水產(chǎn)品重金屬污染檢測(cè)技術(shù)及去除方法研究進(jìn)展

王炫凱，曲寶成*，胡柳林

（1.大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.設(shè)施漁業(yè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023）

重金屬是人類排放到水環(huán)境中的一類重要污染物，具有毒性、持久性和生物累積性等特點(diǎn)，可在魚類等水產(chǎn)品中積累，對(duì)人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等重金屬即使在低濃度水平下，也會(huì)造成人類心血管、消化或生殖系統(tǒng)疾病。因此，重金屬毒性研究較受關(guān)注。水產(chǎn)品是蛋白質(zhì)和維生素的重要來源。美國(guó)心臟協(xié)會(huì)研究表明，每周吃兩份魚可保持身體健康。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）的報(bào)告，2016年世界水產(chǎn)品總產(chǎn)量已達(dá)2億t以上。隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，重金屬等污染物進(jìn)入水體并在水產(chǎn)品中富集，通過食物鏈，最終威脅人類健康。關(guān)于水產(chǎn)品重金屬污染的研究較多。Lin等通過電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定了黃渤海地區(qū)養(yǎng)殖扇貝的重金屬含量。Tripathi等發(fā)現(xiàn)將鳳眼蓮和浮萍作為污水處理中的生物過濾器，要比傳統(tǒng)的沉降、有機(jī)物吸附等方法更容易降低污水中重金屬的濃度。現(xiàn)介紹了重金屬對(duì)水生生物和人類的危害，比較了水產(chǎn)品重金屬的檢測(cè)技術(shù)和去除方法。

1 水產(chǎn)品重金屬污染的危害

重金屬通常不能被生物降解，多以不同的物理和化學(xué)形式存在于水體、土壤和空氣等介質(zhì)中,并具有遷移轉(zhuǎn)化和生物積累的特性。重金屬進(jìn)入人體后，在人體內(nèi)富集，阻礙人體生命代謝過程，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。重工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)廢水直排入河、湖和海，給水體帶來了無法自凈的污染，此類污染是水產(chǎn)品重金屬最主要的來源。此外，飼料投喂和漁用藥品使用也會(huì)引起重金屬含量超標(biāo)。

水產(chǎn)品重金屬污染的不利影響主要有兩方面。一是抑制水生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖；二是進(jìn)入人體后輕則產(chǎn)生毒性效應(yīng)，重則導(dǎo)致死亡。

1.1 重金屬對(duì)水生生物的危害

重金屬是一種具有持久毒性的化學(xué)污染物，可使水生生物發(fā)生畸形、突變甚至死亡。Stephanie等研究發(fā)現(xiàn)，Cd暴露導(dǎo)致鰱（）幼魚腮、肌肉和臟器等組織受損，使其在游泳過程中因耗氧量增加而引起耗氧代謝效率降低，從而導(dǎo)致鰱幼魚的游泳能力下降，說明重金屬對(duì)魚類的生命活動(dòng)會(huì)造成一定影響；Roberta等將斑馬魚（）胚胎暴露于不同濃度的氯化鋅（ZnCl）中，斑馬魚孵化延遲，鈣化過程中出現(xiàn)畸形等較明顯的生長(zhǎng)缺陷。此外，重金屬一般都不是單一存在的，不同重金屬的共同存在可能會(huì)影響水生生物的正常生長(zhǎng)與繁殖，交互影響較為復(fù)雜，有待深入研究。

1.2 重金屬對(duì)人類的危害

重金屬進(jìn)入人體后，會(huì)導(dǎo)致癌癥、身體畸形和突變效應(yīng)，影響人體免疫功能的正常運(yùn)行,加重一些非特異性疾病的病情。常見重金屬對(duì)人體的危害見表1。

表1 幾種常見重金屬對(duì)人體的危害

2 水產(chǎn)品重金屬檢測(cè)技術(shù)

2.1 常規(guī)檢測(cè)技術(shù)和方法

2015年，國(guó)家出臺(tái)了《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品》（GB 2733—2015），因部分污染物含量較低，需要有對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法。表2為水產(chǎn)品中污染物檢測(cè)方法及規(guī)范（重金屬部分）。重金屬分析檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

表2 水產(chǎn)品中污染物檢測(cè)方法及規(guī)范（重金屬部分）

表3 重金屬分析檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

目前，關(guān)于重金屬的分析檢測(cè)方法包括原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等四大類。

續(xù)表

上述四種檢測(cè)方法由于所用儀器價(jià)格較高，抽樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，樣品處理與檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)流程復(fù)雜，對(duì)研究人員的儀器操作水平要求高，不適宜現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。迫切需要能快速檢測(cè)水產(chǎn)品中重金屬等污染物含量的技術(shù)，以彌補(bǔ)常規(guī)檢測(cè)技術(shù)的劣勢(shì)。

2.2 快速檢測(cè)技術(shù)和方法

快速檢測(cè)技術(shù)可在水產(chǎn)品生產(chǎn)銷售時(shí)對(duì)污染物進(jìn)行快速排查和篩選，耗時(shí)較短，能有效預(yù)防和減少大型食品安全事故發(fā)生的概率。劉騰鵬利用電磁感應(yīng)電熱蒸發(fā)（IETV）的樣品導(dǎo)入方式，結(jié)合介質(zhì)阻擋放電（DBD）和氣相富集（GPE）技術(shù)，構(gòu)建了適用于Hg、Cd的固體進(jìn)樣裝置，并與原子熒光光譜儀（AFS）串聯(lián)集成。該方法分析時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單,是一種靈敏且可靠的水產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)。

快速檢測(cè)技術(shù)篩查的難點(diǎn)為痕量污染物檢出限和假陽(yáng)率偏高，需提升檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度，目前國(guó)內(nèi)還沒普及水產(chǎn)品重金屬的快速檢測(cè)技術(shù)。未來，應(yīng)在減少測(cè)試時(shí)間的前提下，降低快速檢測(cè)技術(shù)的假陽(yáng)率，針對(duì)各種干擾因素制定措施，進(jìn)一步提高測(cè)試的精度與準(zhǔn)確度，向定性、定量分析方面發(fā)展，做到實(shí)時(shí)檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并重，提升對(duì)水產(chǎn)品中復(fù)雜污染物的檢測(cè)效果。

3 去除水產(chǎn)品重金屬污染的辦法

3.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法指把碳酸化物、磷酸化物和硫化物等投放到重金屬含量較高的廢水中，使其與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到固液分離的效果。定期向水中潑灑生石灰也較為有效。目前，關(guān)于采用化學(xué)沉淀法去除水體重金屬污染的研究較少，常規(guī)絮凝劑去除重金屬的效果不甚理想，今后研究的重點(diǎn)為開發(fā)具有捕集重金屬基團(tuán)的新型絮凝劑，如Jia等對(duì)芳香環(huán)有機(jī)物進(jìn)行改性，合成了殼聚糖絮凝劑，加入重金屬之后，可促進(jìn)三元絡(luò)合物的形成，重金屬與有機(jī)物能夠產(chǎn)生強(qiáng)配位作用，增強(qiáng)了協(xié)同絮凝效果。

3.2 物化吸附法

天然礦石、活性炭和合成沸石等多孔性固體物質(zhì)為采用物化吸附法去除水環(huán)境中重金屬的常用吸附材料。Beckingham等研究表明，加入活性炭可顯著減少生物對(duì)Cd的吸收，碳質(zhì)材料也可使重金屬趨于穩(wěn)定，減少其流動(dòng)和在生物體內(nèi)的富集，降解污染物的原位微生物。

3.3 生物吸附法

生物吸附法一般利用微生物、動(dòng)物和植物等進(jìn)行重金屬去除，具有成本低和效率高的優(yōu)點(diǎn)。微生物為包括細(xì)菌、真菌、一些小型的原生生物、顯微藻類等在內(nèi)的一大類生物群體以及病毒，它們的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和凝膠型或大孔型的離子交換樹脂較為類似，所以從溶液中螯合和吸附重金屬離子的速度快、效果好。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化，個(gè)別微生物具有重金屬離子抗性基因，能夠防治重金屬污染。近年來，有許多關(guān)于應(yīng)用微生物技術(shù)去除水體中重金屬離子的相關(guān)報(bào)道。蠟樣芽孢桿菌是Moreno-Benavides等從制革廠廢水中提取出的一種呈奶油狀且半透明的細(xì)菌，在LB培養(yǎng)基中，該細(xì)菌可有效降低六價(jià)鉻［Cr（Ⅵ）］濃度，該研究還比較了在有無葡萄糖的狀態(tài)下，該細(xì)菌對(duì)電鍍廠廢水與人造革廢水中Cr（Ⅵ）的去除效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在葡萄糖存在的狀態(tài)下，人造革廢水中Cr（Ⅵ）的去除效果明顯。

3.4 生態(tài)修復(fù)法

生態(tài)修復(fù)法綜合運(yùn)用物理、化學(xué)和生物方法，使用人工構(gòu)建的方式，如生態(tài)土塘和人工濕地等，修復(fù)環(huán)境。目前，此類研究較多。如Sheoran等研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地一般通過物理、化學(xué)以及生物三者的聯(lián)合作用去除重金屬；吳長(zhǎng)淋還對(duì)人工濕地去除重金屬污染的原理和影響因素做了重點(diǎn)研究，較為系統(tǒng)地闡述了人工濕地處理含重金屬污染廢水的現(xiàn)狀。

4 結(jié)語(yǔ)

論述了水產(chǎn)品重金屬污染的危害、目前主流的分析檢測(cè)技術(shù)以及去除方法，旨在為水產(chǎn)品重金屬污染相關(guān)研究提供借鑒與參考。未來還需不斷開發(fā)快速檢測(cè)技術(shù)，有關(guān)部門也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水產(chǎn)品重金屬的污染監(jiān)管力度，綜合運(yùn)用多種方法去除水產(chǎn)品中的重金屬，為“十四五”漁業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。