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食物相无机砷在黄颡鱼肉中的积累转化与健康风险评估

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骆文宝彭菁珒

摘要：为探究食物相无机砷（iAs）在黄颡鱼肉中的积累转化与暴露浓度的关系，将含砷饲料投喂给黄颡鱼后，用ICP-MS测定鱼肉中总砷的浓度，用HPLC-ICP-MS分析As（III）、As（V）、一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）和砷甜菜碱（AsB）的含量。结果表明：2种iAs试验组中，总砷浓度均随暴露浓度的升高而升高;DMA浓度远高于MMA，最大约为7倍;AsB是鱼肉中的主要砷形态;500μg/g的暴露浓度下，鱼肉中iAs的积累已经能够造成健康风险，需谨慎对待。

关键词：无机砷;黄颡鱼;食相暴露;砷形态;风险评估

中图分类号 R995;S941.91文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）05-0070-03

Abstract：To investigate the relationship between the exposure concentration and bioaccumulation， biotransformation of inorganic arsenic （iAs） in muscle of Pelteobagrus fulvidraco after dietborne， the concentration of total arsenic in muscle of the fish was determined by ICP-MS and the contents of As（III）， As（V）， monomethylarsenic （MMA）， dimethylarsenic （DMA） and arsenicbetaine （AsB） were analyzed by HPLC-ICP-MS after feeding arsenic-containing diets to the fish The results revealed that total arsenic increased with increasing exposure concentrations in both iAs groups; the concentration of DMA was much higher than that with MMA， with a maximum of about 7-fold; AsB was the predominant arsenic form in muscle; and at an exposure concentration of 500μg/g， iAs accumulation levels in fish are already capable of posing a health risk and need to be treated with caution.

Key words：Inorganic arsenic; Pelteobagrus fulvidraco; Dietborne exposure; Arsenic species; Risk assessment

砷是自然界广泛分布的有毒类金属元素，砷污染物在环境中不断迁移，使得砷在水生环境中的含量不断增加。黄颡鱼生长周期短，分布广泛，营养药用价值高，是我国重要的淡水经济鱼。因其底栖且杂食偏肉食的生活习性，极易受到底泥中及悬浮颗粒物中砷的污染。有研究表明，底栖鱼类体内砷的浓度与沉积物中砷的浓度呈显著正相关，摄食是鱼体砷积累的主要途径[1]。关于砷代谢的研究大多数集中在海水鱼的水相砷暴露试验，而关于食物相砷在淡水鱼中积累转化的研究却很少。为此，本研究将含无机砷饲料暴露给黄颡鱼，探究鱼肉中砷的积累与转化情况，并进行健康风险评估，以期为砷的生态毒理学研究提供相关数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试剂 As（III）和As（V）标准溶液（O2SI，美国）;HNO3（≥99.999%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;H2O2和NH3·H2O（GR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

1.1.2 鱼样及饲料黄颡鱼（10.0～15.0cm）购自湖南省长沙市渔场，分配到7个水族箱;鱼食购自湖北省荆州市惠泽生物科技有限公司，7组鱼食砷含量分别为（dw）：对照组：0.67μg/g;As（III）组：51.84、98.24、495.13μg/g;As（V）组：54.31、98.08、493.46μg/g。

1.1.3 仪器 ICP-MS（7700x，美国安捷伦科技有限公司），HPLC（1260，美国安捷伦科技有限公司），冷冻干燥机（Lab-1A-50E，北京博医康实验仪器有限公司），球磨仪（TL2010s，北京鼎昊源科技有限公司），微波消解仪（MDS-6G，上海新仪微波化学科技有限公司），电子天平（Scout SE-SE202F，奥豪斯仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 食物相暴露鱼样驯化7～14d至能搶食且生命体征正常时开始砷暴露，每条每天喂其体重的2%。每24h换水，温度维持在25℃。喂食10d，每组取5条安乐死，取肉约5g置冷冻干燥机中冻干至恒重，再用球磨仪处理至粉末状待用。

1.2.2 总砷分析称取（0.2±0.05）g鱼肉粉末于消解罐中，加入10mL浓HNO3和2mL H2O2。微波消解程序：室温120℃，15min;120～180℃，15min;180℃，30min。冷却至室温，用去离子水（18.25mΩ·cm）定容至25mL，再用0.22μm醋酸纤维膜过滤后采用ICP-MS测定总砷浓度。

1.2.3 砷形态分析称取（0.2±0.05）g鱼肉粉末于消解罐中，加入10mL 1% HNO3于100℃萃取90min。冷却至室温后10000rpm离心10min，取上清液定容至25mL，过膜后用HPLC-ICP-MS进行砷形态分析。

1.2.4 人体暴露风险评价通过比较人体日摄入量的估值（EDI）与阈值（Rfd），评估摄入含砷鱼肉的健康风险。EDI[μg/（kg BW·d）]采用下式计算：

EDIiAs[=CiAs×IRBW] （1）

式中：CiAs代表鱼肉中iAs的浓度（μg/g， ww）;IR为人体对淡水鱼的日摄入量（kg/d）;BW为中国人的平均体重（kg）;鱼肉干重/湿重取0.3[2]。

1.2.5 数据处理使用SPSS 25.0软件对数据进行统计分析。结果用算数平均值（mean）±标准差（SD）表示（n=5）。采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）检验显著性差异（p<0.05）。

2 结果与分析

2.1 砷积累由图1可知，鱼肉中总砷的浓度都随着暴露浓度的升高而升高。50μg/g浓度下，As（V）组显著高于As（III），其他2个浓度下无显著差异。张伟等[3]给海洋鱼花身鯻投喂含砷鱼食10d后，发现价态和浓度对鱼肉中总砷的积累没有显著影响;崔迪等[4]将50μg/g的iAs暴露给鲫鱼10d后，As（V）试验组中鱼肉总砷浓度约为As（III）组的3.4倍。这些均表明海洋鱼与淡水鱼对砷的积累存在差异。

2.2 砷转化

2.2.1 As（III）和As（V）的相互转化由图2可知，鱼肉中As（V）的浓度随暴露浓度变化的趋势同总砷相似;As（V）试验组中As（III）的浓度随暴露浓度呈“V”型变化;As（III）-50μg/g组鱼肉中却并未检测到As（III），As（III）-500μg/g组中As（III）的积累浓度激增，是所有组中最大的。As（III）的毒性较高，约为As（V）的10倍[5]。鱼肉是鱼体中含砷最多的组织，鱼体对As（III）非常敏感，竭力降低其积累水平，体现了黄颡鱼对砷的适应性。

2.2.2 无机砷向甲基砷转化由图3可知，DMA浓度明显高于MMA，约为7倍;As（III）组只在500μg/g时才检出MMA;AsB的检出浓度远高于砷其他形态，并随着暴露浓度增加而递增。由此可见，黄颡鱼能将iAs转化为AsB储存在肉中以应对高浓度的砷暴露。AsB的化学结构与甜菜碱相似，甜菜碱是渗透压调节物质，鱼类可能需要AsB来维持机体的渗透压平衡[6-7]。

2.3 饮食暴露风险评估中国人的平均体重为58.1kg[8]，假设每天进食250g鱼肉，由式（1）计算出的EDI结果如表1所示。As（III）-500μg/g组和As（V）-500μg/g组鱼肉中的EDI超过了美国环保署规定iAs的Rfd[0.3μg/（kg BW·d）]，其他组均低于Rfd。由此可见，在高浓度的暴露下，2种iAs造成的健康风险程度相当。

3 结论与讨论

试验结果表明：经As（III）或As（V）暴露后，黄颡鱼肉中总砷浓度均随暴露浓度的增加呈上升趋势。AsB是黄颡鱼肉中的主要砷形态，鱼体能根据环境来调整向AsB转化的能力。在500μg/g、10d的食相暴露下的黄颡鱼肉能对人体造成健康风险，需谨慎对待。随着暴露时间的延长，这种风险的变化趋势还有待于进一步研究。

参考文献

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[2]Jia Y， Wang L， Li S， et al. Species-specific bioaccumulation and correlated health risk of arsenic compounds in freshwater fish from a typical mine-impacted river [J]. Science of The Total Environment， 2018， 625：600-607.

[3]Zhang W， Huang L， Wang W X. Biotransformation and detoxification of inorganic arsenic in a marine juvenile fish Terapon jarbua after waterborne and dietborne exposure [J]. Journal of Hazardous Materials， 2012， 221-222：162-169.

[4]Cui D， Zhang P， Li H， et al. The dynamic changes of arsenic biotransformation and bioaccumulation in muscle of freshwater food fish crucian carp during chronic dietborne exposure [J]. Journal of Environmental Sciences， 2021， 100：74-81.

[5]Akter K， Owens G， Davey D， et al. Arsenic Speciation and Toxicity in Biological Systems [J]. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology， 2005， 184：97-149.

[6]Amlund H， Berntssen M H G. Arsenobetaine in Atlantic salmon （Salmo salar L.）：influence of seawater adaptation[J].Comparative Biochemistry and Physiology Part C：Toxicology & Pharmacology， 2004， 138（4）：507-514.

[7]Amlund H， Francesconi K A， Bethune C， et al.Accumulation and elimination of dietary arsenobetaine in two species of fish， Atlantic salmon （Salmo salar L.） and Atlantic cod （Gadus morhua L.） [J]. Environmental Toxicology and Chemistry， 2006， 25（7）：1787-1794.

[8]Gu D， He J， Duan X， et al. Body Weight and Mortality Among Men and Women in China [J]. Jama Journal of the American Medical Association， 2006， 295（7）：776-783.

（責编：徐世红）

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