天津高沙嶺海域四角蛤蜊組織重金屬含量及其評價

劉利華 陳麗梅 郭永軍 秦藝銘 張瑜

摘 要：利用陽極溶出伏安法對天津高沙嶺海域成體四角蛤蜊斧足、外套膜、閉殼肌、鰓和內(nèi)臟5種組織中4種重金屬（Cd，Pb，Cu和Zn）含量進(jìn)行了測定，并與相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。結(jié)果表明，鰓和內(nèi)臟是四角蛤蜊Cd，Pb和Cu選擇性富集的主要器官，其含量顯著高于其他3種組織（P<0.05），而Zn則表現(xiàn)為斧足和鰓中的含量顯著高于其他3種組織（P<0.05）；各組織中不同重金屬含量表現(xiàn)為：在斧足、閉殼肌和鰓中Zn含量顯著高于其他3種重金屬（P<0.05），而外套膜和內(nèi)臟中則表現(xiàn)為Cu含量顯著高于其他3種重金屬（P<0.05）；除鰓和內(nèi)臟中的Cd含量超標(biāo)外，其他組織中的4種重金屬含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞： 四角蛤蜊；組織；重金屬；陽極溶出伏安法

中圖分類號：X131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.06.009

Assessment and Determination of Heavy Metals in the Tissues of Mactra veneriformis in Tianjin Gaoshaling Sea Area

LIU Lihua， CHEN Limei， GUO Yongjun， QIN Yiming， ZHANG Yu

（Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture， College of Fishery Sciences， Tianjin Agricultural College， Tianjin 300384， China）

Abstract： In this study， the contents of four heavy metals， including Cd， Pb， Cu and Zn， were determined by anodic stripping voltammetry in five tissues of foot， mantle， adductor muscle， gill and visceral mass of the adult clam Mactra veneriformis collected in Tianjin Gaoshaling sea area. The results showed that gill and visceral mass were the major tissues that selectively accumulate the heavy metals， the contents of Cd， Pb and Cu were significantly higher than that of the other three tissues（P<0.05）， While the content of Zn in gill and foot muscle were significantly higher than that of the others（P<0.05）. For the contents of different heavy metals in each tissue， Zn contents in foot muscle， adductor muscle and gill were significantly higher than the other three heavy metals（P<0.05）， While Cu contents in mantle and visceral mass were significantly higher than the other three heavy metals（P<0.05）. Except for Cd in gill and visceral mass， the contents of all heavy metals in other four tissues were in the allowing range of national standard of Health Aquatic Products.

Key words： Mactra veneriformis； tissues； heavy metal； anodic stripping voltammetry

四角蛤蜊（Mactra veneriformis）屬軟體動物門瓣鰓綱（Lamellibranchia）蛤蜊科 （Mactridae）蛤蜊屬（Mactra），俗稱白蛤、沙蛤、沙蜊、白蜆子等，多生活在泥沙灘潮間帶，在渤海灣分布較為廣泛，是渤海地區(qū)環(huán)境監(jiān)測的重要指示生物之一[1]。近年來，隨著沿海經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大量工業(yè)廢水和生活污水等排放入海，使我國沿海水域環(huán)境污染日益加重，尤其是重金屬的污染尤為突出。重金屬具有來源廣、殘毒時間長、蓄積性、污染后不易被發(fā)現(xiàn)并且難于恢復(fù)、易于沿食物鏈轉(zhuǎn)移富集等特征[2-3]。由于貝類的攝食方式多為濾食性，移動性較差，在水產(chǎn)動物中往往受污染影響最為嚴(yán)重[4]。目前，關(guān)于四角蛤蜊不同組織對重金屬吸收特征的相關(guān)研究較少。

本研究根據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.6—2007）中貝類體內(nèi)重金屬的測定方法，采用陽極溶出伏安法對天津高沙嶺海域四角蛤蜊5種不同組織中的4種重金屬含量進(jìn)行測定，對于了解重金屬在四角蛤蜊體內(nèi)的分布和富集具有重要意義，可為四角蛤蜊食品安全提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 樣品采集 試驗所用四角蛤蜊樣品為2011年7月上旬在天津高沙嶺海域采集的成體二齡蛤，殼長為（3.19±0.17） cm，質(zhì)量為（9.62±1.84） g。

1.1.2 樣品處理方法 根據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.6—2007）中對樣品采集的要求，采集個體大小相似的個體1.0 kg，現(xiàn)場用海水沖洗干凈放入聚乙烯袋中保存，帶回實驗室用蒸餾水清洗后，用潔凈的塑料刀和鑷子取出軟體組織。

1.1.3 主要試劑與儀器 濃硝酸、30%過氧化氫、氫氧化鈉、高氯酸均為優(yōu)級純；metrohm797型伏安極譜儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備 隨機取四角蛤蜊10個左右，用高純水沖洗干凈后，解剖取鰓、外套膜、閉殼肌、斧足和內(nèi)臟組織，分別置于50 mL燒杯中，稱取濕質(zhì)量，105 ℃下烘干4 h至樣品恒質(zhì)量，在分析天平上精確稱取干質(zhì)量。

1.2.2 樣品消化 按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.6—2007）的樣品消解方法，準(zhǔn)確稱取（0.250 0±0.000 1）g干樣至50 mL燒杯中，加幾滴水濕潤，加2 mL硝酸，蓋上表面皿，于電熱板上低溫加熱，待泡沫基本消失后，緩緩加入1 mL過氧化氫（30%），于160～200 ℃蒸至近干，分別補加0.5 mL硝酸和過氧化氫，蒸至近干，再重復(fù)1次。用水洗凈表面皿，洗滌液并入消化液中，移去表面皿。繼續(xù)蒸干后移到電爐上，約450 ℃加熱至不溶物呈白色（除盡有機物質(zhì)），加入2 mL鹽酸，于高溫電熱板上蒸干，取下冷卻，加入1 mL（1∶1）鹽酸溶液，于電熱板上微熱浸取不溶物，全量轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，再用高純水定容，制成樣品消化溶液。

試驗所用玻璃器皿在使用前均用10%硝酸浸泡24 h以上。極譜儀條件為曝氣時間300 s，富集時間60 s，掃描電壓范圍-1.4～0 V，掃描速度0.059 5 V·s-1。

1.3 測定項目及方法

重金屬Cd，Cu，Pb和Zn含量測定采用陽極溶出伏安法，在Metrohm797型極譜儀上進(jìn)行。加入1 mL的3 mol·L-1 KCl溶液和10 mL的消化液，分別測定不同消化樣品中的金屬濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan法進(jìn)行單因子多重比較。

4種重金屬在四角蛤蜊組織中的含量按以下公式進(jìn)行計算。

重金屬含量=極譜儀測得的質(zhì)量濃度（mg·L-1）×50/樣品干質(zhì)量（g） （1）

1.5 重金屬污染評價

按照GB 18421—2001《海洋生物質(zhì)量》和《海洋生物質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，采用單因子污染指數(shù)法對四角蛤蜊不同組織中重金屬污染進(jìn)行評價，計算公式如下。

Ii =Ci /Sij （2）

式中，Ii 為某種重金屬的污染指數(shù)，Ci 為該重金屬在樣品中的含量，Sij 為該重金屬在樣品評價標(biāo)準(zhǔn)中最高允許含量。海洋生物質(zhì)量評價以單因子污染指數(shù)1.0作為該因子是否對生物產(chǎn)生污染的基本分界線，Ii>1.0表明生物已受到該因子污染。稱取每個組織的濕質(zhì)量和干質(zhì)量，計算含水量，將重金屬含量換算成濕質(zhì)量中的含量，以便與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。Cd，Pb和Cu的評價標(biāo)準(zhǔn)參考GB 18406.4—2001《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害水產(chǎn)品》安全要求，Zn的評價標(biāo)準(zhǔn)參考GB 18406.1—2001《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害蔬菜》安全要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 同一重金屬在四角蛤蜊不同組織中的含量

Cd，Pb，Cu，Zn 這4種重金屬在四角蛤蜊斧足、閉殼肌、外套膜、鰓、內(nèi)臟5種組織中的測定結(jié)果如圖1所示，同一重金屬在不同組織中的分布具有一定的差異性。Cd的生物體整體平均含量為1.287 μg·g-1，不同組織中Cd含量分布表現(xiàn)為：鰓（2.714 μg·g-1）>內(nèi)臟（2.491 μg·g-1）>閉殼?。?.549 μg·g-1） >外套膜（0.542 μg·g-1）>斧足（0.139 μg·g-1），其中，將外套膜、斧足和閉殼肌中的設(shè)為低含量組，鰓和內(nèi)臟中的設(shè)為高含量組，組內(nèi)Cd含量無顯著差異（P>0.05），組間差異顯著（P<0.05）；Pb的生物體整體平均含量為1.664 μg·g-1，不同組織中Pb含量分布表現(xiàn)為：鰓（2.728 μg·g-1）>內(nèi)臟（2.070 μg·g-1）>外套膜（1.562 μg·g-1）>閉殼?。?.095 μg·g-1）>斧足（0.864 μg·g-1），除斧足和閉殼肌含量差異不顯著（P>0.05）外，其余各組織差異均顯著（P<0.05）。Cu的生物體整體平均含量為11.162 μg·g-1，不同組織中Cu含量分布表現(xiàn)為：內(nèi)臟（19.665 μg·g-1）>鰓（18.779 μg·g-1）>外套膜（11.190 μg·g-1）>斧足（3.514 μg·g-1）>閉殼?。?.661 μg·g-1），除斧足和閉殼肌間，鰓和內(nèi)臟組織間無顯著差異（P>0.05）外，其余差異均顯著（P<0.05）；Zn生物體整體平均含量為22.477 μg·g-1，Zn在鰓和斧足中的含量分別達(dá)到49.068，42.551 μg·g-1，二者之間差異不顯著（P>0.05），但均顯著高于內(nèi)臟、外套膜和閉殼肌的含量（P<0.05），后3種組織中含量差異不顯著（P>0.05）。

2.2 四角蛤蜊同一組織中不同重金屬的含量

由圖2可知，斧足中Zn含量（42.551 μg·g-1）最高，與其余3種重金屬間差異顯著（P<0.05），其余3種重金屬含量從高到低依次為Cu，Pb和Cd，范圍從3.514～0.139 μg·g-1，其中，Cu和Cd間差異顯著（P<0.05）；閉殼肌中Zn含量（4.100 μg·g-1）最高，其他3種重金屬的含量從高到低依次為Cu，Pb和Cd，范圍為2.661～0.549 μg·g-1，4種重金屬間均存在顯著差異（P<0.05）；外套膜中Cu含量（11.190 μg·g-1）最高， Cd含量（0.542 μg·g-1）最低，4種重金屬含量均有顯著差異（P<0.05）；鰓中Zn含量（49.068 μg·g-1）最高，與其余3種重金屬差異均顯著（P<0.05），其次依次為Cu，Pb和Cd，含量分別為18.779，2.728，2.714 μg·g-1；內(nèi)臟中Cu含量（19.665 μg·g-1）最高，其次是Zn（10.910 μg·g-1），Cd和Pb含量依次降低，分別為2.491μg·g-1，2.070 μg·g-1，除了Cd和Pb含量間無顯著差異（P>0.05）外，其余各重金屬含量間均存在顯著差異（P<0.05）。由此可見，4種重金屬中，在四角蛤蜊5種組織中Zn含量最高，而Cd含量最低。

2.3 四角蛤蜊組織重金屬污染評價

從表1可以看出，四角蛤蜊除了鰓和內(nèi)臟中Cd含量超標(biāo)外，其余組織中的各重金屬含量均未超標(biāo)；鰓和內(nèi)臟是Cd富集的主要器官，在這2個組織內(nèi)Cd的污染指數(shù)分別達(dá)到4.24和3.89。由此可以看出，天津高沙嶺海域的四角蛤蜊體內(nèi)主要的重金屬污染因子是Cd。

3 討 論

3.1 四角蛤蜊不同組織中重金屬含量的差異性

本研究結(jié)果顯示，采自天津高沙嶺地區(qū)的四角蛤蜊不同組織對重金屬的富集能力有所不同。Cd，Pb 這2種重金屬均表現(xiàn)為在鰓中含量最高，與此前對青蛤的研究結(jié)果一致[5]，其次是內(nèi)臟；Zn 的含量在鰓中含量也是最高，其次是斧足，這與海洲灣四角蛤蜊[6]的相關(guān)報道“Cd、Pb 和Zn 3種重金屬在內(nèi)臟中含量最高，其次是外套膜和鰓”不同；Cu的含量在內(nèi)臟組織中最高，這與海洲灣四角蛤蜊[6]、紫貽貝[7]、蝦夷扇貝[8]等大多數(shù)研究一致；Zn和Cu 2種重金屬在閉殼肌中含量最低，與董志國等[9]對文蛤的研究結(jié)果一致。

重金屬在生物體內(nèi)的累積有3種途徑，體表吸附作用、通過攝食進(jìn)入體內(nèi)和體表的滲透交換作用。鰓對重金屬的累積途徑可能主要是通過體表吸附，在呼吸時被鰓滯留而逐漸累積[10]。以這種方式吸附的重金屬主要受到生物攝食活動及生命活動的影響，在生命活動減弱時會被重新釋放出來[11]。已有的報道表明，貝類的內(nèi)臟也是重金屬富集的重要組織[7]。內(nèi)臟是貝類解毒和消化代謝的主要器官，因而能夠積累大量重金屬，同時內(nèi)臟也是合成金屬硫蛋白的主要部位，可以快速合成金屬硫蛋白而累積重金屬，這些都可能是內(nèi)臟中重金屬富集程度高的主要因素。綜上所述，在大多數(shù)貝類中，鰓和內(nèi)臟是重金屬選擇性富集的主要器官，本研究中，亦可表現(xiàn)出各類重金屬在四角蛤蜊鰓和內(nèi)臟的污染指數(shù)高于其他器官，但天津海域四角蛤蜊和海洲灣四角蛤蜊的重金屬累積情況有些差異，可能是由于所處海域環(huán)境不同所造成的。另外，不同種類間重金屬含量差異不僅與種類有關(guān)系，與環(huán)境也有一定的關(guān)聯(lián)，需要進(jìn)行更深更廣的研究。

3.2 四角蛤蜊各組織中不同重金屬含量的差異性

4種重金屬在四角蛤蜊的鰓、斧足、閉殼肌中Zn的含量最高，其次為Cu；在內(nèi)臟和外套膜中，Cu的含量則最高，Zn次之；除了Pb在內(nèi)臟中的含量最低外，其余4種組織中均為Cd含量最低。總體說明四角蛤蜊各個組織中，Zn和Cu含量較高，Pb和Cd含量較低，而在對海洲灣四角蛤蜊[6]、青蛤[9]和蝦夷扇貝[8]的研究顯示，上述5種組織均以Zn含量最高，除了蝦夷扇貝之外，大多數(shù)組織中Cd含量最低。造成差異的原因可能是周圍海域的環(huán)境條件不同和不同種類對重金屬的富集特性不同。此外，生物體組織中的重金屬含量與海水中的重金屬含量特征往往也不完全相同，可能是由于生物體內(nèi)重金屬含量主要與重金屬在海水中的生物可利用性有關(guān)[12]。劉升發(fā)等[13]研究表明，Zn和Cu均為海洋貝類生長所需的必需元素，其中，Zn參與RNA和蛋白質(zhì)的合成等，Cu也與某些蛋白質(zhì)結(jié)合，在生命活動過程中起著某些特殊作用，而Pb和Cd等為非必需元素，會被生物體在一定程度上排斥，這在一定程度上也導(dǎo)致了不同種類的重金屬在貝類體內(nèi)的富集含量差異。

3.3 天津海域四角蛤蜊重金屬含量分析及不同組織重金屬污染評價

四角蛤蜊一直是渤海灣監(jiān)測的重要指示生物之一，2013年渤海灣南部的四角蛤蜊體內(nèi)重金屬含量分別為Cu（0.39 mg·kg-1），Pb（0.02 mg·kg-1），Zn（13.1 mg·kg-1），Cd（0.075 mg·kg-1 ）[14]。本試驗四角蛤蜊來自于高沙嶺海域，位于渤海灣西部，整體來看，渤海灣南部四角蛤蜊體內(nèi)的四種重金屬含量均比本研究檢測的數(shù)值低，但4種重金屬含量的排序與本研究結(jié)果相同，均呈現(xiàn)Zn含量最高，Cu含量次之，Pb和Cd含量最低的趨勢。2008年《天津市海洋環(huán)境質(zhì)量公報》[15]對塘沽和漢沽附近海域四角蛤蜊的監(jiān)測表明，2個區(qū)域的常規(guī)重金屬監(jiān)測項目中僅Cd出現(xiàn)了不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象（以海洋生物質(zhì)量第一類標(biāo)準(zhǔn)0.2 mg·kg-1為準(zhǔn)）。2010年《天津市海洋環(huán)境質(zhì)量公報》[16]對四角蛤蜊的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)塘沽和漢沽區(qū)域的Pb超標(biāo)，而Cd超標(biāo)現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)。

本研究在塘沽高沙嶺海域采集的四角蛤蜊5種組織中，Cu，Pb和Zn均未超標(biāo)，閉殼肌、外套膜及斧足中Cd也未超標(biāo)，僅在其鰓和內(nèi)臟中Cd的污染指數(shù)超過1。對于Cd標(biāo)準(zhǔn)限量的問題，我國的要求較國際上嚴(yán)格，我國GB 18406.4—2001《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害水產(chǎn)品安全要求》對貝和GB 2762—2005《食品中污染物限量》中對魚類的規(guī)定相同，均為0.1 mg·kg-1，而WTO通用的CAC標(biāo)準(zhǔn)（國際食品法典委員會標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的Cd的標(biāo)準(zhǔn)限量是2 mg·kg-1。總體來說，本研究中采自天津塘沽區(qū)高沙嶺海域的四角蛤蜊，主要的可食用部分重金屬含量均未超標(biāo)，鑒于在內(nèi)臟和鰓中的富集程度要比其他組織要高很多，建議食用時適當(dāng)去除。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曉舉，趙升，馮春暉，等.渤海灣南部海域生物體內(nèi)的重金屬含量與富集因素[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報，2014，29（3）：267-271.

[2]TUNCER G，KARAKAS T，BALKAS T，et al.Land-based sources of pollution along the Black Sea coast of Turkey： Concentrations and annual loads to the Black Sea [J]. Marine pollution bulletin， 1998， 36（6）： 409-423.

[3]陳靜生，鄧寶山，陶澍，等.環(huán)境地球化學(xué)[M].北京：海洋出版社，1990：196-235.

[4]姚清華，顏孫安，林虬，等.水產(chǎn)品重金屬富集規(guī)律與風(fēng)險評估[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，29（5）：498-504.

[5]董志國，李曉英，程漢良，等.養(yǎng)殖青蛤體內(nèi)6種重金屬在5種組織中分布差異及安全評估[J].水產(chǎn)科學(xué)，2011，30（6）：331-334.

[6]鄭偉，董志國，李曉英，等.海洲灣養(yǎng)殖四角蛤蜊體內(nèi)組織中重金屬分布差異及安全評價[J].食品科學(xué)，2011，32（3）：199-203.

[7]趙衛(wèi)紅，陳獻(xiàn)稿，費正皓，等.鹽城灘涂貝類及其不同組織器官對重金屬富集能力的初步研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2009，27（1）：76-78.

[8]王軍，翟毓秀，寧勁松，等.養(yǎng)殖蝦夷扇貝不同組織中重金屬含量的分布[J].海洋科學(xué)，2009，33（8）：44-47.

[9]董志國，李曉英，程漢良，等.海州灣養(yǎng)殖文蛤體內(nèi)不同組織的重金屬富集特性及其安全評價[J].食品科學(xué)，2010，31（22）：387-390.

[10]勵建榮，李學(xué)鵬，王麗，等.貝類對重金屬的吸收轉(zhuǎn)運與累積規(guī)律研究進(jìn)展[J].水產(chǎn)科學(xué)，2007，26（1）：51-55.

[11]陳楠，劉憲斌，田勝艷，等.天津潮間帶泥螺（Bullactaexarata）對重金屬鎘的累積與釋放特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，29（9）：1687-1692.

[12]李娟英，崔昱，曹宏宇，等.小洋山碼頭潮間帶地區(qū)海水及生物體內(nèi)重金屬污染特征的分析與評價[J].海洋湖沼通報，2014（1）：49-55.

[13]劉升發(fā)，范德江，張愛濱，等.膠州灣雙殼類殼體中重金屬元素的累積[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2008，27（2）：135-138.

[14]張曉舉，趙升，馮春暉，等.渤海灣南部海域生物體內(nèi)的重金屬含量與富集因素[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報，2014，29（3）：267-271.

[15]天津市海洋局.2008年天津市海洋環(huán)境質(zhì)量公報[R].天津：天津市海洋局，2009.

[16]天津市海洋局.2010年天津市海洋環(huán)境質(zhì)量公報[R].天津：天津市海洋局，2011.