洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)及其生活水域底泥微量元素含量特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

陳方偉，郭軍，李聰，楊鵬至，陳創(chuàng)，湯恒佳，廖琦

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局長(zhǎng)沙自然資源綜合調(diào)查中心，湖南 長(zhǎng)沙 410600

重金屬元素在自然狀態(tài)下不易降解，具有累計(jì)效應(yīng)甚至對(duì)生物有致癌作用。在生物體內(nèi)富集的重金屬元素可以通過(guò)食物鏈在人體蓄積、放大（孫鵬飛等，2021），從而對(duì)人體造成各種損害，甚至引起器官中毒（Emmerson B T，1973；汪鵬等，2018）。鎘（Cd）是對(duì)人體危害巨大的重金屬元素，研究表明人體Cd攝入量不存在安全閾值，應(yīng)盡可能地降低人體Cd攝入(汪鵬等，2018)，與Cd類似性質(zhì)的還有As、Pb、Cr、Hg等有毒重金屬元素。硒是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一，在一定范圍內(nèi)攝入對(duì)人體是有益的，同時(shí)具有防衰老、抗癌的功效，與適量的Cu、Fe、Zn等微量元素共同參與人體新陳代謝，維持人體器官正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而飲食是人體獲取這些有益微量元素最直接、最廣泛的來(lái)源。

淡水魚(yú)類富含人體所需的各種維生素和營(yíng)養(yǎng)元素，肉質(zhì)鮮嫩、易于消化，適合不同年齡段的人食用。根據(jù)《中國(guó)居民膳食指南科學(xué)研究報(bào)告（2021）》（中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)，2021），中國(guó)人均魚(yú)蝦攝入量為24.3g·d-1，不足三分之一的成年人能夠達(dá)到平均每天攝入魚(yú)蝦40 g以上。洞庭湖是中國(guó)重要的水產(chǎn)品基地，洞庭湖及其周邊水域養(yǎng)殖有大量魚(yú)類等水產(chǎn)品，年產(chǎn)量達(dá)59.34萬(wàn)噸。隨著工業(yè)發(fā)展引起的“三廢”排放，洞庭湖水域環(huán)境遭受到不同程度的污染，主要水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域魚(yú)類食用健康風(fēng)險(xiǎn)和重金屬污染也備受關(guān)注。目前，洞庭湖區(qū)域關(guān)于水質(zhì)和沉積物的研究較多，認(rèn)為湖區(qū)水質(zhì)基本達(dá)到《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2002）地表水Ⅲ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，整體水質(zhì)污染有逐漸加重的趨勢(shì)。沉積物中主要污染重金屬元素為Hg和Cd，全湖重金屬污染處于中度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，隨著環(huán)境保護(hù)、污染企業(yè)治理，底泥中重金屬污染水平有降低的趨勢(shì)（郭晶等，2016；馬如莉，2020）。有關(guān)魚(yú)類重金屬的研究也較多（田林峰等，2012；馬細(xì)蘭等，2018；張曉文等，2018；徐承香等，2020），絕大多數(shù)是關(guān)于不同魚(yú)類種間重金屬蓄積能力的比較，還有同一魚(yú)類各組織間重金屬蓄積能力的比較。關(guān)于不同流域魚(yú)類重金屬含量及其污染評(píng)價(jià)也較多，也有學(xué)者針對(duì)不同流域魚(yú)類重金屬含量特征進(jìn)行了研究，例如，張曉文等（2018）對(duì)4種太湖水產(chǎn)品重金屬富集特征及食用安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。有關(guān)水體環(huán)境的研究也較多，田林鋒等（2012）研究了貴州百花湖魚(yú)體器官及肌肉組織重金屬含量與水體重金屬污染水平的相關(guān)性；鄭雄偉等（2020）選擇洪湖市典型的“稻蝦共作”田，研究了稻蝦養(yǎng)殖區(qū)與常規(guī)種植區(qū)的環(huán)境及產(chǎn)品安全性指標(biāo)的差異；陳希清等（2021）對(duì)湘南騎田嶺南坡中上部芙蓉洞禾花魚(yú)養(yǎng)殖基地的水體、土壤進(jìn)行了地球化學(xué)研究并進(jìn)行了重金屬污染評(píng)價(jià)；還有學(xué)者研究認(rèn)為與國(guó)內(nèi)外河流湖泊魚(yú)體重金屬相比，洞庭湖區(qū)域魚(yú)體重金屬含量處于中等水平，不同食性魚(yú)類重金屬富集大小順序?yàn)槿馐承裕倦s食性＞草食性，同一魚(yú)類不同器官重金屬富集能力也有差別，體現(xiàn)在同一魚(yú)類肌肉組織中重金屬含量最低。此外，目前水產(chǎn)品重金屬對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的應(yīng)用也比較廣泛，如徐承香等（2020）基于貴陽(yáng)花溪農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)食用魚(yú)類重金屬含量及健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。以上大部分研究都是基于魚(yú)體重金屬元素進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和物源解析，且都以Pb和Cd的富集為主，涉及的重金屬類型比較單一，還有少量學(xué)者對(duì)這兩種元素以外的Hg、As進(jìn)行研究（曹菊花等，2019），對(duì)人體有益、不可或缺的微量元素的評(píng)價(jià)較少。

本研究對(duì)洞庭湖東南緣兩種常見(jiàn)的魚(yú)類（草魚(yú)、鰱魚(yú)）及其生活水域底泥微量元素含量進(jìn)行分析，并采用美國(guó)環(huán)保局（US EPA）發(fā)布的目標(biāo)危害系數(shù)法（Target Hazard Quotient，THQ）（劉芳芳，2013）來(lái)評(píng)價(jià)洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)的重金屬安全性，保障湖湘人民魚(yú)類飲食健康安全。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

洞庭湖位于湖南省與湖北省之間，為長(zhǎng)江主要支流之一，其南有湘、資、沅、澧四水匯入，北有松滋口、虎渡口、藕池口連接長(zhǎng)江。洞庭湖地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明、氣候宜人、降雨充足、日照和無(wú)霜期長(zhǎng)及熱輻射量較低，平均氣溫在16.4～17℃間，年平均降雨量1100～1400 mm；每年7-8月為豐水期，湖區(qū)容納四方來(lái)水，吸納長(zhǎng)江過(guò)剩水量，顯著減小長(zhǎng)江中下游的洪水威脅，成為面積超過(guò)2600 km2的水域，11-4月為枯水期，湖水顯著補(bǔ)給長(zhǎng)江，維持長(zhǎng)江航道的水位，確保正常通航。

洞庭湖地區(qū)為有名的“魚(yú)米之鄉(xiāng)”，出產(chǎn)諸如魚(yú)蝦、稻米、蓮藕及菱角等農(nóng)副產(chǎn)品。入湖的湘、資、沅、澧四大水系周邊有諸多金屬礦企，污水排放導(dǎo)致周邊水系存在不同程度污染（謝意南等，2017；冷陽(yáng)等，2018）。本次采樣分布于洞庭湖東南緣岳陽(yáng)縣、汨羅市、湘陰縣，采樣區(qū)域大體為四個(gè)區(qū)域，采樣地塊面積均在50-100畝左右，分別為：岳陽(yáng)縣新墻河養(yǎng)殖區(qū)和中洲鄉(xiāng)養(yǎng)殖區(qū)、汨羅市屈原管理區(qū)養(yǎng)殖區(qū)、湘陰縣鶴龍湖養(yǎng)殖區(qū)，主要以四大家魚(yú)養(yǎng)殖為主，養(yǎng)殖區(qū)周邊靠近東洞庭湖、湘江、汨羅江、新墻河、白泥湖等入洞庭湖的主要水系（圖1）。

圖1 水樣、底泥樣和魚(yú)樣品的采集點(diǎn)位Fig.1 Collection points of water samples,sediment samples and fish samples

1.2 樣品采集

1.2.1 表層水樣品采集

于2020～2021年8～9月在東洞庭湖的相關(guān)水域采集水樣，只采取表層水樣（水面下0.5 m），每瓶水裝水90%，留出一定的空間。采樣前先用原水清洗瓶體和瓶塞2-3次，分別按照原樣、酸化水樣和其他水樣的順序添加保護(hù)劑后密封并立刻冷藏，共采集14件樣品。

1.2.2 表層底泥樣品采集

于2020～2021年8～10月在東洞庭湖的相關(guān)水域采集表層底泥（水體底部0～15cm），采樣時(shí)應(yīng)在水域中間位置采集表層底泥樣品，采用專門研制的采樣工具(抓斗式采泥器)，一般采取三個(gè)點(diǎn)均勻混合成一個(gè)樣品，用塑料勺取適量樣品裝入樣品袋中，扎緊袋口，進(jìn)行密封保存，本次共采集33件底泥樣品。

1.2.3 魚(yú)樣品采集

2021年7～9月，在岳陽(yáng)縣、汨羅市和湘陰縣系統(tǒng)采集了64件魚(yú)樣品，分草魚(yú)、鰱魚(yú)兩類樣品比較分析。樣品為洞庭湖東南緣不同水域人工養(yǎng)殖魚(yú)類，采樣方式為到養(yǎng)殖點(diǎn)現(xiàn)撈、購(gòu)買等方式，采樣重量為2 kg左右，采樣密度根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模大小合理控制。采樣區(qū)域大體為四個(gè)區(qū)域：新墻河、中州鄉(xiāng)、鶴龍湖和屈原管理區(qū)水域。采樣地塊面積均在5-12畝左右，在野外實(shí)際采樣記錄魚(yú)長(zhǎng)、魚(yú)重。本次共采集草魚(yú)、鰱魚(yú)各29件、35件。

1.3 樣品分析檢測(cè)

酸化水（渾濁水樣加酸在電熱板上加熱消解澄清）樣品直接用ICP-OES測(cè)定Fe、B、P。用ICP-MS測(cè)定Zn、Cd、Pb、Cu、Mn；用原子熒光法測(cè)定Se、As、Hg；玻璃電極法直接測(cè)定原水中的pH值；本文所有研究數(shù)據(jù)均為湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院測(cè)得。

將沉積物樣品懸掛在自然通風(fēng)條件下風(fēng)干，通過(guò)充分研磨后去掉多余雜質(zhì)，過(guò)10目尼龍篩，采用縮分法提取分析化驗(yàn)樣品。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定Cr、Cu、Mn、Ni、Zn；電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定Pb、Mo、Cd、Ge；原子熒光光譜法（AFS）測(cè)定As、Hg、Se。

魚(yú)采取活體取樣直接送到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)元素含量，樣品加工流程：先用自來(lái)水把樣品刷洗干凈，然后用蒸餾水沖洗。取魚(yú)肉部分放進(jìn)冷凍干燥機(jī)，待樣品干燥后，用多功能食品加工機(jī)粉碎至20～40目（0.84～0.42 mm）后裝袋密封，待測(cè)。測(cè)試方法見(jiàn)表1。

表1 魚(yú)肉中微量元素分析方法配套方案Table 1 Matching scheme of trace element analysis method for fish meat

1.4 重金屬污染評(píng)價(jià)

1.4.1 表層水重金屬污染評(píng)價(jià)

本次研究選擇單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法對(duì)表層水樣重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體見(jiàn)公式（1）、（2）。

單因子質(zhì)量指數(shù)法的計(jì)算公式:

式中:Pi為i種元素的污染指數(shù)；Ci為水體重金屬含量實(shí)測(cè)值（μg/L）；Si為地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（μg/L）（一般取國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）。Pi＜1，水體未受污染；Pi＝1，水質(zhì)處于臨界狀態(tài)；Pi＞1，水體受到了污染。

內(nèi)羅梅綜合質(zhì)量指數(shù)法的計(jì)算公式:

式中:Pj為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)的綜合污染指數(shù);Pjmax為監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值;Pjave為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值，該評(píng)價(jià)法將水質(zhì)污染程度分為6個(gè)水平（鄭家傳等，2022）：Pj＜0.5，清潔；0.5≤Pj＜1.0，尚清潔；1.0≤Pj＜2.0，輕度污染；2.0≤Pj＜5.0，中度污染；5.0≤Pj＜10.0，重度污染；Pj≥10.0，嚴(yán)重污染。

1.4.2 表層底泥重金屬污染評(píng)價(jià)

本次研究采取Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)表層底泥重金屬污染水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法分為兩個(gè)部分，單因子風(fēng)險(xiǎn)值Eri和總潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI（Eclogical Risk Index），其計(jì)算公式分別為：

式中：Eri為重金屬i的潛在生態(tài)危害系數(shù)；Tri為重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)（表2）；Cif為第i種重金屬元素的污染系數(shù)；Csi為沉積物中第i種重金屬含量的實(shí)測(cè)值(×10-6)（劉芳芳，2013）；Cni為重金屬i的背景參比值(采用工業(yè)化以前江漢平原沉積物中重金屬最高背景值）（冷陽(yáng)等，2018）（表2）。并且，參照Hakanson方法，根據(jù)重金屬單因子風(fēng)險(xiǎn)值(Eri)和總潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值(RI)對(duì)沉積物中重金屬污染程度（Cif、Cd）進(jìn)行分級(jí)（謝意南等，2017；馬如莉，2020）（表3）。

表2 重金屬的背景參比值(Cni)和毒性響應(yīng)系數(shù)(Tri)Table 2 Reference values(Cni)and toxicity coefficient(Tri)of heavy metals

表3 Cd、Cfi、Eri和RI相對(duì)應(yīng)的污染程度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)Table 3 Degree of pollution and potential ecological risks corresponding to Cd,Cif,Eir and RI

1.4.3魚(yú)類重金屬污染評(píng)價(jià)

生物體污染狀況的評(píng)價(jià)一般是使用污染指數(shù)法，本次研究采用單因子污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體見(jiàn)公式（1）。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（曾齡頤，2012）：Pi≤0.2時(shí)，為無(wú)污染；0.2＜Pi≤0.6時(shí)，輕度污染；0.6＜Pi≤1.0時(shí)，中度污染；Pi＞1.0時(shí)，重度污染。

對(duì)于生物樣品中多種重金屬的綜合污染評(píng)價(jià)，本次研究采取均方根綜合指數(shù)進(jìn)行分析（EPA US，2000），計(jì)算公式如下：

式中：PI為此生物樣品的綜合污染指數(shù)；Pi為單因子（元素）i的單因子污染指數(shù)；n為評(píng)價(jià)中選取的元素種類數(shù)。最后，我們根據(jù)綜合污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果將重金屬污染水平劃分為四個(gè)等級(jí)：PI≤1.0，無(wú)污染；1.0≤PI≤2.0，輕度污染；2.0≤PI≤3.0，中度污染；PI＞3.0，重度污染。

1.4.4 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

采用目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的美國(guó)環(huán)保局發(fā)布的目標(biāo)危害系數(shù)法（Target Hazard Quotient，THQ）(王文君等，2019)來(lái)評(píng)價(jià)魚(yú)類的重金屬安全性。THQ法優(yōu)點(diǎn)在于可同時(shí)評(píng)價(jià)單一重金屬的安全性及多種重金屬?gòu)?fù)合安全性，在食品中廣泛應(yīng)用，其計(jì)算方法見(jiàn)公式（6）、（7）：

單一重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（THQ）計(jì)算公式：

多種重金屬?gòu)?fù)合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式：

式中，EF為接觸頻率（365 d·a-1）；ED為平均壽命（a）；FIR為消化食物的比率（g·person-1·d-1）；c為食物中重金屬的含量（mg·kg-1）；RFD為重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)參考劑量（mg·kg-1·d-1）；WAB為人均平均體重（kg）；TA為平均接觸時(shí)間（=EF×ED）。

參照《中國(guó)居民膳食指南（2022）》（中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)，2022）中“每周最好吃魚(yú)300～500 g”，選取高值500 g，結(jié)合資料收集，確定洞庭湖東南緣地區(qū)人均壽命為74.7 a，成人平均體重為57.3 kg，兒童體重為平均22.9 kg，成人食用魚(yú)攝入量為0.071 kg/d，兒童魚(yú)肉攝入量為0.015 kg/d。

由數(shù)據(jù)查閱到Hg、Pb、Zn、Cr、Cu、Cd的RFD（參考劑量）值見(jiàn)表4。

表4 健康風(fēng)險(xiǎn)分析參數(shù)取值Table 4 Values for health risk analysis parameters

THQ≤1，表明該污染物不會(huì)引起人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，是安全的；THQ＞1，表明該污染物會(huì)引起人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，是不安全的；THQ值越大表明該污染物對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)性越大，也就越不安全。多種重金屬?gòu)?fù)合健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（TTHQ）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)同THQ。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

表層水、表層底泥、魚(yú)類元素含量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)均運(yùn)用Origin 2021處理，數(shù)據(jù)分析運(yùn)用SPSS Statistics 25進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草魚(yú)、鰱魚(yú)生活水體污染特征

洞庭湖東南緣水體的14件表層水樣中，Cd、Hg、Se、Zn變異系數(shù)在0.35～0.48之間（表5），變異程度弱，空間分布較為均勻。Cr、Cu、Pb變異系數(shù)在0.56～0.71之間，屬于強(qiáng)烈變異，空間分布較不均勻。表層水中，重金屬元素富集能力為Zn＞Cu＞Pb＞Hg＞Cd。除Hg元素超過(guò)國(guó)家Ⅰ類地表水標(biāo)準(zhǔn)，其他元素都在國(guó)家Ⅰ類地表水限值內(nèi)。主要原因是靠近湘江、洞庭湖口的水樣Hg元素含量偏高，Cr的含量大都低于儀器的檢測(cè)限。Hg、Pb、Zn、Cu、Se高于洞庭湖水體環(huán)境背景值，分別為背景值的2.19、1.79、2.4、2、1.8倍，表明洞庭湖東南緣水系水體中Hg、Pb、Zn、Cu、Se的污染風(fēng)險(xiǎn)較高。Hg單因子污染指數(shù)是1.115，處于輕度污染水平。綜合污染指數(shù)為0.801，介于0.5和1.0之間，屬于尚清潔水平。

表5 洞庭湖東緣水體表層水重金屬元素含量特征及環(huán)境背景值和限量標(biāo)準(zhǔn)（μg/L）Table 5 Characteristics of heavy metal element content（μg/L）in surface water of the eastern edge of Dongting Lake and its environmental background values and limit standards

2.2 草魚(yú)、鰱魚(yú)生活水域底泥污染特征

洞庭湖東南緣水域底泥中不同元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大（表6），表現(xiàn)為w（Zn）＞w（Cr）＞w（Pb）＞w（Cu）＞w（Ni）＞w（As）＞w（Ge）＞w（Mo）＞w（Se）＞w（Hg）。

表6 洞庭湖水域表層底泥中重金屬元素含量（×10-6）Table 6 Contents of heavy metals（×10-6）in surface sediment of Dongting Lake

由表7可以看出，從Cfi來(lái)看，Zn、Pb、Hg、Cd全湖平均值位于1.4～3之間，屬于中度污染，從不同水域來(lái)看，費(fèi)加湖的Cu和湘江的Cd為中度污染，這與洞庭湖主要污染來(lái)源是湘水順湘江河道流入洞庭湖的實(shí)際情況一致（秦迪嵐等，2012；謝意南等，2017）；從Cd來(lái)看，全湖整體為中度污染水平，主要是因?yàn)橄娼?、洞庭湖口Cd分別是16.7、11.5，其中湘江、洞庭湖口底泥中Cd元素是其中度污染的主要影響因素，Cd成為全湖重金屬污染水平主要貢獻(xiàn)因子，這與洞庭湖主要污染重金屬元素為Cd元素一致，其余水域?yàn)榈投任廴?；從Eri來(lái)看，Hg、Cd為“中度”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，其余為“輕度”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。Cd與Hg的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為88.36%，說(shuō)明Cd和Hg是洞庭湖東南緣水域底泥中重金屬的主要風(fēng)險(xiǎn)污染物，和冷陽(yáng)等（2018）的研究認(rèn)為洞庭湖重金屬污染中Cd為首要污染物的結(jié)論一致。所有采樣點(diǎn)各重金屬總生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平RI全湖平均為166.7,屬于“中度”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平（郭晶等，2016），不同采樣區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平為：湘江＞洞庭湖口＞新墻河＞汨羅江＞費(fèi)加湖＞東庭湖東。

表7 洞庭湖各采樣點(diǎn)底泥的RI及總體污染程度CdTable 7 RI and overall contamination level Cd of bottom mud at each sampling point in Dongting Lake

2.3 草魚(yú)、鰱魚(yú)重金屬評(píng)價(jià)

29件鰱魚(yú)和35件草魚(yú)樣品中有4件草魚(yú)、10件鰱魚(yú)樣品超出富硒食品含量標(biāo)準(zhǔn)，草魚(yú)、鰱魚(yú)安全富硒率分別為86%和34%；有13件鰱魚(yú)樣品As超出無(wú)公害水產(chǎn)限值標(biāo)準(zhǔn)（表8）。

表8 洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)微量元素含量統(tǒng)計(jì)Table 8 Statistics of trace element content of grass carp and silver carp on the southeast edge of Dongting Lake

對(duì)魚(yú)體內(nèi)重金屬采用污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果見(jiàn)表9。從單因子污染指數(shù)來(lái)看，主要污染元素為As、Pb元素，為輕度污染水平。從綜合污染指數(shù)來(lái)看，洞庭湖東南緣主要養(yǎng)殖區(qū)魚(yú)體處于無(wú)污染范圍，其中鰱魚(yú)重金屬污染程度大于草魚(yú)，體現(xiàn)出不同生活習(xí)性魚(yú)類重金屬富集的差異性（多數(shù)研究表明魚(yú)類重金屬富集規(guī)律為雜食性魚(yú)類體內(nèi)重金屬比食草性魚(yú)類更容易富集），最高值（0.73）位于營(yíng)田養(yǎng)殖區(qū)。由于污染指數(shù)法突出了單個(gè)因子的影響，所以洞庭湖東南緣主要水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)重金屬污染還需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。

表9 洞庭湖東南緣主要淡水養(yǎng)殖區(qū)魚(yú)類重金屬污染指數(shù)Table 9 Heavy Metal Pollution Index of fish in the main freshwater aquaculture areas on the southeastern edge of Dongting Lake

2.4 草魚(yú)、鰱魚(yú)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

由洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)通過(guò)人體攝入的THQ值和TTHQ值（表10）可知，草魚(yú)的重金屬THQ均值從大到小依次為Cr＞Zn＞Cu＞Hg＞Pb＞Cd，鰱魚(yú)的重金屬THQ值從大到小依次為Hg＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞Cd。成人、兒童THQ指數(shù)均小于1，說(shuō)明洞庭湖東南緣不同魚(yú)類單一重金屬對(duì)人群健康風(fēng)險(xiǎn)不明顯。多種重金屬?gòu)?fù)合風(fēng)險(xiǎn)TTHQ也都小于1，對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)不明顯（徐承香等，2020）。由此可知，洞庭湖東南緣不同魚(yú)類之間的單一重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)合健康風(fēng)險(xiǎn)雖有一定差異，但差異不大。兩種主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類，鰱魚(yú)對(duì)于人體健康風(fēng)險(xiǎn)要大于草魚(yú)，結(jié)果與其重金屬污染指數(shù)具有一致性。兒童的風(fēng)險(xiǎn)程度小于成人的健康風(fēng)險(xiǎn)程度，主要是兒童日均攝入量相比成人明顯較少。

表10 草魚(yú)、鰱魚(yú)重金屬攝入量的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Table 10 Health risk assessment of heavy metal intake in grass carp and silver carp

2.5 草魚(yú)、鰱魚(yú)重金屬污染相關(guān)性分析

洞庭湖草魚(yú)、鰱魚(yú)體內(nèi)重金屬元素相關(guān)性見(jiàn)圖2，從中可以看出：在草魚(yú)中，As與Hg、Se呈極顯著正相關(guān)，他們的相關(guān)系數(shù)分別為0.73、0.61，As與Cr顯著正相關(guān)，Cr與Se顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.39、0.40；鰱魚(yú)中As與Se、Cd呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.90、-0.63，Cu、Pb顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.39。草魚(yú)和鰱魚(yú)體內(nèi)重金屬的相關(guān)性差異，體現(xiàn)了不同魚(yú)類等水產(chǎn)品自身對(duì)重金屬富集能力的差異性。

圖2 草魚(yú)（a）、鰱魚(yú)（b）元素相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis of elements in grass carp(a)and silver carp(b)

由表11可以看出，洞庭湖東南緣?mèng)~類重金屬污染與養(yǎng)殖水域呈顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.956。

表11 以重金屬素含量為依托的魚(yú)體與環(huán)境之間的相關(guān)性分析Table 11 Correlation analysis between fish bodies and the environment based on heavy metal element content

3 討論

本次研究中，洞庭湖表層水除Hg外，其余重金屬均未超出國(guó)家Ⅰ類地表水標(biāo)準(zhǔn)，與祝云龍等（2008）的研究結(jié)果一致。Hg、Pb、Zn、Cu、Se高于洞庭湖水體環(huán)境背景值（李健等，1986），分別為背景值的2.19、1.79、2.4、2、1.8倍，Hg單因子污染指數(shù)是1.1153（表5），處于輕度污染水平。綜合污染指數(shù)為0.801（表5），處于尚清潔水平，主要是位于洞庭湖口的表層水樣中Hg元素含量偏高，這可能與污水排放有關(guān)。

近年來(lái)，洞庭湖魚(yú)類被檢測(cè)出來(lái)的重金屬污染基本集中在鯽魚(yú)、鯰魚(yú)，且大多集中在魚(yú)內(nèi)臟部位。本文選取目前洞庭湖水域集中養(yǎng)殖且市場(chǎng)消費(fèi)比較多的草魚(yú)（中下層，植食性）、鰱魚(yú)（中上層，濾食性）為對(duì)象，分不同區(qū)域采樣，結(jié)合重金屬污染和微量元素含量特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明：洞庭湖東南緣主要水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，鰱魚(yú)重金屬污染程度大于草魚(yú)，結(jié)合其生活習(xí)性，表現(xiàn)為雜食性＞草食性。這與重金屬能在食物網(wǎng)中逐級(jí)累積的結(jié)論（祝云龍等，2008）是一致的。

洞庭湖東南緣主要水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)草魚(yú)、鰱魚(yú)微量有益元素Se全部富集，目前有大量的研究表明：Se元素容易在水產(chǎn)品中富集。目前富硒食品產(chǎn)業(yè)集中在農(nóng)產(chǎn)品中，富硒食品給農(nóng)產(chǎn)品帶來(lái)了大量的附加價(jià)值，對(duì)于地方推進(jìn)特色產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)，提高農(nóng)業(yè)種植收入有很大的幫助。結(jié)合研究來(lái)看，打造富硒水產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)前景比較大，但需要開(kāi)拓市場(chǎng)，提升民眾對(duì)水產(chǎn)品富硒價(jià)值的認(rèn)同感。

有研究表明，與水體和底泥中重金屬含量相比，當(dāng)魚(yú)體內(nèi)重金屬含量高于水體中重金屬含量，低于底泥中重金屬含量，且底泥中重金屬含量遠(yuǎn)高于水中重金屬含量時(shí)，可以判斷魚(yú)體內(nèi)重金屬含量是以食物暴露途徑為主，這與田林峰等（2012）、王麗等（2017）的研究結(jié)果相似。

洞庭湖東南緣主要水體水系表層底泥中，湘江和洞庭湖口的Cd、Hg是主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)因子，本次研究的結(jié)果與前人研究具有一致性。這種區(qū)域污染差異印證了近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，位于洞庭湖周邊的工礦企業(yè)排污至湖體，且排污行為集中在東、南洞庭湖及其入湖水系——湘江、資江、沅江、澧水流域的事實(shí)。

4 結(jié)論

（1）洞庭湖東南緣表層水除Hg元素超過(guò)國(guó)家Ⅰ類地表水標(biāo)準(zhǔn)，其他元素都在國(guó)家Ⅰ類地表水限值內(nèi)。Hg、Pb、Zn、Cu、Se高于洞庭湖水體環(huán)境背景值，分別為背景值的2.19、1.79、2.4、2、1.8倍，表明洞庭湖水系水體中重金屬元素污染風(fēng)險(xiǎn)較高。Hg單因子污染指數(shù)是1.115，處于輕度污染水平。綜合污染指數(shù)為0.801，大于0.5、小于1.0，處于尚清潔水平。

（2）Cd和Hg是洞庭湖東南緣水域底泥中重金屬的主要風(fēng)險(xiǎn)污染物，Cd為首要污染物。全湖平均RI（潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）為166.7，屬于中度潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。

（3）洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)微量元素含量特征表現(xiàn)為：草魚(yú)有4件，鰱魚(yú)有10件超出富硒食品含量標(biāo)準(zhǔn)，鰱魚(yú)有13件樣品As超出無(wú)公害水產(chǎn)限值標(biāo)準(zhǔn)，草魚(yú)、鰱魚(yú)安全富硒率分別為86%和34%。洞庭湖東南緣主要養(yǎng)殖區(qū)魚(yú)體重金屬處于無(wú)污染范圍，從綜合污染指數(shù)來(lái)看，鰱魚(yú)重金屬污染水平大于草魚(yú)，體現(xiàn)了不同生活習(xí)性魚(yú)類重金屬富集的差異性。

（4）THQ（單一重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）成人、兒童指數(shù)均小于1，說(shuō)明不同魚(yú)類單一重金屬對(duì)人群健康風(fēng)險(xiǎn)不明顯。多種重金屬?gòu)?fù)合風(fēng)險(xiǎn)TTHQ均小于1，對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)不明顯。

（5）洞庭湖東南緣草魚(yú)、鰱魚(yú)體內(nèi)重金屬存在明顯相關(guān)性差異，體現(xiàn)了不同魚(yú)類等水產(chǎn)品自身對(duì)重金屬富集能力的差異性，且洞庭湖東南緣?mèng)~類重金屬污染與養(yǎng)殖水域呈顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.956。