食物相無(wú)機(jī)砷在黃顙魚(yú)肉中的積累轉(zhuǎn)化與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

駱文寶 彭菁珒

摘 要：為探究食物相無(wú)機(jī)砷（iAs）在黃顙魚(yú)肉中的積累轉(zhuǎn)化與暴露濃度的關(guān)系，將含砷飼料投喂給黃顙魚(yú)后，用ICP-MS測(cè)定魚(yú)肉中總砷的濃度，用HPLC-ICP-MS分析As（III）、As（V）、一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）和砷甜菜堿（AsB）的含量。結(jié)果表明：2種iAs試驗(yàn)組中，總砷濃度均隨暴露濃度的升高而升高;DMA濃度遠(yuǎn)高于MMA，最大約為7倍;AsB是魚(yú)肉中的主要砷形態(tài);500μg/g的暴露濃度下，魚(yú)肉中iAs的積累已經(jīng)能夠造成健康風(fēng)險(xiǎn)，需謹(jǐn)慎對(duì)待。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)砷;黃顙魚(yú);食相暴露;砷形態(tài);風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

中圖分類號(hào) R995;S941.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）05-0070-03

Abstract：To investigate the relationship between the exposure concentration and bioaccumulation， biotransformation of inorganic arsenic （iAs） in muscle of Pelteobagrus fulvidraco after dietborne， the concentration of total arsenic in muscle of the fish was determined by ICP-MS and the contents of As（III）， As（V）， monomethylarsenic （MMA）， dimethylarsenic （DMA） and arsenicbetaine （AsB） were analyzed by HPLC-ICP-MS after feeding arsenic-containing diets to the fish The results revealed that total arsenic increased with increasing exposure concentrations in both iAs groups; the concentration of DMA was much higher than that with MMA， with a maximum of about 7-fold; AsB was the predominant arsenic form in muscle; and at an exposure concentration of 500μg/g， iAs accumulation levels in fish are already capable of posing a health risk and need to be treated with caution.

Key words：Inorganic arsenic; Pelteobagrus fulvidraco; Dietborne exposure; Arsenic species; Risk assessment

砷是自然界廣泛分布的有毒類金屬元素，砷污染物在環(huán)境中不斷遷移，使得砷在水生環(huán)境中的含量不斷增加。黃顙魚(yú)生長(zhǎng)周期短，分布廣泛，營(yíng)養(yǎng)藥用價(jià)值高，是我國(guó)重要的淡水經(jīng)濟(jì)魚(yú)。因其底棲且雜食偏肉食的生活習(xí)性，極易受到底泥中及懸浮顆粒物中砷的污染。有研究表明，底棲魚(yú)類體內(nèi)砷的濃度與沉積物中砷的濃度呈顯著正相關(guān)，攝食是魚(yú)體砷積累的主要途徑[1]。關(guān)于砷代謝的研究大多數(shù)集中在海水魚(yú)的水相砷暴露試驗(yàn)，而關(guān)于食物相砷在淡水魚(yú)中積累轉(zhuǎn)化的研究卻很少。為此，本研究將含無(wú)機(jī)砷飼料暴露給黃顙魚(yú)，探究魚(yú)肉中砷的積累與轉(zhuǎn)化情況，并進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以期為砷的生態(tài)毒理學(xué)研究提供相關(guān)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試劑 As（III）和As（V）標(biāo)準(zhǔn)溶液（O2SI，美國(guó)）;HNO3（≥99.999%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;H2O2和NH3·H2O（GR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

1.1.2 魚(yú)樣及飼料 黃顙魚(yú)（10.0～15.0cm）購(gòu)自湖南省長(zhǎng)沙市漁場(chǎng)，分配到7個(gè)水族箱;魚(yú)食購(gòu)自湖北省荊州市惠澤生物科技有限公司，7組魚(yú)食砷含量分別為（dw）：對(duì)照組：0.67μg/g;As（III）組：51.84、98.24、495.13μg/g;As（V）組：54.31、98.08、493.46μg/g。

1.1.3 儀器 ICP-MS（7700x，美國(guó)安捷倫科技有限公司），HPLC（1260，美國(guó)安捷倫科技有限公司），冷凍干燥機(jī)（Lab-1A-50E，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），球磨儀（TL2010s，北京鼎昊源科技有限公司），微波消解儀（MDS-6G，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司），電子天平（Scout SE-SE202F，奧豪斯儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 食物相暴露 魚(yú)樣馴化7～14d至能搶食且生命體征正常時(shí)開(kāi)始砷暴露，每條每天喂其體重的2%。每24h換水，溫度維持在25℃。喂食10d，每組取5條安樂(lè)死，取肉約5g置冷凍干燥機(jī)中凍干至恒重，再用球磨儀處理至粉末狀待用。

1.2.2 總砷分析 稱取（0.2±0.05）g魚(yú)肉粉末于消解罐中，加入10mL濃HNO3和2mL H2O2。微波消解程序：室溫120℃，15min;120～180℃，15min;180℃，30min。冷卻至室溫，用去離子水（18.25mΩ·cm）定容至25mL，再用0.22μm醋酸纖維膜過(guò)濾后采用ICP-MS測(cè)定總砷濃度。

1.2.3 砷形態(tài)分析 稱取（0.2±0.05）g魚(yú)肉粉末于消解罐中，加入10mL 1% HNO3于100℃萃取90min。冷卻至室溫后10000rpm離心10min，取上清液定容至25mL，過(guò)膜后用HPLC-ICP-MS進(jìn)行砷形態(tài)分析。

1.2.4 人體暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 通過(guò)比較人體日攝入量的估值（EDI）與閾值（Rfd），評(píng)估攝入含砷魚(yú)肉的健康風(fēng)險(xiǎn)。EDI[μg/（kg BW·d）]采用下式計(jì)算：

EDIiAs[=CiAs×IRBW] （1）

式中：CiAs代表魚(yú)肉中iAs的濃度（μg/g， ww）;IR為人體對(duì)淡水魚(yú)的日攝入量（kg/d）;BW為中國(guó)人的平均體重（kg）;魚(yú)肉干重/濕重取0.3[2]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 使用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果用算數(shù)平均值（mean）±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示（n=5）。采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）檢驗(yàn)顯著性差異（p<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 砷積累 由圖1可知，魚(yú)肉中總砷的濃度都隨著暴露濃度的升高而升高。50μg/g濃度下，As（V）組顯著高于As（III），其他2個(gè)濃度下無(wú)顯著差異。張偉等[3]給海洋魚(yú)花身鯻投喂含砷魚(yú)食10d后，發(fā)現(xiàn)價(jià)態(tài)和濃度對(duì)魚(yú)肉中總砷的積累沒(méi)有顯著影響;崔迪等[4]將50μg/g的iAs暴露給鯽魚(yú)10d后，As（V）試驗(yàn)組中魚(yú)肉總砷濃度約為As（III）組的3.4倍。這些均表明海洋魚(yú)與淡水魚(yú)對(duì)砷的積累存在差異。

2.2 砷轉(zhuǎn)化

2.2.1 As（III）和As（V）的相互轉(zhuǎn)化 由圖2可知，魚(yú)肉中As（V）的濃度隨暴露濃度變化的趨勢(shì)同總砷相似;As（V）試驗(yàn)組中As（III）的濃度隨暴露濃度呈“V”型變化;As（III）-50μg/g組魚(yú)肉中卻并未檢測(cè)到As（III），As（III）-500μg/g組中As（III）的積累濃度激增，是所有組中最大的。As（III）的毒性較高，約為As（V）的10倍[5]。魚(yú)肉是魚(yú)體中含砷最多的組織，魚(yú)體對(duì)As（III）非常敏感，竭力降低其積累水平，體現(xiàn)了黃顙魚(yú)對(duì)砷的適應(yīng)性。

2.2.2 無(wú)機(jī)砷向甲基砷轉(zhuǎn)化 由圖3可知，DMA濃度明顯高于MMA，約為7倍;As（III）組只在500μg/g時(shí)才檢出MMA;AsB的檢出濃度遠(yuǎn)高于砷其他形態(tài)，并隨著暴露濃度增加而遞增。由此可見(jiàn)，黃顙魚(yú)能將iAs轉(zhuǎn)化為AsB儲(chǔ)存在肉中以應(yīng)對(duì)高濃度的砷暴露。AsB的化學(xué)結(jié)構(gòu)與甜菜堿相似，甜菜堿是滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)，魚(yú)類可能需要AsB來(lái)維持機(jī)體的滲透壓平衡[6-7]。

2.3 飲食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 中國(guó)人的平均體重為58.1kg[8]，假設(shè)每天進(jìn)食250g魚(yú)肉，由式（1）計(jì)算出的EDI結(jié)果如表1所示。As（III）-500μg/g組和As（V）-500μg/g組魚(yú)肉中的EDI超過(guò)了美國(guó)環(huán)保署規(guī)定iAs的Rfd[0.3μg/（kg BW·d）]，其他組均低于Rfd。由此可見(jiàn)，在高濃度的暴露下，2種iAs造成的健康風(fēng)險(xiǎn)程度相當(dāng)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)As（III）或As（V）暴露后，黃顙魚(yú)肉中總砷濃度均隨暴露濃度的增加呈上升趨勢(shì)。AsB是黃顙魚(yú)肉中的主要砷形態(tài)，魚(yú)體能根據(jù)環(huán)境來(lái)調(diào)整向AsB轉(zhuǎn)化的能力。在500μg/g、10d的食相暴露下的黃顙魚(yú)肉能對(duì)人體造成健康風(fēng)險(xiǎn)，需謹(jǐn)慎對(duì)待。隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，這種風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)還有待于進(jìn)一步研究。

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（責(zé)編：徐世紅）