乐清湾围塘中重金属在贝类中的富集分布
徐衡 黄娇 郑智溢 林安娜
摘要：以乐清湾四个典型水产品综合养殖围塘为研究基地，分别测定水体、沉积物和贝类生物体中镉、铬、铅、汞、砷5种重金属的分布、富集情况，开展三者间的相关性研究，并对不同贝类生物体对水体重金属富集吸收能力进行比较分析。结果表明，贝类中镉、铬、铅、汞、砷含量均符合无公害水产品要求。以生物富集因子（BCF）来表征贝类对水体中重金属的富集能力，研究发现：泥蚶、缢蛏、青蛤对镉、砷的富集能力较强，其富集系数分别为：967.7，193.5，161.3和687.5，1 218.8，1000。缢蛏对砷的富集系数最高。
关键词：重金属；海洋经济贝类；风险评估；富集
近年来，随着社会发展、经济进步，人们对健康日益重视。水产品营养丰富，味道鲜美，一直深受人们的喜爱，人们对其品质的要求也逐渐提高。重金属污染广泛存在于我国的河流、湖泊及其底部的淤泥之中，主要受工业化进程、生活污水等影响，直接影响水产品品质。乐清市是浙江省重要的水产品养殖区域，其围塘养殖区域大多分布于乐清湾和河口附近，此水域是沿海陆源污染物和海上排污的主要收纳场所。随地表径流进入沿海水体的重金属，污染局部海域水质，聚积于淤泥之中，并且易于在水产品体内富集，是水产品质量和安全的潜在威胁。当人们食用重金属含量超标的水产品后，重金属会在人体内积累，不易排出，从而导致急、慢性疾病或产生远期危害，如20世纪60年代，日本的“骨痛病”、“水俣病”等均是重金属污染引起的。
贝类是乐清市沿海海域的重要养殖品种，深受广大群众的喜爱。然而，贝类的滤食性具有固着性特点，自身用于代谢的混合氧化系统存在缺陷，对多种富集于体内的化合物的释放速率与鱼类和甲壳类相比较为缓慢，从而导致其体内重金属含量较高。Han等对台湾水产品受砷污染的调查发现，贝类受砷污染的程度要高于其他水产品。因此，分析贝类生物体与养殖环境中重金属的分布状况，研究贝类生物体对重金属的吸收、富集机制，治理海洋环境污染，对于保障贝类产品质量安全具有重要意义。
我们选取产量较高的泥蚶（Tegillarca granosa）、缢蛏（Sinonovacula constricat canar-ck）、青蛤（Cyclina sinensis），分别代表蚶类、蛏类和蛤类，用于研究贝类产品中重金属的富集情况。实验的重金属选取目前食品安全中关注度较高五种重金属：铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）和汞（Hg）。
1材料与方法
1.1供试样本
供试样本采自浙江省乐清市乐清湾围塘养殖区域的四处围塘，所在地分别为雁荡镇、清江镇、虹桥镇和翁垟街道。四处围塘均为2 hm2左右的海水养殖围塘，采集围塘内水体、沉积物和贝类生物体（泥蚶、缢蛏、青蛤），水体采样层次为表层1m左右，在水体同站位采集沉积物，采样层次为30 cm左右，生物体随机采集。每个养殖区采集水体2组64个、沉积物2组64个、生物体3组96个（泥蚶35个、缢蛏32个、青蛤29个），共采集样本数224个。
1.2采样方法
使用有机玻璃采水器采集水体三份，各1 L，立即酸化固定后送至实验室检测。第一份加硫酸至pH<2于细口瓶中，用于测定汞含量；第二份使用0.45/zm滤膜过滤后，加硫酸至pH<2于细口瓶中，用于测定铬、砷含量；第三份使用0.45μm滤膜过滤后，加硝酸至pH<2于细口瓶中，用于测定铅、镉含量。
使用抓斗式采泥器采集沉积物两份，各500g。第一份放人已洗净的聚乙烯袋中，扎紧袋口，用于测定铅、镉、铬、砷含量；第二份放人广口瓶中，用于测定汞含量。
用铁把手采集贝类生物体1.5 kg，在现场用海水冲洗干净后，放人双层聚乙烯袋中，用于测定铅、镉、铬、砷、汞含量。
1.3研究方法
水体中重金属含量依据《海洋监测规范第4部分：海水分析》（GB 17378.4）进行测定。
沉积物经过100 g烘干、研磨、过筛后，依据《海洋监测规范第5部分：沉积物分析》（GB17378.5）测定其重金属含量。
生物样取可食部分，依据《食品卫生检验方法理化部分》（GB/T 5009.11、GB 5009.12、GB/T5009.15、GB/T 5009.17、GB/T 5009.123）测定其重金属含量。
铅、镉、铬采用无火焰原子吸收分光光度法进行测定分析。
汞和砷采用原子荧光法进行测定分析。
2结果与分析
2.1水体、沉积物中的重金属含量检测结果
水体、沉积物中的重金属含量检测结果如表1所示。由表可知，水体和沉积物中均有检测出镉、铬、铅、汞和砷。参照NY 5052—2001《海水养殖用水水质》和GB 18668—2002《海洋沉积物质量》，我们发现，除了翁垟街道水体中汞含量达0.000 31 mg/L，为限量值的1.55倍，其他水体中重金属含量全部符合标准。沉积物中重金属含量全部符合第三类标准要求。
2.2贝类生物体中的重金属含量检测结果
贝类生物体中的重金属含量检测结果如表2所示，贝类生物体中均有重金属检测出，但是含量较低，均符合GB 2762—2012《食品中污染物限量》标准的要求。所选贝类产品汞含量最低，测定值在0.003 5～0.003 8 mg/kg之间，远低于限量值。其他重金属在贝类产品中的含量相对较高，其中砷含量最接近限量值，测定值为0.22～0.39mg/kg之间，各水产品中砷含量从多到少依次为缢蛏>青蛤>泥蚶，可能是贝类生物体对环境中的砷具有一定的生物富集作用。不同贝类中铬含量和铅含量比较接近，镉含量具有明显差异，其中泥蚶镉含量最高，测定值为0.3 mg/kg，低于贝类产品中镉的限量值。由此可见，所选贝类产品重金属含量均未超过限量值，全部符合无公害水产品的质量要求。
2.3贝类生物体与水体、沉积物中重金属含量的相关性分析
分别对水体、沉积物及贝类的所有样本进行重金属含量测定，分析发现，贝类中镉、铅、砷含量与水体中镉、铅、砷的含量呈低度相关，与铬、汞不相关；贝类中砷含量与沉积物中砷含量呈中度相关，与汞呈低度相关，与镉、铬、铅不相关，相关系数如图1、图2所示。
2.4不同贝类生物体对重金属的富集情况分析
根据表1数据进行进一步分析，我们发现水体中铬、铅含量明显高于镉、砷、汞，其含量从高到低依次为铬>铅>砷>镉>汞，而贝类体内重金属含量从高到低依次为砷>铬>镉>铅>汞，并无明显相关性。同时我们还发现，铅在环境中含量相对较高，而贝类体内却相对较低，因此我们推断贝类在滤食过程中被动地摄入铅，在一定程度上形成了富集，但由于贝类对铅存在某种排泄机制，能够有效驱使铅排出体外，从而降低铅含量。与铅相反的是重金属砷，砷在环境中含量较低，但在贝类体内最高，因此我们推断贝类对重金属砷的富集能力最强。
为了更准确地描述贝类对重金属的富集吸收能力，我们选择生物富集因子（BCF）作为表征手段（BCF=生物体中重金属浓度/水体中重金属浓度）。计算得到贝类生物体对重金属的BCF值（表3）。数据分析结果表明，贝类对重金属有不同程度的富集吸收能力，对铬、铅、汞的富集能力比较接近，相对较低，对镉的富集能力相对较强，对砷的富集能力最强，其中缢蛏对砷的富集系数最高，达1218.8倍。
3结论与讨论
根据NY 5052—2001《海水养殖用水水质》、GB 18668—2002《海洋沉积物质量》以及GB 2762—2012《食品中污染物限量》三个标准分别对水体、沉积物和贝类生物体判定，结果显示，除了翁垟街道水体中汞含量达0.000 31 mg/mL，为限量值的1.55倍，其他水体、沉积物、贝类产品全部符合标准。
贝类是滤食性动物，水体中的重金属以离子状态存在或吸附在有机体和有机颗粒表面，在贝类滤食过程中被摄入，形成重金属在贝类体内的富集。本文研究表明，贝类中镉、铅、砷含量与水体中镉、铅、砷的含量呈低度相关，与铬、汞不相关；贝类中砷含量与沉积物中砷含量呈中度相关，与汞呈低度相关，与镉、铬、铅不相关。
我们还发现，贝类对重金属有不同程度的富集吸收，以生物富集因子（BCF）为表征手段可知，贝类对砷的富集能力最强，其中缢蛏对砷的富集系数最高，达1218.8倍。砷的毒性和化学性质与其形态有关，研究表明无机砷的毒性远大于有机砷，而且三价砷的毒性大于五价砷的毒性。砷主要是通过阻止含邻位巯基的酶或在ATP形成过程中取代磷酸盐，破坏磷酰化作用，从而危害生物体的健康。贝类对镉的富集能力相对较强，但有较大差异，其中泥蚶对镉的富集系数为967.7倍。镉被人类摄人后，很难排出体外，会造成人体内钙的大量流失，引起骨质疏松等病症。另外，众多研究报道均表明，重金属在水生生物体内不同组织的富集量存在显著差异，其中肾脏、肝脏等是重金属重要的靶器官。因此，从饮食安全的角度来讲，要注意去除内脏，食用肌肉部分。
综合以上结果分析，不同贝类对不同的重金属表现出不同的富集效果。泥蚶对镉的富集作用最为明显，而且比值最大；缢蛏对砷、铅的富集作用最明显，砷比值较大，铅比值较小；青蛤对铬的富集作用最明显，但是比值不大；三种贝类对汞的富集作用相差不大，而且比值都较小。因此，环境中的镉、砷、铬对贝类食品安全的威胁比铅、汞更大，应该对此引起足够的重视。就汞在贝类体内富集而言，其富集程度要远低于镉、铅、铬、砷，这可能与水体中含量较低有一定关系，还需要在试验中进一步证实。
