ICP—AES法對珍珠蚌養殖環境中礦物質的測定

摘要：為了解珍珠蚌養殖環境中的礦物質水平，采用電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）對湖南省岳陽、常德、益陽等市的珍珠蚌養殖水體及底泥中硫、磷、鐵、鈣、鈉、鋁、鋅、汞、鎂、錳、鉀、鉻、鉛、銅、鎳、鎘、鈦、砷、鈷共計19種礦質元素進行了檢測與分析。結果表明，珍珠蚌養殖水體中濃度大于1 mg/L的元素有5種，平均濃度（mg/L）由高到低依次為鈣（37.97±15.35）、硫（13.27±3.11）、鎂（12.52±4.63）、鈉（10.73±0.90）、鉀（7.98±0.76）；不同地區的育珠水體中鈣濃度變化較大，變化范圍為21.04～59.51 mg/L；育珠水體中除汞含量嚴重超出國家漁業用水標準數倍以外，其余限量指標均符合國家飲用水和漁業用水水質標準。底泥中被檢測的19種礦質元素中，含量均大于1 mg/g的元素有6種，平均含量（mg/g）由高到低依次為鋁（86.11±11.96）、鐵（47.46±7.72）、鉀（23.66±2.58）、鎂（13.85±4.67）、鈉（5.30±1.73）、鈦（4.99±1.15）；含量最低的是砷（<0.000 4）和汞（<0.000 3）；各育珠池底泥中鈣含量變化最大，變化范圍為4.14～42.93 mg/g。總體看來，育珠蚌養殖環境中被檢測的19種礦質元素中絕大多數的含量是正常合理的。

關鍵詞：電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）；珍珠蚌；水體；底泥；礦物質

中圖分類號：O657.31 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4210-04

Analysis of Minerals in Aquaculture Environment of Pearl Mussels by ICP-AES

HUANG Chun-hong，YANG Pin-hong，WANG Wen-bin，HAN Qing

（Key Laboratory of Zoology in Hunan Higher Education/College of Life Science， Hunan University of Arts and Science， Changde 415000， Hunan， China）

Abstract： In order to study the mineral situation in aquaculture environment of pearl mussels， 19 minerals， such as S， P， Fe， Ca， Na， Al， Zn， Hg， Mg， Mn， K， Cr， Pb， Cu， Ni， Cd， Ti， Sn， Co in the water and soil sediment were analyzed by ICP-AES. The results showed that the content of Ca， S， Mg， Na， K in the water of pearl mussels were all above 1 mg/L， and the average content of them were 37.97±15.35， 13.27±3.11， 12.52±4.63， 10.73±0.90， 7.98±0.76 mg/L respectively. Among the five minerals above， the content of Ca ranged from 21.04 to 59.51 mg/L. Except for Hg， other limited heavy metals all conform to the drinking water and fishery water quality standard of China. Meanwhile， the content of Al， Fe， K， Mg， Na and Ti in the soil sediment for pearl mussel cultivation were all above 1 mg/g， and the average content of them were 86.11±11.96， 47.46±7.72， 23.66±2.58， 13.85±4.67， 5.30±1.73 and 4.99±1.15 mg/g respectively. Among the determined minerals， Hg and Sn were below 0.000 4 and 0.000 3 respectively. The calcium content in the soil sediment of pearl mussels changed from 4.14 to 42.93 mg/g. The above results indicated that the contents of the overnhelming majority determined minerals in the aquaculture environment were normal.

Key words： ICP-AES； pearl mussels； water； sediment； minerals

收稿日期：2012-11-05

基金項目：國家公益性行業（農業）科研專項（200903028）；湖南省高校科技創新團隊支持計劃；湖南省動物學重點學科建設項目

作者簡介：黃春紅（1978-），女，湖南資興人，講師，碩士，從事單胃動物和水產動物營養研究，（電話）18229486917（電子信箱）

chunhong0158@sina.com。

世界上最早的珍珠養殖是在900多年前由中國宋朝發明的，明清時期，淡水養殖珍珠在我國江浙一帶一度興盛[1]。目前，中國仍是淡水珍珠的主產國，所產珍珠占世界珍珠總量的95%，但珠寶級的珍珠僅占5%，珍珠銷售總額僅占世界珍珠貿易總額的8%[2]。珍珠的品質除了受蚌苗、插核技術影響以外，還受珍珠蚌養殖環境中相關環境因子的調控，如水溫、pH、溶氧度、礦物質水平等。為保證蚌殼和珍珠的正常生長，珍珠蚌在養殖過程中需要大量吸收水中的各種礦質元素，如氮、磷、鈣、鎂、鐵、鋅、鉬、硒、鍺、銅、鈷、錫、碳、銀、金等。蚌殼和珍珠的主要成分為碳酸鈣，約占95%，若養殖水體中缺乏鈣元素，則蚌的品質、珍珠產量和質量都將下降。養殖水體溫度低時，碳酸鈣易結晶為文石型，使珍珠圓整，光澤變強；水溫高時，珍珠中的方解石含量增加，使珍珠形狀不規則，光澤暗淡[3]；珍珠的顏色也受水體中一些金屬元素的影響，有研究表明一般水體中銅、銀較多時，常形成金色和奶油色珍珠；鈉、鋅、錳較多時則形成粉紅色珍珠[4]。目前，關于育珠水體中礦物質的研究大多集中在氮、磷、鈣3種礦質元素[5，6]，有關育珠水體及底泥中礦質元素比較全面系統的調查和分析很少。以湖南省岳陽、常德、益陽3地的育珠水體和底泥為研究對象，對其中的19種礦物質進行檢測與分析，檢測結果不僅可以了解珍珠蚌養殖環境的礦物質水平，還可以為育珠過程的管理、水質調控以及水質評價提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與制備

于2011年10月分別從岳陽蕎麥湖、常德東江、益陽南灣湖、益陽千山紅、益陽大通湖5個珍珠養殖基地的育珠水體中用2.5 L有機玻璃采水器采集水樣，在每個育珠水體的上風向、中央、下風向共計3個點采集表層水樣，合并水樣，混合均勻，盛裝于已編號的塑料瓶中，備測。再分別從蕎麥湖稻田、大鯢養殖池、大通湖魚池和常德市的深井中采集水樣，用以橫向比較珍珠蚌養殖池的礦物質水平。用抓斗式采泥器分別從5個珍珠蚌養殖基地、蕎麥湖稻田以及大通湖魚池中呈S型采集底泥，合并所采底泥，揀去大型底棲動物和雜物，攪拌均勻，按四分法取樣，裝于已編號的黑色塑料袋中。底泥樣品帶回實驗室后，室內平攤風干，按參照文獻[7]的方法制備風干樣品，研磨粉碎后過80目篩，盛裝于1 L廣口瓶中，貼上采樣標簽，備測。

1.2 主要儀器及設備

有機玻璃采水器（2.5 L）、抓斗式采泥器、研缽、樣品篩（80目）、六聯體電爐、電感耦合等離子體原子發射光譜儀（iCAP 6300，美國熱電公司）。

1.3 水樣的預處理

將從各個基地采集到的水樣分別倒入3 L的玻璃燒杯中，用電動攪拌器（SG-3041）按1 000 r/min攪拌水樣5 min，迅速采集100 mL混勻的水樣于250 mL 錐形瓶中，于通風櫥中的電爐上先低溫濃縮至約50 mL，加入20 mL混合酸（硝酸∶高氯酸=4∶1，V/V）消解液，直至錐形瓶內冒白煙以及瓶內溶液殘留量約2 mL時關閉電爐，取下錐形瓶，冷卻，再將溶液轉移至100 mL容量瓶中，定容，搖勻。根據JY/T 015-1996[8]方法檢測樣品中各礦質元素含量。

1.4 底泥風干樣品的預處理

從制備好的底泥樣品中精確稱取0.5 000 g的土壤樣品于100 mL錐形瓶中，用水濕潤后加入10 mL鹽酸，蓋上玻璃漏斗，在通風櫥的電熱板上中溫加熱約30 min，加入5 mL硝酸，微沸加熱至硝酸分解完畢，加10 mL氫氟酸和1 mL高氯酸，繼續加熱，待溶液澄清后，高溫排去高氯酸，取下冷卻。再加入2 mL鹽酸和少量水，微熱至樣品全溶，再用水定容至25 mL，搖勻。根據JY/T 015-1996方法檢測樣品中各礦質元素含量。

2 結果與分析

2.1 珍珠蚌養殖水體礦物質元素分析

儀器工作條件及各珍珠蚌養殖水體中19種礦質元素的含量分別見表1和表2。我國漁業水質標準[9]對8種重金屬的含量（mg/L）分別限量，要求汞≤0.000 5、鎘≤0.00 5、鉛≤0.05、鉻≤0.1、銅≤0.01、鋅≤0.1、鎳≤0.05、砷≤0.05。我國的《生活飲用水衛生標準》[10]中也規定了多項金屬元素含量（mg/L）的限值，其中汞≤0.001、鎘≤0.005、鉛≤0.01、鉻≤0.05、銅≤1.0、鋅≤1.0、鎳≤0.02、砷≤0.05、鋁≤0.2、鐵≤0.3、錳≤0.1、鈉≤200。與以上國家標準相比，各育珠池中汞含量均嚴重超標，其中蕎麥湖汞超標10倍，其余4處育珠池汞超標20倍。各育珠池中鎘含量與國家標準規定值相近；砷、鉻、鎳、銅、鋅含量均在漁業用水和飲用水標準范圍之內；鉛含量低于漁業用水標準限值，但略高于飲用水標準限值；盡管漁業用水標準中未對鋁、鐵、錳、鈉含量限量，但與飲用水標準相比較，除蕎麥湖育珠池鋁含量超標以外，其余各育珠池鋁含量基本與標準限值相符；鐵、錳、鈉含量均在飲用水標準范圍之內。以上結果表明，相關標準中規定限值的12種礦質元素中，5處育珠池均僅汞含量超出國家標準限值，其余11種礦物質均符合或基本符合國家標準。所有被檢水樣的鈷含量均低于儀器的最低檢出限，鈦含量均非常接近其最近檢出限。各地育珠池中硫含量遠低于常德市深井水中硫含量。各育珠池中除南灣湖以外，其余各池的磷含量相當，并且都低于魚用水體以及深井水中磷含量。育珠水體中鈣含量相差較大，鈣含量由高到低依次為岳陽蕎麥湖、常德東江、益陽大通湖、益陽南湖灣、益陽千山紅，其中千山紅育珠池中鈣含量約為蕎麥湖育珠池的2.5倍。鎂元素含量在5個育珠池中相差也較大，其中岳陽蕎麥湖育珠池中鎂含量最低，僅5.31 mg/L，遠低于其余各育珠池中鎂含量。各地育珠池中鉀含量均遠高于大鯢養殖池和深井水中含量。總體看來，多數育珠池中被檢的19種礦質元素的含量比較符合我國飲用水和漁業用水水質標準，且與大通湖魚池的礦物質狀況接近。

2.2 育珠蚌養殖水系底泥礦物質元素分析

從各地底泥的礦物質分析結果（表3）上看，19種被檢元素中含量均大于1 mg/g的元素共有7種，分別為鐵、鈣、鈉、鋁、鎂、鉀、鈦，其中以鋁的含量最高，平均值為88.76 mg/g；其次是鐵（平均值為47.40 mg/g）和鉀（平均值為24.02 mg/g）；錳和磷的含量介于0.62～1.61 mg/g之間；其余10種被測元素的含量均低于1 mg/g，其中汞和鎘的含量最低，均低于0.000 5 mg/g。所有被測元素中，同樣以鈣含量的變化范圍最大，東江育珠池、大通湖育珠池、蕎麥湖稻田底泥中鈣含量接近，但均低于4.5 mg/g，遠低于其余育珠池及魚池中相應含量。千山紅育珠池底泥中鈣含量為東江育珠池底泥的10倍以上。測得各地育珠池、魚池、稻田底泥之間鋅、汞、鉻、鉛、鎳、鎘、砷、鈷等含量非常接近。綜合來看，魚池和稻田中各種礦物質含量幾乎介于各育珠水體相應元素含量之間，表明育珠池底泥礦物質狀況與魚池和稻田接近，3者之間并無顯著差異。

3 小結與討論

淡水珍珠蚌的成長周期最初為7年，現已縮短至5年。養殖年限的縮短與人工大量施肥有關。為追求短期利益，部分淡水珍珠養殖戶采用密集養殖模式，結合過量投施畜禽糞便等有機肥和化肥的方法來育珠，結果使水體中氮、磷營養過剩，出現水體富營養化，浙江、湖北、湖南等地相關部門出臺了逐步限制珍珠養殖的文件[11]。當水體中含氮量大于0.2～0.3 mg/L，以及磷含量大于0.01 mg/L時，表明水體已富營養化。本研究未對氮含量進行檢測與分析，從磷的檢測結果看，湖南不同地區的育珠水體中僅東江和南灣湖育珠水體中磷含量稍高于0.01 mg/L，其他育珠池水體磷含量并未達到富營養化的標準。目前，也有報道證明合理地養殖珍珠對水體是有益的，不僅能形成水生態生物鏈，又能對水體起到一定的凈化作用。有關珍珠蚌蚌殼表面沉積物及軟組織中礦質元素沉積的報道較多[12，13]，有報道顯示鉛、銅、鎘在背角無齒蚌表層沉積物和軟組織中均有沉積。具體沉積情況：鰓中為鉛、銅>鎘；斧足中為銅>鉛、鎘；蚌殼表層中為銅>鉛>鎘。表明珍珠蚌養殖一定程度上可以去除養殖環境中的部分重金屬，從而改善水質[14]。從本研究的結果來看，珍珠養殖水體中被檢的19種礦質元素的含量與魚池很接近，被限制的元素中除汞以外均符合我國相關的水質標準；蚌池底泥中各元素含量與魚池和稻田相近。總體來看，珍珠蚌養殖水體及其底泥中被檢測的19種礦質元素含量絕大部分是合理和正常的。

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（責任編輯 胡西洲）