海州灣養殖四角蛤蜊體內組織中重金屬分布差異及安全評價

鄭 偉，董志國，李曉英，程漢良

海州灣養殖四角蛤蜊體內組織中重金屬分布差異及安全評價

鄭 偉1,2，董志國1,2，李曉英1，程漢良1

(1.淮海工學院海洋學院，江蘇 連云港 222005；2.上海海洋大學水產與生命學院，上海 201306)

采用原子吸收法測定海州灣池塘養殖成體四角蛤蜊外套膜、鰓、斧足、閉殼肌、內臟團(含生殖腺、肝、胃、腸、腎等)5個組織干質量中Cd、Cr、Pb、Ni、Cu和Zn 6種重金屬的含量，并與相關標準進行比較評價。結果顯示：5個組織中內臟團是重金屬選擇性富集的主要器官，含量介于0.353(Cd)～127.633μg/g(Zn)之間，除Cr和Pb相互差異不顯著外，其余相互間均差異顯著(P＜0.05)；6種重金屬中，Zn在5種組織中含量最高，而Cd在鰓、外套膜和內臟團中含量最低，Cu則在斧足和閉殼肌中的含量最低。用單因子指數法對四角蛤蜊污染狀況進行評價，結果表明：5個組織中主要重金屬污染物為Ni，污染指數為0.87(斧足)～10.73(內臟團)，其次為Pb和Zn，Cd 僅在內臟團中呈輕度污染，未受Cr和Cu污染。海州灣養殖四角蛤蜊食用或作為飼料用時應引起一定程度的重視。

四角蛤蜊；組織；重金屬；污染評價

四角蛤蜊(Mactra veneriformis)屬于瓣鰓綱(Lamellibranchia)、蛤蜊科(Mactridae)、蛤蜊屬(Mactra)，俗稱沙蛤、沙蜊、白蛤、白蜆子等，是常見底棲經濟貝類，多生活于潮間帶中、下區及淺海泥沙灘(5～10cm)中，我國南北沿海均有分布，其營養價值較高，肉質細嫩、味道鮮美。近20年關于四角蛤蜊的研究主要集中在繁殖生物學[1]、營養學[2]和藥物學等方面[3]。相關報道指出我國沿海除少數地區一些貝類的重金屬含量偏高外[4]，大部分地區貝類受重金屬的污染程度較輕[5]。重金屬具有累積性、食物鏈傳遞性和不易降解性，在環境中遷移性差，殘留性強，容易造成污染。雙殼類屬濾食性生物，自身用于代謝的混合氧化系統存在缺陷，因而體內重金屬的釋放與魚類、甲殼類動物相比慢得多，導致體內保持較高的富集程度，人們食用了受重金屬污染的貝類就可能威脅身體健康[6]。已有報道多是將貝類軟體部作為整體來研究重金屬的富集特性[7-10]，四角蛤蜊不同組織對重金屬的富集規律以及同一組織對不同重金屬的富集特征未見系統研究報道。研究表明文蛤(Meretrix meretrix)對水環境中重金屬累積能力較強，具有作為環境指示生物的前途[11]，四角蛤蜊是否也對環境污染具有指示作用未見報道。因此本實驗對海州灣池塘養殖成體四角蛤蜊的5種不同組織中6種重金屬含量進行測定，以期為四角蛤蜊食用安全性提供科學評估，同時也對四角蛤蜊重金屬毒理學及環境污染監測研究提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

四角蛤蜊為2010年4月上旬采自連云港海州灣徐圩鎮養殖池塘的成體2齡蛤，殼長為(3.31±2.80)cm，體質量為(12.46±1.40)g。取樣品蛤100枚在實驗室循環水養殖系統內充氣暫養48h以達到吐沙和排除腸道中的內容物，從而減少因非體組織物質引起的實驗誤差，取暫養后的樣品蛤80枚進行取樣分析。

各種重金屬標準品(干粉)由國家環保總局標準樣品研究所提供，由本實驗室配制成相應的濃度梯度；硝酸(分析純)、高氯酸(優級純) 國藥集團化學試劑有限公司。

PGENERAL TAS-990原子吸收分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 方法

樣品準備：活體解剖，蒸餾水清洗后由外而內逐一分離外套膜、鰓、斧足、內臟團(含生殖腺、肝、胃、腸、腎等)和閉殼肌。上述全部個體的同一組織作為一個樣品用濾紙吸干水后稱質量，并在105℃烘箱中烘干12h，干樣在研缽中研成粉狀后裝入塑料密封袋中并置于干燥器中備用。

酸解與消化：將四角蛤蜊5個組織干粉樣品各精確稱取約0.5000g，每組織設3個重復，共15個樣放入干燥的經硝酸浸泡清洗的50mL燒杯中，加入分析純濃硝酸7mL、優級純高氯酸0.5mL，室溫下加蓋培養皿過夜，在控溫電爐上加熱消煮至樣品充分溶解，有白色晶體析出后移開，冷卻后加3mL濃硝酸溶解結晶，稍加熱溶解后定容到25mL。另取兩只燒杯加入7mL濃硝酸和0.5mL高氯酸，定容到25mL 作為空白樣。

重金屬測定：Cu和Zn測定采用火焰原子吸收法，Cd、Pb、Cr和Ni采用石墨爐原子吸收法測定，各種重金屬標準儲備液均購自國家環保總局標準樣品研究所。待測樣品稀釋成適合的濃度梯度，每種樣品重復測定3次。

1.3 評價方法

重金屬污染指數評價參照多個標準進行，其中對Cd、Cr、Cu和Pb污染指數評價標準參考GB18406.4—2001《農產品安全質量 無公害水產品安全要求》[12]，對Ni評價標準參考1994年全國食品衛生標準分委會評審通過的內控標準，見文獻[13]，Zn參考GB18406.1—2001《農產品安全質量 無公害蔬菜安全要求》[14]的評價標準進行四角蛤蜊組織中的Zn含量評價。通過測定四角蛤蜊不同組織中水分含量數據，將干樣中重金屬含量轉換成鮮樣中含量，與標準進行比較。

按照GB18421—2001《海洋生物質量》[15]和《海洋生物質量監測技術規程》[16]中規定，采用單因子污染指數法[17]對四角蛤蜊不同組織中重金屬污染進行評價，計算公式如下：

式中：Pi為某種重金屬的污染指數；Ci為該重金屬在樣品中的平均含量；Si為該重金屬在樣品評價標準中最高允許含量。

Pi＜0.5為樣品未受該因子污染，0.5＜Pi＜1.0為樣品受到該因子輕度污染，Pi＞1.0為樣品受到該因子重度污染。

1.4 數據處理

利用Statistica 5.5軟件對實驗數據進行統計分析，所有數據均采用x±s表示，采用鄧肯氏法進行單因子多重比較。

2 結果與分析

2.1 四角蛤蜊5種組織中同一重金屬的分布與比較

實驗測定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn 6種重金屬在四角蛤蜊斧足、內臟團、鰓、閉殼肌和外套膜5個組織中的含量，結果見圖1(圖中Zn含量顯示為其1/10的量)。

圖1 同一重金屬在四角蛤蜊不同組織中的分布Fig.1 Content of the same heavy metal in different tissues of Mactra veneriformis

由圖1可知，6種重金屬中Zn含量最高，Zn在內臟團中含量高達127.633μg/g，在閉殼肌中含量最低，為53.324μg/g，兩組織間差異顯著(P＜0.05)；Zn在外套膜、鰓和斧足中的含量間于89.411～96.744μg/g，3組織之間差異不顯著，而與內臟團和閉殼肌差異顯著(P＜0.05)。Ni、Pb和Cr在5個組織中富集規律相同，分別為內臟團＞外套膜＞鰓＞閉殼肌＞斧足。Ni在內臟團中含量為21.452μg/g，在斧足中含量為1.747μg/g，除外套膜和鰓以外，其余均差異顯著(P＜0.05)。Pb在內臟團中含量為4.201μg/g，在斧足中含量為0.451μg/g，兩種組織間差異顯著(P＜0.05)，且這兩種組織與外套膜、閉殼肌和鰓3種組織間存在顯著差異(P＜0.05)，而3種組織之間差異不顯著。Cr在內臟團和外套膜中含量最高，分別為5.102μg/g和4.579μg/g，兩組織間差異不顯著(P＞0.05)；在斧足和閉殼肌中含量最低，分別為0.667μg/g和1.163μg/g，兩組織間同樣差異不顯著(P＞0.05)；而鰓含量與其余4組織均差異顯著(P＜0.05)。不同組織間Cd的含量均較低，介于0.141～0.353μg/g之間，富集規律為內臟團＞外套膜＞鰓＞斧足＞閉殼肌，閉殼肌與其他4個組織間均差異不顯著(P＞0.05)。各組織對Cu富集規律為內臟團＞鰓＞外套膜＞閉殼肌＞斧足，Cu在內臟團中含量最高，為16.253μg/g；閉殼肌和斧足中含量最低，在斧足中未檢出，閉殼肌的含量為0.103μg/g，兩組織間差異不顯著，而此兩組織與其余3組織間均顯著差異(P＜0.05)。綜合來看，Zn、Ni、Cu、Pb、Cr和Cd 6種重金屬在內臟團中含量最高，外套膜和鰓居中(除Zn以外)，閉殼肌和斧足中重金屬富集最少。而Zn在斧足中含量為第二高，閉殼肌中最低。

重金屬在貝類臟器中“生物存儲”嚴重[8]，紫貽貝(Mytilus edulis)的不同組織和器官對重金屬的累積有顯著差異[18]，其中對Cu的含量測定與本實驗富集順序稍有不同，但含量最高的一組都是內臟組織。而毛蚶(Scapharca subcrenata)暴露于Cu、Pb、Ni和Cr中其體內組織含量分布高低順序為鰓＞外套膜＞閉殼肌＞內臟＞肌肉[19]，與本研究結果不同。對克氏原螯蝦(Procambarus clarkia)[20]的研究表明肝臟中Cd含量要高于肌肉和外殼，對瘤背石磺(Onchidium strum)[21]的研究也表明內臟團組織中Cu和Zn的含量要遠高于肌肉組織，其結果與本研究相一致。四角蛤蜊內臟團對于重金屬的富集呈現一定的規律性，內臟器官是負責機體消化代謝的主要器官，這可能是重金屬富集程度高的主要因素。但這種規律在貝類間是否普遍存在，特別是不同種類間重金屬的分布規律還需要進一步研究。

2.2 四角蛤蜊同一組織中6種重金屬的分布與比較

圖2 四角蛤蜊同一組織中不同重金屬的分布Fig.2 Content of different heavy metals in the same tissues of Mactra veneriformis

由圖2可知，6種重金屬在內臟團、鰓和外套膜中富集規律相同，排序為Zn＞Ni＞Cu＞Cr＞Pb＞Cd；在內臟團中含量介于0.353(Cd)～127.633μg/g(Zn)之間，除Cr和Pb相互差異不顯著外，其余相互間均差異顯著(P＜0.05)；在鰓中的含量介于0.268(Cd)～89.424μg/g(Zn)之間， Ni和Cu之間差異不顯著，二者與其余4種重金屬均差異顯著(P＜0.05)；在外套膜中的含量介于0.307 (Cd)～89.409μg/g(Zn)之間，Zn與其他5種重金屬間均存在顯著差異(P＜0.05)，而其他5種重金屬之間差異不顯著；6種重金屬在閉殼肌中的含量介于0.103(Cu)～53.324μg/g(Zn)之間，排序為Zn＞Ni＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu，而其顯著性檢驗結果與外套膜中相同；6種重金屬在斧足中的含量關系為Zn＞Ni＞Cr＞Pb＞Cd＞Cu，含量介于未檢出(Cu)～96.744μg/g(Zn)之間，除Cr、Pb、Cd 和Cu外，二者間差異顯著(P＜0.05)。6種重金屬中，Zn在四角蛤蜊5種組織中的含量最高，而Cd在鰓、外套膜和內臟團中含量最低；Cu則在斧足和閉殼肌中的含量最低；Pb、Ni和Cr含量在5種組織中居中。

不同重金屬在同一組織中的富集具有一定規律性，這可能與環境有關，因為不同環境中的重金屬含量差異通過貝類的富集最終與環境中重金屬含量達到了一個平衡，同時貝類體內的蓄積能力也有限，達到一定積累值后會排出到環境中，這在已有的研究中得到了證實[7,10]。在未受重金屬污染的自然環境下，貝類對生命必需元素如Zn和Cu等一般都具有較高的積累量，而對非生命必需元素如Pb和Cd等的積累量要低得多，這主要是由于自然環境下，生命必需元素的背景含量常高于非生命必需元素的背景含量[22]，另一方面貝類對生命必需元素常具有強烈的選擇性吸收作用，而對非生命必需元素一般都沒有明顯的選擇性吸收作用[23]。對馬來西亞婆羅洲文蛤的研究結果表明來自工業污染河口區Likas 河口與非污染區Kota Belud河口的文蛤軟體部位重金屬Cd、Cu、Cr、 Pb 和Zn的含量均存在顯著差異，污染區的文蛤重金屬含量顯著高于非污染區[11]，但在受重金屬明顯污染的區域，貝類對重金屬的積累可能呈現出異樣的特性，如有些地區貝類對非生命必需元素的積累遠高于對生命必需元素的積累[4]，還有些地區貝類體內Cu含量數倍高于Zn含量[24]，這說明不同環境下貝類體內重金屬存在較大的差異，四角蛤蜊也呈現出這樣的富集特征。

2.3 四角蛤蜊不同組織中的重金屬污染評價

利用單因子污染指數法對6種重金屬在四角蛤蜊5個組織中的污染狀況進行了評價，結果見表1。Ni在斧足中為輕度污染，Pi為0.87，在其余組織中達重度污染，污染指數Pi介于2.30(閉殼肌)～10.73(內臟團)之間；Pb在內臟團中達重度污染，污染指數Pi為1.26，在閉殼肌、鰓和外套膜中為輕度污染，而斧足中未受污染；Zn在閉殼肌中未受污染，在其余4個組織中污染指數Pi介于0.67～0.96之間，屬于輕度污染；Cd僅在內臟團中存在輕度污染；Cr和Cu在5種組織中均未受污染。因此，海州灣養殖四角蛤蜊成體內主要的重金屬污染為Ni，污染程度在相關標準的0.87(斧足)～10.73(內臟團)倍之間，其次為Pb和Zn。5種組織中內臟團受污染程度最高，斧足和閉殼肌受污染程度最輕。

表1 四角蛤蜊不同組織中重金屬污染指數Table 1 Contaminative indices of heavy metal in the different tissues of Mactra veneriformis

Ni、Pb和Zn 3種污染指數高的重金屬中，Ni為生命非必需元素，本實驗中只有斧足為輕度污染，其余均為重度污染。相關報道中對沙特海灣中12個不同鹽度海區文蛤軟體部中Ni 的監測結果顯示其含量在0.35～2.61μg/g 之間，以濕質量計[25]，如果按貝類平均含水量83%計算，以干質量計時約為2.06～15.36μg/g ，而本研究中四角蛤蜊5種組織內Ni含量為1.747～21.452μg/g (干質量)與報道結果在同一范圍內，這種含量上的相近，是巧合還是說明四角蛤蜊機體本身對Ni的需求較大，其他貝類是否也具有這一規律，具體機理還需深入研究。Pb為非生命必需元素，本實驗中僅內臟團為重度污染，其余均為輕度污染。Pb污染可引起胚胎畸變，并能使肝功能受損[26]，相關研究對池塘養殖縊蟶(Sinonovacula constrictus)體內重金屬含量測定，Pb含量超標與底泥中Pb含量較高有很大關系[5]，簾蛤科等貝類對Pb的富集能力比較強[9]，本實驗中四角蛤蜊組織中Pb污染可能與此有關。Zn為生命必需元素，本實驗中僅閉殼肌未受污染，其他4種組織為輕度污染，內臟團中含量最高，為相關標準的0.96倍。研究表明Zn與生殖功能關系密切，能強化某些激素的活性[27]，這可能是其在內臟團中含量較高的原因之一。

海州灣養殖四角蛤蜊5種組織中Ni、Pb和Zn富集程度較高，因此食用或作為飼料應用時應引起一定程度的重視。貝類對污染物的累積和脅迫有很強的耐受力，利用貝類作為指示物來監測環境污染是簡便易行且成效顯著的研究方式[11]，四角蛤蜊廣泛分布于中國沿海地區，易采集，生命周期長，活動范圍小，資源量大[1]，實驗表明其對重金屬累積能力較強，因此可以將四角蛤蜊作為中國沿海重金屬污染檢測的一種有效指示生物。本研究僅對海州灣養殖成體四角蛤蜊重金屬富集情況進行了測定與評價，而天然捕撈四角蛤蜊、其他地區養殖四角蛤蜊以及不同季節、不同年齡的四角蛤蜊重金屬富集規律有待進一步研究。

3 結 論

四角蛤蜊對Cd、Cr、Cu 、Ni、Pb和Zn 6種重金屬積累的組織差異表現為內臟團中富集量最高，外套膜和鰓居中(除Zn以外)，閉殼肌和斧足中重金屬富集量最少。6種重金屬中，Zn在5種組織中含量最高，而Cd在鰓、外套膜和內臟團中含量最低，Cu則在斧足和閉殼肌中的含量最低。海州灣養殖四角蛤蜊成體內主要的重金屬污染為Ni，污染程度為相關標準的0.87(斧足)～10.73(內臟團)倍，其次為Pb和Zn。相對來講，內臟團是重金屬選擇性富集的主要器官，食用或作為飼料應引起一定程度的重視。四角蛤蜊對重金屬的累積能力強，可以將其作為中國沿海重金屬污染檢測的指示生物。

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Distribution and Safety Assessment of Heavy Metals in Body Tissues of Cultured Mactra veneriformis from Haizhou Bay

ZHENG Wei1,2，DONG Zhi-guo1,2，LI Xiao-ying1，CHENG Han-liang1
(1. School of Marine Science and Technology, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；2. College of Fisheries and Life Sience, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In this study, the contents of six heavy metals, including Cd，Cr，Pb，Ni，Cu, and Zn, were determined by atomic absorption spectrometer in five dry tissues of mantle, gill, foot, adductor muscle, and visceral mass (gonades，hepatopancreas，gastrointestinal and kidney, etc.) of the adult clam Mactra veneriformis cultured in Haizhou Bay pond. The results indicated that visceral mass of the clam was the major tissue selectively enriched by heavy metal and it content of high metals were ranged from 0.353 for Cd to 127.633μ g/g for Zn. There were significant differences (P＜0.05) between different tissues except for Cr and Pb. The content of Zn was highest among the six metals, while Cd was the lowest in gill, mantle and visceral mass and Cu in foot and adductor muscle. The contaminative assessment results for the clam by the single factor index method indicated that the five tissues were contaminated by heavy metal Ni and the contaminative index ranged from 0.87 in foot to 10.73 in visceral mass, while there were lightly contamination by Pb, Zn and Cd in visceral mass, but the other heavy metals were minor. In general, the heavy metal Ni contamination in visceral mass as feed or edibles in Haizhou bay needs attention.

Mactra veneriformis；tissues；heavy metal；contamination assessment

X131；Q956；TS254.1

A

1002-6630(2011)03-0199-05

2010-05-27

農業部水產種質資源與利用重點開放實驗室開放課題(KFT2008-4)；

連云港市科技發展計劃項目(科技攻關 CN0906)

鄭偉(1972—)，男，實驗師，碩士，研究方向為養殖生態學。E-mail：zw5488845@163.com