廣州、東莞食蚊魚體內(nèi)重金屬含量檢測與評價

唐以杰，溫茹淑，陳 鑾

(1.廣東第二師范學院 生物系,廣州 510303;2.嘉應學院 生命科學學院，廣東 梅州 514015)

食蚊魚(Gambusiaaffinis)是一種卵胎生魚類，隸屬鳉形目(Cyprinodontiformes)，胎鳉科(Poeciliidae)，食蚊魚屬(Gambusia)[1].我國境內(nèi)的食蚊魚為西部食蚊魚(G.affinis)，它具明顯的第二性征，雄魚臀鰭第3～5鰭條延長，形成輸精器.精子由雄魚交配器送入雌魚生殖孔，在體內(nèi)受精、孵化.食蚊魚的入侵性非常強，其體型小、食性雜、繁殖周期短、并具有高繁殖力，對其所在的生態(tài)系統(tǒng)具有關(guān)鍵的生物效應[2].食蚊魚對環(huán)境變化有較強的適應能力，這使其能在不同的生態(tài)環(huán)境中存活，甚至是在受嚴重污染的河流中.由于以上特性，食蚊魚分布廣泛，在華南地區(qū)也有廣泛分布，且容易捕撈，易于在實驗室飼養(yǎng)，因此這種魚被廣泛用作生物指示種類[3].已有研究報道以食蚊魚作為指示生物監(jiān)測制漿造紙廢水[4～8]和經(jīng)過雌激素物質(zhì)暴露或者在污水處理廠下游水質(zhì)[9～11]的生物學效應.

廣州是廣東省的省會，毗鄰港澳，被稱為中國的“南大門”，是2010年亞洲運動會的承辦城市.占地7 437.4 km2，常住人口為1283.89萬人(廣州市政府網(wǎng)，2014).廣州現(xiàn)有231條河涌，大部分流入珠江，各河涌主要是排放生產(chǎn)廢水及生活污水，隨著工業(yè)迅速發(fā)展和人口的不斷增加，各河涌的水質(zhì)狀況不容樂觀.東莞為廣東省中南部珠江口東岸一個地級市，陸地面積2 460 km2，常住人口831萬，東莞市主要河流有東江、石馬河、寒溪河.境內(nèi)96%屬東江流域，其中來自東莞市境內(nèi)的寒溪河在峽口匯入東江.2014年的GDP為5 490億元，素有“世界工廠”之稱，足以見得其制造業(yè)發(fā)達的程度(東莞市政府網(wǎng)，2014).隨著東莞經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，排入河流的污染物也在不斷增加.

水體中的污染物可通過食物鏈對人體健康及水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，近年來受到政府和公眾的極大關(guān)注.一些學者及環(huán)保部門在珠江三角地區(qū)已開展了一些污染物的檢測與研究工作.其中重金屬的污染的研究一直是備受關(guān)注的焦點[12～13].為了研究廣州、東莞河涌重金屬對水生生物的影響，檢測了野生食蚊魚體內(nèi)的重金屬含量，以評估其污染效應.

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

PE/AAnalyst400型原子吸收光譜儀(PerkinElmer)，BT2K XL型凍干機(Virtis)，F(xiàn)A2004型電子分析電平(上海精天電子儀器廠)，SB-316-4型電熱板( 湖南長沙市華光電爐廠).65%的濃硝酸(HNO3，優(yōu)質(zhì)純，上海桃蒲化工廠)，高氯酸(HClO4，分析純)，其余所用化學藥品均為分析純(AR).

1.2 設點及采樣

本研究在廣州人口較為密集的天河區(qū)中心的沙河涌、獵德涌和流經(jīng)廣州的珠江設置了五個野外調(diào)查樣品的采集位點.同時,沙河涌和獵德涌與珠江相接，出口處是2010年亞洲運動會的主會場海心沙.五個采樣點分別是：沙河涌天河北位點(TH)、獵德涌石牌位點(SP)、珠江珠江賓館位點(UT)、珠江沙河涌出口位點(DT)、珠江獵德涌出口位點(DS)(圖1).

圖1 廣州采樣位點圖

注：○表示采樣位點,●表示天河區(qū)政府；Ref:參照位點(位于白云山), TH:沙河涌天河北采樣點；SP：獵德涌石牌采樣點；UT:珠江珠江賓館采樣點；DT:珠江沙河涌出口采樣點； DS:珠江獵德涌出口采樣點.

同時選擇沙河涌的源頭之一白云山作為參照樣本的取樣位點(Ref)，白云山地表水質(zhì)也達到國際規(guī)定，清澈見底，一些山澗水、泉水甚至可以直接飲用.東莞的采樣位點選擇在寒溪河和東莞運河部分地點作為野外調(diào)查位點.寒溪河接納的城市廢水主要來自于沿河的各個鎮(zhèn)街，如橫瀝鎮(zhèn)、東坑鎮(zhèn)等，寒溪河的下游與東莞運河相連，并借道流入珠江.污水流入東莞運河前，首先經(jīng)過樟村污水處理廠的初步處理.采樣點分別是東莞寒溪河東坑位點(DK)，東莞寒溪河橫瀝位點(HL)，東莞寒溪河樟村污水處理廠上游(ZCU)，東莞寒溪河樟村污水處理廠下游(ZCD)(圖2).

圖2東莞采樣位點圖

注： HL: 寒溪河中游橫瀝采樣點；DK: 寒溪河中游東坑采樣點；ZCU：寒溪河下游樟村污水處理廠上游采樣點；ZCD：寒溪河下游樟村污水處理廠下游采樣點.

采樣時間：2011年6月10～20日在各站位同步進行，分別從十個采樣位點采集食蚊魚樣品，并同時測定各采樣點的水溫、溶解氧、電導率、pH等有關(guān)理化因子.采樣時將樣品分別先裝于貼好標簽的塑料袋置于冷藏盒中，待回到實驗室分類整理后用貼好標簽的封口袋置-20℃冰柜中冷藏保存.每個采樣點取食蚊魚成魚50尾，雄魚體長：15±9mm，雌魚體長：23±10mm，雌雄比例接近1:1.

1.3 樣品處理

將各采樣位點所采食蚊魚樣品置于冷凍機中干燥至少72 h至恒重，計算干濕重比率.

樣品中的Cd、Cu、Zn、Cr、Fe含量測定前樣品處理方法：樣品經(jīng)研磨，過400目篩.稱取約1g樣品各3份，分別置于編好號的三角錐瓶中，各加10ml的65%的濃硝酸和2ml高氯酸，靜置過夜，第二天置電熱板上，控溫約110℃使樣品顆粒消解，待混合液體冒煙，直至棕色氣體消失，冷卻后，再加去離子水(≦20mL)繼續(xù)加熱至液體透明為止.用雙圈牌濾紙過濾后，移入50 mL的容量瓶中，用去離子水多次洗滌錐形瓶，洗液合并過濾至容量瓶中，最后用去離子水定容至50 mL.混勻后放入4℃冰柜中保存待測.同時，按樣品消化流程相同條件設1個空白對照.

1.4 樣品檢測

樣品測定工作在嘉應學院生命科學學院實驗室進行，采用國際通用的火焰原子吸收法，使用PE/AAnalyst400原子吸收光譜儀直接測定和分析樣品中Cd、Cu、Zn、Cr、Fe、Mu、Pb.根據(jù)不同元素的設置相應的測定條件.檢出限為Cd≥0.05mg/L、Cu≥0.05mg/L、Zn≥0.05mg/L、Cr≥0.03mg/L、Pb≥0.02mg/L、Mn≥0.01mg/L.

1.5 數(shù)據(jù)處理及質(zhì)量控制

樣品中重金屬含量的計算公式為：X = C·V/M.式中：X-樣品中各重金屬含量(μg/kg)；C-測定樣液中鉛含量；V─樣品消化液定量總體積；M-樣品質(zhì)量.運用Excel軟件對各組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性進行分析.

2 結(jié) 果

2.1 各研究位點的水質(zhì)參數(shù)

研究位點的水質(zhì)參數(shù)，包括pH值、電導率、溶解氧、水溫和水質(zhì)等級分類等5個指標見表1.廣州天河區(qū)中心的沙河涌和獵德涌排放的主要是生活污水.從水質(zhì)測定結(jié)果看來，其中白云山位點的水質(zhì)達Ⅰ類標準，廣州其它五個采樣點的水質(zhì)因受生活廢水嚴重污染的，水質(zhì)差，介于Ⅲ～Ⅳ類之間.東莞寒溪河沿河各街鎮(zhèn)排放的除了生活廢水外還有大量的工業(yè)廢水，東莞的四個采樣位點的水質(zhì)狀況都在Ⅳ～Ⅴ類或Ⅴ類.

表1 采樣點水質(zhì)的理化指標

2.2各研究位點食蚊魚體內(nèi)重金屬含量

廣州及東莞兩地共10個采樣位點的食蚊魚體內(nèi)重金屬含量檢測結(jié)果見表2.因全部食蚊魚樣品均未檢出Cd、Pb兩種重金屬，所以未將Cd、Pb檢測結(jié)果列入表2， Fe、Zn、Cu、Cr、Mn在各位點有不同程度的檢出.

在東莞的4個采樣位點(橫瀝、東坑、樟村污水處理廠上、下游)的食蚊魚樣品中檢測到Fe、Zn、Cu、Mu的含量，F(xiàn)e、Zn含量較高，Cu、Mn次之.其中Fe測得含量最高的地方是橫瀝200.27±2.70mg/kg；Zn測得含量最高的地方是樟村污水處理廠上游306.20±18.89 mg/kg參照國家魚類重金屬限制標準(下稱國家標準，表3)，食蚊魚體內(nèi)的重金屬Zn在東坑位點無超標，小于國家標準40mg/kg，而在樟村污水處理廠上、下游、橫瀝位點Zn含量則超過國家標準值分別為6，4，5倍左右.東莞4個采樣點食蚊魚體內(nèi)Cu的測定含量相差不大，均低于國家標準50mg/kg.而Cd、Cr、Pb未檢出.在樟村污水處理廠上、下游、橫瀝位點的食蚊魚樣品檢測到Mn的含量較高，東坑位點未檢出.

表2 廣州河涌食蚊魚體內(nèi)重金屬含量 (干重)

注：ND：未檢出.

在廣州的六個采樣位點(白云山、天河北，石牌，珠江賓館，沙河涌口和獵德涌口)食蚊魚體內(nèi)均檢測到重金屬Fe、Zn、Cu.各采樣位點Fe的含量接近，在160～200 mg/kg之間.珠江賓館及沙河涌口位點采集的食蚊魚體內(nèi)Zn含量小于國家標準40mg/kg，而在天河北位點Zn含量超國家標準7.7倍，其它位點則超4～5倍.Cu的含量在10～30 mg/kg之間，均小于國家標準50mg/kg.Cr在珠江賓館、沙河涌口和獵德涌口均有檢測到，且分別超國家標準6.8、1.5、3.2倍，白云山、天河北及石牌位點未檢出Cr.在天河北及珠江賓館檢出微量Mu，其它四個位點均無Mu的檢出.

表3 魚類重金屬限制量國家標準(mg·kg-1 )

3 討論

3.1 水質(zhì)狀況

從表1可看出廣州、東莞兩地各采樣點的水質(zhì)狀況不容樂觀.廣州的采樣位點位于天河區(qū)沙河涌、獵德涌及其匯入珠江的河涌口，屬于廣州市人口較為集中的區(qū)域，河涌內(nèi)主要排放的為生活污水.2013年6月起，廣州市環(huán)境保護局公布廣州主要河涌水質(zhì)監(jiān)測情況[14]，從近期監(jiān)測的情況看來，沙河涌主要是氨氮、總磷未達Ⅴ類水質(zhì)標準，獵德涌主要是氨氮、五日生化需氧量、化學需氧量未達Ⅴ類水質(zhì)標準，水質(zhì)均屬劣Ⅴ類.根據(jù)其超標指標，表現(xiàn)出生活面源的污染特征.本研究中各采樣點除白云山位點的水質(zhì)為Ⅰ類外，廣州其它采樣位點的水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類，比廣州市環(huán)保局監(jiān)測的結(jié)果好，原因在于采樣位點均有能捕撈到食蚊魚，野外食蚊魚會選擇在整個河涌溶解氧較高的區(qū)域棲息.所以在食蚊魚的采樣點的溶解氧等各類水質(zhì)參數(shù)相對整個河涌而言較好.

東莞的四個采樣點的水質(zhì)為Ⅳ～Ⅴ類.2011年曾燕艷[15]等對東江流域水質(zhì)進行評價，認為東江河段已受到較為嚴重的污染，污染項目有好氧有機物、氨氮和總磷，污染河段主要是東江中上游，包括樟村和峽口河段，其位于東莞市區(qū)，處于寒溪河流域范圍內(nèi)，是東莞運河的廢污水的接納河段，水質(zhì)受到重度污染，多為Ⅳ～Ⅴ類，其中總磷超標現(xiàn)象尤為嚴重.相關(guān)數(shù)據(jù)表明東江流域水體主要是受有機污染.

氨氮、總磷超標會造成水體富營養(yǎng)化，富營養(yǎng)化會使有機物生長速度遠遠超過消耗速度，造成水體中有機物積蓄，化學需氧量增加，耗氧嚴重，水體中的厭氧菌繁殖加速，有機物因腐爛會使水體變黑、發(fā)臭.本文研究的各采樣位點區(qū)域內(nèi)河涌的水質(zhì)主要受有機污染，急需治理.

3.2 重金屬污染狀況

重金屬Cd的主要來源是有色金屬礦產(chǎn)開發(fā)和冶煉過程中排出的廢氣、廢水、廢渣，媒和石油燃燒排出的煙氣也是污染源之一；Pb主要來自汽車尾氣及油漆油墨和半導體行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，兩均具致畸致癌等毒性.在廣州和東莞各采樣位點的食蚊魚體內(nèi)均未檢出Cd、Pb.東江主干流附近主要聚集的行業(yè)有電鍍行業(yè)、電子元器件與半導體行業(yè)、印染行業(yè)、造紙行業(yè)等.Cu是油漆油墨和電子行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，本研究中Cu在每個位點的食蚊魚樣品中均有檢出，但都在國家標準范圍內(nèi)；在東莞東江水域，曾燕艷[15]等測得重金屬Cu和Pb的含量達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準的Ⅱ類，對流域的污染較小，這和本文的研究結(jié)果一致.

Fe、Zn是人體所必須的微量元素，也是飲用水中常見的微量元素.本研究各位點所檢測的Fe、Zn含量較高，特別是Zn含量在天河北位點超國家標準7.6倍.在廣州的珠江的珠江賓館位點，沙河涌口和獵德涌口三個位點食蚊魚樣品中檢出Cr的含量超國家標準，最高超6.8倍，高于陸超華[16]等1990年在珠江口的檢出量(0.16 mg/kg).Cr在東莞的四個采樣點中均未檢出.Mn的含量在東莞有三個位點檢出，廣州僅天河北及珠江賓館位點有Mu的檢出.

4 結(jié)論

通過野外采集食蚊魚樣品，實驗室進行檢測和數(shù)據(jù)分析.結(jié)果表明，廣州及東莞所設的十個采樣點的食蚊魚體內(nèi)的重金屬Cd、Pb未檢出，F(xiàn)e、Zn含量較高，Cu基本符合國家標準，Cr在珠江的三個采樣點超標.Mu在部分位點有檢出.而各采樣位點的水質(zhì)狀況不容樂觀，特別是東莞的采樣點水質(zhì)為Ⅳ～Ⅴ類，說明說明東江流域水體主要是受有機污染.相關(guān)部門在加強有機物污染的防治措施的同時，也不可忽視重金屬的污染的防治.

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