烏江沙坨電站庫區(qū)大口鲇和黃顙魚重金屬富集及風險評價

巴家文 魏延偉 晏翰林 徐承香 李忠利 梅杰

摘要：為了解烏江沙坨電站庫區(qū)魚類重金屬富集狀況及食品安全，利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和原子熒光光度法（HSHG-AFS）測定了該庫區(qū)大口鲇（Silurus meridionalis）和黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）肌肉中Cu、Zn、Mn、Pb、Cd、Cr、Ag和Hg的含量。結果表明，大口鲇和黃顙魚肌肉中不同重金屬含量存在差異，其中Zn在兩種魚肌肉中含量均最高，Cu、Cr、Pb和Hg在黃顙魚肌肉中含量均高于大口鲇，均低于國家標準。危害指數(shù)分析表明，食用烏江沙坨電站庫區(qū)大口鲇和黃顙魚的健康風險較小。重金屬單因子污染指數(shù)結果顯示，兩種魚體肌肉中Pb、Hg和Cd的污染程度相對較高，烏江沙坨電站庫區(qū)魚類存在潛在的重金屬污染風險。

關鍵詞：大口鲇（Silurus meridoualis;黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）;重金屬含量;食用健康風險評價;沙坨電站庫區(qū)

中圖分類號：X503

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114[ 2020）12-0149-05

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.12.033

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

魚類組織會累積來自水體或者食物中吸收的重金屬[1]，而魚類是人類機體中高蛋白質(zhì)和低飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)補給的重要來源[2]，并且魚體肌肉通常用于評價食品健康風險[3]。若每天食用受重金屬污染魚類超過標準限量時，會對人體帶來健康風險[4，5]，如攝人過量的Hg將會毒害腎臟，并能引起慢性中毒現(xiàn)象;Pb會損害腎臟和肝臟，As能造成神經(jīng)系統(tǒng)疾病等[6]。而河流重金屬污染是直接或間接造成魚類受到重金屬污染的重要原因之一[7-9]。近年來，烏江的長期過度開發(fā)利用，已造成烏江水質(zhì)中重金屬含量超標[10]，Hg為強生態(tài)危害，Cd為中等生態(tài)危害，Pb和Cu為輕度生態(tài)危害[11]。因此，對烏江流域中魚類重金屬的富集和風險評價研究已是勢在必行。

近年來，部分學者研究報道如國外加拿大魁北克北部水庫[12]和芬蘭北部水庫[13]以及國內(nèi)的長江三峽水庫[14，15]等。烏江沙坨電站位于烏江下游思南至沿河江段沿河上游7 km處[16]，而對烏江流域貴州段已有姚珩等[17]研究報道了烏江洪家渡水庫魚體汞含量，但還未見對烏江沙坨電站庫區(qū)魚類重金屬的研究報道。因此，本研究以烏江沙坨電站庫區(qū)黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）和大口鲇（SilurrLSrneridoualis）為對象，研究分析肌肉中Cu、Ag、Mn、Pb、Cd、Cr和Zn含量，評估了兩種魚類的食用安全性風險，旨在為沙坨水電站庫區(qū)魚類重金屬污染提供基礎資料，并為庫區(qū)魚類資源保護以及周邊居民攝食庫區(qū)魚類健康安全提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

2017年10月在烏江沙坨電站庫區(qū)長堡和潮砥江段采集了大口鲇和黃顙魚兩種常見經(jīng)濟魚類作為樣本，每尾魚均選取背鰭下部去皮肌肉組織，稱重后用10 mL干凈玻璃瓶裝置，于-20℃保存待測。各生物學指標見表1所示。

1.2 樣本處理和測定

參照蔡深文等[3]的方法進行樣品的處理和消解，樣品處理中所用的HNO3-HClO4（9：1，v/v）混合液均為優(yōu)級純，消解儀為奧樂普科技公司生產(chǎn)的（API） MD8H微波消解儀，檢測方法選取原子熒光光度法測定Hg含量，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定Cu、Ag、Mn、Pb、Cd、Cr和Zn含量，操作控制程序詳見表2。

消解前，消解罐和比色管均需浸泡24 h，浸泡液為10% HNO，溶液，再用去離子水洗凈，最后在60℃烘干機內(nèi)烘干備用。在所有消解好的樣品上機前，都需要先進行各重金屬環(huán)境標準樣品值的測定，所測值均為標準范圍內(nèi)的值[3]。樣本的加標回收率達到92%-106%。

1.3 烏江沙坨電站庫區(qū)魚類食用風險評價

為了解研究選取的兩種魚類食用安全性，故運用危害系數(shù)（HQ）和危害指數(shù)（HI）進行其食用安全性評價。

式中，EDIi表示成人平均每天攝人第i種重金屬的量;F表示成人平均每天攝食魚肉的量;Ci表示魚體肌肉中各重金屬的實測值;BU表示成人平均體重。HQ.表示第i種重金屬的危害系數(shù);RfDi表示第i種重金屬的健康危害風險參照劑量，HI表示健康危害指數(shù)。

如果HQi≤1，說明該重金屬污染物屬于安全范圍內(nèi)，不會造成人體健康危害風險;反之當HQi>1時，則說明該重金屬污染物不在安全范圍內(nèi)，會造成潛在的人體健康危害風險;即可推理出若HQ.值越大，說明此重金屬污染物對人體健康造成危害的可能性就越大，反之則安全性越大。同理，HI值越大，則健康危害性就越高，反之則越低，取65 kg作為成人的平均體重。

1.4 魚體重金屬污染指數(shù)

通過計算各重金屬的單因子污染指數(shù)（Pi），評價兩種魚體內(nèi)各重金屬污染程度，并以重金屬污染指數(shù)（MPI）為參照，比較兩種魚類重金屬污染程度。

重金屬單因子污染指數(shù)計算公式：

Pi=Ci/Si

（4）

式中，Pi表示第i種重金屬的污染指數(shù);Ci表示第i種重金屬的實際檢測值的平均含量值;Si表示第i種重金屬的標準限量值。

國家最新食品衛(wèi)生限量標準（ GB2762-2017）中沒有涉及并注明Cu、Zn、Mn和Ag在食品中的限量標準值，故在本研究中只選取Pb、Cd、Cr和Hg進行了單因子污染分析。

1.5數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件對各數(shù)據(jù)進行分析處理，兩種魚體肌肉中重金屬含量均用平均值（Mean）±標準差（SD）表示，并且分別計算出某特定重金屬污染及重金屬混合污染下的日均最大攝人魚肉量以及重金屬單因子污染指數(shù)（Pi）和重金屬污染指數(shù)（MPI）。同時，采用SPSS 22.0軟件進行相關數(shù)據(jù)的分析和檢驗。利用單因素方差法和最小顯著差數(shù)法進行各樣本之間的差異性分析，若P<0.05則表示具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 魚體肌肉的重金屬含量

結果（表3）表明，不同重金屬在魚體肌肉中含量存在差異，其中Zn含量在兩種魚肌肉中均是最高，兩種魚肌肉中Ag檢測含量均低于檢測下限0.02 mg/kg，大口鲇肌肉中以Pb含量為最低，黃顙魚肌肉中以Cd含量為最低。大口鲇肌肉中重金屬含量排序為Zn>Mn>Cu>Hg>Cr>Cd>Pb>Ag，黃顙魚肌肉中重金屬含量排序為Zn>Cu>Pb>Mn>Hg>Cr>Cd>Ag。同時，同種重金屬在不同魚體內(nèi)含量也有所不同，黃顙魚肌肉中Cu、Cr、Pb和Hg含量均高于大口鲇。

2.2 烏江沙坨電站庫區(qū)大口鲇和黃顙魚食用風險分析

選取健康危害系數(shù)法（HQ）和健康危害指數(shù)（HI）對烏江沙坨電站庫區(qū)大口鲇和黃顙魚進行食用安全性評價，結果如表4所示。結果表明，整體上（除Ag、Zn、Cd以外）黃顙魚的最大日均攝人量要大于大口鲇，在未造成食用安全風險的前提下，人體食用黃顙魚的健康風險較大口鲇要低。從已檢出含量值的重金屬來看，食用安全風險以Hg為最高，Mn最低;其中黃顙魚具體表現(xiàn)為Mn>Pb>Cu>Cr>Zn>Cd>Hg，大口鲇具體表現(xiàn)為Mn>Cu>Pb>Zn>Cr>Cd>Hg。此外，從混合污染的最大日均攝食量（HI）來看，人體食用黃顙魚和大口鲇的健康風險限值分別為不超過0.136和0.105 kg/d。

2.3 烏江沙坨電站庫區(qū)魚體重金屬污染評價

參考賈曉平等[20]對廣東省沿海牡蠣的研究評價指標，兩種魚均未達到重污染水平（P≥1）（表5）。在黃顙魚肌肉組織中具體表現(xiàn)為Cr（Pi為0.036，<0.2）和Pb（P為0.116，<0.2）均屬于正常背景值水平，Hg（ 0.2<0.480<0.6）屬于輕污染水平，Cd（0.6≤P=0.650<1）屬于中污染水平;在大口鲇肌肉中具體表現(xiàn)為Cr（ P.=0.070）屬于正常背景值水平，Cd （P=0.570）和Hg（Pi=0.5 17）均屬于輕度污染水平，Pb（只=0.682）屬于中度污染水平。此外，經(jīng)計算得出黃顙魚和大口鲇均屬中污染程度（0.17≤MPI≤2.09），大口鲇污染程度略高于黃顙魚。

3 小結與討論

Zn、Mn和Cu在大口鲇和黃顙魚體內(nèi)含量比其他幾種重金屬含量高，與蔡深文等[3]和王麗等[6]的研究結果相同;其中各重金屬在魚類肌肉組織中含量有所不同，這可能是因為不同種魚體內(nèi)各種重金屬的半衰期具有差異性，還可能與研究區(qū)域重金屬的天然背景較其他區(qū)域不同有關[3.21];除此之外，還可能是因為Zn、Mn和Cu是生物生理活動的必需元素，更容易在魚體中被主動吸收。[22]，并且Cu在生物體內(nèi)不僅參與一些酶的合成和黑色素合成，同時參與造血過程中銅及鐵的代謝[23]。

大口鲇體內(nèi)Zn、Mn和Cd含量較黃顙魚要高，即重金屬在肉食性魚類大口鲇體內(nèi)的含量比雜食性魚類黃顙魚高，這與蔡深文等[24]、謝文平等[25]和王麗等[6]的研究結果相同，一方面是因為重金屬在魚體內(nèi)的富集程度會隨魚類的行為、代謝活動和生存環(huán)境等因素的不同而呈現(xiàn)出不同的情況[3]，并且重金屬在魚體內(nèi)的富集特征還與魚的種類和機體組織有關[26];另一方面可能是因為肉食性魚類所處食物鏈的營養(yǎng)級相對較高所導致，即重金屬從食物鏈的低端向高營養(yǎng)級傳遞，逐級吸收和轉化，使得含量慢慢富集增高[3]。黃顙魚肌肉中Cu、Cr、Pb和Hg含量均高于大口鲇，即雜食性>肉食性，與虎貞貞[27]的研究結果相同，這可能是因為自然環(huán)境中生物體內(nèi)重金屬含量并不一定與生物在食物鏈中所處的營養(yǎng)級有相關關系，還受到生物的同化、排出等過程以及其他生理生化因子的影響[28]。

已有研究表明，在烏江流域內(nèi)沉積物中重金屬Pb、Hg、Cu和Cd均存在不同程度的生態(tài)危害[11]。烏江沙坨電站庫區(qū)大口鲇和黃顙魚體內(nèi)重金屬Pb、Hg、Cu和Cd與前人研究相比，其中重金屬Hg較田林鋒等[29]對貴陽百花湖的研究結果（ 0.13 mg/kg）要高;余楊等[14]對三峽水庫的研究結果中得出Pb為0.08mg/kg和Cd為0.013 mg/kg，其結果要遠低于烏江沙坨電站庫區(qū);與東江惠州段（0.185 mg/kg）相比也要高[6]。這說明烏江流域內(nèi)沉積物中重金屬Pb、Hg、Cu和Cd的生態(tài)危害對烏江沙坨電站庫區(qū)魚類有一定的影響。

參照國家食品污染物限量標準（GB2762-2017），可得魚體內(nèi)Cr、Pb、Cd和Hg的標準限量值依次是2.0、0.5、0.1和0.3 mg/kg，本研究中黃顙魚和大口鲇魚體肌肉中重金屬含量都低于國家限量標準，但在歐盟食品重金屬限量標準中，Pb和Cd限量標準分別為0.3和0.05 mg/kg，Cd在大口鲇肌肉中的含量高于歐盟標準，Pb和Cd在黃顙魚肌肉中含量高于歐盟標準。大口鲇和黃顙魚中Hg產(chǎn)生的健康風險均最大，這可能與重金屬Hg自身的毒性較高有關，較蔡深文等[3]研究中大口鲇（ 0.268 kg/d）和黃顙魚（0.356 kg/d）要低。若成人大口鲇和黃顙魚日均攝人量分別低于0.105和0.136 kg，則不會造成潛在的健康危害風險，在兩種魚類中大口鲇食用安全風險較大，但參考烏江沙坨庫區(qū)周邊居民對野生魚類的食用習慣和頻率，故食用健康風險較低。

魚體Pb、Hg和Cd的污染程度較其余重金屬要高，這一方面可能與烏江該段流域內(nèi)航道運行中含Pb汽油的使用有關，另一方面可能與烏江流域內(nèi)沉積物重金屬中Pb的富集度相對較高有關[11];文玉芳[30]通過對烏江下游沿河到彭水段汞含量調(diào)查，得出魚體肌肉中Hg含量在國內(nèi)淡水河湖魚類中居于較高位值;吳迪等[11]研究了烏江流域中沉積物重金屬污染特征，發(fā)現(xiàn)Hg對烏江流域污染嚴重，并且烏江流域表層沉積物中Cd屬于中等生態(tài)危害;還有學者研究表明，在水環(huán)境中沉積物是重金屬最大蓄積庫，并且也是重金屬污染的來源地[21]，魚體富集水體中來自沉積物釋放的重金屬，從而導致重金屬Pb、Hg和Cd相對其他重金屬的污染程度要高。重金屬污染指數(shù)顯示，兩種魚類對重金屬的富集程度表現(xiàn)為大口鲇大于黃顙魚，進一步說明了在食性上肉食性魚類對重金屬的富集大于雜食性，這與韋麗麗等[31]對長江三峽庫區(qū)的研究結果一致。通過分析魚體重金屬含量可知，烏江沙坨電站庫區(qū)存在潛在的重金屬污染風險，這與吳迪等[11]在研究烏江流域沉積物重金屬污染特征和生態(tài)風險評價中的結論基本相同，說明烏江流域內(nèi)重金屬污染依然存在，該區(qū)域魚類存在一定程度的重金屬污染風險，應予以長期關注。

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基金項目：貴州省科學技術基金基礎計劃項目（黔科合基礎[2016] 1151）;農(nóng)業(yè)部長江中上游漁業(yè)資源環(huán)境科學觀測實驗站資助項目（2016ESOF-03）;銅仁學院博士科研啟動基金項目（ trxyDH1521）

作者簡介：巴家文（1984-），男，江西都昌人，副教授，博士，主要從事魚類生態(tài)學研究，（電話）17716636018（電子信箱）hajiawen@163.com。