牡蠣吸收水體中的汞，最終大部分汞又被排出體外，其對(duì)Hg的排出速率大于吸收速率，所以牡蠣體中汞的含量較低[17-19]；除汕尾地區(qū)，其余9個(gè)地區(qū)近江牡蠣Pb含量隨地區(qū)分布特征差異不明顯，Pb元素含量為0.19～0.38 mg/kg，平均含量為0.23 mg/kg，汕尾地區(qū)Pb含量最低，為0.09 mg/kg，10個(gè)地區(qū)Pb含量均未超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 除內(nèi)臟團(tuán)的近江牡蠣中重金屬含量變化

近江牡蠣除去內(nèi)臟團(tuán)后，微量元素的含量以及變化如表2所示。從表2可以看出，除去內(nèi)臟團(tuán)后近江牡蠣重金屬累積量依次為Zn>Al>Cu>Cd>Pb>Hg，其Cu、Al、Cd、Pb和Hg平均含量分別為41.42、52.07、0.77、0.17 mg/kg和10.47 μg/kg，均低于近江牡蠣整體相應(yīng)的重金屬含量，其中珠海地區(qū)近江牡蠣除去內(nèi)臟團(tuán)后Cd、Al含量為1.53、25.94 mg/kg，相比牡蠣整體的Cd、Al含量(3.00、76.62 mg/kg)減少了50%左右，這也進(jìn)一步表明牡蠣內(nèi)臟蓄積重金屬的能力高于其他部位，驗(yàn)證了秦華偉等[20]的研究結(jié)論。關(guān)于近江牡蠣其他組織對(duì)重金屬的蓄積能力在下一步研究中會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

表2 不同地區(qū)近江牡蠣(除內(nèi)臟團(tuán))中重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 The statistics results of heavy metals contents in eviscerated Ostrea rivularis from different areas

2.3 近江牡蠣蓄積重金屬組織間的差異

對(duì)華南沿海地區(qū)近江牡蠣蓄積重金屬能力進(jìn)行了組織間比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)近江牡蠣不同組織蓄積重金屬能力存在較大差異性(p<0.05)，不同采樣地區(qū)規(guī)律性比較相近。表3顯示不同重金屬在近江牡蠣體中組織間的比較，各組織中除Hg元素以外，Cu、Al、Zn、Cd、和Pb平均含量均是在內(nèi)臟團(tuán)中含量最高，說(shuō)明內(nèi)臟團(tuán)的蓄積能力明顯高于其他組織，這可能與金屬硫蛋白的誘導(dǎo)作用有關(guān)[21]；王軍等[22]曾對(duì)養(yǎng)殖蝦夷扇貝的重金屬含量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，閉殼肌中有害重金屬Pb、Cd的含量顯著低于其他組織；而蝦夷扇貝內(nèi)臟團(tuán)質(zhì)量雖僅占整貝質(zhì)量的8%～15%，但內(nèi)臟團(tuán)中有害重金屬Cd占整貝中Cd的76%～85%，本研究也進(jìn)一步證實(shí)牡蠣體內(nèi)臟是蓄積重金屬的主要組織。由于不同采樣地區(qū)近江牡蠣不同組織蓄積重金屬規(guī)律性比較相近，所以本文以潮州和欽州為代表作圖2和圖3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Hg的含量在腮中最高，其次是內(nèi)臟團(tuán)>閉殼肌>外套膜、性腺。Cu、Zn、Al的規(guī)律為內(nèi)臟團(tuán)>外套膜>腮>性腺、閉殼肌，除了內(nèi)臟團(tuán)，其在外套膜中的蓄積能力大于腮；Cd和Pb的規(guī)律為內(nèi)臟團(tuán)>腮>外套膜>性腺、閉殼肌，研究發(fā)現(xiàn)重金屬Cd、Pb除了在內(nèi)臟團(tuán)中蓄積能力較強(qiáng)，其在腮中含量也較高，而Hg在腮中含量最高，其次是內(nèi)臟團(tuán)。因此近江牡蠣內(nèi)臟團(tuán)、腮和外套膜是Cd、Pb、Hg、Cu、Zn、Al等重金屬的主要蓄積部位，這可能與金屬離子在牡蠣中的富集方式有關(guān)，重金屬離子主要是通過(guò)體表吸附和體內(nèi)吸附這2種方式在牡蠣體中富集，而體表吸附是海域中的重金屬離子在牡蠣濾食的過(guò)程中被體表黏液、腸液、腮滯留，而體內(nèi)吸附是重金屬離子進(jìn)入牡蠣體內(nèi)與大分子結(jié)合，蓄積在肝臟和腎中[23-26]。

表3 近江牡蠣不同組織中重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 The statistics results of heavy metals contents in different tissues of Ostrea rivularis

續(xù)表3

地區(qū)組織Cd/(mg·kg-1)Pb/(mg·kg-1)Hg/(μg·kg-1)Al/(mg·kg-1)Cu/(mg·kg-1)Zn/(mg·kg-1)腮1.71±0.02d0.49±0.02b40.06±1.66e46.94±1.67b37.37±3.33b375.84±1.73c閉殼肌1.02±0.01b0.40±0.02ab24.31±0.14c35.90±0.88a34.40±0.83a175.48±8.41a湛江內(nèi)臟團(tuán)2.18±0.09e0.77±0.07c32.32±1.58d169.89±6.32d156.87±1.85d452.67±8.51d外套膜1.21±0.03c0.44±0.01b19.61±0.86b58.31±5.69c75.92±1.39c382.47±8.05c性腺0.87±0.02a0.33±0.01a3.01±0.01a33.31±0.36a35.46±0.28a334.63±13.96b腮1.71±0.65c0.50±0.02b12.24±0.32e58.74±2.56c28.93±0.01c326.41±22.90b閉殼肌0.93±0.06b0.18±0.01a6.59±0.33c38.96±2.32b5.21±0.02a232.79±18.11a欽州內(nèi)臟團(tuán)3.35±0.15d0.57±0.02c9.72±0.35d220.51±2.58e36.96±0.99d477.43±7.44c外套膜1.06±0.12b0.47±0.03b5.50±0.34b103.58±4.13d33.91±3.64d428.38±23.47c性腺0.66±0.05a0.17±0.01a4.44±0.07a25.60±0.79a14.99±1.31b236.05±19.83a腮0.85±0.01b0.46±0.02c6.43±0.41d27.98±1.39a75.45±0.12c406.39±14.46b閉殼肌0.74±0.03a0.32±0.01b3.75±0.16c21.29±1.26a48.34±0.65a264.89±18.04a?？趦?nèi)臟團(tuán)1.34±0.01c0.71±0.02d5.39±0.14d171.08±5.69c126.19±6.07d566.46±28.68d外套膜0.84±0.02b0.43±0.01c1.83±0.08b53.13±2.46b74.49±0.33c509.83±14.23c性腺0.72±0.01a0.22±0.02a0.75±0.02a21.21±0.62a66.81±0.33b380.80±13.32b

注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=3,同列不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

圖2 潮州市近江牡蠣蓄積重金屬的組織間比較Fig.2 Comparison of heavy mental contents in different tissues of Ostrea rivularis from Chaozhou

圖3 欽州市近江牡蠣蓄積重金屬的組織間比較Fig.3 Comparison of heavy mental contents in different tissues of Ostrea rivularis from Qinzhou

2.4 華南沿海近江牡蠣的重金屬污染評(píng)價(jià)

根據(jù)水產(chǎn)品中重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用式(1)和式(2)，計(jì)算得到單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)。由表4可知，10個(gè)地區(qū)Cu的Pi平均值最高達(dá)到0.98，其中汕尾、珠海、陽(yáng)江、湛江和?？诮迪犞蠧u的Pi值分別為1.30、1.25、1.06、1.54、1.50，均超過(guò)1.0達(dá)到污染水平，其他地區(qū)Pi<0.7屬于清潔水平，表明未受到重金屬Cu污染。此外，除珠海地區(qū)Cd的Pi為0.77，其余地區(qū)近江牡蠣中的Cd、Pb、Hg的Pi值均小于0.7，重金屬Pb和Hg的Pi范圍分別為0.06～0.29、0.004 2～0.029 2、屬于清潔水平，表明研究區(qū)域尚未受到Cd、Pb、Hg的污染。根據(jù)重金屬Pi平均值判定4種重金屬污染程度排序?yàn)椋篊u>Cd>Pb>Hg。

表4 近江牡蠣重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Single pollution index integrated pollution index ofOstrea rivularis sample

由綜合污染指數(shù)可知，10個(gè)采樣點(diǎn)中茂名、汕頭、惠州和欽州牡蠣P綜合(0.39、0.37、0.27、0.47)均小于0.7，達(dá)到安全等級(jí)。湛江的近江牡蠣重金屬污染指數(shù)最高，其P綜合達(dá)到1.16，其次是海口、近江牡蠣P綜合為1.12，大于1.0小于2.0，均達(dá)到輕污染程度，其余采樣點(diǎn)近江牡蠣均達(dá)到或接近警戒線。就養(yǎng)殖區(qū)域而言，近江牡蠣受重金屬污染程度排序?yàn)檎拷?海口>珠海≧汕尾>潮州>陽(yáng)江>欽州茂名>汕頭>惠州。

3 結(jié)論

(1)近江牡蠣中重金屬含量差異較大，其中Zn含量最高，Cu、Al次之，Hg含量最低，牡蠣整體中Cd、Pb、Al、Cu、Zn平均含量分別為1.00、0.25、82.55、49.61、255.18 mg/kg，Hg為11.80 μg/kg，部分海域Cd含量超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)。近江牡蠣中重金屬含量存在地區(qū)分布顯著性差異(p<0.001)，其原因可能與海域環(huán)境條件有關(guān)。

(2)近江牡蠣中各組織對(duì)重金屬蓄積具有選擇性，內(nèi)臟和腮對(duì)重金屬Cd、Pb、Hg的蓄積能力明顯大于其他組織；除內(nèi)臟外，外套膜對(duì)Cu、Zn、Al的蓄積能力大于其他組織，閉殼肌和性腺對(duì)重金屬的蓄積能力較小。內(nèi)臟團(tuán)對(duì)近江牡蠣中重金屬含量有一定的影響，去除內(nèi)臟團(tuán)后，牡蠣體中Cd、Pb、Hg、Al、Cu均有一定程度的降低，因此建議在食用時(shí)將內(nèi)臟團(tuán)去除，食用安全性將進(jìn)一步提高。

(3)通過(guò)對(duì)華南沿海近江牡蠣重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，其污染程度依次為Cu>Cd>Pb>Hg，調(diào)查區(qū)域未受到Pb和Hg污染。就養(yǎng)殖區(qū)域而言，近江牡蠣受重金屬污染程度排序?yàn)檎拷?海口>珠海≧汕尾>潮州>陽(yáng)江>欽州茂名>汕頭>惠州，建議相關(guān)部門進(jìn)一步監(jiān)測(cè)海域中重金屬含量。

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