水產(chǎn)品中重金屬污染現(xiàn)狀及檢測

青島市海洋發(fā)展局 王桂青

重金屬污染是指人類活動導(dǎo)致重金屬排放入環(huán)境中，致使環(huán)境中的重金屬含量遠高于原有濃度，從而對人類健康造成潛在或現(xiàn)有的威脅。重金屬污染主要產(chǎn)生于工業(yè)活動、交通、生活這三個途徑，如金屬開采和冶煉、能源和燃料生產(chǎn)、化肥和農(nóng)藥工業(yè)及應(yīng)用等，這些重金屬一旦進入環(huán)境，就會累積在土壤和水產(chǎn)品中，通過食物鏈的富集，被人體攝入，從而對人體健康造成危害，重金屬污染一旦產(chǎn)生，其治理難度大，潛在危害巨大。

食品安全是人們最基礎(chǔ)的安全需求，在食品安全危險中，重金屬污染最嚴(yán)重的危害是重金屬超標(biāo)的食物或者水被攝入到人體后，重金屬物質(zhì)通過食物鏈在體內(nèi)累積，當(dāng)其含量達到一定程度后會損害神經(jīng)、心肺、肝臟及內(nèi)分泌等系統(tǒng)，甚至?xí)l(fā)癌變。

一、重金屬污染概述

重金屬是指密度大于5.0g/cm3的金屬，砷(As)、硒(Se)是非金屬，但它們的毒性、性質(zhì)與重金屬相似，也屬于重金屬。作為環(huán)境不可分割的一部分，重金屬在自然界中無處不在，一些重金屬是生物體必需的微量營養(yǎng)素，這些元素的缺乏會使得健康人致病。然而，過量攝入這些元素也可能對健康產(chǎn)生不利影響，鉛(Pb)和汞(Hg)是神經(jīng)毒素，主要通過海鮮、蔬菜和糧食攝入，Hg在環(huán)境中具有累積性和毒性，主要存在于魚類產(chǎn)品中，長期食用高水平Hg對中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以產(chǎn)生永久性損害;研究表明，低水平接觸Hg也可導(dǎo)致組織器官受損。在人體中，Pb中毒的主要靶器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)，少量便可導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病，如神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙、貧血、生殖功能障礙、發(fā)育障礙等。鎘(Cd)的靶器官可能為肺部、腎臟、乳房和前列腺，Cd具有致癌、神經(jīng)毒性和氟醚毒性，會導(dǎo)致骨骼紊亂、肝臟損傷、心血管疾病、性腺功能障礙，并破壞體內(nèi)的礦物質(zhì)平衡。As具有致癌、神經(jīng)毒性(聽力障礙)和遺傳毒性作用，并引起心血管疾病、周圍血管疾病、貧血和生殖系統(tǒng)功能障礙，無機砷(i－AS)可引起皮膚癌、膀胱癌和肺癌。重金屬離子往往會在生物體內(nèi)積聚。與其他污染物不同，重金屬離子不易降解，可通過食物鏈在人體內(nèi)富集。Cd、Pb、Hg、As等在較低的濃度下具有較強的毒性。由于重金屬離子對環(huán)境和人類健康有嚴(yán)重影響，所以其檢測技術(shù)一直是關(guān)注的焦點和研究熱點。

二、水質(zhì)檢測分析中重金屬檢測技術(shù)應(yīng)用意義

由于目前水產(chǎn)品污染問題日益嚴(yán)重以及水資源浪費等因素。使得很多地區(qū)出現(xiàn)了不同程度上水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，因此需要對國內(nèi)外檢測分析工作進行分析研究并且提出合理建議以供參考借鑒，同時結(jié)合具體環(huán)境情況來設(shè)計出符合我國實際國情的重金屬污染物監(jiān)測方案及方法,以便能夠有效地防止水產(chǎn)品中污染物超標(biāo)和水產(chǎn)品惡化帶來的危害性事件發(fā)生。

水產(chǎn)品檢測分析中重金屬檢測技術(shù)應(yīng)用意義重大,它不僅能夠為檢測工作提供參考依據(jù),還能有效地預(yù)防重金屬污染事件發(fā)生。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重,尤其是重金屬污染物對人類以及其他生物造成了極大危害，因此有必要加強對水產(chǎn)品檢測分析工作。針對目前我國對于水產(chǎn)品中重金屬含量研究較少且不夠深入的現(xiàn)狀提出合理化建議和處理方案以及未來工作方向。

三、水產(chǎn)品中重金屬污染現(xiàn)狀

（一）重金屬的主要來源

水產(chǎn)品當(dāng)中的重金屬含量超標(biāo)，在很大程度上與現(xiàn)代社會城市化發(fā)展進程有著密切關(guān)聯(lián)，有兩大主要原因，一是外界因素導(dǎo)致水質(zhì)受到了比較嚴(yán)重的污染，這對于水產(chǎn)品養(yǎng)殖帶來了極為不利的影響。二是養(yǎng)殖本身的問題。在實際的水產(chǎn)品養(yǎng)殖過程中，需要向水源中撒入大量的肥料、藥物等，在一定程度上也會使得水資源受到影響。如果長期處在這樣的環(huán)境當(dāng)中，重金屬污染會進一步在水產(chǎn)品中蔓延。此外，如果在相對特殊的自然環(huán)境中，出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的重金屬污染現(xiàn)象，也很有可能是因為土質(zhì)本身就含有大量的重金屬元素。

（二）重金屬的主要種類與危害

最常見的是鉛元素。鉛元素主要來源于工業(yè)產(chǎn)品，工業(yè)廢水的隨意排放，以及受到雨水沖刷的影響，都會直接影響到水產(chǎn)品質(zhì)量。含有大量鉛元素的水產(chǎn)品一旦進入人體，會直接影響心血管系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等。長期食用鉛元素含量過高的水產(chǎn)品，也會導(dǎo)致人體免疫系統(tǒng)能力下降，對人民群眾的身體健康帶來了嚴(yán)重的威脅。

（三）汞元素在水產(chǎn)品中也是比較常見的重金屬

汞元素大多數(shù)都是來自煤炭燃燒、儀表電氣等制造，經(jīng)常會因為工業(yè)廢水的不合理排放而導(dǎo)致水質(zhì)污染。水中的厭氧生物能夠很好地將無機汞轉(zhuǎn)化成為含有劇毒的甲基汞。由于這種甲基汞有著強大的脂溶性特點，在水生生物生長過程中，吸收大量營養(yǎng)成分，對于最終的食物鏈轉(zhuǎn)移也帶來了不利的影響。如果汞元素長期在水中活躍，會使得每一個水生生物中都含有一定成分的甲基汞，會對人體的健康狀況帶來威脅。由于汞元素對人體是一種慢性的損害，大多數(shù)都是經(jīng)過日積月累而導(dǎo)致最終身體機能下降，大多數(shù)表現(xiàn)在神經(jīng)受損、肌肉運動不協(xié)調(diào)等，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)中樞神經(jīng)汞中毒的病癥。

四、水產(chǎn)品中重金屬污染的主要檢測技術(shù)

（一）電感耦合等離子體發(fā)射光譜

該方法在檢測時，每一種樣品都需要通過大量的霧化方式，保證離子體能夠進入相應(yīng)的管道中。如果長期處在相對高溫的環(huán)境當(dāng)中，就容易出現(xiàn)氣體蒸發(fā)、霧化、原子化、電離等現(xiàn)象。因此，應(yīng)該分析與研究其中不同形態(tài)的光譜線，為重金屬含量的精準(zhǔn)測定奠定更為完善的基礎(chǔ)條件。電感耦合離子體發(fā)射光譜方式適用于恒量以及常量元素的分析。

（二）電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法是在氬氣的傳導(dǎo)下，推動水溶液當(dāng)中氣溶膠的形成，讓其能夠在經(jīng)過離子體的過程中，更好地形成離子化現(xiàn)象。在不同強度的離子運行環(huán)境下，通過詳細的數(shù)據(jù)計算，能夠了解到電子脈沖在水產(chǎn)品中的基本形態(tài)。電感耦合等離子體質(zhì)譜法能夠分析數(shù)據(jù)變化情況，保證動態(tài)線型范圍能夠在一定的空間內(nèi)，減少其中不利因素出現(xiàn)的可能性。該方法的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在外界干擾因素較小、數(shù)據(jù)分析的速度較快、線型范圍比較廣泛。

（三）電化學(xué)分析法

該方法能夠從電極、溶液內(nèi)的化學(xué)性質(zhì)等層面上進行詳細分析，其中最常見的電化學(xué)分析法就是伏安法和極譜法。這兩種方法在實際的電解過程當(dāng)中，都能夠很好地對電流、時間曲線、電位等進行詳細分析，提升污染檢測的整體效率。極譜法是通過表面上周期更新的方式對電極進行合理劃分，伏安法則是通過吸附溶出、陰極溶出等方式。

作為水產(chǎn)品檢驗中的常用方式，電化學(xué)法在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，其能有效測定污水中的重金屬元素。從水質(zhì)檢驗過程來看，水體遭受重金屬污染后，水產(chǎn)品中金屬元素的組成不同，且不同元素的電化學(xué)性質(zhì)具有較大的差異，基于電化學(xué)法可以檢驗水中重金屬元素的電化學(xué)性質(zhì)，便于對重金屬元素進行準(zhǔn)確判斷。使用電化學(xué)法檢驗水中重金屬元素時，首先應(yīng)注重水源的規(guī)范取樣，然后將取樣水放入化學(xué)池，在設(shè)置好相關(guān)測試參數(shù)后，即可規(guī)范開展檢驗工作。相比于其他檢驗方式，電化學(xué)法本身具有操作簡單的特點，而且檢驗周期較短，能有效滿足對銅、鎳等重金屬元素的測量需要。現(xiàn)階段，除極譜法與離子選擇性電極法外，溶出伏安法也是電化學(xué)檢驗水中重金屬污染的重要方式。其中，極譜法與離子選擇性電極法需要在試樣消解后，在酸性介質(zhì)條件下進行污染離子電活性的檢測，最后，通過示波極譜儀記錄峰電流，這樣即可完成水中重金屬的有效檢測。要注意的是，該方法雖然具有較高的檢出限，但其重現(xiàn)性效果較差，故而還需對檢驗方法進一步優(yōu)化。溶出伏安法在測試靈敏度方面具有突出優(yōu)勢，并且抗干擾能力良好，該方法的應(yīng)用范圍極為廣泛，其能實現(xiàn)鉛、鋅、鎘等元素的有效檢測。

（四）原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是目前測定水產(chǎn)品中重金屬的常用方法。其基本工作原理是金屬材料中隨機激發(fā)的原子對同震輻射源進行消化吸收，根據(jù)其消化吸收程度可以測定元素的種類和含量。一般來說，原子光譜圖的繪制有3種關(guān)鍵方法，即氫化物發(fā)生法、高純石墨爐法和火焰法。

氫化物生成方法基于以下事實：化學(xué)元素氫化物在室溫下為蒸汽，且耐熱性較差。在檢測過程中，通常使用稀有氣體作為介質(zhì)。首先，將金屬氫化物引入石英加熱管，然后使用氧化劑產(chǎn)生化學(xué)變化，使金屬氫化物發(fā)生分解反應(yīng)。最后，根據(jù)原子的特性，通過發(fā)送數(shù)據(jù)信號來完成檢測。高純石墨爐法利用連續(xù)高溫來提高原子溫度。相應(yīng)的原子轉(zhuǎn)化曲線是一條具有最高值的變化曲線?？筛鶕?jù)每個周期的溫度和維護持續(xù)時間分析相應(yīng)的元素。火焰法使用電子陰燃將試驗對象的水溶液噴射到點火頭中。在持續(xù)高溫下，試驗對象可能會干燥和易怒，然后會發(fā)生熱開裂和恢復(fù)。此時，隨機激發(fā)的金屬材料原子將消化吸收同震輻射源，完成測量。這三種測試標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)缺點。采用火焰法測量時，砷、鉛、鐵、硒等因素的最佳分析線位于近紫外光區(qū)，極易引起環(huán)境消化吸收，從而對檢測精度造成影響。然而，當(dāng)化學(xué)元素的最佳分析線較遠時，整個研究過程相對簡單，速度較快。高純石墨爐法加熱速度快，在稀有元素檢測中具有很大優(yōu)勢。氫化物發(fā)生法更適合檢測具有最佳分析線間距的因素。

（五）生物化學(xué)分析法

目前，生物化學(xué)分析法可分為豁免分析法和酶分析法兩種。前者是高度敏感的，后者是高度選擇性的。根據(jù)抗原體與抗原體之間的相互作用，進一步檢測營養(yǎng)元素和重金屬。其原理是將重金屬正離子與其對應(yīng)的絡(luò)合正離子緊密配合，生成空間規(guī)劃，然后將抗原體或抗原體安裝在結(jié)構(gòu)類型中，使它們之間產(chǎn)生非特異性反射，然后進行定性研究。該方法的主要內(nèi)容是混合重金屬正離子和復(fù)合正離子是否能產(chǎn)生速度特異性抗體。如果無法檢測到，則表示此方法無效。此外，酶分析法是指工人將重金屬正離子與處于酶反應(yīng)中間位置的琉球基團結(jié)合，從而使酶反應(yīng)核心的特征和框架發(fā)生一定的變化。同時，可以改變其他化合物的電導(dǎo)率、鉻黑T色調(diào)和pH值，進行相應(yīng)的定性分析。

（六）重金屬熒光分析檢測法

重金屬熒光分析法是針對熒光燃料對環(huán)境的污染而開發(fā)的一種重金屬檢測技術(shù)。根據(jù)相應(yīng)的光源機器和設(shè)備，指示待檢測的水質(zhì)，水產(chǎn)品中的重金屬化學(xué)物質(zhì)會發(fā)出不同的光，從而判斷水中重金屬的類型和含量。該過程主要用于檢測受熒光環(huán)境污染的自然環(huán)境水質(zhì)。采用此方法后，水產(chǎn)品中的熒光濃度將增加，并將提供必要的光源機械和設(shè)備。因此，盡管技術(shù)檢測準(zhǔn)確高效，但在自然環(huán)境水質(zhì)檢測中仍很少使用。由于在整個檢測過程中必須向水產(chǎn)品中添加一定量的熒光物質(zhì)，檢測本身也存在一定的污染性。

（七）光譜法

步入新時期以來，光電技術(shù)獲得了快速發(fā)展，在其中，光譜法作為一種全新的檢驗技術(shù)在水產(chǎn)品重金屬污染中得到了廣泛應(yīng)用。從本質(zhì)上講，光譜法屬于光學(xué)技術(shù)，其不僅包含原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法，而且涉及原子熒光光譜法。采用原子吸收光譜法能實現(xiàn)水產(chǎn)品情況的高效檢測?，F(xiàn)階段，水產(chǎn)品重金屬污染狀況較為明顯，除鉛、汞等元素外，鎘、鎳、銅等都是極為重要的重金屬污染類型。這些重金屬元素會使人體發(fā)生中毒反應(yīng)，威脅人體的生命健康。在原子吸收光譜法應(yīng)用中，依托光譜技術(shù)，在APDC和MIBK的支撐下可實現(xiàn)水產(chǎn)品中重金屬元素的有效萃取，這對于重金屬元素的檢驗具有積極作用?，F(xiàn)階段，原子吸收光譜法在鉛元素檢驗中的應(yīng)用較多，在汞元素檢驗中，還應(yīng)在光譜法應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用濾膜技術(shù)完成檢驗?；谠影l(fā)射光譜法進行水產(chǎn)品檢驗時，能實現(xiàn)被激發(fā)離子發(fā)射特征光譜的有效檢驗，而且能深層次分析譜線強度與元素含量之間的比例關(guān)系，這對于水產(chǎn)品中重金屬元素的量化檢驗具有積極作用。要注意的是，該方法在具體應(yīng)用中對設(shè)備的要求較高，整體操作成本將大大增加。作為一種先進的分析方式，原子熒光光譜法能在輻射作用下，將熒光發(fā)射初期，從作用機理來看，其在具體測量中需要基于特定頻率輻射使得待測元素產(chǎn)生特定熒光，最后，通過對熒光強度的檢測即可實現(xiàn)待測元素含量的檢驗。從整體檢驗效果來看，該方法檢驗過程靈活，操作簡單，具有較高的靈敏性。

（八）流動注射分析法

該方法是將一定數(shù)量的合格試樣以一定的流速引入流動性承重物體中。只有樣品以反射面為基礎(chǔ)，介質(zhì)及其試件才能大范圍集成，進行大范圍的合成，介質(zhì)和樣品檢測試劑產(chǎn)品可以通過一定的檢測器排出，從而進一步地精確測量，相關(guān)管理人員可以根據(jù)統(tǒng)計有機化學(xué)提供的數(shù)據(jù)信號進行準(zhǔn)確的定性研究。該方法使重金屬檢測技術(shù)趨于自動化技術(shù)，不僅可以進一步提高效率，而且可以解決制冷、加熱等更復(fù)雜的操作過程控制模塊。檢測完成后，工作人員將其注入流路系統(tǒng)進行非平衡檢測和驗證，從而在很大程度上提高分析速度和準(zhǔn)確度，從而合理減少對實驗試劑的需求，防止過度消耗。

（九）電位分析法

主要就是針對電池自身的電極、動能等進行詳細的測試與分析。電位分析法是通過對溶液進行點到值測量，獲取相應(yīng)的離子濃度，這樣也能夠很好地保證電導(dǎo)法測量的精準(zhǔn)與有效性。

五、水產(chǎn)品生存環(huán)境中重金屬的生物修復(fù)

（一）植物修復(fù)

植物修復(fù)是重要的修復(fù)方式。以鳳眼蓮為例，這種植物在生長過程中含有發(fā)達的纖維狀根系，能夠很好地吸附水中的鎘、鉻、銅等重金屬含量。植物修復(fù)方式，對于水產(chǎn)品中重金屬含量超標(biāo)有著全面的經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)勢，為凈化水環(huán)境提供了更為有效的支撐與引導(dǎo)。

（二）動物修復(fù)

動物修復(fù)是基礎(chǔ)的修復(fù)方式。很多水生動物都習(xí)慣于居住在土壤含量相對密集的地方，而這些地方通常含有大量的重金屬元素，這些水生動物也能夠吸收以及降解重金屬，最大限度去除重金屬元素等有毒物質(zhì)。此外，在有機生物的幫助下，能夠改善水產(chǎn)品中富營養(yǎng)化現(xiàn)象，這樣也能夠極大程度上改善水產(chǎn)品中重金屬污染的現(xiàn)象。

（三）微生物修復(fù)

隨著時代的發(fā)展與進步，微生物在重金屬的吸附、沉淀等方面發(fā)揮重要作用。通過微生物降解方式，真正意義上實現(xiàn)水產(chǎn)品中基本物質(zhì)含量的合理性，改善重金屬含量超標(biāo)的現(xiàn)象，營造出更加良好的水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境。

六、結(jié)語

綜上所述，重金屬污染問題在一定層面上直接威脅著人民群眾以及水生物的健康狀況。如果長期處在這樣的發(fā)展環(huán)境當(dāng)中，必然會導(dǎo)致我國水產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重制約。水產(chǎn)品中重金屬含量超標(biāo)，在很大程度上與工業(yè)污染有著緊密關(guān)聯(lián)，如果想要全面改善這種現(xiàn)象，應(yīng)該積極地通過現(xiàn)代化的技術(shù)手段，通過更為科學(xué)、合理的技術(shù)檢測方式，保證重金屬檢測的精準(zhǔn)與有效性。同時，采取有效的生物修復(fù)方式，更好地改善我國現(xiàn)階段的水產(chǎn)品中重金屬含量較高的現(xiàn)象。