海州湾养殖四角蛤蜊体内组织中重金属分布差异及安全评价

郑 伟，董志国，李晓英，程汉良

海州湾养殖四角蛤蜊体内组织中重金属分布差异及安全评价

郑 伟1,2，董志国1,2，李晓英1，程汉良1

(1.淮海工学院海洋学院，江苏 连云港 222005；2.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306)

采用原子吸收法测定海州湾池塘养殖成体四角蛤蜊外套膜、鳃、斧足、闭壳肌、内脏团(含生殖腺、肝、胃、肠、肾等)5个组织干质量中Cd、Cr、Pb、Ni、Cu和Zn 6种重金属的含量，并与相关标准进行比较评价。结果显示：5个组织中内脏团是重金属选择性富集的主要器官，含量介于0.353(Cd)～127.633μg/g(Zn)之间，除Cr和Pb相互差异不显著外，其余相互间均差异显著(P＜0.05)；6种重金属中，Zn在5种组织中含量最高，而Cd在鳃、外套膜和内脏团中含量最低，Cu则在斧足和闭壳肌中的含量最低。用单因子指数法对四角蛤蜊污染状况进行评价，结果表明：5个组织中主要重金属污染物为Ni，污染指数为0.87(斧足)～10.73(内脏团)，其次为Pb和Zn，Cd 仅在内脏团中呈轻度污染，未受Cr和Cu污染。海州湾养殖四角蛤蜊食用或作为饲料用时应引起一定程度的重视。

四角蛤蜊；组织；重金属；污染评价

四角蛤蜊(Mactra veneriformis)属于瓣鳃纲(Lamellibranchia)、蛤蜊科(Mactridae)、蛤蜊属(Mactra)，俗称沙蛤、沙蜊、白蛤、白蚬子等，是常见底栖经济贝类，多生活于潮间带中、下区及浅海泥沙滩(5～10cm)中，我国南北沿海均有分布，其营养价值较高，肉质细嫩、味道鲜美。近20年关于四角蛤蜊的研究主要集中在繁殖生物学[1]、营养学[2]和药物学等方面[3]。相关报道指出我国沿海除少数地区一些贝类的重金属含量偏高外[4]，大部分地区贝类受重金属的污染程度较轻[5]。重金属具有累积性、食物链传递性和不易降解性，在环境中迁移性差，残留性强，容易造成污染。双壳类属滤食性生物，自身用于代谢的混合氧化系统存在缺陷，因而体内重金属的释放与鱼类、甲壳类动物相比慢得多，导致体内保持较高的富集程度，人们食用了受重金属污染的贝类就可能威胁身体健康[6]。已有报道多是将贝类软体部作为整体来研究重金属的富集特性[7-10]，四角蛤蜊不同组织对重金属的富集规律以及同一组织对不同重金属的富集特征未见系统研究报道。研究表明文蛤(Meretrix meretrix)对水环境中重金属累积能力较强，具有作为环境指示生物的前途[11]，四角蛤蜊是否也对环境污染具有指示作用未见报道。因此本实验对海州湾池塘养殖成体四角蛤蜊的5种不同组织中6种重金属含量进行测定，以期为四角蛤蜊食用安全性提供科学评估，同时也对四角蛤蜊重金属毒理学及环境污染监测研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

四角蛤蜊为2010年4月上旬采自连云港海州湾徐圩镇养殖池塘的成体2龄蛤，壳长为(3.31±2.80)cm，体质量为(12.46±1.40)g。取样品蛤100枚在实验室循环水养殖系统内充气暂养48h以达到吐沙和排除肠道中的内容物，从而减少因非体组织物质引起的实验误差，取暂养后的样品蛤80枚进行取样分析。

各种重金属标准品(干粉)由国家环保总局标准样品研究所提供，由本实验室配制成相应的浓度梯度；硝酸(分析纯)、高氯酸(优级纯) 国药集团化学试剂有限公司。

PGENERAL TAS-990原子吸收分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 方法

样品准备：活体解剖，蒸馏水清洗后由外而内逐一分离外套膜、鳃、斧足、内脏团(含生殖腺、肝、胃、肠、肾等)和闭壳肌。上述全部个体的同一组织作为一个样品用滤纸吸干水后称质量，并在105℃烘箱中烘干12h，干样在研钵中研成粉状后装入塑料密封袋中并置于干燥器中备用。

酸解与消化：将四角蛤蜊5个组织干粉样品各精确称取约0.5000g，每组织设3个重复，共15个样放入干燥的经硝酸浸泡清洗的50mL烧杯中，加入分析纯浓硝酸7mL、优级纯高氯酸0.5mL，室温下加盖培养皿过夜，在控温电炉上加热消煮至样品充分溶解，有白色晶体析出后移开，冷却后加3mL浓硝酸溶解结晶，稍加热溶解后定容到25mL。另取两只烧杯加入7mL浓硝酸和0.5mL高氯酸，定容到25mL 作为空白样。

重金属测定：Cu和Zn测定采用火焰原子吸收法，Cd、Pb、Cr和Ni采用石墨炉原子吸收法测定，各种重金属标准储备液均购自国家环保总局标准样品研究所。待测样品稀释成适合的浓度梯度，每种样品重复测定3次。

1.3 评价方法

重金属污染指数评价参照多个标准进行，其中对Cd、Cr、Cu和Pb污染指数评价标准参考GB18406.4—2001《农产品安全质量 无公害水产品安全要求》[12]，对Ni评价标准参考1994年全国食品卫生标准分委会评审通过的内控标准，见文献[13]，Zn参考GB18406.1—2001《农产品安全质量 无公害蔬菜安全要求》[14]的评价标准进行四角蛤蜊组织中的Zn含量评价。通过测定四角蛤蜊不同组织中水分含量数据，将干样中重金属含量转换成鲜样中含量，与标准进行比较。

按照GB18421—2001《海洋生物质量》[15]和《海洋生物质量监测技术规程》[16]中规定，采用单因子污染指数法[17]对四角蛤蜊不同组织中重金属污染进行评价，计算公式如下：

式中：Pi为某种重金属的污染指数；Ci为该重金属在样品中的平均含量；Si为该重金属在样品评价标准中最高允许含量。

Pi＜0.5为样品未受该因子污染，0.5＜Pi＜1.0为样品受到该因子轻度污染，Pi＞1.0为样品受到该因子重度污染。

1.4 数据处理

利用Statistica 5.5软件对实验数据进行统计分析，所有数据均采用x±s表示，采用邓肯氏法进行单因子多重比较。

2 结果与分析

2.1 四角蛤蜊5种组织中同一重金属的分布与比较

实验测定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn 6种重金属在四角蛤蜊斧足、内脏团、鳃、闭壳肌和外套膜5个组织中的含量，结果见图1(图中Zn含量显示为其1/10的量)。

图1 同一重金属在四角蛤蜊不同组织中的分布Fig.1 Content of the same heavy metal in different tissues of Mactra veneriformis

由图1可知，6种重金属中Zn含量最高，Zn在内脏团中含量高达127.633μg/g，在闭壳肌中含量最低，为53.324μg/g，两组织间差异显著(P＜0.05)；Zn在外套膜、鳃和斧足中的含量间于89.411～96.744μg/g，3组织之间差异不显著，而与内脏团和闭壳肌差异显著(P＜0.05)。Ni、Pb和Cr在5个组织中富集规律相同，分别为内脏团＞外套膜＞鳃＞闭壳肌＞斧足。Ni在内脏团中含量为21.452μg/g，在斧足中含量为1.747μg/g，除外套膜和鳃以外，其余均差异显著(P＜0.05)。Pb在内脏团中含量为4.201μg/g，在斧足中含量为0.451μg/g，两种组织间差异显著(P＜0.05)，且这两种组织与外套膜、闭壳肌和鳃3种组织间存在显著差异(P＜0.05)，而3种组织之间差异不显著。Cr在内脏团和外套膜中含量最高，分别为5.102μg/g和4.579μg/g，两组织间差异不显著(P＞0.05)；在斧足和闭壳肌中含量最低，分别为0.667μg/g和1.163μg/g，两组织间同样差异不显著(P＞0.05)；而鳃含量与其余4组织均差异显著(P＜0.05)。不同组织间Cd的含量均较低，介于0.141～0.353μg/g之间，富集规律为内脏团＞外套膜＞鳃＞斧足＞闭壳肌，闭壳肌与其他4个组织间均差异不显著(P＞0.05)。各组织对Cu富集规律为内脏团＞鳃＞外套膜＞闭壳肌＞斧足，Cu在内脏团中含量最高，为16.253μg/g；闭壳肌和斧足中含量最低，在斧足中未检出，闭壳肌的含量为0.103μg/g，两组织间差异不显著，而此两组织与其余3组织间均显著差异(P＜0.05)。综合来看，Zn、Ni、Cu、Pb、Cr和Cd 6种重金属在内脏团中含量最高，外套膜和鳃居中(除Zn以外)，闭壳肌和斧足中重金属富集最少。而Zn在斧足中含量为第二高，闭壳肌中最低。

重金属在贝类脏器中“生物存储”严重[8]，紫贻贝(Mytilus edulis)的不同组织和器官对重金属的累积有显著差异[18]，其中对Cu的含量测定与本实验富集顺序稍有不同，但含量最高的一组都是内脏组织。而毛蚶(Scapharca subcrenata)暴露于Cu、Pb、Ni和Cr中其体内组织含量分布高低顺序为鳃＞外套膜＞闭壳肌＞内脏＞肌肉[19]，与本研究结果不同。对克氏原螯虾(Procambarus clarkia)[20]的研究表明肝脏中Cd含量要高于肌肉和外壳，对瘤背石磺(Onchidium strum)[21]的研究也表明内脏团组织中Cu和Zn的含量要远高于肌肉组织，其结果与本研究相一致。四角蛤蜊内脏团对于重金属的富集呈现一定的规律性，内脏器官是负责机体消化代谢的主要器官，这可能是重金属富集程度高的主要因素。但这种规律在贝类间是否普遍存在，特别是不同种类间重金属的分布规律还需要进一步研究。

2.2 四角蛤蜊同一组织中6种重金属的分布与比较

图2 四角蛤蜊同一组织中不同重金属的分布Fig.2 Content of different heavy metals in the same tissues of Mactra veneriformis

由图2可知，6种重金属在内脏团、鳃和外套膜中富集规律相同，排序为Zn＞Ni＞Cu＞Cr＞Pb＞Cd；在内脏团中含量介于0.353(Cd)～127.633μg/g(Zn)之间，除Cr和Pb相互差异不显著外，其余相互间均差异显著(P＜0.05)；在鳃中的含量介于0.268(Cd)～89.424μg/g(Zn)之间， Ni和Cu之间差异不显著，二者与其余4种重金属均差异显著(P＜0.05)；在外套膜中的含量介于0.307 (Cd)～89.409μg/g(Zn)之间，Zn与其他5种重金属间均存在显著差异(P＜0.05)，而其他5种重金属之间差异不显著；6种重金属在闭壳肌中的含量介于0.103(Cu)～53.324μg/g(Zn)之间，排序为Zn＞Ni＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu，而其显著性检验结果与外套膜中相同；6种重金属在斧足中的含量关系为Zn＞Ni＞Cr＞Pb＞Cd＞Cu，含量介于未检出(Cu)～96.744μg/g(Zn)之间，除Cr、Pb、Cd 和Cu外，二者间差异显著(P＜0.05)。6种重金属中，Zn在四角蛤蜊5种组织中的含量最高，而Cd在鳃、外套膜和内脏团中含量最低；Cu则在斧足和闭壳肌中的含量最低；Pb、Ni和Cr含量在5种组织中居中。

不同重金属在同一组织中的富集具有一定规律性，这可能与环境有关，因为不同环境中的重金属含量差异通过贝类的富集最终与环境中重金属含量达到了一个平衡，同时贝类体内的蓄积能力也有限，达到一定积累值后会排出到环境中，这在已有的研究中得到了证实[7,10]。在未受重金属污染的自然环境下，贝类对生命必需元素如Zn和Cu等一般都具有较高的积累量，而对非生命必需元素如Pb和Cd等的积累量要低得多，这主要是由于自然环境下，生命必需元素的背景含量常高于非生命必需元素的背景含量[22]，另一方面贝类对生命必需元素常具有强烈的选择性吸收作用，而对非生命必需元素一般都没有明显的选择性吸收作用[23]。对马来西亚婆罗洲文蛤的研究结果表明来自工业污染河口区Likas 河口与非污染区Kota Belud河口的文蛤软体部位重金属Cd、Cu、Cr、 Pb 和Zn的含量均存在显著差异，污染区的文蛤重金属含量显著高于非污染区[11]，但在受重金属明显污染的区域，贝类对重金属的积累可能呈现出异样的特性，如有些地区贝类对非生命必需元素的积累远高于对生命必需元素的积累[4]，还有些地区贝类体内Cu含量数倍高于Zn含量[24]，这说明不同环境下贝类体内重金属存在较大的差异，四角蛤蜊也呈现出这样的富集特征。

2.3 四角蛤蜊不同组织中的重金属污染评价

利用单因子污染指数法对6种重金属在四角蛤蜊5个组织中的污染状况进行了评价，结果见表1。Ni在斧足中为轻度污染，Pi为0.87，在其余组织中达重度污染，污染指数Pi介于2.30(闭壳肌)～10.73(内脏团)之间；Pb在内脏团中达重度污染，污染指数Pi为1.26，在闭壳肌、鳃和外套膜中为轻度污染，而斧足中未受污染；Zn在闭壳肌中未受污染，在其余4个组织中污染指数Pi介于0.67～0.96之间，属于轻度污染；Cd仅在内脏团中存在轻度污染；Cr和Cu在5种组织中均未受污染。因此，海州湾养殖四角蛤蜊成体内主要的重金属污染为Ni，污染程度在相关标准的0.87(斧足)～10.73(内脏团)倍之间，其次为Pb和Zn。5种组织中内脏团受污染程度最高，斧足和闭壳肌受污染程度最轻。

表1 四角蛤蜊不同组织中重金属污染指数Table 1 Contaminative indices of heavy metal in the different tissues of Mactra veneriformis

Ni、Pb和Zn 3种污染指数高的重金属中，Ni为生命非必需元素，本实验中只有斧足为轻度污染，其余均为重度污染。相关报道中对沙特海湾中12个不同盐度海区文蛤软体部中Ni 的监测结果显示其含量在0.35～2.61μg/g 之间，以湿质量计[25]，如果按贝类平均含水量83%计算，以干质量计时约为2.06～15.36μg/g ，而本研究中四角蛤蜊5种组织内Ni含量为1.747～21.452μg/g (干质量)与报道结果在同一范围内，这种含量上的相近，是巧合还是说明四角蛤蜊机体本身对Ni的需求较大，其他贝类是否也具有这一规律，具体机理还需深入研究。Pb为非生命必需元素，本实验中仅内脏团为重度污染，其余均为轻度污染。Pb污染可引起胚胎畸变，并能使肝功能受损[26]，相关研究对池塘养殖缢蛏(Sinonovacula constrictus)体内重金属含量测定，Pb含量超标与底泥中Pb含量较高有很大关系[5]，帘蛤科等贝类对Pb的富集能力比较强[9]，本实验中四角蛤蜊组织中Pb污染可能与此有关。Zn为生命必需元素，本实验中仅闭壳肌未受污染，其他4种组织为轻度污染，内脏团中含量最高，为相关标准的0.96倍。研究表明Zn与生殖功能关系密切，能强化某些激素的活性[27]，这可能是其在内脏团中含量较高的原因之一。

海州湾养殖四角蛤蜊5种组织中Ni、Pb和Zn富集程度较高，因此食用或作为饲料应用时应引起一定程度的重视。贝类对污染物的累积和胁迫有很强的耐受力，利用贝类作为指示物来监测环境污染是简便易行且成效显著的研究方式[11]，四角蛤蜊广泛分布于中国沿海地区，易采集，生命周期长，活动范围小，资源量大[1]，实验表明其对重金属累积能力较强，因此可以将四角蛤蜊作为中国沿海重金属污染检测的一种有效指示生物。本研究仅对海州湾养殖成体四角蛤蜊重金属富集情况进行了测定与评价，而天然捕捞四角蛤蜊、其他地区养殖四角蛤蜊以及不同季节、不同年龄的四角蛤蜊重金属富集规律有待进一步研究。

3 结 论

四角蛤蜊对Cd、Cr、Cu 、Ni、Pb和Zn 6种重金属积累的组织差异表现为内脏团中富集量最高，外套膜和鳃居中(除Zn以外)，闭壳肌和斧足中重金属富集量最少。6种重金属中，Zn在5种组织中含量最高，而Cd在鳃、外套膜和内脏团中含量最低，Cu则在斧足和闭壳肌中的含量最低。海州湾养殖四角蛤蜊成体内主要的重金属污染为Ni，污染程度为相关标准的0.87(斧足)～10.73(内脏团)倍，其次为Pb和Zn。相对来讲，内脏团是重金属选择性富集的主要器官，食用或作为饲料应引起一定程度的重视。四角蛤蜊对重金属的累积能力强，可以将其作为中国沿海重金属污染检测的指示生物。

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Distribution and Safety Assessment of Heavy Metals in Body Tissues of Cultured Mactra veneriformis from Haizhou Bay

ZHENG Wei1,2，DONG Zhi-guo1,2，LI Xiao-ying1，CHENG Han-liang1
(1. School of Marine Science and Technology, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；2. College of Fisheries and Life Sience, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In this study, the contents of six heavy metals, including Cd，Cr，Pb，Ni，Cu, and Zn, were determined by atomic absorption spectrometer in five dry tissues of mantle, gill, foot, adductor muscle, and visceral mass (gonades，hepatopancreas，gastrointestinal and kidney, etc.) of the adult clam Mactra veneriformis cultured in Haizhou Bay pond. The results indicated that visceral mass of the clam was the major tissue selectively enriched by heavy metal and it content of high metals were ranged from 0.353 for Cd to 127.633μ g/g for Zn. There were significant differences (P＜0.05) between different tissues except for Cr and Pb. The content of Zn was highest among the six metals, while Cd was the lowest in gill, mantle and visceral mass and Cu in foot and adductor muscle. The contaminative assessment results for the clam by the single factor index method indicated that the five tissues were contaminated by heavy metal Ni and the contaminative index ranged from 0.87 in foot to 10.73 in visceral mass, while there were lightly contamination by Pb, Zn and Cd in visceral mass, but the other heavy metals were minor. In general, the heavy metal Ni contamination in visceral mass as feed or edibles in Haizhou bay needs attention.

Mactra veneriformis；tissues；heavy metal；contamination assessment

X131；Q956；TS254.1

A

1002-6630(2011)03-0199-05

2010-05-27

农业部水产种质资源与利用重点开放实验室开放课题(KFT2008-4)；

连云港市科技发展计划项目(科技攻关 CN0906)

郑伟(1972—)，男，实验师，硕士，研究方向为养殖生态学。E-mail：zw5488845@163.com