东海沿岸海域牡蛎体内的重金属含量及其污染评价

李磊，袁骐，平仙隐，王云龙，沈新强

(1. 国家海洋局第二海洋研究所 浙江 杭州 310012；

2. 中国水产科学研究院东海水产研究所 农业部海洋与河口渔业资源及生态重点开放实验室 上海 200090)

东海沿岸海域牡蛎体内的重金属含量及其污染评价

李磊1,2，袁骐2，平仙隐2，王云龙2，沈新强2

(1. 国家海洋局第二海洋研究所 浙江 杭州 310012；

2. 中国水产科学研究院东海水产研究所 农业部海洋与河口渔业资源及生态重点开放实验室 上海 200090)

利用火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、冷原子吸收光度法对2007年6月份在东海沿岸海域采集的牡蛎(Ostreasp.)样品中的Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Ni共8种重金属进行了分析。结果表明：牡蛎体内重金属含量之间存在明显差异，Cu和Zn的含量显著高于其它重金属的含量，且两者之间存在有显著的正相关关系。与海洋贝类的生物质量标准相比，牡蛎体内的重金属含量基本上都还没有超过各自的第二和第三类评价标准,这说明当前东海沿岸海域牡蛎的生物质量总体上尚较好。各类重金属在东海沿岸海域的空间分布基本上以长江口含量为最高，其余海域含量较低,各海域重金属污染程度可分为三类，第一类环境质量较好，第二类环境质量一般，第三类海域环境污染程度较严重,人类活动是污染的主要来源。

东海沿岸；牡蛎；重金属；污染评价

引 言

东海沿岸是中国经济发达地区，沿岸海域每年受纳大量的生活污水和工业废水，对海洋生态健康造成巨大影响。对重金属含量是评价海域污染程度的重要指标，牡蛎在海洋中的分布广泛，对重金属等污染积累能力强，可以作为海洋中重金属污染程度的指示生物[1,2]。已有学者对我国部分地区牡蛎体内的重金属进行了研究[3-5]，但对整个东海沿岸海域牡蛎体内重金属的含量及其污染评价还没有。本文以东海沿岸海域的牡蛎作为研究对象，检测了各个站点牡蛎体内的各类重金属含量，分析和评价了牡蛎对重金属的累计特征和生物质量，分析了和评价了重金属在东海沿岸海域的空间分布和海域环境质量以及污染原因，以便了解东海沿岸海域贝类生物质量，为东海海域生态保护提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

样品在2007年6月在东海沿岸海域的21个站点采集。从1号到21号站点分别是洋口港、东灶、大洋港、东元、北八滧、N6导堤、S5导堤、泗礁、嵊山、墙头、健跳、浦坝、大陈岛、清江大桥、东港海区、炎亭、南麂岛、漳湾、二都、沙西镇、古雷港口。采集的贝类为牡蛎(Ostrea sp.)。样品采集后现场用海水冲洗干净，取出软组织和体液，装入聚乙烯塑料袋中于冰冻条件下送实验室-30℃保存。采样站位如图1所示。

图 1 采样站点Fig. 1 Sampling sites

1.2 分析测定方法

1.2.1 牡蛎样品的消解 解冻后，用玻璃研钵将牡蛎软组织研碎均匀，并放入洁净的聚乙烯塑料盒。称取1.00 ～ 5.00 g制备好的牡蛎样品(称质量前先解冻)于100 mL高型烧杯中，加10.0 mL工艺超纯 HNO3，盖上表面皿，放置过夜。然后于电热板上低温加热至约3 mL ( 约30 min )，冷却后再加入5.0 mL HNO3和4.0 mL HClO4继续消化至近干，冷却后加入2.0 mL 10 % HNO3溶液加热溶解，再移入50 mL容量瓶，用高纯水定容，同时消化贻贝标准样品(GBW08571)和消化空白。

1.2.2牡蛎样品的分析 牡蛎体内重金属测定标准方法见 GB/T5009，牡蛎体内重金属含量单位为mg/kg，以湿重表示。具体见表1 。

表 1 牡蛎体内重金属测定方法Tab .1 Mensuration of heavy metal in the organism of Ostrea sp.

1.2.3 数据处理 用方差分析(ANOVA)、线性回归和聚类分析等统计方法对数据进行相应的处理。文中描述性统计值用平均值±标准差表示，显著性水平设置在α = 0.01。聚类分析采用DPS7.55，欧式距离，华氏法 ( Ward’s method )。金属污染指数( metal pollution index，MPI )按照 Usero et al.[6]的方法计算，MPI = ( Cf1×Cf2…Cfn)1/n，其中 Cfn是指样品中第 n种重金属的浓度,单位以湿重 ( w，WW/mg/kg ) 表示。生物质量指数 Pi=Ci/Si，其中Ci为牡蛎体内第i种重金属的浓度，Si为海洋贝类的生物质量标准。超标率(%) = 超标样点数/样点总数×100 %。

2 结果与讨论

2.1 牡蛎对重金属的积累特征和空间分布

2.1.1 各个采样点牡蛎体内重金属的含量 东海沿岸海域牡蛎体内重金属含量存在极显著性差异 ( ANOVA，F7,160=49.41，P＜0.001 )，Cu 和 Zn的含量比Pb，Cd，As，Cr，Hg，Ni的含量要相对高得多 ( 表 2 )。这8种重金属在牡蛎体内的累积量从大到小依次是：Zn＞Cu＞Ni＞Cd＞Pb＞As＞Cr＞Hg。Cu和 Zn含量的平均值分别为 46.32±33.23和68.04±34.64，其余 6种重金属含量平均值分别为0.73±0.65， 1.39±0.68，0.98±0.96， 0.81±1.04，0.03±0.02，1.61±0.76。除了 As和 Hg的检出率分别为95.24 %和85.71 %外，其余各类重金属的检出率均为100%。一方面原因是Zn和Cu在沉积物中的地球化学元素背景值相对较高[7]，但更主要的原因是由软体动物自身的生理特点决定的。Zn和Cu都是动物生长的必需元素[8]，被动物吸收后大部分都参与了体内生物酶的合成，成为机体组织的一部分。而其它几种元素是对生物有致害影响或生物需量甚微的物质，故而在体内的富集量也相对较少。

表 2 不同站点牡蛎的重金属含量及金属污染指数(MPI)Tab. 2 Metal contents and metal pollution index (MPI) of Ostrea sp. from different sampling sites

2.1.2 东海沿岸海域重金属的沿途分布 重金属元素 Cu，Zn，Pb，Cd，As，Cr，Hg，Ni的空间分布如图2所示。

从图2可以看出，牡蛎体内重金属含量最大的Cu和Zn在各个站点含量的变化趋势非常吻合，说明牡蛎对这 2种重金属的吸收具有一定的协同机制，牡蛎体内各类重金属之间的累积量相关关系在下文会进行进一步分析。

其中Cu的最高值出现在位于长江口的6号站点，为114.54 mg/kg，同样位于长江口的7号站点和 1号站点的值也较高，分别为 79.26 mg/kg和96.25 mg/kg，最低值出现在 9号站点，为1.00 mg/kg，Zn的最高值出现在 6号站点，为121.79 mg/kg，7号站点和8号站点的值也较高，分别为119.22 mg/kg和110.55 mg/kg，最低值出现在15号站点，为5.05 mg/kg。Cu和Zn 的空间分布大致为东海北部含量较低，长江口区域含量最高，东海中南部含量相比长江口逐渐下降。Pb的最高值出现在10号站点，为2.55 mg/kg，最低值出现在3号站点，为0.14 mg/kg，空间分布大致为长江口和浙江中北部含量较高，江苏和福建地区含量相比较低。Cd的最高值出现在6号站点，为2.58 mg/kg，最低值出现在5号站点，为0.05 mg/kg，空间分布大致为长江口含量最高，其余海域沿长江口向南北含量逐渐递减。As的最高值出现在16号站点，为3.93 mg/kg，最低值出现在12号站点，没有检测到，空间分布大致为长江口，浙江南部海域含量较高，其余海域含量较低。Cr的最高值出现在8号站点，为3.12 mg/kg，最低值出现在1、14和18号站点，都没有检测到，空间分布大致为长江口南部，浙江北部，福建北部含量较高，其余海域含量较低。Hg的最高值出现在16号站点，为0.113 mg/kg，最低值出现在21号站点，为0.013 mg/kg，空间分布大致为浙江南部含量出现峰值，其余海域含量较低，变化不显著。Ni的最高值出现在 20号站点，为3.34 mg/kg，最低值出现在2号站点，为0.19 mg/kg，空间分布大致为长江口北部，浙江北部和福建海域含量较高，其余海域含量较低。

2.1.3 牡蛎体内不同重金属积累量之间的关系利用DPS7.55所作的相关分析表明，牡蛎体内Zn和Cu的含量之间存在着异常显著的正相关关系 ( 表3 )，二者的回归方程为y(Zn) = 0.923x(Cu) + 25.27( 图3 )。回归达极显著 ( F1,19= 70.91，r = 0.89，P ＜ 0.001 )，其它重金属积累量之间没有显著的相关性 ( 表3 )。由此可见，牡蛎对Zn和Cu的吸收积累具有一定的协同机制，与图2中的趋势是相吻合的。孙平跃等[9]在长江口河蚬体内的Cu和Zn的研究中也发现了相同的结果。另外，从表3中看出，Cu和Cd、Zn和Cd、Hg和As之间相关系数也较大，且相应P值小于0.001，说明这些重金属在牡蛎体内的积累也有一定的联系。陈惠光[10]对菲律宾蛤仔Cu、Pb、Zn、Cd的杂合度的研究中上述几种重金属之间的相关性有跟本文牡蛎体内相同重金属之间的相关性有类似结果。

图 2 东海沿岸重金属含量的沿途分布图Fig. 2 Distribution patterns of heavy metals in East China Sea coast

表 3 牡蛎体内重金属积累量之间的相关系数Tab. 3 Correlation coefficients between contents of heavy metals in Ostrea sp.

3 牡蛎体内Zn与Cu含量的nd Cu线性回归Fig. 3 Linear regression between Zn a contents in Ostrea sp.

2.2 牡蛎生物质量及海域环境质量评价和分析

2.2.1 牡蛎生物质量评价 本文以海洋贝类生物质量标准[11]为依据 ( 其中Ni的质量标准根据海水水质标准及生物富集系数确定 )，评价了东海沿岸海域牡蛎的生物质量现状。结果表明，与第一类贝类生物质量标准相比，除了As，Hg，Ni的Pi值小于1外，其余重金属的平均含量的Pi值均大于1，说明牡蛎体内的重金属含量基本上都已超过各自的第一类评价标准。其中 Pb超出了第一类标准的7.27倍，超标率也是最高的，达到100 %，Cd超出了第一类标准的6.95倍，超标率也达到了90.48 %。与第二类贝类生物质量标准相比，仅有Cu和Zn的Pi值大于1，这2种重金属的超标率也是所有重金属中最高的，分别达到了66.67 % 和71.44 %。与海洋贝类生物质量第三类标准相比，牡蛎体内8种重金属元素的生物质量指数Pi值均小于1，除了Cu的超标率为 4.76 % 外，其余重金属超标率均为 0( 表4 )。这说明当前东海沿岸海域的牡蛎生物质量总体上尚较好。

表 4 牡蛎体内重金属含量的污染评价 (mg/kg，湿重)Tab. 4 Contamination assessment of metal contents in Ostrea sp. (mg/kg，WW)

2.2.2 与其它地区一些牡蛎生物质量的差异从表5中可以看出，与其它研究区域的牡蛎科的体内重金属含量相比较，本文研究的牡蛎体内的 Cu的含量处于中等水平，Zn的含量处于较低的水平，Pb的含量处于较高水平，Cd的含量处于中等偏上水平，Cr含量处于较高水平，As的含量处于较高水平，Hg的含量处于中等水平。整体上牡蛎体内重金属含量处于中等偏上水平。

表 5 部分区域牡蛎的重金属含量 (mg/kg，湿重)Tab. 5 Metal contents of some species of Ostrea sp. from several study areas (mg/kg，WW)

2.3.3 东海重金属污染区域分布 金属污染指数( MPI )是综合评价多种重金属污染的一种指数，它能较全面地反映不同地点生物积累重金属的总体情况，并由此可以评价不同地点受重金属的污染程度[6]。利用DPS7.55对21个站位的重金属综合污染MPI值进行了系统聚类分析，系统聚类分析采用欧式距离，华氏法 ( Ward’s method ) 得到聚类树谱图 ( 图4 )。从图中可以看出，所有站点重金属污染情况大致可以分为三类，第一类是2，3，5，9，15，17，20，21 号站点，MPI范围为 0.36 ～ 0.98，环境质量较好；第二类是4，11，12，18，19号站点，MPI范围为1.22 ～ 1.75，环境质量一般；第三类是 1，6，7，8，10，13，14，16号站点，MPI范围为1.96 ～ 3.05，环境质量较差。

在重金属污染较严重的第三类站点中，位于洋口港的1号站点、象山港的10号站点和温州地区的 16号站点附近海域都有化工园区或者污水处理厂[20]，这3个站点的重金属污染较严重与此有密切的关系，另据王金辉等[21]对象山港港底周围土壤样品和港底沉积物中各类重金属的研究表明，土壤中铅锌含量较高导致沉积物和水体中铅锌含量亦较高，象山港周围丰富的铅锌矿是其主要自然来源。10号站点重金属污染较重与人为和自然这两种污染源的关系还需要进一步研究。根据 Owens R E等[22]观点，长江口最大浑浊区有显著的物质沉淀作用，这是6号和7号站点污染较严重的最主要原因。孙平跃[9]在长江口对河蚬体内的重金属的研究也取得了与本文相类似的结果。根据刘仁沿等[23]的观点，8号站点的泗礁位于长江与钱塘江的交汇处，有大量的陆源悬浮物质输入，这可能是8号站点重金属污染较严重的主要原因。13号站点是位于椒江口，据江锦花等[24]的研究，椒江口附近分布有电厂，工业废物和化工园区排污口等，这是 13号站点重金属污染较严重的主要原因。14站点位于乐清清江镇，毗邻有着众多电器工厂的虹桥镇，14号站点的重金属污染与此有很大的关系。由上述分析可见，人为污染是重金属污染较严重的主要因子，其它方面的影响因子还需要进一步研究。

图 4 不同样点牡蛎重金属积累量的聚类分析Fig. 4 Cluster analysis on metal contents in Ostrea sp. from different sampling sites

3 结 论

1) 不同种类重金属在牡蛎体内的含量是不同的，存在显著差异，Cu和Zn的含量远大于其它重金属，除了As和Hg的检出率为95.24%和85.71%外，其余重金属的检出率均为100%。Cu和Zn在牡蛎体内的累积量之间相关系数最大，牡蛎对两者的吸收存在一定的协同机制。

2) 重金属在东海沿岸海域的不同站点的累积量是不同的，各类重金属的空间分布大部分以长江口含量最高，其余海域含量较低。

3) 除了As、Hg和Ni外，牡蛎体内其余重金属含量均超过各自的第一类贝类生物质量标准，Pb的超标率最高，Cu和Zn超过了贝类第二类生物质量标准，仅有Cu超过了第三类贝类生物质量标准。基本上都还没有超过各自的第二和第三类贝类生物质量评价标准，说明当前东海沿岸海域的牡蛎的生物质量总体上尚较好。与其它研究区域相比，处于中等偏下水平。

4) MPI值的聚类分析结果将东海沿岸海域的污染水平大致分为三类，第一类环境质量较好，第二类海域污染较轻，第三类污染海域环境质量较差。重金属的来源主要是人为污染，自然来源还需要进一步研究。

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Metal content and contamination assessment inOstreasp.from the East China Sea Coast

LI Lei1,2, YUAN Qi2, PING Xian-yin2, WANG Yun-long2, SHEN Xin-qiang2

(1．Second Institute of Oceanography, SOA, Hangzhou 310012, China；2．East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences,Key and Open Laboratory Of Marine and Estuarine Fisheries Resources and Ecology, Ministry of Agriculture, Shanghai 200090, China)

Heavy metals of Cu, Zn, Pb, Cd, As, Cr, Hg, Ni in samples ofOstreasp. collected in June, 2007 from East China Sea coast areas were analyzed, which shows that the contents of the heavy metals have great difference for different class ofOstreasp. Zn and Cu contents were much higher than the others, and also there was significantly positive correlation between Zn and Cu contents. In comparison with the criterions for marine bivalves’ biological quality, metal contents inOstreasp. were almost below the second and the third class criterions, which shows that the biological quality ofOstreasp. in the East China Sea coast is still good. Generally, higher contents of various types of heavy metals were found in the Yangtze River Estuary, and contents of various types of heavy metals were lower than those in the other distribution of East China Sea coast. The level of marine pollution can be broadly divided into three categorie, and the quality of the environment of the third was bad. Man-made pollution is the main reason.

East China Sea coast;Ostreasp.; heavy metals; contamination assessment

S 931. 1

A

1001-6932(2010)06-0678-07

2008-03-10；收修改稿日期：2009-03-19

现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目（nycytx-47）；国家科技支撑计划资助项目 ( 2009BADB7B02 )

李磊（1985－），男，在读硕士研究生，研究方向：海洋生态，电子邮箱：zheyilee@126.com。

沈新强（1951－），研究员，主要从事渔业生态与环境研究，电子邮箱：xinqiang_shen@hotmail.com。