The distribution characteristics and pollution assessment of DDTs residues in tissues of ginkgo-toothed beaked whale (Mesoplodon ginkgodens)collected from Honghai Bay, Guangdong Province, China
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摘要:
采用Agilent 6890 N型气相色谱仪，DB-1701型毛细管气相色谱柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)和63Ni放射源-μECD检测器，测定了搁浅于广东红海湾的银杏齿喙鲸(Mesoplodon ginkgodens)的8种组织中∑DDT(pp′-DDT、pp′-DDE、pp′-DDD和op-DDT)含量。结果表明，该鲸不同组织中的∑DDT含量范围为15.2~177.1 μg ·kg-1(湿重)，其高低顺序为鲸脂>肝脏>胃>心脏>肾脏>肌肉>胰>肺，不同组织中的∑DDT含量与其组织中的脂肪含量呈显著正相关(R=0.9968，P < 0.01)。与国外文献报道的数据比较，所分析的鲸脂中∑DDT含量相对较低，尚未达到造成生理危害的水平。DDE/∑DDT和pp′-DDT/op-DDT的平均比值分别为0.27和5.7，据此推测可能有新的DDT输入此鲸栖息海域，主要来源可能是含DDT化学品的使用和环境中残留DDT的重新释放。
Abstract:The residues of dichloro-diphenyl-trichloroethane (DDTs) in tissues of ginkgo-toothed beaked whale (Mesoplodon ginkgodens) collected from Honghai Bay, Guangdong province, China was analyzed by gas chromatography. The test system was composed of Agilent 6890 N gas chromatography, a DB-1701 capillary column (30 m×0.32 mm×0.25 μm), and a 63Ni micro electric capture detector. The results showed that contents of ∑DDT (pp′-DDT, pp′-DDE, pp′-DDD and op-DDT) ranged from 15.2 to 177.1 μg ·kg-1 (wet weight), and positively related to lipid content in different tissues (R=0.9968, P < 0.01).The ∑DDT contents in tissues from high to low were blubber, liver, stomach, heart, kidney, muscle, pancreas and lung. Compared with other cetaceans in different waters, the content level of ∑DDT in the blubber of this whale sample was relatively low and harmless. The average ratio of DDE/∑DDT, pp′-DDT/op-DDT were equal to 0.27 and 5.7, respectively, which indicated that DDT might be newly imported to Honghai Bay, possibly through the use of DDT-contained chemicals and the release of DDT residue from the environment.
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Keywords:
- DDTs /
- whale(Mesoplodon ginkgodens) /
- Honghai Bay
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任何形式的捕捞均有选择性, 其选择性主要取决于渔具选择性，它强烈影响着捕捞群体结构。为了实现渔业资源的可持续利用，开展生态渔业、负责任渔业的研究有重要的意义，渔具选择性和选择性渔具是生态渔业的核心内容之一。而在我国开展的渔具选择性研究尤其是定置渔具选择性能的研究并不多见。
日本沿海主要以小型底拖网、笼、筒捕捞星康吉鳗Conger myriaster(以下简称星鳗)。在我国星鳗也是重要的群众渔业捕捞对象，青岛近海渔民用筒、山东日照渔民利用延绳钓捕捞这种鱼。山东沿海渔民在利用地笼诱捕许氏平鲉、欧氏六线鱼时, 往往同时捕获大量星鳗。本文以东京湾星鳗笼为例，利用套网法研究了其网目选择性，以期为定置渔业的科学管理提供科学依据。
1. 材料和方法
1.1 海上实验
1995~2000年，每年的10~11月在东京湾进行实验。实验笼和生产的相同，不锈钢骨架，展开为640 mm×470 mm×150 mm。每个笼有2个椭圆形开口200 mm×90 mm, 和东京湾渔获对象星鳗(全长190~600 mm, 最大体周长28~104 mm)相比, 开口非常大。因此在研究笼的选择性时, 可以仅考虑网目的选择性。
笼的底部网目尺寸(内径)为10.8 mm，远小于其他部位的网目尺寸(表 1), 星鳗从笼中逃逸的部位是底部以外的其他部分。实验时，笼的底部以外结覆网目内径为10.8 mm的套网, 套网和笼之间有足够大的空间, 且所有套网的规格相同。套网、笼均为锦纶制造，有结节菱形网片。实验时的作业方法和生产相同, 采用延绳钓作业方式。
表 1 实验笼的数量以及网目尺寸(MC)Table 1. The number and mesh size of test net pot(MC)网目尺寸/mm mesh size 1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 21.0±0.68 4 4 4 4 4 4 18.1±0.82 3 3 4 4 4 4 15.5±0.63 3 3 4 4 4 4 13.6±0.44 3 3 4 4 4 4 11.6±0.38 3 3 4 4 4 4 将笼网、套网捕获的星鳗分别装入化纤袋，回实验室测量全长、最大体周长，体重。最大体周长是胸鳍稍后鱼体最粗部位的周长。
1.2 解析方法
如果1尾鱼被捕获的概率是p, 那么Ni尾行为独立有相同特征的鱼遭遇笼，ni尾鱼被捕获的概率$p=C_{N_i}^{n_i} p^{n_i}(1-\$p)^{N_i-n_i}$。
假设1群鱼遭遇渔具, 该鱼群依据全长可以划分为k组，组中值为li，每组鱼Ni，每组被捕的数量mi，那么$\sum_\limits{i=1}^k$尾鱼被捕获的概率$F=\prod_\limits{i=i}^k C_{N_i}^{n_i} p^{n_i}(1-p)^{N_i-n_i}$。
如果套网和笼捕获的鱼的数量为nli, mli(i=1，2，3，…，k), 那么笼捕获的全长li鱼的占该类鱼总渔获量的比例为
$$ \phi_{l_i}=\frac{n_{l_i}}{n_{l_i}+m_{l_i}} $$ (1) 依据概率的统计学定义, F可用$\phi_{l_i}$估计, 而p是渔具的选择率SL[1], 可用Logistic方程表示[2]，
$$ S_L=\frac{\exp (s+b L)}{1+\exp (s+b L)} $$ (2) a，b为待估参数，L为鱼类的特征变量(全长l，相对体周长$\frac{G}{M_e}$等)。由F和$\phi_{l_i}$, p和SL的关系, 利用极大似然估计法可以得到待估参数a，b的值。
由不同网目尺寸得到的不同的网目选择性曲线, 利用不同的处理方式可以得到不同的主选择性曲线。为比较这些曲线, 引入AIC(akayike information criterion)，AIC=-2 max {ln F}+2K作为判断标准，为待估参数的数目，AIC较小的模型更合适[3]。
2. 结果与讨论
2.1 星鳗的体重、全长，最大体周长间的关系
捕获的星鳗的全长l(cm)与体重w(g)、体周长G(cm)的关系分别为，
w=0.1998l2-7.9106l+93.5290(R2=0.9610, n=2 102)，
G=0.1906l-0.6786(R2=0.8488, n=2 102)。
2.2 全长选择性曲线
笼的选择性由2部分组成，网目选择性、出入口的选择性。在东京湾可仅考虑网目的选择性[4]。以全长为方程2的变量，由算式1, 2得到的网目选择性曲线的各个参数(表 2)。
表 2 全长选择性曲线的各参数Table 2. Parameters of whole body length selectivity curve网目尺寸/mm mesh size a b MLL AIC l0.5 S.R. 21.0 -17.26 0.58 -22.01 48.02 29.80 3.80 18.1 -13.83 0.52 -37.65 79.30 26.80 4.30 15.5 -14.44 0.63 -56.77 117.54 23.00 3.50 13.6 -16.11 0.73 -53.71 111.42 22.00 3.00 11.6 -14.65 0.73 -173.71 351.41 20.00 3.00 注: l0.5, 50%选择全长; S.R., 选择域; MLL=Max{lnF}
Notes：l0.5, 50% selective whole body length; S.R., selective range; MLL=Max{lnF}由上述的各参数可知，网目尺寸21.0、18.1、15.5、13.6、11.6 mm笼的全长选择性能，全长0 < l < 25.50 cm、0 < l < 22.50 cm、0 < l < 18.50 cm、0 < l < 18.50 cm、0 < l < 16.50 cm时，全长选择率几乎为0；全长25.50 < l < 35.50 cm、22.50 < l < 32.50 cm、18.50 < l < 27.50 cm、18.50 < l < 26.50 cm、16.50 < l < 24.00 cm时，全长选择率随全长不断增长而逐渐增大；全长在l＞35.50 cm、l＞32.50 cm、l＞27.50 cm、l＞26.50 cm、l＞24.00 cm时，全长选择率几乎接近于1.00，50%选择全长l0.5分别为29.8、26.8、23.0、22.0、20.0 cm；全长选择域为3.80、4.30、3.50、3.00、3.00 cm。因此，全长选择性曲线沿全长增加方向，随网目增大而向右移，并且网目越小，选择越尖锐。
笼的网目尺寸分别为21.0、18.1、15.5、13.6、11.6 mm，和套网的网目尺寸的比值依次为1.07、1.26、1.44、1.68、1.94。所对应的AIC逐渐减少(表 2)。由于实验中，除笼的网目尺寸有差别外，其他条件尽可能相同，因此造成这种趋势的原因很可能来自套网对实验笼的影响(例如局部流场的改变程度)，即可能是在一定范围内，实验网和套网的网目尺寸差别越大，套网对实验网的影响越小；而当两者相当时，套网的影响相当显著。是否是这种原因，有待于更多关于鱼类行为以及渔具和捕捞对象相互作用的实验检验。
2.3 主选择性曲线
鱼能否穿过网目，主要取决于鱼沿体高方向的截面形状以及相对于网目内径的大小[4]。由或为方程1的变量，所得到的方程为主选择性方程，它描绘的曲线为主选择性曲线(master selectivity curve)。有2种方法，each curve model和single curve model可得到主选择性曲线。前者是求得每一网目尺寸所对的主选择性曲线。后者将所有的网目尺寸所对应的相对体周长$\frac{G}{M_c}$或相对全长$\frac{l}{M_c}$值合并，看作一组数值，求得一条反映渔具选择性的曲线。
以$\frac{G}{M_c}$为方程2的变量，由single curve model和each curve model，利用极大似然估计法，得到待估参数(表 3)。因∑ (AICeach curve model)=250.18，而AICsingle curve model=244.32，其差值│244.32-250.18│＞1，所以可以认为single curve model与each curve model之间的差异并非偶然，single curve model得到的主选择性曲线可更好地反映网目选择性。
表 3 主选择性曲线的各参数Table 3. Parameters of master selectivity curve模式models a b $\frac{G}{M_{e0.5}}$ S.R. MLL AIC single curve model -4.71 4.25 1.11 0.52 -120.16 244.32 each curve model- 115.09 250.18 21.0 mm -10.47 8.68 1.21 0.25 -16.96 37.92 18.1 mm -8.92 7.70 1.16 2.87 -24.45 52.90 15.5 mm -1.58 2.87 0.55 0.77 -24.54 53.07 13.6 mm -4.87 4.62 1.06 0.48 -16.95 37.91 11.6 mm -0.01×10-2 1.08 9.20×10-5 2.03 -32.19 68.38 50%选择相对体周长1.11，相对体周长的选择域为0.52。$0<\frac{G}{M_c}<0.55$，相对体周长选择率几乎为0；$0.55< \frac{G}{M_c}<1.60$，选择率随相对体周长增加而增加；$\frac{G}{M_c}>1.60$，选择率趋向于1.00。一般认为当$\frac{G}{M_c}=1$时，选择率就应当趋向于1.0，而本实验当$\frac{G}{M_c}>1.60$，选择率才趋向1.00。这种结果和星鳗底拖网的网目选择性中的类似[5]。其最可能的原因是星鳗体表鳞片退化，凸起减少，且分泌大量粘液，使之容易穿过网目。另外，网线对星鳗的刺激，也有促进星鳗积极逃逸的可能。
3. 小结
比较显示，套网和实验网的网目尺寸差别较大时，套网的影响较小。而在两者接近时，套网的影响极为显著。
此外，本文中给出了利用套网法得到的星鳗笼的网目选择性能, 但套网对入笼的星鳗行为存在影响, 这种影响到底有多大, 以及入网的星鳗如何从笼中逃逸, 逃逸后的残存率有多大, 都是将来要研究的重点所在。
致谢: 中国水产科学研究院南海水产研究所陈丕茂研究员、梁沛文副研究员主持该鲸的鉴定与解剖，谨此致谢！ -
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图 2 银杏齿喙鲸组织中∑DDT含量
Figure 2. The concentrations of DDTs in the tissues of ginkgo-toothed beaked whale
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图 3 银杏齿喙鲸组织中DDT的代谢物和异构体的含量
Figure 3. Concentrations of the metabolities and isomers of DDT in the tissues of ginkgo-toothed beaked whale
表 1 银杏齿喙鲸不同组织中脂肪和∑DDT及各同分异构体的含量
Table 1 The concentrations of lipid, ∑DDT and isomers in different tissues of ginkgo-toothed beaked whale
脂肪或DDTs含量
lipid or concentrations of DDTs肺
lung胰腺
pancreas肌肉
muscle肾
kidney心脏
heart胃
stomach肝脏
liver鲸脂
blubber脂肪/% lipid 0.107 0.121 0.13 0.12 0.37 0.371 1.16 91.2 pp′-DDT/μg·kg-1, wet weight 8.5 7.1 8.1 7.9 11.4 16.3 17.8 120 op-DDT/μg·kg-1, wet weight ND ND 1.8 3.5 4.1 2.6 2.2 11.7 pp′-DDD/μg·kg-1, wet weight ND 3.1 3.8 2.4 4.3 1.8 3.1 8.6 pp′-DDE/μg·kg-1, wet weight 6.7 5.2 4.2 7.3 3.6 5.4 5.7 36.8 ∑DDT/μg·kg-1, wet weight 15.2 15.4 17.9 21.1 23.4 26.1 28.8 177.1 注：ND. 未检测出
Note：ND. undetected
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表 2 不同海域鲸类鲸脂中∑DDT含量比较(湿重)
Table 2 Concentrations of DDTs in blubber of cetaceans from different waters
μg·g-1, wet weight 鲸的种类
species采样地点
sampling locality采样年份
sampling year∑DDT 文献
reference银杏齿喙鲸 Mesoplodon ginkgodens 广东红海湾 2007 0.177 此研究 小须鲸 Balaenoptera acutorostrata 南非沿海 1974 ND~0.33 [23] 小须鲸 B.acutorostrata 南极海域 1992~1993 0.39 [23] 北极鲸 Balaena mystice 美国阿拉斯加 NE 0.11 [26] 白鲸 Delphinapterus leucas 加拿大纽芬兰岛 1990 1.3 [27] 白鲸 D.leucas 美国阿拉斯加库克海 1992~1997 1.4 [26] 白鲸 D.leucas 丹麦格陵兰岛 1994 4 [27] 瓜头鲸 Peponocephala electra 日本沿岸 2006 22 [23] 虎鲸 Orcinus orca 美国西北部沿岸 1986~1989 32 [26] 白鲸 D.leucas 加拿大圣劳伦斯河口 1990 67 [27] 瓶鼻海豚 Tursiops truncatus 地中海 1992 190 [27] 虎鲸O.orca 日本北海道 2005 220 [23] 注：ND. 未检出；NE. 未说明
Note：ND. undetectable；NE. not explained
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[1] 骆世昌, 余汉生. 珠江口及附近海域生物体中BHC和DDT的含量研究[J]. 海洋通报, 2001, 20(2): 44-50. https://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=5225772 [2] 贾晓平, 林钦, 李纯厚, 等. 南海渔业生态环境与生物资源的污染效应研究[M]. 北京: 海洋出版社, 2004: 25-37. https://www.zhangqiaokeyan.com/book-cn/08150792141.html [3] 王泰, 张祖麟, 黄俊, 等. 海河与渤海湾水体中溶解态多氯联苯和有机氯农药污染状况调查[J]. 环境科学, 2007, 28(4): 730-735. doi: 10.3321/j.issn:0250-3301.2007.04.007 [4] 李国刚, 李红莉. 持久性有机污染物在中国的环境监测现状[J]. 中国环境监测, 2004, 20(4): 53-60. doi: 10.3969/j.issn.1673-1328.2016.09.049 [5] MCHUGH B, LAW R J, ALLCHIN C R, et al. Bioaccumulation and enantiomeric profiling of organochlorine pesticides and persistent organic pollutants in the killer whale (Orcinus orca) from British and Irish waters[J]. Mar Pollut Bull, 2007, 54(11): 1 724-1 731. doi: 10.1016/j.marpolbul.2007.07.004
[6] 罗孝俊, 陈社军, 麦碧娴, 等. 珠江三角洲河流及南海近海区域表层沉积物中有机氯农药含量及分布[J]. 环境科学学报, 2005, 25(9): 1 272-1 279. doi: 10.3321/j.issn:0253-2468.2005.09.022 [7] 甘居利, 贾晓平, 林钦, 等. 2003~2005年和1991~1993年广东沿海牡蛎体六六六和滴滴涕残留比较[J]. 中国水产科学, 2008, 15(4): 652-658. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2008.04.017 [8] 黄健生, 甘居利, 贾晓平. 海豚组织中多氯联苯(PCBs)气相色谱测定的改良方法研究[J]. 南方水产, 2007, 3(2): 55-59. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2007.02.010 [9] 黄健生, 贾晓平, 甘居利. 珠江口印度洋瓶鼻海豚(Tursiops truncates)皮脂的多氯联苯研究[J]. 中国环境科学, 2007, 27(4): 461-466. doi: 10.3321/j.issn:1000-6923.2007.04.007 [10] 黄健生, 贾晓平, 甘居利. 广东大鹏湾海域糙齿海豚(Steno bredanensis)体内多氯联苯的分布特征与毒性评价[J]. 中国水产科学, 2007, 14(6): 974-980. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2007.06.013 [11] 刘会, 甘居利, 贾晓平. 鲸类体内持久性有机氯残留研究的进展[J]. 南方水产, 2008, 4(5): 74-80. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2008.05.013 [12] 徐恒振, 马永安, 周传光, 等. 海岸带环境难降解有机污染物的分析[J]. 海洋学报, 2000, 22(增刊): 384-391. [13] METCALFE C, METCALFE T, RAY S, et al. Polychlorinated biphenyls and organochlorine compounds in brain, liver and muscle of beluga whales (Delphinapterus leucas) from the Arctic and St. Lawrence estuary[J]. Mar Environ Res, 1999, 47(1): 1-15. doi: 10.1016/S0141-1136(98)00107-X
[14] KARLSON K, ISHAQ R, BECHER G, et al. PCBs, DDT and methyl sulphone metabolites in various tissues of harbour porpoises from Swedish waters[J]. Environ Pollut, 2000, 110(1): 29-46. doi: 10.1016/S0269-7491(99)00283-3
[15] JENSSEN B M, SKAARE J U, EKKER M, et al. Organochlorine compounds in blubber, liver and brain in neonatal grey seal pups[J]. Chem, 1996, 32(11): 2 115-2 125. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0045653596001300
[16] MASSE R, MARTINEAU D, TREMBLAY L, et al. Concentrations and chromatographic profiles of DDT metabolites and polychlorinated biphenyl (PCB) residues in stranded beluga whales (Delphinaterus leucas) from the St Lawrence estuary, Canada[J]. Arch Environ Contam Toxicol, 1986, 15(1): 137-147. doi: 10.1007/BF01056571
[17] PRUDENTE M, TANABE S, WATANBE M, et al. Organochlorine contamination in some Odontoceti species from the north Pacific and Indian ocean[J]. Mar Environ Res, 1997, 44(4): 415-427. doi: 10.1016/S0141-1136(97)00016-0
[18] GAUTHIER J M, PELLETIER E, BROCHU C. Environmental contaminants in tissues of a neonate St Lawrence beluga whale (Delphinapterus leucas)[J]. Mar Pollut Bull, 1998, 36(1): 102-108. doi: 10.1016/S0025-326X(98)90043-1
[19] AGUILAR A. Relationship of DDE/∑DDT in marine mammals to the chronology of DDT input into the ecosystem[J]. Can Fish Aquat Sci, 1984, 41(5): 840-844. doi: 10.1139/f84-100
[20] MUIR D C G, FORD C A, GRIFT N R, et al. Organochlorines contaminations in belugas (Delphinapterus leucas) from Canadian waters[J]. Can Bull Fish Aquat Sci, 1990, 224: 165-190.
[21] TANABE S, MADHUSREE B. Persistent organochlorine residues in harbour porpoises (Phocoena phocoena) from the Black Sea[J]. Mar Pollut Bull, 1996, 34(5): 338-347. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X96000811
[22] KAJIWARA N, MATSUOKA S, IWATA H, et al. Contamination by persistent organochlorines in cetaceans incidentally caught along brazilian coastal waters[J]. Environ Contam Toxicol, 2004, 46(1): 124-134. doi: 10.1007/s00244-003-2239-y
[23] KAJIWARA N, KUNISUE T, KAMIKAWA S, et al. Organohalogen and organotin compounds in killer whales mass-stranded in the Shiretoko Peninsula, Hokkaido, Japan[J]. Mar Pollut Bull, 2006, 52(9): 1 066-1 076. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16540125/
[24] 赵道辉, 吴晶文, 倪蕾, 等. 茶叶中三氯杀螨醇、六六六及DDT农药残留量检测与现状分析[J]. 中国卫生检验杂志, 2004, 14(3): 326-327. doi: 10.3969/j.issn.1004-8685.2004.03.037 [25] 国家环境保护总局《斯德哥尔摩公约》履约办公室. POPs履约工作通讯[EB/OL]. [2008-05-10]. http://www.mepfeco.org.cn/sylm/cbwzl/pops_cbwzl/popsttxd_dzqkcbw/poptx/200712/P020071227524630496746.pdf. [26] MINH T B, WATANABE M, NAKATA H, et al. Contamination by persistent organochlorines in small cetaceans from Hong Kong coastal waters[J]. Mar Pollut Bull, 1999, 39(1/12): 383-392. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X99000661
[27] MUIR D C G, FOED C A, ROSENBERG B, et al. Persistent organchlorine in beluga whales (Delphinapterus leucas) from the St Lawrence river estuary-I. concentrations and patterns of specific PCBs, chlorinated pesticides and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans[J]. Environ Pollut, 1996, 93(2): 219-234. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0269749196000085
[28] BORRELL A, BLOCH D, DESPORTES G. Age trends and reproductive transfer of organochlorine compounds in long-finned pilot whales from the Faroe Island[J]. Environ Pollut, 1995, 88(3): 283-292. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0269749195934412
[29] BERGMAN A, OLSSON M. Pathology of Baltic grey seal and ringed seal females with special reference to adrenocortical hyperplasia: is environmental pollution the cause of a widely distributed disease syndrome[J]. Finn Game Res, 1985, 44(1): 47-62. https://hero.epa.gov/hero/index.cfm/reference/details/reference_id/202787
-
期刊类型引用(1)
1. 张静，胡长圣，刘前，戴佳玥，王学锋，汤保贵. 流速对卵形鲳鲹游泳行为及运动生理的影响. 中国水产科学. 2024(04): 381-390 . 
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