華南沿海地區近江牡蠣重金屬污染調查與評價

方玲，馬海霞，李來好,3*，楊賢慶，榮輝，朱長波

1(中國水產科學研究院 南海水產研究所，國家水產品加工技術研發中心，農業部水產品加工重點實驗室，廣東 廣州， 510300) 2(上海海洋大學 食品學院，上海， 201306) 3(廣東省漁業生態環境重點實驗室，廣東 廣州，510300)

近江牡蠣(Ostrearivularis)廣泛分布于華南沿海，含有豐富的蛋白質、牛磺酸、生物活性肽、EPA、DHA以及維生素、鈣等生物活性成分，具有增強機體免疫力，降血壓、抗腫瘤、保肝利膽等保健功能[1]。但近些年來，隨著華南地區經濟的快速發展，南海海域每年受納大量的生活污水和工業廢水，貝類的養殖環境日趨嚴峻導致貝類體內重金屬超標，威脅人類健康。利用雙殼貝類作為監測重金屬生物有效性的指示物是國際上常用的方法，其中以不同種類牡蠣為對象評價不同海域受重金屬污染的研究已有幾十年的歷史[2-5]。近年來，華南沿海地區牡蠣的養殖海域也面臨著不同程度重金屬污染威脅，且在福建沿海[6]、廣東沿海[7]、廈門灣[8]等海域均有牡蠣體內重金屬超標的報道。

2017年3月17日國家衛生部發布的《食品中污染物限量》(GB2762—2017)[9]標準中明確對貝類體去除內臟團后的鎘作出限量規定。目前，國內外對貝類中重金屬研究主要集中在殘留量、食用風險評估以及生物富集方面，而針對去除內臟團前后重金屬含量變化特征報道較少。本研究選擇華南沿海部分海域養殖的近江牡蠣，通過微波消解-電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)測定分析去除內臟團前后以及不同近江牡蠣組織中重金屬Cd、Al、Cu、Pb、Hg、Zn的含量和變化特征，并對華南沿海養殖貝類的污染狀況做了進一步了解。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

近江牡蠣活體于2016年12月份分別采自廣東省潮州市、汕頭市、汕尾市、惠州市、珠海市、陽江市、茂名市、湛江市、廣西壯族自治區欽州市和海南省海口市。采集海域如圖1所示。

圖1 采樣站位示意圖Fig.1 Schematic diagram of sampling sites

所有樣品均為采自養殖區內的成體產品，殼長11～15 cm，殼高3～5 cm，殼寬7～9 cm，現場用海水沖洗外殼冰藏保存帶回實驗室。

HNO3(GR)；多元素標準溶液和汞標準溶液(濃度均為10 μg/mL，國家標準測試中心)；調諧液(Ce、Co、Li、Tl、Y，10 μg/mL)；氬氣(純度不低于99.999%)；超純水(電阻率18.2 MΩ·cm)；5% HNO3逐級稀釋待用。

1.2 儀器與設備

Agilent 7900電感耦合等離子體質譜儀，美國安捷倫公司；CEM MARS5高壓高通量微波消解裝置，美國CEM有限公司；Milli-Q超純水系統，美國密理博公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理

樣品運送實驗室后，隨機均分成3份，其中1份取去除內臟團后的軟組織和體液，1份解剖分離近江牡蠣外套膜、內臟團、腮、性腺、閉殼肌等共5個組織部分，其余樣品為整體牡蠣軟組織和體液，樣品制成勻漿后-18 ℃條件下冷凍保存待分析。樣品的采集、運輸按照《海洋監測規范》的規定進行[10]。

1.2.2 樣品測定

稱取樣品0.500 g置于聚四氟乙烯消解管中，各做3份平行，加入10 mL優級純HNO3，按照微波消解程序消解樣品。微波消解條件：20 min內由室溫上升到180 ℃，并在180 ℃條件下保持20 min至消解結束。在通風櫥處冷卻至室溫，將消化液轉移至50 mL離心管中，用超純水清洗消解管2～3次后定容至50 mL，同時做樣品空白。用5% HNO3溶液將多元素標準溶液逐級稀釋，分別配制成濃度為0.0、0.1、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0 μg/L標準系列；汞標準溶液逐級稀釋配制成濃度為0.0、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 μg/L標準系列，標準曲線線性相關系數R2均在0.999 0以上;Cu、Al、Zn、Cd、Pb等元素采用電感耦合等離子體質譜法測定[11]。

1.2.3 評價方法[12]

重金屬蓄積程度的評價采用單因子評價模式，單項污染指數Pi和綜合污染指數P綜合，計算公式：

(1)

(2)

式(1)中：Ci為單項污染物i的實測值，Si為單項污染物i的評價標準，Pi為單項污染物i的污染指數。當Pi≤1時，表示未受污染；Pi>1時，表示受到污染。

式(2)中，Pmax為單項污染指數最大值，Pave為各項污染指數Pi的平均值，P綜合為綜合污染指數。綜合污染指數P綜合≤0.7為安全等級，P綜合≤1.0為警戒限，P綜合≤2.0為輕污染，P綜合≤3.0為中污染，P綜合>3.0為重污染。

1.3.3 數據分析

采用SPSS和Excel對數據進行統計分析，文中描述性統計值用(平均值±標準差)表示。

2 結果與分析

2.1 近江牡蠣對重金屬的積累特征和空間分布

近江牡蠣對重金屬的積累特征及空間分布統計結果見表1。

表1 不同地區近江牡蠣(整體)中重金屬含量統計結果Table 1 The statistics results of heavy metals contents in whole Ostrea rivularis from different areas

注：平均值±標準差，n=3,同列不同字母表示差異顯著(p<0.001),表2同。

這6種重金屬在近江牡蠣體內含量依次是Zn>Al>Cu>Cd>Pb>Hg。其中Cu、Al、Zn的平均含量分別為49.61、82.55、255.18 mg/kg，明顯高于其他元素含量。Cu、Zn是動物體生長的必需元素，動物體吸收后用于合成體內所需的生物酶[13-15];研究表明[15]，魚類、甲殼類和頭足類等對Cu、Zn的積累含量范圍分別為0.46～7.60、6.12～25.10 mg/kg，遠遠低于牡蠣對Cu、Zn的累積能力；其原因一方面可能是因為牡蠣對水域中Cu、Zn的累積是凈積累型，另一方面是牡蠣血液中存在與呼吸有關的血藍蛋白，每個血藍蛋白能結合2個Cu原子和4個Zn原子[16]，因此導致了牡蠣體內相較于其他水產品體內Cu、Zn含量較高。相比Cu、Zn元素，牡蠣中Al含量受關注較少，本研究中欽州近江牡蠣鋁含量高達136.79 mg/kg，海口、湛江、茂名和珠海也均超過70 mg/kg，本文中近江牡蠣的鋁含量可能是由于工業廢水和生活廢水中鋁含量較高，因此應該進一步對海域中鋁含量進行監控。從表1也可以得出，不同地區近江牡蠣中Cu、Zn、Al含量均存在地區分布顯著性差異(p<0.001)，其中海口地區Cu、Zn含量較高，分別達到74.93、447.76 mg/kg，汕頭地區Cu、Zn含量最低，分別只有23.72、74.14mg/kg；湛江地區Al含量高達150.13 mg/kg，汕尾最低，Al含量為27.23 mg/kg；造成這種差異的原因可能是由于海域環境因素所導致的，因此還需要對海域中的重金屬污染做進一步的分析討論。

根據食品安全國家標準(GB2762—2017)[9]和NY5073—2006無公害食品水產品中有毒有害物質限量要求，水產品中重金屬允許的殘留限量分別為：Cd(去除內臟)≤2.0 mg/kg、Pb≤1.5 mg/kg，Cu≤50 mg/kg，Hg≤1.0 mg/kg，Cd、Pb、Hg是有害元素，通過濾食進入生物體內，其含量在一定程度上反映了牡蠣養殖海域的污染情況，本研究中Cd平均含量1.06 mg/kg，其中珠海地區近江牡蠣中的Cd高達3.00 mg/kg，超過限量標準要求，會增加食用風險，但牡蠣在膳食結構中所占比例不大，它對人體攝入重金屬貢獻較少，因此可以通過控制食用量來控制食用風險。總汞平均含量為12.44 μg/kg，遠低于限量標準中總汞含量，可能是由于牡蠣吸收水體中的汞，最終大部分汞又被排出體外，其對Hg的排出速率大于吸收速率，所以牡蠣體中汞的含量較低[17-19]；除汕尾地區，其余9個地區近江牡蠣Pb含量隨地區分布特征差異不明顯，Pb元素含量為0.19～0.38 mg/kg，平均含量為0.23 mg/kg，汕尾地區Pb含量最低，為0.09 mg/kg，10個地區Pb含量均未超過限量標準。

2.2 除內臟團的近江牡蠣中重金屬含量變化

近江牡蠣除去內臟團后，微量元素的含量以及變化如表2所示。從表2可以看出，除去內臟團后近江牡蠣重金屬累積量依次為Zn>Al>Cu>Cd>Pb>Hg，其Cu、Al、Cd、Pb和Hg平均含量分別為41.42、52.07、0.77、0.17 mg/kg和10.47 μg/kg，均低于近江牡蠣整體相應的重金屬含量，其中珠海地區近江牡蠣除去內臟團后Cd、Al含量為1.53、25.94 mg/kg，相比牡蠣整體的Cd、Al含量(3.00、76.62 mg/kg)減少了50%左右，這也進一步表明牡蠣內臟蓄積重金屬的能力高于其他部位，驗證了秦華偉等[20]的研究結論。關于近江牡蠣其他組織對重金屬的蓄積能力在下一步研究中會進行進一步的分析。

表2 不同地區近江牡蠣(除內臟團)中重金屬含量統計結果Table 2 The statistics results of heavy metals contents in eviscerated Ostrea rivularis from different areas

2.3 近江牡蠣蓄積重金屬組織間的差異

對華南沿海地區近江牡蠣蓄積重金屬能力進行了組織間比較，結果發現近江牡蠣不同組織蓄積重金屬能力存在較大差異性(p<0.05)，不同采樣地區規律性比較相近。表3顯示不同重金屬在近江牡蠣體中組織間的比較，各組織中除Hg元素以外，Cu、Al、Zn、Cd、和Pb平均含量均是在內臟團中含量最高，說明內臟團的蓄積能力明顯高于其他組織，這可能與金屬硫蛋白的誘導作用有關[21]；王軍等[22]曾對養殖蝦夷扇貝的重金屬含量調查發現，閉殼肌中有害重金屬Pb、Cd的含量顯著低于其他組織；而蝦夷扇貝內臟團質量雖僅占整貝質量的8%～15%，但內臟團中有害重金屬Cd占整貝中Cd的76%～85%，本研究也進一步證實牡蠣體內臟是蓄積重金屬的主要組織。由于不同采樣地區近江牡蠣不同組織蓄積重金屬規律性比較相近，所以本文以潮州和欽州為代表作圖2和圖3，結果發現Hg的含量在腮中最高，其次是內臟團>閉殼肌>外套膜、性腺。Cu、Zn、Al的規律為內臟團>外套膜>腮>性腺、閉殼肌，除了內臟團，其在外套膜中的蓄積能力大于腮；Cd和Pb的規律為內臟團>腮>外套膜>性腺、閉殼肌，研究發現重金屬Cd、Pb除了在內臟團中蓄積能力較強，其在腮中含量也較高，而Hg在腮中含量最高，其次是內臟團。因此近江牡蠣內臟團、腮和外套膜是Cd、Pb、Hg、Cu、Zn、Al等重金屬的主要蓄積部位，這可能與金屬離子在牡蠣中的富集方式有關，重金屬離子主要是通過體表吸附和體內吸附這2種方式在牡蠣體中富集，而體表吸附是海域中的重金屬離子在牡蠣濾食的過程中被體表黏液、腸液、腮滯留，而體內吸附是重金屬離子進入牡蠣體內與大分子結合，蓄積在肝臟和腎中[23-26]。

表3 近江牡蠣不同組織中重金屬含量統計結果Table 3 The statistics results of heavy metals contents in different tissues of Ostrea rivularis

續表3

地區組織Cd/(mg·kg-1)Pb/(mg·kg-1)Hg/(μg·kg-1)Al/(mg·kg-1)Cu/(mg·kg-1)Zn/(mg·kg-1)腮1.71±0.02d0.49±0.02b40.06±1.66e46.94±1.67b37.37±3.33b375.84±1.73c閉殼肌1.02±0.01b0.40±0.02ab24.31±0.14c35.90±0.88a34.40±0.83a175.48±8.41a湛江內臟團2.18±0.09e0.77±0.07c32.32±1.58d169.89±6.32d156.87±1.85d452.67±8.51d外套膜1.21±0.03c0.44±0.01b19.61±0.86b58.31±5.69c75.92±1.39c382.47±8.05c性腺0.87±0.02a0.33±0.01a3.01±0.01a33.31±0.36a35.46±0.28a334.63±13.96b腮1.71±0.65c0.50±0.02b12.24±0.32e58.74±2.56c28.93±0.01c326.41±22.90b閉殼肌0.93±0.06b0.18±0.01a6.59±0.33c38.96±2.32b5.21±0.02a232.79±18.11a欽州內臟團3.35±0.15d0.57±0.02c9.72±0.35d220.51±2.58e36.96±0.99d477.43±7.44c外套膜1.06±0.12b0.47±0.03b5.50±0.34b103.58±4.13d33.91±3.64d428.38±23.47c性腺0.66±0.05a0.17±0.01a4.44±0.07a25.60±0.79a14.99±1.31b236.05±19.83a腮0.85±0.01b0.46±0.02c6.43±0.41d27.98±1.39a75.45±0.12c406.39±14.46b閉殼肌0.74±0.03a0.32±0.01b3.75±0.16c21.29±1.26a48.34±0.65a264.89±18.04a海口內臟團1.34±0.01c0.71±0.02d5.39±0.14d171.08±5.69c126.19±6.07d566.46±28.68d外套膜0.84±0.02b0.43±0.01c1.83±0.08b53.13±2.46b74.49±0.33c509.83±14.23c性腺0.72±0.01a0.22±0.02a0.75±0.02a21.21±0.62a66.81±0.33b380.80±13.32b

注：平均值±標準差，n=3,同列不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

圖2 潮州市近江牡蠣蓄積重金屬的組織間比較Fig.2 Comparison of heavy mental contents in different tissues of Ostrea rivularis from Chaozhou

圖3 欽州市近江牡蠣蓄積重金屬的組織間比較Fig.3 Comparison of heavy mental contents in different tissues of Ostrea rivularis from Qinzhou

2.4 華南沿海近江牡蠣的重金屬污染評價

根據水產品中重金屬污染評價標準，利用式(1)和式(2)，計算得到單項污染指數和綜合污染指數。由表4可知，10個地區Cu的Pi平均值最高達到0.98，其中汕尾、珠海、陽江、湛江和海口近江牡蠣中Cu的Pi值分別為1.30、1.25、1.06、1.54、1.50，均超過1.0達到污染水平，其他地區Pi<0.7屬于清潔水平，表明未受到重金屬Cu污染。此外，除珠海地區Cd的Pi為0.77，其余地區近江牡蠣中的Cd、Pb、Hg的Pi值均小于0.7，重金屬Pb和Hg的Pi范圍分別為0.06～0.29、0.004 2～0.029 2、屬于清潔水平，表明研究區域尚未受到Cd、Pb、Hg的污染。根據重金屬Pi平均值判定4種重金屬污染程度排序為：Cu>Cd>Pb>Hg。

表4 近江牡蠣重金屬單項污染指數和綜合污染指數評價結果Table 4 Single pollution index integrated pollution index ofOstrea rivularis sample

由綜合污染指數可知，10個采樣點中茂名、汕頭、惠州和欽州牡蠣P綜合(0.39、0.37、0.27、0.47)均小于0.7，達到安全等級。湛江的近江牡蠣重金屬污染指數最高，其P綜合達到1.16，其次是海口、近江牡蠣P綜合為1.12，大于1.0小于2.0，均達到輕污染程度，其余采樣點近江牡蠣均達到或接近警戒線。就養殖區域而言，近江牡蠣受重金屬污染程度排序為湛江>海口>珠海≧汕尾>潮州>陽江>欽州茂名>汕頭>惠州。

3 結論

(1)近江牡蠣中重金屬含量差異較大，其中Zn含量最高，Cu、Al次之，Hg含量最低，牡蠣整體中Cd、Pb、Al、Cu、Zn平均含量分別為1.00、0.25、82.55、49.61、255.18 mg/kg，Hg為11.80 μg/kg，部分海域Cd含量超過限量標準。近江牡蠣中重金屬含量存在地區分布顯著性差異(p<0.001)，其原因可能與海域環境條件有關。

(2)近江牡蠣中各組織對重金屬蓄積具有選擇性，內臟和腮對重金屬Cd、Pb、Hg的蓄積能力明顯大于其他組織；除內臟外，外套膜對Cu、Zn、Al的蓄積能力大于其他組織，閉殼肌和性腺對重金屬的蓄積能力較小。內臟團對近江牡蠣中重金屬含量有一定的影響，去除內臟團后，牡蠣體中Cd、Pb、Hg、Al、Cu均有一定程度的降低，因此建議在食用時將內臟團去除，食用安全性將進一步提高。

(3)通過對華南沿海近江牡蠣重金屬污染進行評價，其污染程度依次為Cu>Cd>Pb>Hg，調查區域未受到Pb和Hg污染。就養殖區域而言，近江牡蠣受重金屬污染程度排序為湛江>海口>珠海≧汕尾>潮州>陽江>欽州茂名>汕頭>惠州，建議相關部門進一步監測海域中重金屬含量。

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