重金属铅在鲫鱼体内的积蓄效应

王田田，魏瑞霞，安晓佳，董方方，贾旭，马兰

(华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009)



重金属铅在鲫鱼体内的积蓄效应

王田田，魏瑞霞，安晓佳，董方方，贾旭，马兰

(华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009)

重金属铅；鲫鱼；积蓄效应

本试验采用控制变量法，研究了不同鱼龄鲫鱼暴露在不同浓度水体中对铅的累积情况，试验结果表明：鲫鱼对铅(Pb)的富集规律性较强，铅在鱼体内的积累量与在水体中的鱼暴露时间和水体中铅浓度呈正相关。在同一浓度下，鲫鱼各部位对铅的积蓄量也不尽相同，其积累量表现为内脏>鱼鳃>鱼鳍>肌肉，且在内脏中的积累量比鱼鳃、鱼鳍和肌肉中积累量大很多。不同鱼龄的鲫鱼对铅的累积量(单位质量)相近，所以鱼龄不是鲫鱼对铅积蓄的决定性因素。

重金属离子主要通过工业废水、固体废弃物浸出液、非点源污染的迁移扩散、城市雨水冲刷、大气沉降等各种途径进入地表水，污染水生态环境，并随着鱼类的摄食、呼吸和吸附等活动进入鱼体蓄积，造成鱼类的慢性中毒，进而影响人类的健康[1]。铅(Pb)是一种毒性较强的重金属[2]，有研究表明，铅在鱼体中不同部位的积蓄效应不同[3-5]。但是以往的研究因素都过于单一，因而该项目对不同浓度铅离子在不同鱼龄、不同时间、鲫鱼体内不同组织的积累特性进行了研究，旨在为渔业环境监测、污染物排放及水质管理等提供有益的参考。

1材料与方法

1.1试剂与仪器

浓硝酸、醋酸铅、双氧水等均为分析纯试剂；分析所用的水为去离子水。EHD36高温电热消解仪产自北京莱伯泰科仪器有限公司；微波消解仪上产自海新仪；Z2010原子吸收光谱仪产自日本日立公司。

1.2试验方法

1.2.1试验鱼的驯养

本次试验研究对象为鲫鱼，鲫鱼为唐山市某淡水网箱养殖户提供，所用鲫鱼鱼龄分别为1年，体重和长度分别约300 g、10 cm；1年半，体重和长度约500 g、15 cm；2年，体重和长度约800 g、18 cm。每个鱼龄的试验用鱼，体重相差±2 g，体长相差±1 cm，在曝气条件下驯养1周，投食。试验用水为充分曝气后的自来水，pH=6.9～7.3，溶解氧6～7 mg/L，重金属铅通过鱼在驯养过程中的饮食饮水等途径进入鱼体内。驯养水箱放入实验室内，驯养及试验期间温度(20～28 ℃)和光照随天气自然变化。

1.2.2暴露实验

每个鱼龄的鲫鱼均设一个空白对照组，4个不同浓度铅处理组，分别是0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L，每个塑料箱盛20 L水，放养30尾鱼，试验期间对鱼的养殖为正常养殖，每7 d喂食一次，防止鱼因饥饿而影响生长。每个处理设3个重复，暴露时间40 d。试验采用半静态法，每天用虹吸法清除鲫鱼的代谢产物，更换50%的铅离子溶液。试验于开始后的1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、32 h、2 d、4 d、7 d、10 d、20 d、40 d分别在各试验组随机取3尾鱼做分析。

1.2.3鱼体组织中的铅分析

(1)样品前处理

将试验用鱼用蒸馏水冲洗、擦干体表，分别取鱼内脏、鱼鳍、鱼鳃、肌肉，分别称鲜重后，剪碎置于石英坩埚中，于80 ℃烘干，研细后准确称量1 g置于50 mL的聚四氟乙烯消解管中，加5 mL浓硝酸，置于高温消解仪在120 ℃下蒸至近干。待冷却后补加5 mL浓硝酸，继续于高温消解仪上消解，直至产生棕色烟雾，开始冒白烟为止。取下冷却后加入2 mL H2O2和2 mL浓硝酸液，摇匀，装入微波消解仪的消解罐中消解，消解分3档，即0.5 MPa、1 min，1 MPa、2 min，1.5 MPa、3 min。待冷却后开盖，转移至50.0 mL容量瓶中，摇匀后待测[6-7]。

(2)分析测定

铅浓度用原子吸收光谱仪测定，当铅浓度<0.2 mg/L时，采用石墨炉进行检测；当铅浓度>0.2 mg/L且<1.0 mg/L时采用火焰法，当铅浓度>1.0 mg/L时稀释后用火焰法再测定[6-7]。原子吸收光谱仪测定条件：波长为283.3 nm,铅灯电流为3 mA，氘灯电流为100 mA，狭缝为0.2 nm,焰高10 nm，火焰类型为空气—乙炔，测量方式为峰高。

2结果与分析

2.1不同浓度铅在鲫鱼不同部位的积蓄效应

将鲫鱼分别暴露在 0.1 mg/L、0.2mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L 的铅溶液中，鱼龄为1年的鱼体各部位中铅的积累量的变化如图1～图4，1年半和2年鱼龄试验结果与图1～图4略有差别，相应的变化趋势一致。

在试验的浓度范围内鱼体各部位中铅的积累量均随浓度的增加而呈直线上升状态，说明水体中铅浓度的大小对鱼体中铅的累积量是决定性因素。从图1～图4可以看出，鱼体各部位中铅的积累量随暴露时间的增加而增大，虽然各鱼体不同部位增加的幅度有差异，但是，从试验的结果可以说明水体中铅浓度的大小和暴露时间对鱼体中铅的累积量是决定性因素。

图1　鲫鱼肌肉中的铅含量

图2　鲫鱼鱼鳃中的铅含量

图3　鲫鱼内脏中的铅含量

图4　鲫鱼鱼鳍中的铅含量

国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)规定，Ⅲ类地表水中铅浓度应≤0.05 mg/L，国家食品中污染物限量标准(GB11607)《可食用鱼类中铅浓度应≤0.5 mg/kg。由试验结果可见，水体中的铅浓度超过标准2倍时(0.1 mg/L)，鱼在这样的环境中生存，鱼肌肉中的铅浓度在16 h就可以达到食品安全的最高限制，其他部位的浓度更高，所以必须严格控制水体中铅的浓度。

在同一浓度、同一时间条件下，鱼体不同组织对铅累积量有较大差异，铅主要积累于内脏、鱼腮和鱼鳍中，而肌肉中积累较少。总的趋势是内脏>鱼腮>鱼鳍>肌肉，其中鱼鳃和鱼鳍的含量近似相同。

2.2不同暴露时间铅在鲫鱼体内的积蓄效应

以鱼龄为1年的鱼暴露在0.4 mg/L 的铅溶液中，各部位中铅的积累量随时间的变化为例，说明不同暴露时间铅在鱼体内不同部位积累效应的区别，如图5所示。

图5　鲫鱼不同部位铅浓度随时间变化图

从图5可以看出，鱼体肌肉中铅含量的积蓄效应较小，48 h前铅浓度增大的速度较快，为0.067 mg/kg·h，48 h以后增大的速度很小，48 h到40 d内浓度增大速度为0.001 mg/kg·h。内脏、鱼鳃、鱼鳍中铅含量的积蓄效应较强，试验的40 d内铅的浓度一直在增大，同样48 h 前增速较大，48 h后的增速较小，但是内脏、鱼鳃、鱼鳍中铅浓度增速比肌肉中铅浓度增速大很多，尤其是48 h后增速差别更大。由试验结果可以说明：食用鱼类的鱼鳍、鱼鳃及内脏有比很高的摄入重金属的风险。

总之，随着在水体中暴露时间的延长，铅浓度的增长，鱼体中各部分铅含量逐渐的增加，这些重金属主要富集于鱼鳍、鱼鳃，尤其富集于内脏内。水体中的铅离子在鱼类饮食过程中可通过消化道、鳃和体表等途径进入鱼体，进入体内的铅主要由肠道吸收并经血液输送至全身各个组织器官。本试验每7 d投食1次，有日常少量的粪便，有一些多余的铅随粪便排出体外。鱼体内的铅积累，一是在全身组织内，主要是与血红蛋白结合成血浆铅 ，血浆中铅的扩散是体内铅的代谢中心，铅能够与很小的生物分子相结合，进入毛细血管，透过细胞膜并进入中枢神经系统、肝、肾和其它器官中，与身体中的其它的铅代谢物发生平衡作用 ；二是沉积在骨骼、牙齿等硬组织中，主要分布于骨皮质 ，以不溶性磷酸铅的形式与骨骼中的一些化合物结合形成稳定的有机盐长期存在。本试验结果显示 ，鱼体内脏积累铅的量最高，可能由于肝脏和肾脏可快速大量合成金属硫蛋白(MT)使重金属大量蓄积，并将重金属转化为非毒性的化合物，而由于肌肉合成金属硫蛋白的能力较低[8]。因此建议食用鱼类时一定要去除鱼鳍、鱼鳃及内脏部分，从而降低摄入重金属的风险。

2.3不同鱼龄的鱼对重金属铅的积蓄效应

以鱼龄为1年的鱼暴露在0.4 mg/L 的铅溶液中，鱼龄分别为1年、1年半、2年的鲫鱼暴露时间为40 d时各部位中铅的积累量为例，说明不同鱼龄对铅在鱼体内不同部位积累效应的区别，如图6所示。

图6　不同鱼龄鲫鱼体内铅含量比较图

由图6可明显看出，在本试验条件下，不同鱼龄的鲤鱼鱼体对铅的积蓄量(以单位质量计)差异很小，但是因为鱼龄大的鱼重量大，因此鱼龄大的鱼铅的积蓄总量较大。

3结论

(1)水体中铅浓度和暴露时间是影响鱼体各部位铅含量的决定性因素。鱼在水体中暴露的时间越长，铅的浓度越大，鱼体中铅的累积量也越大，且铅主要积累于内脏、鱼腮和鱼鳍中，而肌肉中积累较少，总的趋势是内脏>鱼腮>鱼鳍>肌肉。

(2)鱼龄不是鲫鱼对铅积蓄的决定因素，但是因为鱼龄较大的鱼重量也相应较大，因此鱼龄较大的鱼铅的积蓄总量也较大。

(3)保护水体环境、降低铅含量的同时，还要尽量缩短鱼类的养殖周期来降低鱼体内的铅含量。

[1]吴永宁. 现代食品安全科学[M]. 北京：化学工业出版社，2005:183-195.

[2]何琳，江敏，戴习林,等. 养殖鱼体中重金属污染状况评价[J]. 食品工业科技，2013，34(10)：49-52.

[3]张海瑞，许晓曦. 重金属离子铜、铅在锦鲤鱼幼鱼体内积累的研究[J]. 食品工业科技,2009，(07)：276-278.

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[5]王艳艳，姚俊杰，陈彦希,等. 铅在建鲤幼鱼组织中的积累与净化研究[J]. 水生态学杂志：2012，33(03)：128-132.

[6]食品中铅的测定[S]. 食品安全国家标准GB 5009.12-2010.

[7]陈宗保，李艳霞. 微波消解-石墨炉原子吸收法监测海洋贝类体内重金属污染程度[J]. 食品工业科技, 2010，(08)：308-309.

[8]董绪燕，孙智达，谢笔钧,等. 重金属离子对鲫蛋白ATPase活性和SH基总量的影响[J]. 食品工业科技,2007，28(10)：60-62.

Accumulative Effects of Heavy Metal Lead in Crucian Carp Body

WANG Tian-tian, WEI Rui-xia, AN Xiao-jia, DONG Fang-fang, JIA Xu, MA Lan

(College of Chemical Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009,China)

heavy metal lead;crucian carp;accumulation effect

The accumulation of lead in different parts of crucian carp body was studied in this experiment by control variable method. Carp fish of different age of exposed to different concentrations of lead in water. The results show that the carp enrichment regularity of lead (Pb) is obvious. The accumulation of lead in fish was positively correlated with exposure time of fish in the water and concentration of lead in water. Under the same concentration, lead accumulation amount of each part of carp is different. Its accumulation as follows: viscus>gill>fin>muscle, and the accumulation amount in viscus is much more than that in fish gills, fins, and muscle. The amount of lead accumulation of carp of different age was similar, so the age is not the determining factor for lead accumulation of carp.

2095-2716(2015)04-0122-05

TS201.6

A