混合重金属对翡翠贻贝的积累与排放规律研究

马胜伟, 林钦, 陈海刚, 蔡文贵, 王增焕, 贾晓平

马胜伟, 林钦, 陈海刚, 蔡文贵, 王增焕, 贾晓平. 混合重金属对翡翠贻贝的积累与排放规律研究[J]. 南方水产科学, 2008, 4(6): 78-82.
引用本文: 马胜伟, 林钦, 陈海刚, 蔡文贵, 王增焕, 贾晓平. 混合重金属对翡翠贻贝的积累与排放规律研究[J]. 南方水产科学, 2008, 4(6): 78-82.
MA Shengwei, LIN Qin, CHEN Haigang, CAI Wengui, WANG Zenghuan, JIA Xiaoping. Accumulation and elimination of mixed heavy metals in green mussle Mytilus edulis[J]. South China Fisheries Science, 2008, 4(6): 78-82.
Citation: MA Shengwei, LIN Qin, CHEN Haigang, CAI Wengui, WANG Zenghuan, JIA Xiaoping. Accumulation and elimination of mixed heavy metals in green mussle Mytilus edulis[J]. South China Fisheries Science, 2008, 4(6): 78-82.

混合重金属对翡翠贻贝的积累与排放规律研究

基金项目: 

科技部社会公益研究专项资金项目 2005DIB3J021

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国水产科学研究院南海水产研究所)资助项目 2007TS18

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国水产科学研究院南海水产研究所)资助项目 2007TS19

农业部渔业环境重点实验室开放基金项目 20060-1

详细信息
    作者简介:

    马胜伟(1978-), 男, 研究实习员, 从事渔业生态环境与保护研究。E-mail: beny_ma@163.com

    通讯作者:

    贾晓平, E-mail: jiaxjaoping53@163.com

  • 中图分类号: X835

Accumulation and elimination of mixed heavy metals in green mussle Mytilus edulis

  • 摘要:

    通过对翡翠贻贝(Mytilus edulis)进行混合重金属积累与排放的慢性实验, 研究了重金属铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)和砷(As)的混合溶液在翡翠贻贝体内的积累规律和排放规律。结果表明, 翡翠贻贝对Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、Cr、Hg和As的富集和排放规律性较强, 在累积实验中, 翡翠贻贝体内各种重金属含量随着时间的推移明显呈上升趋势, 翡翠贻贝对重金属Pb, Cu, Ni, Cd, Zn、As、Cr和Hg有较强的累积能力, 可很好地指示海水中这些重金属的污染; 在排放实验中, 翡翠贻贝体内各重金属含量随时间的推移呈下降趋势, 但排放曲线都较平缓, 表明翡翠贻贝在实验过程中, 释放体内重金属较缓慢。

    Abstract:

    The chronic accumulation and elimination of eight heavy metals: lead(Pb), zinc(Zn), copper(Cu), nickel(Ni), cadmium(Cd), chromium(Cr), mercury(Hg), and arsenic(As) in green mussel Mytilus edulis were investigated by exposing to the mixed heavy metal solutions.Results showed a positive relationship between exposure time and metal uptake in the accumulation experiment, indicating that M.edulis has a strong capacity of heavy metal accumulation and can be used as an indicator of marine heavy metal pollution, but a negative relationship between exposure time and metal elimination in metal elimination experiment.The elimination curve was to some extent flat, indicating that the elimination of the metals by the animal was slow at least during the experiment.

  • 随着近代工业的迅猛发展,水域环境重金属污染日趋严重,这给水生生物的生存环境造成了严重的影响。水体重金属污染主要来源于未经处理的工业废水和生活污水,常见的重金属污染源有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)和砷(As)等,水中的重金属污染物可通过食物链传递进入人体并对人类造成严重的危害[1]。由重金属污染水体而引起的鱼、虾、贝中毒事件时有发生,如日本的水误镇和富山神通川发现了“水误病”和“骨痛病”等。MAITI和BANERJEE[2]认为水生生物体内的重金属主要是通过食物网积累而得的。贻贝作为一类世界性分布的沿岸底栖双壳类海洋动物由于其具有分布广、活动性低、有商业价值和对多种污染物有较强的生物富集能力,已被广泛地用于海洋污染的生物监测中[3]。文章初步探讨了水中重金属在翡翠贻贝体内的积累和排放规律,以便更加深入的研究重金属对水生生物的影响机理。

    于大鹏澳周围海域养殖场购买翡翠贻贝300只,驯养3 d后选取健康、大小均匀的个体进行实验。

    所用重金属试剂分别是H2NO3(广东省廉江安铺化工厂,分析纯试剂)、HClO4(上海桃铺化工厂,优级纯)、CuSO4 · 5H2O、Pb (CH3COO)2 · 3H2O、ZnSO4 · 7H2O、CdCl2 · 2H2O、NiSO4 · 6H2O、K2Cr2O7、As2O3、HgCl2,均为分析纯。用0.0001量程分析天平量取适量试剂,使试验海水中重金属浓度分别为铜(Cu)0.10 mg · L-1,Pb 0.10 mg · L-1,锌(Zn)0.50 mg · L-1,Cd 0.10 mg · L-1,镍(Ni)0.10 mg · L-1,铬(Cr)0.40 mg · L-1,As 0.10 mg · L-1,Hg 0.020 mg · L-1

    采用半静态实验法,分别进行积累实验和排放实验,实验过程中设平行样。其中积累实验进行15 d,2个平行组采用相同重金属种类和浓度(表 1),分别在第0、2、5、8、11、15天取样,排放实验进行35 d,2个平行组采用天然沙滤海水,分别在第3、6、12、18、25、35天取样。2个实验取样量相同,每次取10只翡翠贻贝,用不锈钢剪刀剥肉去壳,装入塑料密封袋中,置于-20℃的冷藏箱中保存至带回实验室进行分析。

    用不锈钢手术剪将生物软体剪碎后,置于冰箱冷冻保存,以待备用。

    (1) 含Pb、Cu、Ni、Cd、Zn、As和Cr生物样品的消化。取剪碎后的生物样品5.0 g左右置于80 mL烧杯中,加入10 mL浓H2NO3并用玻璃表面皿盖上,放在电热板上进行加热,温度控制在110℃左右,此过程中要不断晃动烧杯,以免溶液溢出。待红棕色的N2O4烟冒尽,剩余溶液透亮,体积约为1 mL为止停止加热,待冷却后加入5 mL浓H2NO3和1 mL HClO4,继续加热至白色的HClO4烟开始冒出,溶液透亮,剩的溶液体积约为1 mL为止。然后用蒸馏水洗表面皿3遍并加热蒸至体积约为1 mL。最后将溶液过滤转移到10 mL容量瓶中用蒸馏水定容后,进行测定。

    将干燥样品准确称重,计算干湿重比例。干燥样品置于密封瓶中,于0℃下保存。准确称量干燥样品0.5 g,然后置于消化管中,加10 mL浓HNO3和1 mL HClO4混匀。置于电热板上,控温约110℃使样品颗粒溶化消解约6 h,至棕色气体消失,得到透明溶液。如果酸消化过程中发现样品炭化,则需再补加浓HNO3。消化后的透明溶液用双圈牌定量滤纸过滤,再用蒸馏水稀释定容至50 mL。

    (2) 含Hg生物样品的消化称取生物样品1.0 g左右于聚四氟乙烯消化罐中,加入5 mL浓HNO3,密闭保证不漏气后直于微波炉中,中高火消化3~5 min,直到溶液澄清透亮。然后用超纯水定容至25 mL容量瓶中,待测。

    生物样品中金属含量的测定及数据处理参照GB 17387.4-1998《海洋监测规范》生物体内重金属的测定方法进行。采用Excel等软件对最终数据进行处理分析。

    采用7 500 cm×100 cm×85 cm的水泥池,装水3 m3,实验用水为当地沙滤海水,水温21~14℃,pH值为8.1,盐度为30,连续充氧,每天投喂适量的小球藻(Chlorella pyrenoidosa)。

    其中累积试验时间为2006年11月27日~2006年12月12日,排放实验为2006年12月12日~2007年01月16日,地点是中科院南海海洋研究所大亚湾综合实验站。

    实验结果用统计学方法进行处理,所给的结果均为平均数±标准差;采用t检验法对组间数据进行差异显著性分析,并用回归方法分析污染的时间-效应关系,以相关系数表明相关程度。

    翡翠贻贝对Pb的积累实验中,翡翠贻贝体内Pb的含量随着天数增加而显著上升,到第15天时升到最高,其值达到2.149 mg · kg-1,是空白值的4.48倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Pb含量呈明显下降趋势,最低值为1.831 mg · kg-1比空白值仍高出3.81倍(图 1-a)。在翡翠贻贝对Ni的积累实验中,翡翠贻贝体内Ni的含量随着天数增加而显著上升,到第15天时升到最高,其值达到1.100 mg · kg-1,是空白值的1.59倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Ni含量呈明显下降趋势,最低值为0.496 mg · kg-1比空白值稍低(图 1-b)。

    图  1  翡翠贻贝对重金属的积累和排放规律的时间效应图
    Fig. 1  Accumulation and elimination of heavy metals in M.edulis

    翡翠贻贝对Zn的积累实验中,翡翠贻贝体内Zn的含量也是随着天数增加而显著上升,到第11天升到最高值14.373,是空白的2.07倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Zn含量呈明显下降趋势,最低值为10.642 mg · kg-1仍比空白稍高(图 1-c)。在翡翠贻贝对Cd的积累实验中,翡翠贻贝体内Cd的含量随着天数增加而显著上升,到第15天时升到最高,其值达到2.941 mg · kg-1,是空白值的4.20倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Cd含量呈明显下降趋势,最低值为2.110 mg · kg-1仍比空白值高出3.01倍(图 1-d)。

    翡翠贻贝对Cr的积累实验中,翡翠贻贝体内Cr的含量随着天数增加而显著上升,到第15天时升到最高,其值达到5.745 mg · kg-1,是空白值的1.63倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Cr含量呈明显下降趋势,最低值为3.013 mg · kg-1比空白值稍低(图 1-e)。在翡翠贻贝对Cu的积累实验中,翡翠贻贝体内Cu的含量随着天数增加而显著上升,到第15天时升到最高,其值达到0.620 mg ·kg-1,是空白值的3.85倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Cu含量呈明显下降趋势,最低值出现在第27天,为0.222 mg · kg-1比空白值稍高(图 1-f)。

    翡翠贻贝对As的积累实验中,翡翠贻贝体内As的含量随着天数增加而升高,到第15天时升到最高,其值达到12.293 mg · kg-1,是空白值的1.25倍;排放实验中翡翠贻贝体内的As含量呈明显下降趋势,最低值为6.87 mg · kg-1比空白值低了30%(图 1-g)。在翡翠贻贝对Hg的积累实验中,翡翠贻贝体内Hg的含量随着天数增加而显著上升,到第11天时升到最高,其值达到33.445 mg ·kg-1,是空白值的3.65倍;排放实验中翡翠贻贝体内的Hg含量呈明显下降趋势,最低值出现在第21天为14.419 mg · kg-1比空白值稍高(图 1-h)。

    由各重金属的实验结果可以看出,翡翠贻贝对Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Hg、As和Cr的富集和排放规律性较强。在累积实验中,翡翠贻贝体内各种重金属含量随着时间的推移呈明显上升趋势,较显著的是翡翠贻贝对Pb和As的累积效果,但在Zn和Hg的累积实验中,实验进行到第11天时其体内Zn和Hg的水平升到最高,而在第15天其水平又降低,分别对比11和15 d的2组数据,差异性并不显著(P<0.05),这是由于取样时不同生物体所造成的差异。在排放实验中,翡翠贻贝体内各重金属含量随时间的推移呈下降趋势,但排放曲线都较平缓,表明翡翠贻贝在实验过程中,释放体内重金属较缓慢。

    目前对生物重金属积累的研究很多,并已取得了很多研究成果。重金属在生物体内的积累受很多因素的影响,生物体内的重金属含量应看作是受不同生物和非生物环境条件影响的一个变量[4]。软体动物生活在水的底层,吸收积累重金属的能力很强,它们体内的重金属含量与水环境中重金属浓度特别是沉积物中重金属浓度相关性较强,据此,可以应用它们作为水环境重金属污染的监测生物[5]。陆超华等[6]多年的调查结果表明,近江牡蛎(Ostrea rivularis)体内重金属的含量在时间和空间上均存在一定的梯度,还发现广东省沿岸海域Cu、Zn和Cd污染地理分布类型如实地反映了广东沿海的工矿业废水排放状况,与广东沿岸海域潮间带表层沉积物和潮间带生物中的重金属污染的调查结果一致。目前,应用在海洋方面的监测生物为牡蛎和贻贝,淡水方面为河蚬(Corbicula fluminea),有关用翡翠贻贝来作为监测指示生物的研究已经有诸多报道[6],翡翠贻贝对水温适应范围较广,因此有广泛的地理分布,有较长的生命周期,分布密度高,便于收集,且能在室内养活。翡翠贻贝对重金属的污染有较强的忍受能力,并且对重金属有较高的富集能力。因此,它具备生物指示种应具有的属性,是一种比较理想的重金属污染的指示生物。

  • 图  1   翡翠贻贝对重金属的积累和排放规律的时间效应图

    Figure  1.   Accumulation and elimination of heavy metals in M.edulis

  • [1] 邹淑美, 秦学祥. 海洋生物对无机污染物的吸收、富集和转移[J]. 海洋环境科学, 1990, 9(3): 59-61. https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=-xbefZa1CdvJDNtGRngCpaCyiqywezc6ZYVSSaH7Hr5CDA_91m1mujZuvv6LeMbKby79WvFCt0kZxE81BcKbGYYlSIr_xrOHRix1xq7-IqNWc_TcJJ9WrxRQDGDU_sJ9xVVaVrqE4UHYa_DoIkVENTo7kIobpcaWNMciURJdOthQnmbTKJ1dMKpPPbW7Y6kh&uniplatform=NZKPT&language=CHS
    [2]

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出版历程
  • 收稿日期:  2008-07-15
  • 修回日期:  2008-08-24
  • 刊出日期:  2008-12-04

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