杭州灣和海州灣彩虹明櫻蛤體內重金屬的富集狀況及聚類分析

董志國，李曉英，王美珍，陳漢春，程漢良，孟學平，閻斌倫

(1.淮海工學院 江蘇省海洋生物技術重點實驗室，江蘇 連云港 222005；2. 慈溪市水產研究所，浙江 慈溪 315300)；

杭州灣和海州灣彩虹明櫻蛤體內重金屬的富集狀況及聚類分析

董志國1，李曉英1，王美珍2，陳漢春2，程漢良1，孟學平1，閻斌倫1

(1.淮海工學院 江蘇省海洋生物技術重點實驗室，江蘇 連云港 222005；2. 慈溪市水產研究所，浙江 慈溪 315300)；

采用原子吸收法對杭州灣和海州灣內慈溪、乍浦、連云港3個彩虹明櫻蛤地理群體的Cd、Cr、Pb、Ni、Cu和Zn 這6種重金屬的含量進行測定，并與相關標準進行比較評價。結果表明：Cd 、Ni 、Zn、 Cu、Pb 五種重金屬在杭州灣的慈溪和乍浦彩虹明櫻蛤體內的富積量要顯著高于海州灣連云港群(P＜0.05)，而Cr則相反。這6種重金屬中，海州灣與杭州灣彩虹明櫻蛤體內主要的重金屬污染物為Zn，為548.589～732.201μg/g；綜合來看，3個群體中以連云港的污染最輕，而乍浦的污染較重；對這6種重金屬的聚類分析結果表明杭州灣南北兩岸彩虹明櫻蛤重金屬污染特性相近，歐氏距離最小89.79，而與海州灣連云港彩虹明櫻蛤重金屬污染特性區別較大，歐氏距離分別高達139.19和204.56，這一結果與地理距離一致。

彩虹明櫻蛤；地理群體；重金屬；污染評價；聚類分析

彩虹明櫻蛤(Moerella iridescensBenson.)隸屬瓣鰓綱、櫻蛤科(Tellinidae)，俗稱海瓜子、梅蛤、扁蛤等，因其個體大小和形狀與食用瓜子相仿，故而得名。彩虹明櫻蛤是一種重要的小型經濟貝類，是酒宴上的上等佳肴，因營養豐富，味道鮮美而深受消費者喜愛。目前江浙市場上彩虹明櫻蛤的售價已達100多元/kg，且供不應求。彩虹明櫻蛤產地狹窄，全球主要商品產地在浙江沿海，且主要集中長江口以南浙江沿岸的東海沿岸，其中在杭州灣南岸慈溪市近70公里的海岸線，年產量達830噸[1]。董志國等[2]對連云港海州灣的調查中發現了有少量彩虹明櫻蛤群體分布，并對來自杭州灣和海州灣彩虹明櫻蛤的群體從形態、分子水平上[3]進行比較研究，發現群體間差異明顯，具有分化現象。作為重要的海產經濟貝類，有關彩虹明櫻蛤的食品安全研究較少，特別是對來自主產地杭州灣和海州灣彩虹明櫻蛤的重金屬富集與安全評價還未見報道，而對彩虹明櫻蛤的基礎生物學研究較多[4-7]，因此，本實驗對分布于我國杭州灣和海州灣3個地理群體的彩虹明櫻蛤6種重金屬含量進行測定，并進行群體聚類分析，以期為彩虹明櫻蛤的食用安全提供科學指導，同時也對彩虹明櫻蛤重金屬毒理學、生物地理學及其環境污染與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

彩虹明櫻蛤樣本系2005年11月采集于乍浦鎮、慈溪市、連云港市沿海。采集的樣本在實驗室循環水產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，從而減少實驗誤差，之后在超低溫冰箱－70℃保存備用。各群體的生物學數據見表1。

表1 彩虹明櫻蛤樣本生物學(±s，n＝30)Table 1 Biology information of Moerella iridescens (x－±s，n＝30)

表1 彩虹明櫻蛤樣本生物學(±s，n＝30)Table 1 Biology information of Moerella iridescens (x－±s，n＝30)

重金屬 殼長/mm 殼寬/mm 殼高/mm 體質量/g連云港 21.98±1.08 14.43±1.64 6.25±0.60 0.941±0.159慈溪 16.05±1.12 10.05±0.74 5.45±0.48 0.348±0.065乍浦 16.25±1.53 10.38±0.87 4.70±0.57 0.354±0.112

硝酸、高氯酸(均為優級純) 國藥集團化學試劑有限公司；各種重金屬標準品(干粉) 國家環保總局標準樣品研究所。

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

1.2.1 樣品準備

將每個群體的樣本從超低溫冰箱取出后解凍，每個群體約100枚個體，解剖取整個軟件部組織，蒸餾水清洗后將上述每個群體的全部個體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。

1.2.2 酸解與消化

將彩虹明櫻蛤3個群體的干粉樣品各精確稱取約0.5000 g，每組織設3個重復，共9個樣在干燥的經硝酸浸泡清洗的50mL燒杯中加入硝酸7mL，高氯酸0.5mL，室溫加蓋培養皿過夜，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硝酸和0.5mL高氯酸，定容到25mL 作為空白樣。

1.2.3 重金屬測定

采用原子吸收分光光度計測定6種重金屬，其中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。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 數據處理

利用STATISTICA 5.5軟件對實驗數據進行統計分析，采用鄧肯氏法進行單因子多重比較，采用歐氏最短距離法對6種重金屬的平均值進行聚類分析，從而利用重金屬含量建立彩虹明櫻蛤3群體的聚類關系圖。

重金屬污染指數評價參照多個標準進行，其中對Cd、Cr、Cu、Pb污染指數評價標準參考GB 18406.4—2001《農產品安全質量：無公害水產品安全要求》[8]；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作為內控標準見文獻[9]；Zn元素在中國2011年被排除在食品污染物之外，作為研究參考需要，本實驗仍參考GB 13106—1991《食品中鋅限量衛生標準》[10]。

通過測定彩虹明櫻蛤軟體部水分含量，將干樣中重金屬含量轉換成鮮樣中含量，與標準進行比較。

采用單因子污染指數法對彩虹明櫻蛤不同組織重金屬污染進行評價，計算公式如下[11]：

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＞1時為樣品中該重金屬存在污染。

2 結果與分析

2.1 6種重金屬在3群體彩虹明櫻蛤的富集水平

對采自乍浦、慈溪和連云港海區的彩虹明櫻蛤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn這6種重金屬的測定結果見表2。6種重金屬中Zn含量在乍浦、慈溪和連云港這3個群體中均最高，分別高達686.389、732.201μg/g和548.589μg/g，且連云港與慈溪、乍浦差異顯著(P＜0.05)，而同屬杭州灣南北岸的慈溪、乍浦彩虹明櫻蛤Zn含量差異不顯著(P＞0.05)。Cu含量僅次于Zn，在3群體間均存在顯著差異(P＜0.05)，其中在連云港群體含量最低為30.172μg/g，而在慈溪群體為119.691μg/g，乍浦群體居中為43.089μg/g。3群體中Cd的含量均較低，但群體間均差異顯著(P＜0.05)，含量間于0.176～4.805μ g/g之間，以連云港的含量最低，乍浦最高，慈溪群體居中。C r在3群體中的含量顯示連云港最高21.288μg/g，慈溪次之，為17.193μg/g，而乍浦最低(9.180μg/g)，3群體相互間均存在顯著差異(P＜0.05)。3群體中Ni的含量以連云港最低1.829μg/g，乍浦次之，為8.478μg/g，而慈溪最高(11.580μg/g)，3群體相互間均存在顯著差異(P＜0.05)。Pb含量在慈溪和乍浦間差異不顯著，而與連云港均存在顯著差異(P＜0.05)，在乍浦含量最高達4.288μg/g，其次為慈溪1.804μg/g，連云港最低1.925μg/g。

綜合來看來Cd 、Ni 、Zn、 Cu、Pb五種重金屬在杭州灣的彩虹明櫻蛤體內的富積量要顯著高于海州灣連云港群體，而Cr則相反。這種差異與彩虹明櫻蛤的水環境有著直接相關性，一般認為雙殼類積累重金屬的量隨水體中重金屬濃度的增加而增加[12]。在對泥蚶(Tegillarca granosa)[13]、牡蠣(Crassostea belcheri)[14]和貽貝(Mytilus edulis)[15]的研究表明這幾種雙殼類對Cu、Pb和Cd的富集系數可達100～8100之間。本研究中，彩虹明櫻蛤的3個采樣地，慈溪位于杭州灣南岸，乍浦位于杭州灣北岸，地理位置相對較近，而連云港群體來自海州灣屬于黃海，這種環境差異應該是導致其重金屬含量差異的主要原因。張弛等[16]對杭州灣河口地區南北岸及錢塘江杭州河段15個采樣點的表層沉積物中重金屬含量測定結果表明，Cu、Pb、Zn及Cd含量范圍分別為17.0～48.6、23.0～55.8、186.8～324.4、0.070～0.6mg/kg；韓玲玲等[17]在對海州灣水體重金屬調查表明2006年4批樣品中，所有點位均檢測出Cu、Pb、Zn及Cd 四種重金屬，其質量濃度范圍分別為0.74～6.30、0.45～7.60、12.0～79.5、0.020～0.247μg/L；通過杭州灣沉積物重金屬的高含量可以推測其海水重金屬含量也應該比較高，這可能是海州灣彩虹明櫻蛤重金屬含量低于杭州灣的主要原因。

2.2 3群體彩虹明櫻蛤的重金屬污染評價

利用單因子污染指數法對6種重金屬在3個地理群體彩虹明櫻蛤軟體部的污染狀況進行了評價，評價結果見表3。連云港、慈溪和乍浦這3個海區的彩虹明櫻蛤群體污染指數P介于0.01～5.43之間，大部分指標未超標，除極個別的如Ni在慈溪和乍浦的污染指數P分別為3.19和4.36，以及乍浦的Cd。這6種重金屬中，海州灣與杭州灣彩虹明櫻蛤體內主要的重金屬污染物為Zn；而對全部6種重金屬來講，3個群體中以連云港的污染最輕，而乍浦的污染較重，但與其他一些養殖蛤類相比，仍處于正常水平。

一般認為，Zn對人體是一種有益微量元素，具有促進大腦智力發育的作用。適當增加Zn含量對于嬰兒和成人都十分必要。在對中國沿海貝類重金屬檢測發現Zn含量超標是一個普遍的現象，對岱山縣海水養殖花蛤、蟶子、貽貝檢測結果表明均為Zn含量超標[18]，楊麗華等對毛蚶、近江牡蠣、長竹蟶、翡翠貽貝這幾種貝類檢測也發現Zn含量超標[19]，這種現象可能是由于貝類對Zn的富集能力要高于其他重金屬[20-21]，也可能是由于生存環境中Zn含量要高于其他幾種重金屬，或者二都兼有。而通過對水環境監測也發現沿海近岸區由于受到污染一般Zn含量都遠高于其他重金屬，存在超標現象[22-23]。而上述結果都是基于GB 13106—1991標準得出的結果，考慮到中國實際并參照國際食品法典，中國于2011年廢止了該標準，將Zn、Cu和Fe排除在食品污染物的名單之外，因此，食用彩虹明櫻蛤還是安全的。

表3 3個地理群體彩虹明櫻蛤重金屬污染指數(Pi)Table 3 Contaminative indices of heavy metal in three geographical populations of Moerella iridescens (Pi)

2.3 基于6種重金屬的彩虹明櫻蛤群體聚類分析

利用Cd、Cr、Cu 、Ni、Pb和Zn這6種重金屬含量對乍浦、慈溪和連云港海區的彩虹明櫻蛤進行了聚類分析，結果見圖1。由圖1可見，同屬杭州灣南北岸的慈溪、乍浦彩虹明櫻蛤之間的歐氏距離最小，僅為89.79，這兩個群體聚為一支，而與海州灣連云港群體相對距離最大，分別高達139.19 和204.56。這一聚類分析結果說明杭州灣南北兩岸彩虹明櫻蛤重金屬污染特性相近，而與海州灣連云港彩虹明櫻蛤重金屬污染特性區別較大。通過聚類分析結果進一步印證了彩虹明櫻蛤重金屬污染的地理距離與彩虹明櫻蛤物種分布的一致性，Dong等[2]通過對這3個群體應用形態學性狀進行聚類與本研究中應用重金屬特征揭示的系統關系一致。本研究將貝類體內重金屬差異水平應用于聚類分析中，對于環境和生物的相互關系以及動物地理學研究是一種新的嘗試。

表2 3個地理群體彩虹明櫻蛤重金屬含量(－x±s)Table 2 The contents of heavy metals in three geographical populations of Moerella iridescens (－x±s)μg/g

圖1 3個地理群體彩虹明櫻蛤聚類分析圖Fig.1 Diagram of cluster analysis of three populations of M. iridescens

3 結 論

Cd 、Ni 、Zn、 Cu、Pb 五種重金屬在杭州灣的彩虹明櫻蛤體內的富積量要顯著高于海州灣連云港群體，而對Cr則相反。海州灣與杭州灣彩虹明櫻蛤體內主要的重金屬污染物為Zn；以重金屬作為指示的聚類分析結果表明彩虹明櫻蛤群體分布遷移規律與地理距離具有一致性，這表明用重金屬作為指示元素探索貝類物種的遷移發生規律具有一定的可行性。

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Accumulation and Cluster Analysis of Heavy Metals inMoerella iridescensfrom Hangzhou Bay and Haizhou Bay

DONG Zhi-guo1，LI Xiao-ying1，WANG Mei-zhen2，CHEN Han-chun2，CHENG Han-liang1，MENG Xue-ping1，YAN Bin-lun1
(1. Key Laboratory of Marine Biotechnology of Jiangsu Province, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；2. Cixi Fisheries Institute, Cixi 315300, China)

In this paper, the concentrations of Cd, Cr, Pb, Ni, Cu and Zn in the full dry soft part of the adult clamMoerella iridescensfrom three geographical populations, Lianyungang population from Hangzhou bay, Zhapu and Cixi population from Haizhou bay were determined by atomic absorption spectrometer. The results indicated that the concentrations of Cd, Cr, Pb,Ni and Cu in the clam from Cixi and Zhapu were significant higher than that in Lianyungang, but a reversed trend was found for Cr. The major contaminant for the three populationsM. iridescenswas Zn among the six heavy metals and the concentration amounted to 548.589－732.201 μg/g. Overall the heavy metal contamination forM. iridescenwas better in Lianyungang population while it was worse in Zhapu population. The results of cluster analysis based on the six heavy metals indicated that the contamination character was similar between Cixi and Zhapu (Euclidean distance 89.79), but that was quite different from Lianyungang (Euclidean distance 139.19 and 204.56 respectively). Therefore, the cluster results based heavy metals was consistent with geographical distance among the three populations ofM. iridescens.

Moerella iridescens；geographical population；heavy metal；contamination assessment；cluster analysis

X131；Q956

A

1002-6630(2012)10-0161-04

2011-04-27

國家自然科學基金青年科學基金項目(31101900)；寧波市農業與社會發展科研攻關項目(2005C100035)；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(CN0906)

董志國(1977—)，男，講師，博士，研究方向為水產生物資源與養殖生態學。E-mail：dzg7712@yahoo.com.cn