興化灣養殖貝類重金屬累積及健康風險評價

洪雄業

興化灣養殖貝類重金屬累積及健康風險評價

洪雄業

福建省近岸海域環境監測站

海洋貝類對重金屬具有較高的吸收效率和同化率，體內能夠吸收和富集較高濃度的重金屬。近年來，隨著養殖環境的不斷惡化和污染，貝類中的重金屬濃度呈現逐漸升高的趨勢。貝類作為沿海人們的重要食品，其體內累積的金屬可能會對人們的健康造成潛在威脅。該研究測定了興化灣南岸灘涂養殖海域3種養殖貝類（菲律賓蛤仔、縊蟶和鮑）體內4種重金屬（Cu、Zn、Cd和As）的濃度以及生物可給性，并以此評價了貝類體內重金屬的健康風險。4種金屬的風險系數均小于1，表明這些生物體內4種金屬的風險較小。As的風險系數為0.95，存在潛在風險，應當引起重視。

貝類 金屬 富集 生物可利用性 風險評價

1 概述

隨著我國工農業的迅速發展和城市化進程加快，近岸海域的環境污染問題日益嚴重。沿海排放的工業和生活污水給近海海洋環境造成了巨大的污染壓力，其中以重金屬的污染問題尤其突出。重金屬進入海洋后會被海洋生物攝食并沿食物鏈傳遞和富集，被人類攝食后可能危及人體健康[1-2]。因此，對海洋生物中的金屬進行健康風險評價是至關重要的。在過去的金屬健康風險評價中，主要是采用金屬的總濃度作為評價指標，然而總濃度并不一定能反映金屬的生物可利用性。

金屬的生物可利用性是被人體吸收且產生毒性作用的金屬所占金屬總量的比例[3]。采用生物可利用性對金屬進行健康風險評價是最準確、最可信的，但是其測定需要進行活體實驗，而活體實驗比較昂貴、費時費力。生物可給性是被人體消化釋放到消化液中且能潛在被人體吸收的金屬所占金屬總量的比例[4-5]。因此，生物可給性代表著最大的生物可利用性。生物可給性的測定主要是通過體外消化模型來測定。體外消化模型具有簡單、快速和成本低等優點，且能大致估計金屬的生物可利用性[6]。

興化灣是福建省最大的海灣，擁有廣闊的灘涂資源，其面積達250平方公里，是重要的貝類養殖基地，主要養殖經濟貝類縊蟶、菲律賓蛤仔、鮑等。養殖貝類作為經濟產品，其質量衛生狀況不僅關系到當地的出口創匯和經濟發展，更直接影響人體的健康和生命安全。

本文研究了興化灣南岸養殖海域3種主要經濟貝類（縊蟶、菲律賓蛤仔和鮑）體內4種金屬的累積和生物可利用性，并以此進行健康風險評價。

2 方法

2.1 采樣

2013年6月和7月，通過收集資料和實地調查，在興化灣南岸4個灘涂養殖區域（哆頭村、汀江村、海星村和南日島，見圖1），共采集了3種養殖貝類（菲律賓蛤仔、縊蟶和鮑），樣品采集方法參照《海洋監測規范》(GB17378.6-2007)。

采集到的貝類樣品帶回實驗室，稱重、測定后解剖，于-20℃保存待測，分別用于金屬濃度和金屬生物可給性的測定。

圖1 興化灣采樣點位圖

2.2 金屬分析

生物樣品的具體分析方法參照《海洋監測規范》(GB17378.6)。測定方法為：將組織樣品解凍后，在80℃下烘干至恒重。然后精確稱重，置于消解管中，加入3 mL 65%的HNO3，室溫靜置3 h，再放置到消解儀上進行消解，先在80℃下消解4 h，再在110℃下趕酸。最后用超純水定容、稀釋后，用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS 7700, Agilent）進行測定。Mussel標準樣品也經過同樣的消解處理，測定回收率在90%～110%之間。

2.3 生物可給性測定

金屬的生物可給性采用體外消化模型進行測定[7]。人工消化液的組成成分詳見表1。測定方法如下：首先，將2g貝類樣品剪碎、勻漿，加入5mL人工唾液于37℃振蕩6min。然后加入8mL人工胃液于37℃振蕩2 h。最后加入8mL人工腸液、4mL人工膽汁及1.5 mL HCO3-，于 37℃振蕩2h。處理后的樣品2800g離心5 min，分離得到的上清液用65% HNO3在電消化儀上消化直至得到透明澄清的液體。消化后的上清液用Milli Q稀釋后用ICP-MS測定各種金屬的含量。

生物可給性的計算公式如下：

生物可給性=ms/mt×100%

式中，ms 為痕量金屬在消化后的上清液中的質量，mt 為金屬的總質量（由總濃度計算得出）。

表1 人工消化液的組成成份

2.4 健康風險評價

根據美國環保局（USEPA）制定的參考劑量（Reference doses, RfDs）與測定的各金屬的濃度和生物可給性，按照如下公式計算牡蠣樣品的各痕量元素的中國人均日攝入量（Estimated daily intake, EDI）及風險系數（Hazard quotient, HQ）。

EDI=Ce×Be×dce /bw

其中，Ce為貝類樣品中各痕量元素的總濃度；Be為貝類樣品中各痕量元素的生物可給性；dce為貝類樣品的中國人均日消耗量；bw為中國人人均體重。參照Gu等的調查結果，中國人均體重為58.1 kg[8]。中國人均海鮮食品的日消耗量為71 g/人/天（FAO，2010）[9]。

HQ= EDI/RfD

若風險系數HQ<1，則表明該元素的風險較小，此時 HQ 值越小，風險越??；若風險系數 HQ>1，則表示該元素存在著較大的風險，HQ 值越大，風險越大。

3 結果

3.1 金屬累積濃度

表2為不同站位采集的3種貝類生物（菲律賓蛤仔、縊蟶和鮑）體內4種金屬的（Cu、Zn、Cd和As）的累積濃度。

從表中可以看出，三種貝類生物對金屬的富集是不同的。4種金屬在3種生物體內的含量互有高低?？O蟶和鮑體內的Cu含量相近，略高于菲律賓蛤仔。三種生物中，Zn的累積濃度最高，且生物之間相差不大，范圍為17.2～24.6μg/g。Cd和As在縊蟶和菲律賓蛤仔體內的濃度明顯高于鮑。

表2 生物體內的重金屬含量（μg/g，濕重）

3.2 金屬的生物可給性

總的來說，3種貝類樣品中4種金屬的生物可給性均較高（見表3），金屬的生物可給性因貝類種類和金屬種類的不同而不同。其中，As的生物可給性最高，平均值為89.6%，而Cd的生物可給性相對較低，為61.3%。

3.3 風險系數

本研究對4種金屬進行健康風險評價時，采用各貝類生物中金屬元素的總濃度平均值，并結合各金屬的生物可利用性。

表3 各貝類中金屬的生物可給性（%）

表4為計算出來的各貝類樣品中Cu、Zn、Cd和As的人均日攝入量（EDI）及風險系數（HQ）。結果表明，三種貝類生物中As金屬的風險系數HQ值都小于1，但明顯大于其它3種金屬，其中花蛤體內As的風險系數HQ值最高，為0.95。

表4 貝類中金屬的人均日攝入量（EDI，mg·kg-1bw·day-1）及風險系數（HQ）

4 結果與討論

4.1 金屬的累積及生物可給性

根據《海洋生物質量標準》（GB 18421-2001）[10]，4種金屬的第一類標準分別為：Cu≤10 mg/kg，Zn≤20 mg/kg，Cd≤0.2 mg/kg，As≤1.0 mg/kg。本研究3種貝類體內的4種金屬重只有Cu全部達標，其它金屬都有不同程度的超一類標準：縊蟶體內的Zn和Cd均超一類標準，縊蟶和菲律賓蛤仔體內的As均超一類標準。在三種生物中，只有鮑體內的4種金屬含量符合一類標準。

各貝類樣品中4種金屬的生物可給性都較高，這可能與金屬在貝類中亞細胞分布有關。金屬在生物體內主要以五種形式存在，分別為富金屬礦體、細胞碎片、細胞器、類金屬硫蛋白和熱敏感蛋白[11]。其中，熱穩定蛋白和熱敏感蛋白可能更容易被消化酶消化，進而被攝食者同化吸收，因此分布在這兩個組分中金屬的生物可利用性可能更高。而富金屬礦體組分被認為是不容易被攝食者利用的亞細胞組分[12]。因此研究生物體內金屬的亞細胞分布具有重要意義。通過金屬亞細胞分布也許可以更深入了解金屬的生物可給性機制。

4.2 健康風險

金屬的健康風險評價常常以樣品中金屬的總濃度為指標，但實際上隨食物進入人體的金屬并不一定全部被人體吸收和同化，并產生毒性效應，有一部分也會經過代謝排出或以無毒形式儲存。因此本研究利用重金屬的生物可給性指標進行健康風險評價，這能更準確地評價重金屬對人體的健康風險。

在海洋生物中，As主要以無機As及有機As兩種形式存在，而無機砷更具毒性[13,14]。一般而言，無機As約占海洋產品中總As的10%[15]。因此本研究中對As健康風險評價采用無機As的指標，其中，無機As按As總濃度的10%進行計算和評價。

在本研究中，三種貝類生物體內4種金屬的風險系數均小于1，表明目前三種生物體內的金屬還未對人體健康產生風險。三種貝類生物體內Cu和Zn的風險系數最低，范圍在0.03～0.07之間。然而，菲律賓蛤仔中As的HQ最高，為0.95，存在著一定的風險，應當引起重視。

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