水產品重金屬污染檢測技術及去除方法研究進展

王炫凱，曲寶成*，胡柳林

（1.大連海洋大學 海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023；2.設施漁業教育部重點實驗室，遼寧 大連 116023）

重金屬是人類排放到水環境中的一類重要污染物，具有毒性、持久性和生物累積性等特點，可在魚類等水產品中積累，對人類健康構成潛在風險。砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等重金屬即使在低濃度水平下，也會造成人類心血管、消化或生殖系統疾病。因此，重金屬毒性研究較受關注。水產品是蛋白質和維生素的重要來源。美國心臟協會研究表明，每周吃兩份魚可保持身體健康。根據聯合國糧農組織（FAO）的報告，2016年世界水產品總產量已達2億t以上。隨著工農業的不斷發展，重金屬等污染物進入水體并在水產品中富集，通過食物鏈，最終威脅人類健康。關于水產品重金屬污染的研究較多。Lin等通過電感耦合等離子體質譜儀測定了黃渤海地區養殖扇貝的重金屬含量。Tripathi等發現將鳳眼蓮和浮萍作為污水處理中的生物過濾器，要比傳統的沉降、有機物吸附等方法更容易降低污水中重金屬的濃度。現介紹了重金屬對水生生物和人類的危害，比較了水產品重金屬的檢測技術和去除方法。

1 水產品重金屬污染的危害

重金屬通常不能被生物降解，多以不同的物理和化學形式存在于水體、土壤和空氣等介質中,并具有遷移轉化和生物積累的特性。重金屬進入人體后，在人體內富集，阻礙人體生命代謝過程，對人體健康產生嚴重影響。重工業廢水、生活污水和農業廢水直排入河、湖和海，給水體帶來了無法自凈的污染，此類污染是水產品重金屬最主要的來源。此外，飼料投喂和漁用藥品使用也會引起重金屬含量超標。

水產品重金屬污染的不利影響主要有兩方面。一是抑制水生動物的生長發育和繁殖；二是進入人體后輕則產生毒性效應，重則導致死亡。

1.1 重金屬對水生生物的危害

重金屬是一種具有持久毒性的化學污染物，可使水生生物發生畸形、突變甚至死亡。Stephanie等研究發現，Cd暴露導致鰱（）幼魚腮、肌肉和臟器等組織受損，使其在游泳過程中因耗氧量增加而引起耗氧代謝效率降低，從而導致鰱幼魚的游泳能力下降，說明重金屬對魚類的生命活動會造成一定影響；Roberta等將斑馬魚（）胚胎暴露于不同濃度的氯化鋅（ZnCl）中，斑馬魚孵化延遲，鈣化過程中出現畸形等較明顯的生長缺陷。此外，重金屬一般都不是單一存在的，不同重金屬的共同存在可能會影響水生生物的正常生長與繁殖，交互影響較為復雜，有待深入研究。

1.2 重金屬對人類的危害

重金屬進入人體后，會導致癌癥、身體畸形和突變效應，影響人體免疫功能的正常運行,加重一些非特異性疾病的病情。常見重金屬對人體的危害見表1。

表1 幾種常見重金屬對人體的危害

2 水產品重金屬檢測技術

2.1 常規檢測技術和方法

2015年，國家出臺了《食品安全國家標準 鮮、凍動物性水產品》（GB 2733—2015），因部分污染物含量較低，需要有對應的檢測方法。表2為水產品中污染物檢測方法及規范（重金屬部分）。重金屬分析檢測方法的優缺點見表3。

表2 水產品中污染物檢測方法及規范（重金屬部分）

表3 重金屬分析檢測方法的優缺點

目前，關于重金屬的分析檢測方法包括原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法和電感耦合等離子體質譜法等四大類。

續表

上述四種檢測方法由于所用儀器價格較高，抽樣費時費力，樣品處理與檢測時間長，檢測流程復雜，對研究人員的儀器操作水平要求高，不適宜現場檢測。迫切需要能快速檢測水產品中重金屬等污染物含量的技術，以彌補常規檢測技術的劣勢。

2.2 快速檢測技術和方法

快速檢測技術可在水產品生產銷售時對污染物進行快速排查和篩選，耗時較短，能有效預防和減少大型食品安全事故發生的概率。劉騰鵬利用電磁感應電熱蒸發（IETV）的樣品導入方式，結合介質阻擋放電（DBD）和氣相富集（GPE）技術，構建了適用于Hg、Cd的固體進樣裝置，并與原子熒光光譜儀（AFS）串聯集成。該方法分析時間短，操作簡單,是一種靈敏且可靠的水產品檢測技術。

快速檢測技術篩查的難點為痕量污染物檢出限和假陽率偏高，需提升檢測精度和準確度，目前國內還沒普及水產品重金屬的快速檢測技術。未來，應在減少測試時間的前提下，降低快速檢測技術的假陽率，針對各種干擾因素制定措施，進一步提高測試的精度與準確度，向定性、定量分析方面發展，做到實時檢測與現場檢測并重，提升對水產品中復雜污染物的檢測效果。

3 去除水產品重金屬污染的辦法

3.1 化學沉淀法

化學沉淀法指把碳酸化物、磷酸化物和硫化物等投放到重金屬含量較高的廢水中，使其與重金屬離子發生反應，達到固液分離的效果。定期向水中潑灑生石灰也較為有效。目前，關于采用化學沉淀法去除水體重金屬污染的研究較少，常規絮凝劑去除重金屬的效果不甚理想，今后研究的重點為開發具有捕集重金屬基團的新型絮凝劑，如Jia等對芳香環有機物進行改性，合成了殼聚糖絮凝劑，加入重金屬之后，可促進三元絡合物的形成，重金屬與有機物能夠產生強配位作用，增強了協同絮凝效果。

3.2 物化吸附法

天然礦石、活性炭和合成沸石等多孔性固體物質為采用物化吸附法去除水環境中重金屬的常用吸附材料。Beckingham等研究表明，加入活性炭可顯著減少生物對Cd的吸收，碳質材料也可使重金屬趨于穩定，減少其流動和在生物體內的富集，降解污染物的原位微生物。

3.3 生物吸附法

生物吸附法一般利用微生物、動物和植物等進行重金屬去除，具有成本低和效率高的優點。微生物為包括細菌、真菌、一些小型的原生生物、顯微藻類等在內的一大類生物群體以及病毒，它們的細胞壁結構和凝膠型或大孔型的離子交換樹脂較為類似，所以從溶液中螯合和吸附重金屬離子的速度快、效果好。經過長時間的進化，個別微生物具有重金屬離子抗性基因，能夠防治重金屬污染。近年來，有許多關于應用微生物技術去除水體中重金屬離子的相關報道。蠟樣芽孢桿菌是Moreno-Benavides等從制革廠廢水中提取出的一種呈奶油狀且半透明的細菌，在LB培養基中，該細菌可有效降低六價鉻［Cr（Ⅵ）］濃度，該研究還比較了在有無葡萄糖的狀態下，該細菌對電鍍廠廢水與人造革廢水中Cr（Ⅵ）的去除效果，結果發現在葡萄糖存在的狀態下，人造革廢水中Cr（Ⅵ）的去除效果明顯。

3.4 生態修復法

生態修復法綜合運用物理、化學和生物方法，使用人工構建的方式，如生態土塘和人工濕地等，修復環境。目前，此類研究較多。如Sheoran等研究發現，人工濕地一般通過物理、化學以及生物三者的聯合作用去除重金屬；吳長淋還對人工濕地去除重金屬污染的原理和影響因素做了重點研究，較為系統地闡述了人工濕地處理含重金屬污染廢水的現狀。

4 結語

論述了水產品重金屬污染的危害、目前主流的分析檢測技術以及去除方法，旨在為水產品重金屬污染相關研究提供借鑒與參考。未來還需不斷開發快速檢測技術，有關部門也應加強對水產品重金屬的污染監管力度，綜合運用多種方法去除水產品中的重金屬，為“十四五”漁業發展貢獻力量。