環(huán)雷州半島海域表層沉積物與鲬魚汞污染研究

楊國歡，高 苑，宋之光，趙子科，孫省利

(1.廣東海洋大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學(xué)分析測試中心，廣東 湛江 524088)

汞(Hg)是一類重要的高毒性重金屬污染物[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人類生活水平的日益改善和對生活環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，環(huán)境污染已成為全球性問題，得到越來越廣泛的關(guān)注。上世紀(jì)80年代以來，遠(yuǎn)離工業(yè)排放源的兩大酸沉降區(qū)(北歐、北美)以及更為遙遠(yuǎn)的南、北極脆弱生態(tài)系統(tǒng)，均發(fā)現(xiàn)了魚類及其它水生生物體汞含量超過世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)限制的現(xiàn)象[1]。汞污染成為當(dāng)前最重要的全球環(huán)境問題之一[2]，其污染源主要來自工業(yè)污染[3]。水體中的汞可通過食物鏈在魚體中富集，富集量隨時間的延長而增加。食品中汞污染的主要來源是水產(chǎn)品，如鯊魚等肉食性魚類體內(nèi)的汞含量最高。食用魚類和其他水產(chǎn)品是人類甲基汞暴露的主要途徑。Tetsuya等(2017)的研究表明，經(jīng)常食用鯨魚等大魚的消費者頭發(fā)中氨基酸(Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Asx、Glx)的δ15N值隨著汞含量的增加而增加[4]。海洋環(huán)境是汞生物地球化學(xué)循環(huán)體系中的重要組成部分，基于人類對海洋漁業(yè)資源日漸增長的攝食需求所可能帶來的健康風(fēng)險，亟待開展海洋環(huán)境中汞生物地球化學(xué)循環(huán)的研究。

雷州半島位于廣東省西南部，東、西側(cè)分別為雷州灣、北部灣, 南側(cè)隔瓊州海峽與海南島相望，總面積為12 391 km2，為“中國三大半島”之一，其海岸線綿長曲折，共1 321 km。雷州半島港灣眾多，有硇洲島、東海島、南三島等附屬島嶼，擁有珊瑚礁、紅樹林、海草床等獨特的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的海洋生物資源，但生態(tài)環(huán)境敏感性和脆弱性較大[5]。目前關(guān)于雷州半島海域的研究較少，主要集中在土壤、海水和生物調(diào)查方面[6-12]，海洋沉積物汞污染方面尚未見報道。

鲬魚(Platycephalusindicus)又叫牛尾魚、鞭子魚，為淺海底層魚類，行動緩慢，生活于近海底層，喜棲息在淤泥海底，主食各種小型魚類和甲殼動物等，是常見的經(jīng)濟(jì)價值較高的食用魚類，廣泛分布于印度洋和西太平洋的暖、溫海域，中國沿海均有分布[13]。目前關(guān)于鲬魚的研究不多，主要集中在生物生態(tài)、育苗、魚肉酶解物方面[14-18]。本研究測定了環(huán)雷州半島海域海底表層沉積物和鲬魚的汞含量，分析比較了鲬魚不同部位汞含量的差異，并對沉積物和鲬魚的汞污染狀況進(jìn)行了風(fēng)險評價，旨在為海灣生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 樣品采集與分析

1.1 樣品采集

沉積物樣品于2018年1月在廣東環(huán)雷州半島海域采集，共設(shè)置9個斷面，東、南、西部各3個斷面，每個斷面3個采樣點，共27個站位，由于底質(zhì)類型、水流、水深等原因，最終獲得樣品20個。鲬魚樣品采集于4號站附近，采用延釣方式，獲得樣品2尾。以上樣品均裝入樣品袋中密封冷凍保存待實驗室處理。表層沉積物和鲬魚采樣站位如圖1所示。

圖1 2018年1月環(huán)雷州半島表層沉積物及鲬魚采樣站位

1.2 樣品處理與分析

魚類樣品選取鰓、肝臟、背部肌肉(去掉皮、骨)，用蒸餾水清洗后用勻漿機(jī)攪碎，稱取3.0～5.0 g到消解罐中，加入5 mL HNO3(體積分?jǐn)?shù)為65%，下同)和1 mL H2O2(30%)進(jìn)行消解，消解液用超純水定容至25 mL，待測；沉積物樣品經(jīng)冷凍干燥后磨成粉末，稱取0.1～0.2 g進(jìn)行消解。消解步驟如下：每個樣品加入5 mL稀王水(50%)，于100 ℃水浴鍋中消解1 h，每隔10 min搖勻1次，最后用超純水定容至25 mL。所有樣品使用北京金索坤技術(shù)開發(fā)有限公司的SK-銳析AFS型原子熒光光譜儀進(jìn)行總汞的測定。采用近海海洋沉積物成份分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07314，自然資源部第二海洋研究所)、生物樣品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[大蝦(GBW10050)，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所]、空白和重復(fù)樣進(jìn)行質(zhì)量控制。標(biāo)準(zhǔn)樣品回收率分別為114.2 %、92.7 %，平行樣相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10.0 %，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

本研究選擇單因子污染指數(shù)(Pi)法[19]對沉積物、魚類污染進(jìn)行評價，其公式如下：

Pi=Ci/Si

(1)

式(1)中:Ci為樣品中重金屬i的實測含量(×10-6，為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)；Si為重金屬i的評價標(biāo)準(zhǔn)值(×10-6)。

沉積物樣品采用《中華人民共和國海洋沉積物質(zhì)量》[20]作為評價標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)Pi≤1.00，重金屬含量符合標(biāo)準(zhǔn)，污染程度低；當(dāng)Pi>1.00，重金屬含量超過評價標(biāo)準(zhǔn)，污染程度高[19，21]。對于生物體污染狀況的評價，目前國內(nèi)外尚無權(quán)威的評價標(biāo)準(zhǔn)[22]。考慮到涉及汞的我國海洋生物污染評價標(biāo)準(zhǔn)中重金屬的限值[23]以及世界衛(wèi)生組織制定的魚體中的最大限值[24]較舊，而《無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》[25]標(biāo)準(zhǔn)中的汞是甲基汞非總汞，故以《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害水產(chǎn)品安全要求》[26]作為參考評價標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)污染指數(shù)結(jié)果可將魚體重金屬的污染水平分為4個等級：Pi≤0.20，無污染；0.20

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)雷州半島海域表層沉積物的汞含量

對環(huán)雷州半島海域表層沉積物的測定可知，其汞含量范圍為0.005×10-6～0.359×10-6，平均值為0.081×10-6，各站位含量變化較大，但大多數(shù)站位的汞含量都在0.100×10-6以下(表1)。最大值和最小值都出現(xiàn)在離岸最遠(yuǎn)的站位，沒有發(fā)現(xiàn)離岸越近濃度越高的規(guī)律。整體上看，雷州半島東部海域的汞含量高于南部和西部海域。

表1 環(huán)雷州半島海域表層沉積物的汞含量

2.2 鲬魚的汞含量

對鲬魚不同部位的汞含量測定(表2)可知，鰓的汞含量范圍為0.032×10-6～0.034×10-6，平均值為0.033×10-6，兩尾樣品的含量很接近；肌肉的汞含量范圍為0.065×10-6～0.080×10-6，平均值為0.073×10-6；肝臟的汞含量范圍為0.228×10-6～0.270×10-6，平均值為0.249×10-6。Xu等(2018)對不同魚體器官富集汞的能力做了研究，發(fā)現(xiàn)肌肉>心臟>肝臟>魚鰾>鰓的規(guī)律，認(rèn)為肌肉具有較高的汞富集能力[28]；也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)亞馬遜石脂鯉(Bryconamazonicus)中的汞含量為鰓>肝臟>心臟>肌肉[29]，或是雙棘石斑魚(Epinephelusdiacanthus)和遮目魚(Chanoschanos)中汞含量為肝臟>鰓>肌肉的順序[30]。但在本研究中，兩尾樣品的汞含量都呈現(xiàn)了肝臟>肌肉>鰓，與以上學(xué)者的發(fā)現(xiàn)差別較大。有研究認(rèn)為肝臟中汞含量會高于肌肉[31-32]，另外有研究表明汞在鰓中通常含量較高[29]，也有學(xué)者認(rèn)為肌肉中的汞幾乎不會排出，而鰓、肝臟和腸道都會有相當(dāng)?shù)呐懦雎是易罱K都會轉(zhuǎn)移到肌肉，因此肌肉中的汞含量最高[33]。本研究的結(jié)果與肝臟中汞含量較其它器官高的觀點較吻合。

與國內(nèi)外其他海域的海魚(表2)相比，此次采集的鲬魚肌肉樣品汞含量高于渤海灣、地中海海域的魚類，與永興島附近、舟涌附近、Cispata灣海域的魚類相近，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海南珊瑚礁區(qū)、流沙灣和亞得里亞海海域的魚類。造成這種現(xiàn)象的原因，一方面是由于各海域魚的種類有差異，各種魚富集汞的能力各不相同；另一方面，魚鰓的一個重要功能是通過吸收海水和吸附懸浮顆粒物與周圍環(huán)境進(jìn)行汞的交換[37]，而各個區(qū)域的海洋環(huán)境受汞污染的程度不同，導(dǎo)致吸收到魚體的汞的含量也不盡相同。

表2 本研究與其它地區(qū)魚類肌肉的汞含量

2.3 環(huán)雷州半島海域表層沉積物和鲬魚的汞污染評價

環(huán)雷州半島海域表層沉積物和鲬魚中各部位的汞含量見表1、2。對于表層沉積物，除站位9外，其它站位的表層沉積物均符合海洋沉積物質(zhì)量第一類標(biāo)準(zhǔn)(小于等于0.20×10-6)，表明沉積物質(zhì)量良好。對于鲬魚樣品來說，兩尾樣品所有部位的汞含量均低于標(biāo)準(zhǔn)[27]規(guī)定的魚體中汞元素的最大限值，鲬魚1、2肌肉的Pi值分別為0.27、0.22，表明鲬魚受到汞的輕度污染。

本研究中海底表層沉積物、鲬魚肌肉汞的單因子污染指數(shù)計算結(jié)果見表3。

表3 環(huán)雷州半島海域表層沉積物、鲬魚肌肉汞單因子污染指數(shù)

從表3中環(huán)雷州半島海域表層沉積物汞的單因子污染指數(shù)來看，絕大多數(shù)的采樣點均未受到汞的污染，僅有站位9的Pi值(1.79)大于1.00，而其它站位的Pi值均小于1.00，超標(biāo)率僅為5%。這說明雷州半島東部海域存在汞污染生態(tài)風(fēng)險，而南部、西部海域尚未受到汞污染的威脅。由于雷州半島區(qū)域無汞礦等產(chǎn)業(yè)，東部海域汞污染可能來自農(nóng)村地區(qū)生活垃圾處置不當(dāng)、含汞化肥和農(nóng)藥的施用以及廢水廢渣的排放。另外，大氣輸送的汞也可能是來源之一。雷州半島居民日常生活大量使用燃煤，由于煤炭中含有一定量的汞，在燃燒過程中大部分汞以飛灰等形式進(jìn)入大氣中，通過干濕沉降進(jìn)入水體和沉積物中。

3 結(jié)論

本研究對2018年1月在廣東環(huán)雷州半島近海海域采集的海底表層沉積物和鲬魚樣品進(jìn)行了汞含量的測定，分析比較了鲬魚不同部位汞含量的差異，并采用單因子污染指數(shù)法對沉積物和鲬魚的汞污染狀況進(jìn)行了風(fēng)險評價，獲得了如下結(jié)論：

(1)雷州半島海域表層沉積物汞含量范圍為0.005×10-6～0.359×10-6，平均值為0.081×10-6，半島東部海域表層沉積物汞含量高于南部和西部海域。

(2)鲬魚鰓的汞含量范圍為0.032×10-6～0.034×10-6，平均值為0.033×10-6；肌肉的汞含量范圍為0.065×10-6～0.080×10-6，平均值為0.073×10-6；肝臟的汞含量范圍為0.228×10-6～0.270×10-6，平均值為0.249×10-6。鲬魚樣品的汞含量都呈現(xiàn)了肝臟>肌肉>鰓。

(3)單因子污染指數(shù)評價結(jié)果顯示，雷州半島海域鲬魚受到汞的輕微污染，表層沉積物汞污染的站位超標(biāo)率為5%，東部海域存在汞污染生態(tài)風(fēng)險，而南部、西部海域尚未受到汞污染的威脅。