養殖環境對小龍蝦體內的重金屬水平及其分布的影響

魏唯　楊春艷　王紫薇　王敏　舒乾偉

摘要 ? ?本文對泰州與連云港的小龍蝦及養殖底泥和水體進行取樣，利用AAS和ICP-AES檢測了樣品中Zn、Cu、Pb、Cr、Ni和Cd的濃度。結果表明，小龍蝦肉可以放心食用，但蝦頭（含蝦黃）與蝦殼中重金屬均嚴重超標;龍蝦按不同周期檢測出來的重金屬數據相差不大，按雄雌來分也無明顯變化規律。Pearson 相關性分析表明小龍蝦體內重金屬與底泥高度相關（r>0.8）。人工飼養小龍蝦試驗結果顯示小龍蝦體內重金屬和水體內的濃度總體上具一定的相關性。

關鍵詞 ? ?小龍蝦;重金屬;環境影響;富集;分布

中圖分類號 ? ?TS254.7 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）16-0179-03

Effect ?of ?Culture ?Environment ?on ?Level ?and ?Distribution ?of ?Heavy ?Metals ?in ?Crayfish

WEI Wei ? ?YANG Chun-yan ? ?WANG Zi-wei ? ?WANG Min ? ?SHU Qian-wei

（Tianping College， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou Jiangsu 215000）

Abstract ? ?This paper sampled crayfish， its cultured sediment and water from Taizhou and Lianyungang， and detected the concentrations of Zn， Cu， Pb， Cr， Ni and Cd in the samples using AAS and ICP-AES. The results showed that the crayfish meat was safe to eat， but the heavy metals in the head （including the yellow shrimp） and shell of crayfish ?were seriously exceeded; the heavy metal datas of crayfish detected in different cycles were not much different， and there was no obvious change according to the male and female. Pearson correlation analysis showed that heavy metals in crayfish were highly correlated with sediments （r>0.8）. The experimental results of artificial breeding of crayfish showed that the concentration of heavy metals in crayfish and the water body were generally related to a certain degree.

Key words ? ?crayfish; heavy metal; environmental impact; enrichment; distribution

小龍蝦也稱克氏原螯蝦，其味道鮮美、營養價值高，廣受人們歡迎。但由于環境污染等問題，小龍蝦也會攝入并富集一些有害元素，如鉛、鎘等。這些元素對人體健康均有不利影響，比如鉛超標會對人體的生殖系統、神經系統、造血系統等造成損傷[1]。隨著人們生活水平的提高，人們對食品安全越來越重視，也更加關注養殖環境對小龍蝦質量的影響。本文通過試驗研究小龍蝦體內重金屬富集情況，以期為小龍蝦食品安全提供參考。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗材料

1.1.1 ? ?儀器和試劑。試驗儀器AA-6300C原子吸收分光光度計（日本島津公司）、ICPE-3000 ICP-AES（日本島津公司）。所用試劑均為分析純。濃硝酸、氫氟酸、高氯酸、過氧化氫，購自蘇州市亞太化工玻璃儀器有限公司;6種光譜純金屬的標準儲備溶液（1 000 mg/L）由其對應的金屬溶于適量硝酸后加蒸餾水定容獲得。試驗用水為蒸餾水。

1.1.2 ? ?材料收集。小龍蝦購自連云港市灌云縣和泰州興化市農村地區附近的養殖塘，蝦的最少樣本量和檢測量皆符合《水產品抽樣標準》（GB/T 30891—2014）中的要求。

在測量不同周期龍蝦時，由于無法按照確切的龍蝦生長周期來嚴格劃分大、中、小龍蝦，所以試驗中按照龍蝦的個頭、重量來劃分，小龍蝦的平均重量是9.4 g，中龍蝦的平均重量是18.8 g，大龍蝦的平均重量是31.1 g。

1.2 ? ?試驗方法

1.2.1 ? ?樣品前處理。①龍蝦樣品前處理。將龍蝦放入70 ℃烘箱內烘至完全脫水，用磨碎機磨碎至粉狀。后稱取0.3～0.5 g龍蝦粉末于聚四氟乙烯坩堝中，加入10 mL硝酸和2 mL過氧化氫溶解，靜置10 min，在制備試液的同時進行全程序試劑空白試驗，平行試驗3次。②電熱板趕酸定容。提前將電熱板高溫加熱10 min，將靜置完的樣品溶液置電熱板上加熱，同時觀察溶液，至3～5 mL澄清無雜物的溶液后拿出，微冷后加入約10 mL蒸餾水稀釋，靜置至杯體常溫，溶液過濾到50 mL比色管，最后用蒸餾水定容至標線。③底泥樣品預處理。用篩子（尼龍篩網為100目）和玻璃研缽對完全干燥的底泥進行反復過篩、研磨，直至幾乎全部過篩。稱取約0.5 g土樣于25 mL聚四氟乙烯坩堝中，用少許水潤濕，之后加入15 mL濃HNO3，直至溶解物剩余約5 mL，再加入5 mL HF，最后加入5 mL HClO4，加熱至消解物呈淡黃色，蒸至近干，取下冷卻，加入適量2% HNO3微熱溶解殘渣，移入比色管中定容，平行試驗3次，在制備土壤試液的同時進行全程序試劑空白試驗。

1.2.2 ? ?標準曲線的繪制。向6個50 mL比色管中，分別加入0、0.125、0.625、1.250、2.500、5.000 mL 40 μg/mL重金屬混標，用2%稀硝酸定容至50 mL標線。利用原子吸收分光光度計測定標準曲線。溶液中Cu、Pb、Cr、Ni的濃度分別為0、0.1、0.5、1.0、2.0、4.0 μg/mL，Zn、Cd的濃度分別為0、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL。

1.2.3 ? ?小龍蝦與水體關系試驗。此次試驗龍蝦從蘇州橫涇水產品市場購買，共計85只。在試驗室人工模擬小龍蝦生活環境，刷干凈，洗凈污泥，小龍蝦平均重量約26.7 g。根據《地面水環境質量標準》（GB 3838—1988）中的1～5級水中的限值以及聯系《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的關于重金屬相關含量標準，確定水中投放濃度分別為0.5、0.1、1.0、0.1 mg/L的重金屬Cu、Cd、Zn、Pb，每天監測小龍蝦體內重金屬與水體中重金屬濃度。

1.3 ? ?數據處理

運用SPSS軟件中的Pearson進行相關性分析[2-3]。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?養殖環境與小龍蝦的相關性分析

2.1.1 ? ?不同地區龍蝦比較分析。選取的是泰州以及連云港地區的龍蝦，如表1所示。連云港龍蝦Cu、Zn、Cr的含量明顯要高于泰州龍蝦。根據限值標準《農產品質量安全無公害水產品安全要求》（GB/T 18406.4—2001）規定Cu≤50 mg/kg，根據《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）可知Pb≤0.5 mg/kg、Cr≤2 mg/kg、Ni≤1 mg/kg，2個標準中均未明確小龍蝦體內鋅的限值，2個地區樣本中除了Cu在標準限值內以外，Pb、Ni均超標，2個地區的龍蝦中重金屬Zn含量最高。基本來說，小龍蝦體內富集元素之間的濃度大小關系為Zn>Cr>Pb>Cu>Ni>Cd，泰州龍蝦的Cr未檢測出，而連云港龍蝦中的Cr超標，并高于Pb含量，2個地區均未檢測出重金屬Cd的濃度。

2.1.2 ? ?不同地區小龍蝦的養殖環境分析。由表2可知，《國家漁業水質標準》（GB 11607—1989）規定水體Zn≤0.01 mg/L、Cu≤0.1 mg/L、Ni≤0.1 mg/L、Pb≤0.1 mg/L、Cr≤0.05 mg/L和Cd≤0.000 5 mg/L，在這2個地區的水體中Zn均已經超標，連云港水體中Cu未超標，而其余重金屬含量太少，低出檢出限，無法測出準確值。已測得泰州水體pH值和連云港水體的pH值均為7左右，《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）中規定6.5≤pH值≤7.5底泥中Cu≤100 mg/kg、Zn≤250 mg/kg、Ni≤100 mg/kg，《無公害農產品 淡水養殖產地環境條件 》（NY/T 5361—2016）中規定Pb≤60 mg/kg、Cd≤0.5 mg/kg、Cr≤80 mg/kg，在這2個地區底泥中除了Cd未檢測出之外，其余重金屬均不超標[3]，其中Zn含量最高，泰州地區底泥Cr并未檢測出準確值，連云港市底泥中Cr的含量高于Pb，低于Zn，總體符合限值標準，表明泰州與連云港2個地區的土壤、水質情況良好。

由圖1與圖2可看出，在蝦體內重金屬與底泥中重金屬含量之間關系趨勢一致，可初步看出蝦樣里的重金屬含量與底泥中重金屬含量有一定的相關性，蝦樣中Cu含量皆高于底泥，這是由于龍蝦通過食物鏈使Cu在體內不斷累積，使生物有機體內Cu濃度超過環境中的濃度[4]。

2.1.3 ? ?小龍蝦與養殖環境之間的相關性分析。結合2個地區來說，Zn、Pb與底泥中對應的重金屬成正相關關系，Zn的相關系數分別為0.952、0.859，Pb的相關系數分別為0.91、0.81。但出現了不對應重金屬的負相關，而這個現象出現的原因是小龍蝦在不同混合濃度重金屬水體條件下對重金屬的富集會出現拮抗富集效應。因而2個地區的水樣大部分重金屬無法測出，故無法做相關性分析（表3）。

2.2 ? ?小龍蝦體內元素分布情況

由表4可知，重金屬Cu、Zn在龍蝦部位中均符合標準限值，Pb、Ni在龍蝦的頭部與蝦殼中超標，Cd在龍蝦體內并未檢測出，Cr在連云港龍蝦各部位中則都超標。

總的來說，除了部分重金屬以外，整體重金屬含量按龍蝦頭部、外殼、肉依次遞減，這是由于龍蝦的內臟集中于頭部。已有研究表明，一方面可能因為肝臟是生物的解毒器官;另一方面，肝臟可通過抑制相關酶的活性進行自我保護，使代謝物在肝臟內累積[6]，肉中重金屬含量符合食品安全相關標準，但龍蝦頭重金屬超標，請勿食用。

2.3 ? ?典型龍蝦吸收重金屬情況

結合2個地區試驗數據可知，大、中、小龍蝦體內的重金屬含量無明顯規律。除了個別元素差異較大以外，3個周期的龍蝦都相差不大。且公母龍蝦基本上也相差無幾。泰州公龍蝦體內重金屬含量整體上比母龍蝦略高，連云港母龍蝦體內重金屬含量總體上呈現出比公龍蝦略高的趨勢。

2.4 ? ?小龍蝦與水體之間相關性分析

如表5、6和圖3、4所示，投放重金屬之后，小龍蝦體內的4種重金屬濃度總體上呈上升趨勢，水體中的Cu、Zn、Cd、Pb整體上呈現先下降后上升趨勢，這是由于到后期由于龍蝦死亡率較高，只有少量的龍蝦吸收水中重金屬，因而導致后期水體濃度不減反增。小龍蝦對重金屬Zn吸收能力強，速率快，對于其余重金屬也都有一定的吸收，其速率較緩。由表7可知，小龍蝦體內重金屬的含量與水體內重金屬含量具有相關性但是并不明顯，最高相關系數僅0.581。

由于小龍蝦體內含有蝦青素，且蝦青素含量跟外界環境惡劣程度成正比。蝦青素是小龍蝦抵抗惡劣環境的重要保障，使其能在污染水體中頑強生存。因此，本次試驗通過探究擁有蝦青素的小龍蝦是否具有凈化污水的能力，從而尋找出其潛在環境價值。

試驗在一個長約1.4 m，寬約0.85 m，面積約為1.19 m2的桶內進行，于其中放置85只鮮活龍蝦。試驗結果表明，龍蝦的確對于投放的重金屬有一定程度的吸收，計算至少需要75只/m2龍蝦，然而已有研究表明[9]，龍蝦苗最多放養數量為60只/m2，否則會使其存活空間過小導致氧氣不足，龍蝦極易大批量死亡。若要通過龍蝦來實現重金屬污染控制，成本太高且可實踐性差，因而難以實現。小龍蝦喜歡在有土有水的池塘或稻田中打洞穴居，也需要一定的淺灘方便它們呼吸，而儲備城市污水的設備都是水泥與鋼筋，并不適合小龍蝦生存，除污效果往往適得其反。另外，小龍蝦每天排出大量的糞便，無活水流動導致其味道刺鼻，加重了污水處理廠的工作負擔。綜上所述，小龍蝦無法實現凈化污水的作用[7]。

3 ? ?結論與討論

本試驗研究發現，龍蝦按不同周期檢測出來的重金屬含量相差不大，按雄雌來分也無明顯變化規律。龍蝦頭部與蝦殼中重金屬含量均有所超標，但龍蝦肉并未檢測到重金屬超標，因而人們可以放心食用。關于龍蝦與其養殖環境之間的關系，Pearson相關性分析顯示，Zn、Pb與底泥中對應的重金屬成正相關關系，但同時也出現了不對應重金屬的負相關，這是由于小龍蝦在不同混合濃度重金屬水體條件下對重金屬的富集會出現拮抗富集效應。因此，養殖龍蝦時應該首選無污染的養殖環境，并定期檢測養殖地水體和底泥中重金屬含量，從而確保小龍蝦肉質安全。

投放重金屬到人工飼養小龍蝦的水體試驗表明，小龍蝦與水體重金屬含量之間總體上具有相關性，但是并不明顯。并且小龍蝦并沒有凈化水體的作用，不適合用作處理污水的生物措施。

4 ? ?參考文獻

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[2] 介科偉.基于Pearson相關性分析的高校學生戀愛模型[J].首都師范大學學報（自然科學版），2017，38（6）：8-13.

[3] 張宇鐳，黨琰，賀平安.利用Pearson相關系數定量分析生物親緣關系[J].計算機工程與應用，2005，41（33）：79-82.

[4] 韓瑞杰，任逸晨，黃濤，等.包頭市三類濕地中重金屬污染程度及生物富集研究[J].環境工程，2019，37（1）：29-34.

[5] 張振燕.重金屬在克氏原螯蝦體內吸收與蓄積特性及蓄積過程重金屬間相互作用的研究[D].南京：南京師范大學，2013.

[6] 吳春.食物·食物鏈·生物富集[J].食品與生活，2009（7）：27.