毛蚶對(duì)石油烴的生物富集與釋放規(guī)律研究

李永仁，張 超，梁 健，郭永軍

(天津農(nóng)學(xué)院 水產(chǎn)科學(xué)系 天津市水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384)

隨著海洋航運(yùn)、海上石油開(kāi)采的迅速發(fā)展以及陸源污染物向海洋中排放，灘涂及近岸海域石油污染日趨嚴(yán)重，影響海洋生物的繁殖和生長(zhǎng)，破壞近岸海域生態(tài)平衡[1]，并對(duì)海產(chǎn)雙殼類等海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的食用安全產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響。因此，對(duì)貝類的石油烴監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)廣泛開(kāi)展[2-8]：蔡玉婷等[2]的研究表明，相同環(huán)境下主要海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的石油烴含量為：貝類>甲殼類>魚(yú)類；馬繼臻等[3]評(píng)價(jià)了東海沿岸6種經(jīng)濟(jì)貝類的石油烴含量：褶牡蠣(Crassostreaplicatula)>毛蚶(Scapharcasubcrenata)>四角蛤蜊(Mactraveneriformis)>文蛤(Meretrixmeretrix)>紫貽貝(Mytilusedulis)>泥蚶(Arcaganosa)。

因此，對(duì)比其他海水經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，毛蚶等海產(chǎn)雙殼類較易富集石油烴，且影響了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值與食用安全，但針對(duì)雙殼類的石油烴富集規(guī)律的相關(guān)研究較少，主要集中在菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)與紫貽貝：薛秋紅等[9]測(cè)定了紫貽貝對(duì)石油烴的生物富集動(dòng)力學(xué)參數(shù)，高萍等[10]研究了菲律賓蛤仔對(duì)石油烴的富集與釋放特征，確定了生物富集系數(shù)、吸收速率、釋放速率、排出率等基本參數(shù)，姜朝軍等[11]研究了菲律賓蛤仔對(duì)石油烴的富集規(guī)律，并以此探討?zhàn)B殖水體的石油安全限量。以上研究采用的研究方法主要為接觸染毒法，該法操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定可靠，是研究水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)重金屬、石油烴等有害物質(zhì)響應(yīng)規(guī)律的常用方法。

毛蚶是我國(guó)重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)貝類，分布范圍北起鴨綠江，南至廣西，萊州灣、渤海灣、遼東灣等淺水區(qū)資源尤為豐富[12]，生活在內(nèi)灣淺海低潮線下至水深十多米的泥砂中，易受石油污染[3]，但尚無(wú)對(duì)蚶科動(dòng)物富集石油烴的相關(guān)報(bào)道。本研究采用接觸染毒法探討毛蚶對(duì)大港原油的富集和釋放特征，旨在為毛蚶的凈化處理以及海洋石油類污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)海水取自天津高沙嶺東部海域，經(jīng)沉淀、砂濾及孔徑0.45 μm纖維膜過(guò)濾，鹽度30.2，pH 8.12±0.02，溫度(10.0±0.2) ℃。試驗(yàn)用大港原油采自大港油田獨(dú)流減河北側(cè)采油點(diǎn)。三角瓶中加入海水5 L及大港原油50 g，磁力攪拌器攪拌24 h，靜置4 h，虹吸下層溶液作為石油類母液，棕色瓶中儲(chǔ)存待用。

試驗(yàn)用毛蚶于2016年12月初采自天津市大神堂南部海域，洗凈后置于250 cm×150 cm×100 cm的敞口玻璃鋼箱中，箱中注滿海水，連續(xù)充氣，每日半換水一次。投喂小球藻(Chlorellavulgaris)2.0×106個(gè)/mL及新月菱形藻(Cylindrothecaclosterium)1.0×106個(gè)/mL，每日2次。暫養(yǎng)18 d后，選擇規(guī)格均一，活力良好的毛蚶作為試驗(yàn)對(duì)象，殼長(zhǎng)(31.1±1.2) mm。

1.2 接觸染毒試驗(yàn)

取規(guī)格70 cm×46 cm×40 cm藍(lán)色敞口塑料箱6個(gè)，分別加入80 L海水，向處理組加入石油類母液，使海水石油類含量分別達(dá)到0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2 mg/kg。各箱內(nèi)分別放入毛蚶50只，用密封膜迅速封閉箱口，減少石油類揮發(fā)，每24 h更換等石油類含量的海水。投喂經(jīng)離心凈化的小球藻2.0×106個(gè)/mL及新月菱形藻1.0×106個(gè)/mL，每日2次。及時(shí)撿出死亡毛蚶，不再補(bǔ)充。第0 d、10 d，每箱隨機(jī)取毛蚶10只，海水100 mL。

石油烴釋放階段，將每箱中剩余毛蚶吊養(yǎng)于250 cm×150 cm×100 cm的敞口玻璃鋼水槽中，充氣、換水、投喂等操作與上一步相同，釋放10 d后，每組隨機(jī)取毛蚶10只。

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)平行。

1.3 取樣及測(cè)定

采用熒光分光光度法測(cè)定海水和毛蚶的石油烴含量，操作方法依照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》GB 7378—2007進(jìn)行[13-14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以SPSS22.0對(duì)組間石油烴含量進(jìn)行方差分析，多重比較差異顯著性(顯著水平P<0.5)。

生物富集系數(shù)= 毛蚶石油烴含量/海水石油類濃度。

吸收速率= 富集后毛蚶石油烴含量/富集時(shí)間(d) 。

釋放速率=(富集后毛蚶石油烴含量-釋放后毛蚶石油烴含量)/釋放時(shí)間(d)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 石油烴的富集與釋放

樣本的石油烴含量見(jiàn)圖1，毛蚶石油烴含量與海水石油類含量呈正相關(guān)，海水石油類含量在0.4 mg/kg以下時(shí)，毛蚶石油烴含量隨海水石油類含量的提高而迅速升高，各組差異極顯著(P<0.1)；在海水石油類含量由0.8 mg/kg升至3.2 mg/kg，毛蚶石油烴含量升高減緩，其中，海水石油類含量為0.8 mg/kg與1.6 mg/kg的兩組毛蚶石油烴含量差異不顯著(P>0.5)。在海水中處理10 d后，各組毛蚶的石油烴含量均低于20 mg/kg，與富集階段的海水石油類含量呈正相關(guān)，組間差異減小，其中，0.2 mg/kg、0.4 mg/kg與0.8 mg/kg海水含量組毛蚶的石油烴含量差異不顯著(P>0.5)。

2.2 毛蚶對(duì)石油烴的吸收速率、釋放速率以及生物富集系數(shù)

毛蚶對(duì)石油烴的吸收速率與海水石油類含量的對(duì)數(shù)呈線性正相關(guān)(圖2)，回歸曲線為y=14.37+3.294logx(r2=0.9766)。毛蚶對(duì)石油烴的釋放速率與富集階段海水石油類含量的對(duì)數(shù)亦呈線性正相關(guān)，回歸曲線為y=12.86+3.139logx(r2=0.9734)。

圖1 毛蚶生物體石油烴的累積和釋放

毛蚶對(duì)石油烴的生物富集系數(shù)與海水石油類含量的回歸曲線為y=14.37+3.294logx(r2=0.9861)(圖3)，隨水體石油類含量升高，毛蚶對(duì)石油烴的生物富集系數(shù)減小，且水體石油類含量越高，生物富集系數(shù)的減小越緩慢。

3 討 論

3.1 毛蚶對(duì)石油烴的富集與釋放

本研究中，毛蚶石油烴含量最高達(dá)180 mg/kg，在相同的環(huán)境石油類含量下，菲律賓蛤仔石油烴含量未超120 mg/kg[10]，紫貽貝在石油類含量1.15 mg/kg的海水中，石油烴累積含量達(dá)到500 mg/kg以上[9]，毛蚶對(duì)石油烴的吸收速率以及平衡時(shí)的石油烴含量均高于菲律賓蛤仔而低于紫貽貝。李廈等[15]的研究表明，天津近岸海域的毛蚶受石油烴的污染程度高于扁玉螺(Neveritadidyma)、短蛸(Octopusochellatus)等其他受試種類。說(shuō)明在環(huán)境水體受石油類污染后，毛蚶作為食品對(duì)消費(fèi)者健康的危害可能低于紫貽貝而高于菲律賓蛤仔等大多數(shù)貝類。

圖2 毛蚶軟體石油烴積累速率與釋放速率

圖3 毛蚶軟體生物富集系數(shù)與水體石油烴的關(guān)系

菲律賓蛤仔對(duì)大港原油的生物富集系數(shù)為30.61～231.2[10]，紫貽貝對(duì)大港原油的生物富集系數(shù)為737[9]，本試驗(yàn)中毛蚶對(duì)大港原油的生物富集系數(shù)為55.15～618.5，說(shuō)明毛蚶對(duì)石油烴的富集能力強(qiáng)于菲律賓蛤仔，弱于紫貽貝。這可能與幾種貝類的生態(tài)位差異有關(guān)，紫貽貝與毛蚶生活于底質(zhì)表面及淺層，直接利用鰓濾食，菲律賓蛤仔生活于底質(zhì)深層，以水管吸入海水進(jìn)行攝食[16]，在較高的石油類含量下，可通過(guò)入水管調(diào)節(jié)濾水量，從而降低石油烴在體內(nèi)的累積。

已有研究表明，石油烴對(duì)毛蚶的24、48、72、96 h半致死含量分別是6.863、5.129、2.965、1.914 mg/kg，試驗(yàn)水溫為20～22 ℃[17]，但在本研究中，3.2 mg/kg石油類含量下毛蚶的死亡率升高，但10 d內(nèi)各組死亡率均低于20%，本試驗(yàn)在冬季開(kāi)展，水溫10 ℃。表明低溫顯著提高了毛蚶對(duì)石油類污染的耐受力。

3.2 石油烴與毛蚶品質(zhì)

依照我國(guó)海洋生物質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB 18421—2001)對(duì)貝類石油烴含量的規(guī)定[18]，在不同環(huán)境石油類含量下，毛蚶石油烴含量的質(zhì)量分析見(jiàn)表1。

表1 不同環(huán)境石油類含量下的毛蚶石油烴含量分析

本試驗(yàn)中，對(duì)照組用水為自然海水，測(cè)定石油類含量為0.02 mg/kg，對(duì)應(yīng)毛蚶石油烴含量為9.82 mg/kg，符合我國(guó)一類海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而當(dāng)水體石油類含量達(dá)到0.1 mg/kg時(shí)，對(duì)應(yīng)毛蚶石油烴含量為61.85 mg/kg，達(dá)到第二類海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)水體石油類含量超過(guò)0.2 mg/kg時(shí)，毛蚶富集石油烴的平衡含量均超過(guò)第三類海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。另有研究表明，當(dāng)毛蚶所含石油烴超過(guò)25～30 mg/kg，食用毛蚶可感知石油異味[15]，因此，當(dāng)環(huán)境水體石油類含量較高時(shí)，毛蚶石油烴含量將超過(guò)石油異味閾值，消費(fèi)者從味覺(jué)上難接受，經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低。

本試驗(yàn)中，在水體石油類含量0.8 mg/kg以下富集石油烴的毛蚶，經(jīng)10 d的釋放，其石油烴含量均符合海洋生物質(zhì)量第一類標(biāo)準(zhǔn)；而在石油類含量1.6～3.2 mg/kg的水體中富集石油烴的毛蚶，經(jīng)10 d的釋放，石油烴含量仍超海洋生物質(zhì)量第一類標(biāo)準(zhǔn)，但低于石油異味閾值。這表明：在受石油類污染的海域，毛蚶的石油烴含量升高，品質(zhì)下降，但在清潔海水中毛蚶進(jìn)行凈化處理，可有效降低其石油烴含量，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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