青岛近海潮间带生物体重金属含量及评价

2024.06.25

刘阳相杰友张凡顺

摘要：研究调查了青岛近海潮间带生物体重金属含量并采用单因子污染指数法進行了污染评价。研究表明，青岛近海潮间带调查生物中重金属含量差异较大，不同生物对重金属元素富集具有偏好性，长牡蛎中Cu及Zn的含量最高，锈凹螺中Pb、As、Hg及Cr含量最高，史氏背尖贝中Cd的含量最高;单因子污染指数发现青岛近海潮间带生物体中Cu、Pb、Zn、Cd及Cr处于正常背景水平，而Hg及As在个别站位采集的生物出现轻污染、污染或者重污染情况，尤其是As;同其他海区同物种或者近缘物种比较发现，砷的含量要高于其他海区，其他重金属含量偏低或者相近。

关键词：青岛近海潮间带;生物体;重金属

本研究采集了青岛近海潮间带常见的海洋生物，测定了生物体重金属铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）及汞（Hg）的含量，并对生物体重金属的污染情况进行评价。

1材料与方法

1.1样品采集

2019年5月于青岛团岛湾、青岛湾、汇泉湾、太平角、湛山湾、浮山湾及石老人潮间带采集生物样品，不同采集地点采集生物尽量选择大小一致，样品采集后用海水洗净，按分类放入聚乙烯袋中，保持湿润并现场冷冻，带回实验室，于-20 ℃冰箱中保存[1]。

1.2样品处理

样品室温解冻，用不锈钢工具取出软体组织，冷冻干燥机干燥，研钵研磨，过100目筛绢得样品干样，称取0.25 g干样置于聚四氟乙烯坩埚中，加入5 mL硝酸及2 mL 过氧化氢，放置过夜，2.0 MPa 下消解10 min，消解完成后转移至聚四氟乙烯坩埚中，蒸至尽干，1%硝酸定容至10 mL，使用原子吸收分光光度计石墨炉法测定Cu、Pb、Cd及Cr，火焰法测定Zn，原子荧光分光光度计测定As及Hg。

1.3重金属污染评价

对生物体重金属评价采用单因子污染指数法（Single Factor Index，SFI）[2]。评价方法计算公式如下：

单因子污染指数法：SFI=Ci/Si

式中：Ci生物体中重金属i的测定值，Si为重金属i的评价标准。牡蛎的评价标准Si采用《海洋生物质量》（GB 18421-2001）[3]，其他物种Si采用中国海岸带污染综合调查技术组推荐使用的海洋生物污染评价标准[4]。单因子污染指数SFI小于0.2，认为生物体重金属含量为正常背景水平，0.2～0.6的为轻污染水平，0.6～1.0的为污染水平，大于1.0为重污染水平[2，5]。

2结果与评价

2.1调查结果

调查在7个海湾共采集10种生物，软体动物10种，为单齿螺（Monodonta labio）、短滨螺（Littorina brevicula）、红条毛肤石鳖（Acanthochiton rubrolineatus）、嫁（Cellana toreuma）、长牡蛎（Crassostrea gigas）、史氏背尖贝（Notoacmea schrenckii）、锈凹螺（Chlorostoma rustica）、疣荔枝螺（Thais clavigera）及朝鲜花冠小月螺（Lunella coronata coreensis）;腔肠动物1种，为黄海葵（Anthopleura lanthogrammica）。嫁在各个海湾的分布最为广泛，在各个海湾中均有发现，其次是长牡蛎。

青岛近海海湾调查生物中重金属含量差异较大，Cu含量介于0.52～9.52 mg/kg之间（表1），均值为4.54 mg/kg;Pb含量介于0.08～3.98 mg/kg之间，均值为0.82 mg/kg;Zn介于0.37～5.67 mg/kg之间，均值为2.93 mg/kg;As介于0.51～29.29 mg/kg之间，均值为10.21 mg/kg;Hg为0.000 1～1.123 mg/kg之间，均值为0.094 mg/kg;Cd介于0.000 1～5.19 mg/kg之间，均值为2.93 mg/kg;Cr介于0.19～5.13 mg/kg之间，均值为2.45 mg/kg。生物体重金属均值显示，不同生物对重金属元素富集具有偏好性，长牡蛎中Cu（均值6.46 mg/kg）、Zn（5.36 mg/kg）的含量最高;锈凹螺中Pb（1.46 mg/kg）、As（14.90 mg/kg）、Hg（0.41 mg/kg）及Cr（3.39 mg/kg）含量最高;史氏背尖贝中Cd（4.19 mg/kg）的含量最高。

2.2污染评价

为了对青岛近海潮间带生物体重金属的污染情况进行评价，本研究采用单因子污染指数法对除黄海葵外其他的生物进行了污染评价。

对海洋生物体重金属污染评价，尚无广泛适用的等级标准。《海洋生物质量》（GB 18421-2001）国家标准仅对海洋贝类进行了分类标准划分[3]。一般而言，重金属单因子污染指数小于0.2可视为正常背景水平，介于0.2～0.6之间为轻污染水平，介于0.6～1.0之间为污染水平，而大于1.0则为重污染水平[2，5]。评价结果显示，Cu、Pb、Zn、Cd及Cr的单因子污染指数均小于0.2（表2），处于正常背景水平，其中Cu、Pb及Zn单因子污染指数远低于0.2，而Cd及Cr单因子污染指数接近0.2，需要引起关注。而Hg及As的单因子污染指数结果显示，个别站位采集的生物体出现轻污染、污染或者重污染情况，太平角采集的嫁Hg单因子污染指数为0.271，处于轻污染水平，石老人采集的锈凹螺Hg单因子污染指数为0.749，为污染水平。在采集到的30个生物个体中，22个生物的As单因子污染指数大于0.2，其中单因子污染指数介于0.2～0.6之间的有18个，处于轻污染水平，单因子污染指数介于0.6～1.0之间的有1个，处于污染水平，单因子污染指数大于1.0的有3个，处于重污染水平。需要引起注意的是，在各个海湾均有生物个体As超出0.2，湛山湾、石老人及浮山湾均有生物个体超出1.0，需要特别注意。

3討论

鉴于不同物种对重金属元素富集偏好性，特定物种可以用于某种重金属元素的指示生物，以便于对该海区的重金属污染情况进行长期监测。本研究结果显示，长牡蛎可以作为Cu、Zn的指示生物，锈凹螺可以作为Pb、As、Hg及Cr的指示生物，史氏背尖贝可以作为Cd的指示生物。

与其他海区进行比较时，研究选择了相同或者近缘物种。青岛近海潮间带长牡蛎Cu、Zn含量远低于湄洲湾采集到的僧帽牡蛎及汕头港采集到的近江牡蛎（表3）[2，6];Pb的含量低于汕头港近江牡蛎而高于其他海区;Cd的含量低于汕头港近江牡蛎而高于厦门港、浮头湾、海坛湾[7]，与湄洲湾的牡蛎基本一致;Cr要低于汕头港;As远高于厦门港、浮头湾、海坛湾的牡蛎;Hg的含量高于厦门港、浮头湾、海坛湾的牡蛎。与汕头港采集到的单齿螺及疣荔枝螺比较，青岛近海潮间带采集到的两种生物的 Cu及Zn远低于汕头港;Pb略低于汕头港;Cd单齿螺高于汕头港，而疣荔枝螺相近;两个采集海区单齿螺Cr相近，而疣荔枝螺Cr高于汕头港。比较发现，青岛近海潮间带生物体重金属中砷的含量要高于其他海区，需要引起特别注意。

砷是一种有毒类金属，具有严重的环境污染性，具有较高的生物毒性，被划分为人类致癌物。世界范围内，亚洲国家是砷污染最严重的的国家，特别是孟加拉国、印度、中国等发展中国家[8]。海洋中的砷除了海洋本底外，还来源于大量使用的含砷类物质，很多这样的含砷类物质最终以废弃物的形式进入海洋，导致海水中砷的含量不断升高，富集能力强的海洋生物体内也含有较高的砷，进而影响人类的健康[8]。青岛采集的海洋生物中，甚至有两个个体处于严重污染水平，表明青岛的潮间带砷污染已经比较严重。砷化物广泛应用于工业、农业、畜牧业、医药卫生及食品加工业等行业。调查中发现，青岛海边尚有若干的排污口在使用，生活垃圾、生活污水、工业废水以及游人丢弃的垃圾等可能是海洋生物体内砷的重要来源。

4结论

青岛近海海湾调查生物中重金属含量差异较大，Cu含量均值为4.54 mg/kg，Pb含量均值为0.82 mg/kg，Zn含量均值为2.93 mg/kg，As含量均值为10.21 mg/kg，Hg含量均值为0.094 mg/kg，Cd含量均值为2.93 mg/kg，Cr含量均值为2.45 mg/kg。

不同生物对重金属元素富集具有偏好性，长牡蛎中Cu（均值6.46 mg/kg）、Zn（5.36 mg/kg）的含量最高，锈凹螺中Pb（1.46 mg/kg）、As（14.90 mg/kg）、Hg（0.41 mg/kg）及Cr（3.39 mg/kg）含量最高，史氏背尖贝中Cd（4.19 mg/kg）的含量最高，三种生物可以分别作为相应重金属元素的指示生物。

单因子污染指数评价结果显示，Cu、Pb、Zn、Cd及Cr处于正常背景水平，而Hg及As的单因子污染指数结果显示，个别站位采集的生物体出现轻污染、污染或者重污染情况，尤其是As，在采集到的26个生物个体中，19个生物的As单因子污染指数大于0.2，在各个海湾均有生物个体As超出0.2，湛山湾及石老人有生物个体超出1.0，需要特别注意。

同其他海区同种物种或者近缘物种比较发现，青岛近海潮间带生物体重金属含量偏低或者相近，砷的含量要高于其他海区，需要引起特别注意。

参考文献：

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国家质量监督检验检疫总局.海洋监测规范第6部分：生物体分析： GB 17378-2007[S].北京：中国标准出版社，2008：1-35

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Contents and evaluation of heavy metals in organisms from Qingdao intertidal zone

LIU Yang1，XIANG Jieyou2，ZHANG Fanshun1

（1. College of Marine Life，Ocean University Of China，Shandong Qingdao 266000，China; 2. College of Marine Ecology and Environment，Shanghai Ocean University，Shanghai 200000）

Abstract：Contents of heavy metals in organisms from Qingdao intertidal zone have been investigated and evaluated by single factor index method. The results showed that the contents of heavy metals varied greatly in different organisms. Special organism exhibited preferable enrichment ability to target heavy metal. The highest contents of Cu and Zn were both found in Crassostrea gigas，and the highest contents of Pb，As，Hg and Cr were found in Chlorostoma rustica，the highest content of Cd was found in Notoacmea schrenckii. The result of single factor index evaluation showed that the pollution situations of Cu，Pb，Zn，Cd and Cr were at background level，however the pollution situations of Hg and As were at mild pollution，pollution or heavy pollution level and should be treated specially. Compared with the same species or related species in other sea areas，it was found that the contents of heavy metals in organisms in the Qingdao intertidal zone were lower or similar，and the content of As was higher than that in other sea areas.

Key words：Qingdao intertidal zone; organisms; heavy metals