遼東灣菲律賓蛤仔肌肉和內(nèi)臟中重金屬濃度分布與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

徐家玉，姜玖頏，劉金婷，徐藝倬，楊松，劉永華

（錦州醫(yī)科大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

遼東灣是渤海北部的半封閉水體,渤海三大海灣之一。遼東灣與公海之間的水交換緩慢，污染物不易從遼東灣運(yùn)出。許多河流（如大凌河、小凌河、遼河和大遼河等）匯入遼東灣。遼東灣周邊有不同規(guī)模的城市，大部分沿海地區(qū)都是港口和工業(yè)區(qū)，沿海還分布著許多水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，人類活動(dòng)干擾嚴(yán)重。大量生活污水和含有各種污染物的工業(yè)廢水排入遼東灣，如重金屬等[1,2]。

重金屬具有持久性、穩(wěn)定性、毒性，不可生物降解和生物累積性，可在生物體中累積并引起許多疾病[3]。海洋環(huán)境中的重金屬對(duì)水生生物和消耗水生生物的人類構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。確定水生生物體中的重金屬濃度，了解食用重金屬污染的海產(chǎn)品對(duì)人類造成的健康風(fēng)險(xiǎn)十分必要[4]。

菲律賓蛤仔（俗稱花蛤子、雜色蛤）Ruditapes philippinarum 通常生活在淤泥和沉積物中，能累積沉積物中的重金屬[5]。菲律賓蛤仔味道鮮美、營養(yǎng)豐富，深受廣大消費(fèi)者喜愛，消費(fèi)量很大，是世界和遼東灣常見的重要食用貝類和廣為養(yǎng)殖的貝類之一。菲律賓蛤仔品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響消費(fèi)者的身體健康。確定遼東灣沿岸菲律賓蛤仔中重金屬濃度，有助于了解水生環(huán)境中重金屬的污染情況和評(píng)估食用后的健康風(fēng)險(xiǎn)。本研究測(cè)定了遼東灣沿岸菲律賓蛤仔肌肉和內(nèi)臟中As、Cd、Cu 和Pb 的濃度，分析重金屬的組織分布，評(píng)價(jià)對(duì)消費(fèi)者的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集和準(zhǔn)備

2017 年7 月和8 月，在遼東灣沿岸河流入?？?、市政排污口和工業(yè)企業(yè)集中的區(qū)域設(shè)置7 個(gè)采樣點(diǎn)（S1-S7）（圖1），按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》GB 17378-2007 采集各點(diǎn)殼長＞2.5 cm 的樣品，約2 kg。用刷子除去樣品表面附著的污物，清水沖洗后收集肌肉和內(nèi)臟組織。將3 個(gè)個(gè)體的肌肉組織混合形成單個(gè)樣品，15 個(gè)個(gè)體的內(nèi)臟混合形成單個(gè)樣品[8]。將樣品凍干，研磨成粉末。

圖1 遼東灣采樣點(diǎn)Fig.1 Map of sampling sites at the Liaodong Bay,China

將0.2 g 干燥樣品置于含有3 mL HNO3（65%）（Suprapur；Merck，Damstadt，Germany）和1 mL H2O2（35%）（Suprapur；Merck）的管中。然后將管置于微波消解儀（CEM，Buckingham，UK）中消化。用超純水將消化物稀釋至50 mL，用0.45 μm 膜濾器過濾。用原子吸光光度儀（Agilent 220FS，USA），無火焰原子吸光光度法測(cè)定Cd、Cu、Pb 的濃度，火焰原子吸光光度法測(cè)定As 的濃度，并與國標(biāo)GB18421-2001 規(guī)定的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

1.2 數(shù)據(jù)分析

結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，用SPSS 18.0軟件分析數(shù)據(jù)，P＜0.05 差異顯著。用單因素方差分析確定重金屬濃度在不同采樣點(diǎn)的空間分布差異，用t 檢驗(yàn)確定重金屬濃度在肌肉和內(nèi)臟中的分布差異。

1.3 人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

使用THQs 和CRmaxs評(píng)估菲律賓蛤仔中重金屬對(duì)人類健康的風(fēng)險(xiǎn)[6]。使用以下公式計(jì)算THQ 和CRmax（本研究中選用肌肉樣品中的重金屬濃度）：

其中C 是重金屬濃度[mg/kg 濕重（wet weight,ww）]，Wclam是成年人每日攝入菲律賓蛤仔的量（38.9 g/d）[7]，ED 是暴露持續(xù)時(shí)間（74.8 y，預(yù)期平均壽命）[8]，EF 是暴露頻率（365 d/y），BW 是平均體重（成人63 kg）[9]，RfD 是重金屬的平均口服參考劑量[10]，Atn 是非致癌物的平均暴露時(shí)間（ED 365 d/y），10-3是單位換算系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菲律賓蛤仔肌肉和內(nèi)臟中的重金屬濃度

菲律賓蛤仔肌肉和內(nèi)臟樣本中的重金屬濃度如圖2 所示。各采樣點(diǎn)樣品中的Cd 濃度非常高，特別是S6 和S7 的Cd 濃度遠(yuǎn)高于Cd 的III 類標(biāo)準(zhǔn)。S1、S3 和S4 位點(diǎn)的樣品中Cd 濃度超過了II 類標(biāo)準(zhǔn)。S2 和S5 的樣品中Cd 濃度接近II 類標(biāo)準(zhǔn)。世界衛(wèi)生組織在1982 年設(shè)定的最大允許含量為2 mg/kg·ww，相當(dāng)于II 類標(biāo)準(zhǔn)[11]。S7 內(nèi)臟樣品中的As濃度超過了II 類標(biāo)準(zhǔn)。所有樣品中的Cu 濃度都較低，低于Cu 的I 類標(biāo)準(zhǔn)。S5 點(diǎn)樣品的Pb 濃度高于其他點(diǎn)，但低于Pb 的II 類標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 各采樣點(diǎn)菲律賓蛤仔樣本不同組織中的重金屬濃度Fig.2 Concentration ranges of heavy metals in different tissues of Manila clam（Ruditapes philippinarum）at different sampling sites

2.2 菲律賓蛤仔中重金屬生物累積的組織特異性

不同重金屬在菲律賓蛤仔不同組織中的生物累積模式具有特異性（圖3）。內(nèi)臟樣品中As、Cu 和Pb 的濃度顯著高于肌肉樣品（P＜0.05），而肌肉樣品中Cd 濃度顯著高于內(nèi)臟（P＜0.05）。

圖3 遼東灣菲律賓蛤仔肌肉和內(nèi)臟中重金屬濃度的比較Fig.3 Comparison of the heavy metal concentrations（mg/kg dry wt）in muscle and viscera of Manila clam（Ruditapes philippinarum）from Liaodong Bay

2.3 菲律賓蛤仔中重金屬對(duì)消費(fèi)者的健康風(fēng)險(xiǎn)

菲律賓蛤仔肌肉組織中的重金屬濃度以及國家和國際重金屬安全限量見表1。S1、S3、S4、S6 和S7的肌肉樣本中Cd 濃度（2.45～5.18 mg/kg·ww）超過了Cd（1～2 mg/kg·ww）的相關(guān)限值。S4 和S7 的樣品中的As 濃度（分別為0.6 mg/kg·ww和3.84 mg/kg·ww）超過了中國國家指標(biāo)0.5 mg/kg·ww。Cu 和Pb 濃度（分別為0.98～2.76mg/kg·ww和0.04～0.71mg/kg·ww）均在相關(guān)限度內(nèi)（分別為0.5～1.0 mg/kg·ww 和1.0～1.5 mg/kg·ww）。

表1 遼東灣菲律賓蛤仔肌肉組織中重金屬濃度Tab.1 Heavy metal concentrations（mg/kg w.w.）in the muscle tissues of Manila clam（Ruditapes philippinarum）from Liaodong Bay

用肌肉中重金屬濃度計(jì)算THQs 和CRmax，評(píng)價(jià)菲律賓蛤仔中重金屬對(duì)人類的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)（表2、表3）。無機(jī)砷比有機(jī)砷毒性更大，且假設(shè)無機(jī)砷占總砷濃度的3%進(jìn)行計(jì)算[3]。

表2 危害商數(shù)評(píng)價(jià)Tab.2 Estimated target hazard quotient（THQ）for Manila clam

表3 菲律賓蛤仔最大日消費(fèi)量評(píng)價(jià)Tab.3 Estimated maximum consumption rates（CRmax）of Manila clam

THQ≤1 表明沒有對(duì)人類造成風(fēng)險(xiǎn)；THQ＞1 意味著對(duì)人類構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)[3]。所有采樣點(diǎn)Cd 的THQs（2.189～6.397）均高于其他金屬。除Cd 外，所有采樣點(diǎn)的菲律賓蛤仔的重金屬濃度對(duì)人類沒有顯著風(fēng)險(xiǎn)（THQ＜1）。

重金屬可在菲律賓蛤仔中積累，消費(fèi)一定量的受污染的菲律賓蛤仔可能會(huì)對(duì)健康造成不良影響。因此計(jì)算了菲律賓蛤仔中重金屬的CRmax。Pb 的CRmax 較高，為887.32～15 750.00 g·ww。Cd 的CRmaxs（6.08～17.70g·ww）低于其他重金屬的CRmaxs，這意味著消費(fèi)遼東灣菲律賓蛤仔Cd 的健康風(fēng)險(xiǎn)概率高于其他重金屬。

3 討論

3.1 菲律賓蛤仔中的重金屬

遼東灣水完全交換的周期為15 年。許多河流（包括復(fù)州河、大凌河、小凌河、遼河、大遼河和五里河等）排入遼東灣。這些河流是遼東灣重金屬的重要來源[11]。所有采樣點(diǎn)樣品中Cd 的濃度非常高，S6點(diǎn)的肌肉樣品中的濃度超過了Cd 的III 類標(biāo)準(zhǔn)。這表明需要關(guān)注遼東灣的Cd 污染。S5 點(diǎn)樣品中的Pb濃度高于其他位點(diǎn)，但低于II 類標(biāo)準(zhǔn)。S7 點(diǎn)內(nèi)臟樣品中的As 濃度超過了II 類標(biāo)準(zhǔn)。這些結(jié)果表明，上述位點(diǎn)可能被這些重金屬污染。鉛濃度不高，但鉛及其鹽會(huì)導(dǎo)致腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)受損，即使食物中的濃度低也不容忽視[12]。

3.2 重金屬濃度的組織特異性差異

菲律賓蛤仔的重金屬往往效地積聚在內(nèi)臟中[13]。肝胰臟和腎臟在重金屬吸收、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和排泄中起重要作用。肌肉組織中的重金屬可以相對(duì)快速地去除。本研究中As、Cu 和Pb 主要累積在內(nèi)臟中。而Cd 主要累積在肌肉中。這與之前的研究相符[14]。在水生環(huán)境中Cd 主要處于溶解相，可能很容易被與之接觸的菲律賓蛤仔組織吸收，如外套膜[8]，從而導(dǎo)致Cd 在肌肉中累積的比內(nèi)臟中多。

3.3 潛在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

所有采樣點(diǎn)的Cd 的THQ 均大于1。Cd 的CRmax（6.08～17.70 g ww）低于其他重金屬的CRmax。這些結(jié)果表明，Cd 會(huì)對(duì)遼東灣菲律賓蛤仔的消費(fèi)者造成健康風(fēng)險(xiǎn)。

工業(yè)和人類活動(dòng)是Cd 進(jìn)入環(huán)境的主要原因。Cd 可以有效地積累在蛤蜊中。Cd 對(duì)人體有毒，會(huì)嚴(yán)重影響骨骼、中樞神經(jīng)系統(tǒng)（包括大腦）、腎臟、肺、肝臟和胎盤的結(jié)構(gòu)和功能。菲律賓蛤仔受到鎘污染，生活在遼東灣附近并長期食之的人可能面臨鎘風(fēng)險(xiǎn)。雖然菲律賓蛤仔味道鮮美、營養(yǎng)豐富、產(chǎn)量巨大，但鑒于Cd 帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)長期食用者應(yīng)限制用量，防止Cd 中毒。

本研究進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，菲律賓蛤仔是人類重金屬的唯一來源，其他來源如其他類型的海鮮、大米、蔬菜和水，并未包括在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。如果考慮所有可能的重金屬來源，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中重金屬給人類帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大。

3.4 結(jié)論

遼東灣菲律賓蛤仔中Cd 濃度較高。S7 的As，S5 的Pb 也不容忽視。菲律賓蛤仔中的重金屬具有典型的組織特異性生物累積模式。Cd 傾向于在肌肉中積累，而As、Cu 和Pb 在內(nèi)臟更有效地積累。Cd是消費(fèi)遼東灣花蛤引起健康風(fēng)險(xiǎn)的主要來源，其最大日消費(fèi)量為6.08～17.70 g ww。