海洋水產(chǎn)品中重金屬檢測方法的研究進(jìn)展

王林華 ，歐陽樂飛 ，張慶起 ，高煥 ，2，3

（1.江蘇海洋大學(xué)海洋生命與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005；2.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院，江蘇 連云港 222005；3.江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)與利用平臺，江蘇 南京 210014；4.連云港贛榆佳信水產(chǎn)開發(fā)有限公司，江蘇 連云港 222100）

隨著工業(yè)化的發(fā)展，近海養(yǎng)殖區(qū)的重金屬污染越來越嚴(yán)重，水產(chǎn)品中重金屬超標(biāo)。一般把比重在5以上的金屬定義為重金屬，它們的金屬的密度都在4.5 g/m3以上[1]。有些重金屬是水產(chǎn)品所需的基本元素，但是重金屬超標(biāo)會危害到他們的生命，破壞生態(tài)平衡。重金屬不僅對水體有影響，而且對水域內(nèi)的養(yǎng)殖對象也有一定的影響[2]。有些重金屬對機(jī)體是有利的，是細(xì)胞內(nèi)分子組成的一部分，但是一旦這些重金屬超標(biāo)會導(dǎo)致機(jī)體運(yùn)行紊亂，造成機(jī)體中毒甚至死亡，這給生態(tài)環(huán)境和人類的身體健康構(gòu)成了極大的威脅。某些重金屬也會通過食物鏈進(jìn)入到人的身體中，對人的生命安全造成一定的威脅。重金屬進(jìn)入動物體內(nèi)后，不能被代謝，易在體內(nèi)富集。針對水產(chǎn)品重金屬污染問題，已經(jīng)發(fā)展多種檢測技術(shù)，本文對檢測技術(shù)做一綜述，以期未來開發(fā)更好的海洋水產(chǎn)品重金屬檢測技術(shù)。

1 海洋水產(chǎn)品中重金屬的污染概況

水產(chǎn)品是我國重要的食物來源之一，但是由于重金屬污染，水產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重影響[3]?；裘缑鏪3]調(diào)查了我國沿海地區(qū)水產(chǎn)品的重金屬暴露量，結(jié)果表明我國沿海地區(qū)的水產(chǎn)品中Cr、As、Cd、Hg和Pb都超標(biāo)。研究表明，不同的海洋水產(chǎn)品對重金屬的富集有一定的差異。梁輝等[4]對廣東省銷售的水產(chǎn)品進(jìn)行重金屬含量測定，結(jié)果表明鎘的超標(biāo)率高低依次為為蟹類＞貝類＞蝦類＞海水魚。另外不同的組織器官對重金屬的富集程度也不同，重金屬在凡納濱對蝦的不同組織中含量不同，在肝胰腺中含量最多，總趨勢是肝胰腺含量＞肌肉中含量[5]。此外，同一重金屬在不同地區(qū)的水產(chǎn)品中含量也有差異，梁鵬[6]對廣東省售水產(chǎn)品中汞含量進(jìn)行調(diào)查，研究表明廣東省水產(chǎn)品中汞含量的總體情況為粵西＞粵東＞珠江三角洲。因此，綜上所述，海洋水產(chǎn)品的面臨的重金屬污染情況是很復(fù)雜的。

2 常見重金屬毒性作用

重金屬主要作用于動物的肝臟、腎臟和生殖器官，重金屬在肝臟、腎臟和生殖器官中富集，影響這些器官的正常運(yùn)行，如鎘能影響肝臟的正常代謝[7]，危害腎小管的功能[8]，影響生殖激素的合成和分泌[9]。但是一些重金屬對細(xì)胞組織的影響也有一定差異。如鎘能破壞DNA，使細(xì)胞的粘附力下降[10]。鉛的濃度會影響兒童的智商，隨著血鉛濃度從1～10 μg每分升增加，智商的總變化為-8.0分[11]。汞能影響神經(jīng)通路，抑制Na+/K+-ATP酶性，降低神經(jīng)傳導(dǎo)速度[12]。由此可見，重金屬的毒性作用非常強(qiáng)，而且重金屬污染范圍大，因此建立快速、簡便的重金屬檢測技術(shù)刻不容緩。

3 海洋水產(chǎn)品中重金屬主要檢測技術(shù)

目前檢測水產(chǎn)品中重金屬含量的主要技術(shù)有原子光譜技術(shù)、電化學(xué)分析技術(shù)和發(fā)光細(xì)菌檢測技術(shù)等[13]。原子光譜技術(shù)主要包括電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）檢測技術(shù)、原子熒光光譜法（AFS）檢測技術(shù)、原子吸收光譜法（ASS）檢測技術(shù)和X射線熒光光譜法（XFS）檢測技術(shù)等；電化學(xué)分析法常用的有電化學(xué)方法有溶出伏安法、離子選擇性電極法和電位溶出法等；發(fā)光細(xì)菌檢測法包括直接法和生長法。

3.1 原子光譜法

原子光譜技術(shù)因?yàn)闄z測高效和靈敏度高等原因應(yīng)用越來越廣泛。ICP-AES根據(jù)不同能量的原子或者離子獲得的波長不同，由此來分析樣品[14-15]。主要優(yōu)點(diǎn)是檢出限較好、準(zhǔn)確度高、操作方便、分析范圍廣、速度快和樣品用量少[14-15]。毛偵軍等[16]采用ICPAES對蝦蛄中砷和鋁元素的含量進(jìn)行定量測定，得出砷元素的檢出限為1.2 μg/L，鋁元素的檢出限為6.0 μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.5%。但是ICP-AES費(fèi)用較高，對元素分析的優(yōu)勢不明顯。

AFS用光源激發(fā)原子，發(fā)出熒光，檢測器可以根據(jù)熒光強(qiáng)度來檢測樣品[15]。AFS的重要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、檢出限低、干擾少，能同時測定多種元素。蘇維華等[17]采用液相色譜-原子熒光光譜聯(lián)用（LCAFS）測定蛤蜊中無機(jī)砷的均勻性，所檢測的45個數(shù)據(jù)精密度達(dá)到要求，測量方法重復(fù)性好，檢測方法可以得到有效控制。然而AFS的應(yīng)用范圍比較小，要加入某種試劑才能達(dá)到熒光分析的目的。

ASS是利用基態(tài)原子吸收特征光，根據(jù)光的強(qiáng)度來測定樣品，主要優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、抗干擾能力好、樣品用量小[15]。Tuzen[18]用石墨烯原子吸收法來測定魚樣中重金屬（Pb，Cd，F(xiàn)e，Cu，Mn 和 Zn）的濃度，所有元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于7%。但是ASS的光源特定性不高，多元素檢測難，有些元素的靈敏度不高。

XFS利用X光照射樣品，然后檢測儀器對產(chǎn)生的熒光進(jìn)行記錄和分析[19]。XFS分析速度快，可分析元素范圍廣，光譜干擾少。蔣成等[21]用X射線熒光光譜技術(shù)測定干燥原料魚樣中的鎘，檢測限達(dá)0.088 mg/kg，線性范圍為0.088～1.286 mg/kg，該快速檢測方法測定單個樣品只需40 min左右，為樣品檢測提供了一種高效的篩查手段。但目前XFS費(fèi)用高，操作復(fù)雜。

綜上所述，原子光譜技術(shù)能很好的檢測出一些樣品，但是目前這些方法用到的都是大型儀器，而且都價(jià)格昂貴，通常只有大型檢測機(jī)構(gòu)才能夠使用，這些儀器對于操作人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)要求也較高。所以這些儀器很難推廣到基層，限制了檢測的效率，難以真正客觀的反應(yīng)海洋水產(chǎn)品中重金屬污染的實(shí)際狀況。

3.2 電化學(xué)分析法

隨著人們對電化學(xué)分析理論的深入研究，一些新興的電化學(xué)檢測方法逐漸為人們所開發(fā)。溶出伏安法是在恒電壓下，通過掃描電極上的物質(zhì)，然后記錄下電流電位曲線圖來分析和測定的[22]。溶出伏安法靈敏度高、選擇性好和電極多樣化，特別適于元素形態(tài)分析。Li[23]等構(gòu)建了氮摻雜碳量子點(diǎn)氧化石墨烯（NCQD-GO）陽極溶出伏安法測定鉛離子的新型電化學(xué)傳感器，鉛離子檢測的線性范圍為20.72～10 360 μg/L，最低檢測限為 1.17 μg/L。但是目前溶出伏安法檢測重金屬的準(zhǔn)確度不好，重視性差。

離子選擇電極是由敏感膜、內(nèi)參比電極和內(nèi)參比溶液三部分組成的傳感器。離子選擇性電極法一般不需進(jìn)行化學(xué)分離，操作簡便迅速，可以分辨不同離子的存在形態(tài)[24]。門洪[14]合成了一種Fe離子選擇電極（Fe-ISE），并對研制了Fe薄膜傳感器（Fe-LAPS），F(xiàn)e-LAPS的分辨率和靈敏度比Fe-ISE提高了7.69倍。但是離子選擇電極法受溫度影響大，而且可能受到溶液內(nèi)其他離子的干擾[24]。

電位溶出法不同于溶出伏安法，它是在一定的電壓下將要分離的離子富集在工作電極上，然后切斷電路將工作電極和參比電極連接到記錄儀上，記錄電位對應(yīng)的曲線[25]。電位溶出法干擾因素少、分辨率高，可用于水產(chǎn)品中鉛、鎘、銅的同步快速檢測。沈頤涵[26]利用微分電位溶出法同步檢測水產(chǎn)品中的鉛、鎘、銅，水產(chǎn)樣品檢測中鉛的檢出限為0.47 μg/L，鎘的檢出限為 0.32 μg/L，銅的檢出限為 0.89 μg/L，回收率也大大提高。但是在測定某些金屬元素時，電位溶出法的靈敏度不高。

雖然電化學(xué)檢測技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多，但是目前還在發(fā)展階段，電極不穩(wěn)定，需要延長使用壽命和提高精確度[24]。

3.3 發(fā)光細(xì)菌檢測法

根據(jù)發(fā)光細(xì)菌檢測法的機(jī)理，可以將發(fā)光細(xì)菌檢測法分為直接法和生長法[27]。直接法是將一定濃度的發(fā)光細(xì)菌直接接種到有害物質(zhì)的溶液中，可以立刻檢測發(fā)光強(qiáng)度[27]。Trang等[28]在越南的紅河和湄公河三角洲地區(qū)共收集了194個地下水樣本，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在地下水中砷濃度為7 μg/L時表現(xiàn)良好，其生物發(fā)光信號在10～100 μg/L范圍內(nèi)呈線性增長，這種方法在其他地下水資源砷污染區(qū)域的篩選中具有巨大潛力。

生長法是指發(fā)光細(xì)菌在有害物質(zhì)中繁殖一段時間，通過檢測發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度來檢測重金屬[27]。Thomulka等[29]評估直接法和生長法測定水中危害物的有效性，發(fā)現(xiàn)生長法比直接法更靈敏，對水產(chǎn)品中重金屬的檢測更加準(zhǔn)確。

近年來，發(fā)光細(xì)菌檢測法因?yàn)殪`敏度高，檢測時間短而備受歡迎，但是目前發(fā)光細(xì)菌檢測重金屬的方法還存在特異性不強(qiáng)和重現(xiàn)性不佳的問題。為此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光細(xì)菌檢測法結(jié)合了基因工程技術(shù)和一些現(xiàn)代大型分析儀器在不斷的改進(jìn)和完善。

4 展望

綜上所述，經(jīng)過多年的發(fā)展，海洋水產(chǎn)品中的重金屬檢測技術(shù)有了很大的突破，開發(fā)了許多經(jīng)濟(jì)、簡便、可以進(jìn)行現(xiàn)場快速檢測的新技術(shù)。如何建立低成本、簡便易行、快速高效的篩選檢測方法，對于海洋水產(chǎn)品中重金屬檢測體系的有效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而這也是目前海洋水產(chǎn)品檢測分析領(lǐng)域主要的技術(shù)瓶頸之一。未來檢測技術(shù)應(yīng)趨向傳感器集成和在線檢測技術(shù)，針對一些領(lǐng)域檢測需求，開發(fā)專業(yè)的檢測儀器，針對養(yǎng)殖方式的需求，建立在線監(jiān)測技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。