黃石市磁湖魚體內(nèi)重金屬的富集及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

摘要：以黃石市磁湖中食用魚為研究對(duì)象，采用濕法消解，并用火焰原子吸收分光光度法對(duì)魚體內(nèi)鰓、鱗、腸、腹、肉中Cu、Cd、Cr、Pb等重金屬的含量進(jìn)行了測(cè)定。分析結(jié)果表明，魚體中同一種重金屬在不同組織中的含量不同，各組織中鰓、腸、鱗中重金屬含量明顯高于肉、腹，其食用部分重金屬含量均低于非食用部分；同一組織內(nèi)不同重金屬的含量也不盡相同，必需元素Cu在魚體內(nèi)各個(gè)部位含量均較高，非必需元素Cd、Pb的含量較低，部分魚樣某些部位未檢出Pb；同種重金屬在不同魚種同一組織內(nèi)含量也有差異，其中鯽魚對(duì)重金屬的富集能力最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：重金屬；食用魚；污染評(píng)價(jià)；黃石市；磁湖

中圖分類號(hào)：X171.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）11-2653-04

湖北省黃石市是一座老工業(yè)城市，隨著幾十年工礦業(yè)的發(fā)展，老工礦區(qū)環(huán)境污染與保護(hù)問題近年來已倍受關(guān)注。重金屬是重要的環(huán)境污染物，其在水體中會(huì)被沉積物或懸浮物所吸附，并在生物體內(nèi)富集成為持久污染物，對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的污染。

磁湖是黃石市區(qū)最大的湖泊，具有調(diào)蓄、防洪、漁業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)旅游等多種功能。由于歷史和地理原因，磁湖成為黃石市中心城區(qū)工業(yè)和生活廢水中沉積物、工業(yè)固體廢物和生活垃圾的納污體，加上水土流失以及填湖建設(shè)，導(dǎo)致磁湖面積萎縮、湖床增高、湖容減少，水體的污染降低了磁湖的生態(tài)功能[1]。分析磁湖水體重金屬的污染狀況，對(duì)評(píng)價(jià)其污染程度，研究其變化遷移規(guī)律均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。重金屬釋放至環(huán)境中后易通過食物鏈傳遞和累積[2]，本研究通過分析食用魚體內(nèi)重金屬分布情況并對(duì)重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，初步探討了重金屬在魚體內(nèi)的富集遷移規(guī)律，旨在為分析研究磁湖水體中重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及監(jiān)測(cè)和防治磁湖水體環(huán)境污染提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

根據(jù)磁湖布局的特點(diǎn)和魚類在水體中活動(dòng)范圍以及采樣條件等因素綜合考慮，選取了磁湖南片區(qū)團(tuán)城山公園（杭州東路）和磁湖北片區(qū)楠竹林（磁湖路）作為取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣。魚樣均用漁網(wǎng)捕獲。

1.2 樣品處理

2.2 魚體內(nèi)不同重金屬含量

表2列出了3種魚體內(nèi)各重金屬元素的含量。魚體內(nèi)金屬元素含量排序均為Cu>Cd>Cr>Pb，其中Cu含量鯽魚體內(nèi)最高，Cd、Cr和Pb含量鰱魚體內(nèi)均最高。

2.3 同種重金屬在不同組織中的含量

圖1列出了4種元素分別在3種魚不同組織中的含量。不同重金屬在不同組織中的含量大體符合如下規(guī)律：Cu：腸>鱗>鰓>腹>肉；Cd：鱗>鰓>腸>腹>肉；Cr：鱗>腸>肉>鰓>腹；Pb：鰓>腸>鱗>肉>腹。魚類對(duì)重金屬離子都有較強(qiáng)的吸收和蓄積能力，不同組織器官中重金屬的含量不同。重金屬在魚體不同部位的含量存在顯著差異，以肌肉中的含量最低，鰓、腸中的含量普遍偏高，但不同部位的含量與重金屬的種類有關(guān)：Cu在腸、鱗中含量較高；Pb在鰓中含量較高，Cd和Cr在鱗中含量較高。

而同種組織器官中不同的重金屬的含量差別也較大，Pb含量最低。魚類通過它們的鰓不斷吸收水中溶解的氧，從而使重金屬離子不停地經(jīng)過鰓。由于鰓的特殊結(jié)構(gòu)有利于水中離子穿過，鰓就成為直接從水中吸收重金屬的主要部位。重金屬在魚體中的積累主要與肝臟中的金屬硫蛋白MT的誘導(dǎo)作用有關(guān)，金屬硫蛋白MT主要的生物學(xué)功能是調(diào)節(jié)魚體內(nèi)自由金屬離子的濃度，減少重金屬離子特別是Pb、Cd這兩種非生物必需元素的毒療作用[5]。

魚體內(nèi)的重金屬主要來源水體中，通過鰓和內(nèi)臟吸收以及體表滲透進(jìn)入體內(nèi)，同一重金屬離子在同種魚的不同器官中的積累趨勢(shì)各不相同。Cu的含量最高，Pb的含量最低，說明同種魚的不同器官對(duì)同一重金屬的代謝機(jī)制不同。

2.4 同種組織中不同重金屬含量

從圖2可以得出，同一重金屬離子在同種魚的不同器官中的積累趨勢(shì)雖然不同，但不同重金屬在同種魚同一組織中的積累分布是相似的，大體積累趨勢(shì)是：Cu>Cd>Cr>Pb。這可能是重金屬在魚體內(nèi)的積累分布與組織器官的生理功能密切相關(guān)。但不同魚種的相同組織器官中的重金屬含量也有較大差異。鯽魚腸中重金屬含量高于鳊魚和鰱魚，這可能與鯽魚、鳊魚和鰱魚的體重、水體中生活時(shí)間長(zhǎng)短以及生理、代謝差異有關(guān)。

由于不同重金屬對(duì)生物體生命作用的差異，同一類組織器官中重金屬的含量存在著顯著差異；對(duì)同種重金屬而言，其在不同組織中的含量也存在著顯著差異。Cu作為生命必須元素在魚體內(nèi)的含量較高，這主要與它們的生理作用有關(guān)。生命非必需元素在魚體內(nèi)的含量較低，且主要積存于鱗、鰓中，這主要是由于重金屬進(jìn)入魚體內(nèi)的重要途徑是通過餌料的攝食、體表滲透和鰓膜的吸附[6]。

2.5 不同魚種同種組織中的重金屬含量

不同魚種同種組織中的重金屬含量也不相同。生物的生活習(xí)性是影響生物體內(nèi)重金屬含量的重要因素，同一生態(tài)系統(tǒng)中相同營(yíng)養(yǎng)級(jí)具有不同食性特征、不同生活環(huán)境的生物具有不同的重金屬累積特征。3種魚食性和生活環(huán)境不盡相同，為了分析生活習(xí)性對(duì)生物重金屬富集程度的影響，將魚體內(nèi)重金屬含量進(jìn)行了對(duì)比，鯽魚對(duì)除Pb外其他各種重金屬富集程度均大于鳊魚和鰱魚。不同魚種對(duì)水體重金屬富集規(guī)律存在很大差異。從試驗(yàn)結(jié)果來看，同一水體中生長(zhǎng)的魚類，鯽魚組織某些重金屬含量是鰱魚組織重金屬含量的數(shù)倍至數(shù)十倍以上。

造成上述重金屬在生物體內(nèi)表現(xiàn)出不同的富集規(guī)律可能有兩方面原因：食物鏈中處于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物富集程度高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物，而鯽魚屬于雜食性魚類，相對(duì)于草食性魚類來說，因其在食物鏈中處于較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，所以其重金屬元素的富集程度高于鳊魚和鰱魚。這與Bank等[7]的試驗(yàn)結(jié)果一致。水體底泥中的重金屬在一定條件下可通過“泥-水”界面向水中釋放，造成水體的持續(xù)污染和底層重金屬濃度的增加。因而生活在水體下層的鯽魚重金屬富集程度會(huì)大于上層魚類。

2.6 磁湖魚類重金屬污染評(píng)價(jià)

由于食用魚類產(chǎn)品時(shí)需要綜合考慮各種重金屬的污染情況，因而采用均值型綜合污染指數(shù)法[8]對(duì)4種重金屬的污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。取各種重金屬在魚體中殘留量指數(shù)（I）的均值作為綜合污染指數(shù)。I值大小可表示某重金屬單一污染程度[9]， 綜合污染指數(shù)均值大小可表示各種重金屬的綜合污染程度。I值計(jì)算公式為：

I=Ci/Csi

式中，Ci為魚體內(nèi)i類重金屬殘留量，即實(shí)測(cè)值，mg/kg； Csi為重金屬允許殘留量，mg/kg。

Cu、Pb、Cd、Zn、Cr的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照NY/T 5073-2006無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量計(jì)算（Pb，0.5 mg/kg；Cd，0.1 mg/kg；Cr，2 mg/kg；Cu， 50 mg/kg），目前國(guó)內(nèi)尚無明確的污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，因此采用常用的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，即綜合污染指數(shù)均值<0.2可視為正常背景水平，0.2～0.6為輕污染水平，0.6～1.0為污染水平，>1.0為重污染水平。

各種魚體中重金屬的污染評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。由表3可知，Cu、Cr、Pb的殘留量指數(shù)均小于1，說明這3種重金屬的單一污染程度均較低；但Cd的超標(biāo)率都較高，其殘留量指數(shù)遠(yuǎn)大于1，說明磁湖魚類均受到了較嚴(yán)重的Cd污染。重金屬Cd的污染對(duì)魚類危害嚴(yán)重，研究表明Cd是一種致毒快、損害重的毒物，能在鯽魚肝臟中富集，并影響其抗氧化系統(tǒng)[10]。Pb能影響斑馬魚的胚胎活性、鯽魚精子活力及鯉魚的免疫系統(tǒng)和體內(nèi)的一些酶類活性[11，12]。研究還發(fā)現(xiàn)重金屬如Pb、Cd等對(duì)生物具有遺傳毒性，干擾DNA的代謝，并可導(dǎo)致染色體和DNA分子的變異。Cr過量可影響體內(nèi)氧化、還原、水解過程，并可使蛋白質(zhì)變性，使核酸、核蛋白沉淀，干擾酶系統(tǒng)而引起生物中毒。Cu2+可使肝溶酶體膜磷脂發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致溶酶體膜的破裂，水解酶大量釋放，從而引起肝組織壞死。此外當(dāng)重金屬在體內(nèi)積累到一定程度之后，多余的重金屬就會(huì)轉(zhuǎn)移到生物體的肝腎等器官中，與其體內(nèi)的其他生物分子，包括酶和核酸等生物大分子相互作用，引起中毒現(xiàn)象，造成致命的創(chuàng)傷[13-15]。因此，有關(guān)部門應(yīng)該引起足夠的重視，加大對(duì)磁湖Cd污染的控制力度。

3 小結(jié)與討論

魚體中同一種重金屬的在不同組織中含量不同，鰓、腸、鱗中重金屬含量明顯高于肉、腹，其食用部分重金屬含量均低于非食用部分；同一組織不同重金屬的含量也不盡相同，Cu在魚體內(nèi)各個(gè)部位含量均較高，Cr次之，Cd、Pb的含量較低，部分魚樣未檢出Pb；同種重金屬在不同魚體同一組織內(nèi)含量也有差異，其中鯽魚對(duì)重金屬的富集能力最強(qiáng)。魚類不同組織器官對(duì)各種重金屬積累能力明顯不同，這可能與魚類對(duì)重金屬的吸收方式和生理功能、魚的組織器官代謝方式、生活環(huán)境、年齡以及重金屬是否為生物體必需元素等因素有關(guān)。根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查的魚體中Cu的含量較高，但未超標(biāo)。至目前，魚可食用部分Cd含量超標(biāo)，重金屬含量殘留指數(shù)為9.50～16.67，經(jīng)常食用存在潛在危害，希望有關(guān)部門予以重視，并采取相應(yīng)治理措施，以保證食品安全。

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