重金屬鉛在鯽魚體內(nèi)的積蓄效應(yīng)

王田田，魏瑞霞，安曉佳，董方方，賈旭，馬蘭

(華北理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

?

重金屬鉛在鯽魚體內(nèi)的積蓄效應(yīng)

王田田，魏瑞霞，安曉佳，董方方，賈旭，馬蘭

(華北理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

重金屬鉛；鯽魚；積蓄效應(yīng)

本試驗(yàn)采用控制變量法，研究了不同魚齡鯽魚暴露在不同濃度水體中對鉛的累積情況，試驗(yàn)結(jié)果表明：鯽魚對鉛(Pb)的富集規(guī)律性較強(qiáng)，鉛在魚體內(nèi)的積累量與在水體中的魚暴露時(shí)間和水體中鉛濃度呈正相關(guān)。在同一濃度下，鯽魚各部位對鉛的積蓄量也不盡相同，其積累量表現(xiàn)為內(nèi)臟>魚鰓>魚鰭>肌肉，且在內(nèi)臟中的積累量比魚鰓、魚鰭和肌肉中積累量大很多。不同魚齡的鯽魚對鉛的累積量(單位質(zhì)量)相近，所以魚齡不是鯽魚對鉛積蓄的決定性因素。

重金屬離子主要通過工業(yè)廢水、固體廢棄物浸出液、非點(diǎn)源污染的遷移擴(kuò)散、城市雨水沖刷、大氣沉降等各種途徑進(jìn)入地表水，污染水生態(tài)環(huán)境，并隨著魚類的攝食、呼吸和吸附等活動(dòng)進(jìn)入魚體蓄積，造成魚類的慢性中毒，進(jìn)而影響人類的健康[1]。鉛(Pb)是一種毒性較強(qiáng)的重金屬[2]，有研究表明，鉛在魚體中不同部位的積蓄效應(yīng)不同[3-5]。但是以往的研究因素都過于單一，因而該項(xiàng)目對不同濃度鉛離子在不同魚齡、不同時(shí)間、鯽魚體內(nèi)不同組織的積累特性進(jìn)行了研究，旨在為漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測、污染物排放及水質(zhì)管理等提供有益的參考。

1材料與方法

1.1試劑與儀器

濃硝酸、醋酸鉛、雙氧水等均為分析純試劑；分析所用的水為去離子水。EHD36高溫電熱消解儀產(chǎn)自北京萊伯泰科儀器有限公司；微波消解儀上產(chǎn)自海新儀；Z2010原子吸收光譜儀產(chǎn)自日本日立公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)魚的馴養(yǎng)

本次試驗(yàn)研究對象為鯽魚，鯽魚為唐山市某淡水網(wǎng)箱養(yǎng)殖戶提供，所用鯽魚魚齡分別為1年，體重和長度分別約300 g、10 cm；1年半，體重和長度約500 g、15 cm；2年，體重和長度約800 g、18 cm。每個(gè)魚齡的試驗(yàn)用魚，體重相差±2 g，體長相差±1 cm，在曝氣條件下馴養(yǎng)1周，投食。試驗(yàn)用水為充分曝氣后的自來水，pH=6.9～7.3，溶解氧6～7 mg/L，重金屬鉛通過魚在馴養(yǎng)過程中的飲食飲水等途徑進(jìn)入魚體內(nèi)。馴養(yǎng)水箱放入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，馴養(yǎng)及試驗(yàn)期間溫度(20～28 ℃)和光照隨天氣自然變化。

1.2.2暴露實(shí)驗(yàn)

每個(gè)魚齡的鯽魚均設(shè)一個(gè)空白對照組，4個(gè)不同濃度鉛處理組，分別是0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L，每個(gè)塑料箱盛20 L水，放養(yǎng)30尾魚，試驗(yàn)期間對魚的養(yǎng)殖為正常養(yǎng)殖，每7 d喂食一次，防止魚因饑餓而影響生長。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，暴露時(shí)間40 d。試驗(yàn)采用半靜態(tài)法，每天用虹吸法清除鯽魚的代謝產(chǎn)物，更換50%的鉛離子溶液。試驗(yàn)于開始后的1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、32 h、2 d、4 d、7 d、10 d、20 d、40 d分別在各試驗(yàn)組隨機(jī)取3尾魚做分析。

1.2.3魚體組織中的鉛分析

(1)樣品前處理

將試驗(yàn)用魚用蒸餾水沖洗、擦干體表，分別取魚內(nèi)臟、魚鰭、魚鰓、肌肉，分別稱鮮重后，剪碎置于石英坩堝中，于80 ℃烘干，研細(xì)后準(zhǔn)確稱量1 g置于50 mL的聚四氟乙烯消解管中，加5 mL濃硝酸，置于高溫消解儀在120 ℃下蒸至近干。待冷卻后補(bǔ)加5 mL濃硝酸，繼續(xù)于高溫消解儀上消解，直至產(chǎn)生棕色煙霧，開始冒白煙為止。取下冷卻后加入2 mL H2O2和2 mL濃硝酸液，搖勻，裝入微波消解儀的消解罐中消解，消解分3檔，即0.5 MPa、1 min，1 MPa、2 min，1.5 MPa、3 min。待冷卻后開蓋，轉(zhuǎn)移至50.0 mL容量瓶中，搖勻后待測[6-7]。

(2)分析測定

鉛濃度用原子吸收光譜儀測定，當(dāng)鉛濃度<0.2 mg/L時(shí)，采用石墨爐進(jìn)行檢測；當(dāng)鉛濃度>0.2 mg/L且<1.0 mg/L時(shí)采用火焰法，當(dāng)鉛濃度>1.0 mg/L時(shí)稀釋后用火焰法再測定[6-7]。原子吸收光譜儀測定條件：波長為283.3 nm,鉛燈電流為3 mA，氘燈電流為100 mA，狹縫為0.2 nm,焰高10 nm，火焰類型為空氣—乙炔，測量方式為峰高。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度鉛在鯽魚不同部位的積蓄效應(yīng)

將鯽魚分別暴露在 0.1 mg/L、0.2mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L 的鉛溶液中，魚齡為1年的魚體各部位中鉛的積累量的變化如圖1～圖4，1年半和2年魚齡試驗(yàn)結(jié)果與圖1～圖4略有差別，相應(yīng)的變化趨勢一致。

在試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)魚體各部位中鉛的積累量均隨濃度的增加而呈直線上升狀態(tài)，說明水體中鉛濃度的大小對魚體中鉛的累積量是決定性因素。從圖1～圖4可以看出，魚體各部位中鉛的積累量隨暴露時(shí)間的增加而增大，雖然各魚體不同部位增加的幅度有差異，但是，從試驗(yàn)的結(jié)果可以說明水體中鉛濃度的大小和暴露時(shí)間對魚體中鉛的累積量是決定性因素。

圖1　鯽魚肌肉中的鉛含量

圖2　鯽魚魚鰓中的鉛含量

圖3　鯽魚內(nèi)臟中的鉛含量

圖4　鯽魚魚鰭中的鉛含量

國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)規(guī)定，Ⅲ類地表水中鉛濃度應(yīng)≤0.05 mg/L，國家食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)(GB11607)《可食用魚類中鉛濃度應(yīng)≤0.5 mg/kg。由試驗(yàn)結(jié)果可見，水體中的鉛濃度超過標(biāo)準(zhǔn)2倍時(shí)(0.1 mg/L)，魚在這樣的環(huán)境中生存，魚肌肉中的鉛濃度在16 h就可以達(dá)到食品安全的最高限制，其他部位的濃度更高，所以必須嚴(yán)格控制水體中鉛的濃度。

在同一濃度、同一時(shí)間條件下，魚體不同組織對鉛累積量有較大差異，鉛主要積累于內(nèi)臟、魚腮和魚鰭中，而肌肉中積累較少?？偟内厔菔莾?nèi)臟>魚腮>魚鰭>肌肉，其中魚鰓和魚鰭的含量近似相同。

2.2不同暴露時(shí)間鉛在鯽魚體內(nèi)的積蓄效應(yīng)

以魚齡為1年的魚暴露在0.4 mg/L 的鉛溶液中，各部位中鉛的積累量隨時(shí)間的變化為例，說明不同暴露時(shí)間鉛在魚體內(nèi)不同部位積累效應(yīng)的區(qū)別，如圖5所示。

圖5　鯽魚不同部位鉛濃度隨時(shí)間變化圖

從圖5可以看出，魚體肌肉中鉛含量的積蓄效應(yīng)較小，48 h前鉛濃度增大的速度較快，為0.067 mg/kg·h，48 h以后增大的速度很小，48 h到40 d內(nèi)濃度增大速度為0.001 mg/kg·h。內(nèi)臟、魚鰓、魚鰭中鉛含量的積蓄效應(yīng)較強(qiáng)，試驗(yàn)的40 d內(nèi)鉛的濃度一直在增大，同樣48 h 前增速較大，48 h后的增速較小，但是內(nèi)臟、魚鰓、魚鰭中鉛濃度增速比肌肉中鉛濃度增速大很多，尤其是48 h后增速差別更大。由試驗(yàn)結(jié)果可以說明：食用魚類的魚鰭、魚鰓及內(nèi)臟有比很高的攝入重金屬的風(fēng)險(xiǎn)。

總之，隨著在水體中暴露時(shí)間的延長，鉛濃度的增長，魚體中各部分鉛含量逐漸的增加，這些重金屬主要富集于魚鰭、魚鰓，尤其富集于內(nèi)臟內(nèi)。水體中的鉛離子在魚類飲食過程中可通過消化道、鰓和體表等途徑進(jìn)入魚體，進(jìn)入體內(nèi)的鉛主要由腸道吸收并經(jīng)血液輸送至全身各個(gè)組織器官。本試驗(yàn)每7 d投食1次，有日常少量的糞便，有一些多余的鉛隨糞便排出體外。魚體內(nèi)的鉛積累，一是在全身組織內(nèi)，主要是與血紅蛋白結(jié)合成血漿鉛 ，血漿中鉛的擴(kuò)散是體內(nèi)鉛的代謝中心，鉛能夠與很小的生物分子相結(jié)合，進(jìn)入毛細(xì)血管，透過細(xì)胞膜并進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝、腎和其它器官中，與身體中的其它的鉛代謝物發(fā)生平衡作用 ；二是沉積在骨骼、牙齒等硬組織中，主要分布于骨皮質(zhì) ，以不溶性磷酸鉛的形式與骨骼中的一些化合物結(jié)合形成穩(wěn)定的有機(jī)鹽長期存在。本試驗(yàn)結(jié)果顯示 ，魚體內(nèi)臟積累鉛的量最高，可能由于肝臟和腎臟可快速大量合成金屬硫蛋白(MT)使重金屬大量蓄積，并將重金屬轉(zhuǎn)化為非毒性的化合物，而由于肌肉合成金屬硫蛋白的能力較低[8]。因此建議食用魚類時(shí)一定要去除魚鰭、魚鰓及內(nèi)臟部分，從而降低攝入重金屬的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3不同魚齡的魚對重金屬鉛的積蓄效應(yīng)

以魚齡為1年的魚暴露在0.4 mg/L 的鉛溶液中，魚齡分別為1年、1年半、2年的鯽魚暴露時(shí)間為40 d時(shí)各部位中鉛的積累量為例，說明不同魚齡對鉛在魚體內(nèi)不同部位積累效應(yīng)的區(qū)別，如圖6所示。

圖6　不同魚齡鯽魚體內(nèi)鉛含量比較圖

由圖6可明顯看出，在本試驗(yàn)條件下，不同魚齡的鯉魚魚體對鉛的積蓄量(以單位質(zhì)量計(jì))差異很小，但是因?yàn)轸~齡大的魚重量大，因此魚齡大的魚鉛的積蓄總量較大。

3結(jié)論

(1)水體中鉛濃度和暴露時(shí)間是影響魚體各部位鉛含量的決定性因素。魚在水體中暴露的時(shí)間越長，鉛的濃度越大，魚體中鉛的累積量也越大，且鉛主要積累于內(nèi)臟、魚腮和魚鰭中，而肌肉中積累較少，總的趨勢是內(nèi)臟>魚腮>魚鰭>肌肉。

(2)魚齡不是鯽魚對鉛積蓄的決定因素，但是因?yàn)轸~齡較大的魚重量也相應(yīng)較大，因此魚齡較大的魚鉛的積蓄總量也較大。

(3)保護(hù)水體環(huán)境、降低鉛含量的同時(shí)，還要盡量縮短魚類的養(yǎng)殖周期來降低魚體內(nèi)的鉛含量。

[1]吳永寧. 現(xiàn)代食品安全科學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005:183-195.

[2]何琳，江敏，戴習(xí)林,等. 養(yǎng)殖魚體中重金屬污染狀況評價(jià)[J]. 食品工業(yè)科技，2013，34(10)：49-52.

[3]張海瑞，許曉曦. 重金屬離子銅、鉛在錦鯉魚幼魚體內(nèi)積累的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2009，(07)：276-278.

[4]溫茹淑，陳東奎，熊輝煌,等. 鉛在草魚體內(nèi)的累積及其對組織結(jié)構(gòu)的影響[J]. 水生態(tài)學(xué)雜志,2012，33(02)：105-109.

[5]王艷艷，姚俊杰，陳彥希,等. 鉛在建鯉幼魚組織中的積累與凈化研究[J]. 水生態(tài)學(xué)雜志：2012，33(03)：128-132.

[6]食品中鉛的測定[S]. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.12-2010.

[7]陳宗保，李艷霞. 微波消解-石墨爐原子吸收法監(jiān)測海洋貝類體內(nèi)重金屬污染程度[J]. 食品工業(yè)科技, 2010，(08)：308-309.

[8]董緒燕，孫智達(dá)，謝筆鈞,等. 重金屬離子對鯽蛋白ATPase活性和SH基總量的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2007，28(10)：60-62.

Accumulative Effects of Heavy Metal Lead in Crucian Carp Body

WANG Tian-tian, WEI Rui-xia, AN Xiao-jia, DONG Fang-fang, JIA Xu, MA Lan

(College of Chemical Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009,China)

heavy metal lead;crucian carp;accumulation effect

The accumulation of lead in different parts of crucian carp body was studied in this experiment by control variable method. Carp fish of different age of exposed to different concentrations of lead in water. The results show that the carp enrichment regularity of lead (Pb) is obvious. The accumulation of lead in fish was positively correlated with exposure time of fish in the water and concentration of lead in water. Under the same concentration, lead accumulation amount of each part of carp is different. Its accumulation as follows: viscus>gill>fin>muscle, and the accumulation amount in viscus is much more than that in fish gills, fins, and muscle. The amount of lead accumulation of carp of different age was similar, so the age is not the determining factor for lead accumulation of carp.

2095-2716(2015)04-0122-05

TS201.6

A