长江下游流域铜锈环棱螺体内重金属含量及风险评估

宋超，张聪，孟顺龙，邴旭文，陈家长

(中国水产科学研究院淡水渔业研究中心;农业部水产品质量安全环境因子风险评估实验室(无锡); 农业部长江下游渔业生态环境监测中心：江苏 无锡 214081)

长江下游流域铜锈环棱螺体内重金属含量及风险评估

宋超，张聪，孟顺龙，邴旭文，陈家长*

(中国水产科学研究院淡水渔业研究中心;农业部水产品质量安全环境因子风险评估实验室(无锡); 农业部长江下游渔业生态环境监测中心：江苏 无锡 214081)

为掌握长江下游江段重金属的污染情况，选取长江安徽江段和太湖为采样点，铜锈环棱螺为研究对象，对其体内的重金属情况进行了监测。于2015年8月采集了35份铜锈环棱螺样品，用原子吸收分光光度计测定了螺肉中重金属的含量。结果表明，捕获的铜锈环棱螺体内有不同程度的重金属残留，Cd、Cr、Pb、Cu、Zn的残留均值分别为0.083、1.155、0.849、13.931和39.780 mg/kg。与国家相关标准作比较，Cr和Pb的超标率分别为14.29%和28.57%，其他元素均没超标。对采集地点的重金属含量分析，铜陵地区整体重金属水平含量较高，安庆地区Pb和Cr的含量较高。通过对人群食用风险评估表明，成人每周食用长江下游铜锈环棱螺Cd、Cr、Cu、Zn的摄入量相当于暂定每周耐受摄入量(PTWI)的3.32%、40.12%、0.93%和1.33%，因此，食用长江下游的铜锈环棱螺对一般人群带来重金属不良影响的可能性不大，但敏感人群对食用铜锈环棱螺的频率还应值得注意。研究结果为长江下游流域河流重金属污染的有效控制，实现科学的水环境管理提供依据，同时为长江下游水产品质量安全评估提供技术和数据支持。[中国渔业质量与标准，2016,6(4):6-11]

长江下游；重金属；铜锈环棱螺；风险评估

铜锈环棱螺(Bellamyaaeruginosa)为腹足纲淡水软体动物，广泛分布于长江下游，主要以水生植物嫩茎叶、有机碎屑为食。铜锈环棱螺可以作为鱼类的饵料，也可以供人类食用，其体内的重金属可以通过食物链的传递转移到人体，从而威胁人体健康[1]。同时，铜锈环棱螺个体适中，移动性小，适应性较强，被用作沉积物中重金属的监测生物，可以较可靠地反映水环境中重金属的污染情况[2-4]。

部分学者通过研究发现，螺类体内有重金属污染的风险。陈素兰等[5]研究发现，长江江苏段的鱼类及螺类均受到不同程度的重金属污染，其中Pb的污染最严重。孟学平等[6]对连云港海域不同螺类的部分重金属分析发现，部分螺类的As污染严重，Cd也有一定的污染。目前，对铜锈环棱螺体内重金属生态风险评估较少，因此铜锈环棱螺体内重金属的潜在风险更应值得关注。

长江下游江段指长江流入安徽和江苏境内的江

段，部分学者已对江苏境内的重金属情况作了相关调查。马宏瑞等[7]对长江南京段近岸沉积物中重金属含量分析发现，Cu、Cr、Pb、Ni、Cd均有富集的趋势，并且得出Cd在长江城市段近岸沉积物中有一定的生态风险的结论。沈敏等[8]通过分析长江江苏段和上海段的沉积物重金属污染现状，发现Cu和Zn对长江下游存在潜在的生态风险。目前对于长江下游安徽段重金属分布情况的报道较少，本研究选取此江段的安庆、铜陵、芜湖3个点及长江下游较大的湖泊太湖为采样地点，以此补充长江下游重金属的分布情况及风险评估资料。

本研究的主要目的是通过检测铜锈环棱螺体内重金属含量，评估重金属对长江安徽江段及太湖地区的生态环境风险，然后参照FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会(JECFA)提出的暂定每周耐受摄入量(PTWI)，对此地区的铜锈环棱螺的膳食风险进行评估，以期对该类水产品的安全消费提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：WFX-210原子吸收分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)，ETHOS D型微波消解仪(莱伯泰科有限公司)，电子分析天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)。

试剂：硝酸，30%双氧水(国药集团化学试剂有限公司)，各元素单元素标准溶液，各元素环境标准样品(环境保护部标准样品研究所)。所用试剂均为优级纯。

实验所用消解罐、容量瓶、烧杯、玻璃棒、移液管等均用10%的硝酸溶液浸泡24 h以上，再用去离子水冲洗干净，去除容器壁上的可溶性重金属离子。

1.2 样品采集

本次采样集中于2015年8月下旬，在安庆、铜陵、芜湖和太湖4个采样点完成(图1)，在每个采样点的江段面上利用底栖鱼网采集螺蛳、贝类等，大部分为铜锈环棱螺(图2)。将足够多的样品采集后放入加有冰块的保温箱中，带回实验室检测。

图1 长江下游江段采样点的布置Fig.1 The distribution of sampling sites in lower reaches of Yangtze River

图2 铜锈环棱螺样品图Fig.2 The picture of Bellamya aeruginosa

1.3 样品处理

对采集的样品进行称重，取出铜锈环棱螺的肌肉部分，由于铜锈环棱螺个体较小，将8～10个样品合为一份样品，总共采集样品35份，每份样品重复测定3次(表1)。

用湿法消解法对样品进行前处理，具体方法为：称取0.25 g螺蛳肌肉组织放入聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL硝酸，2 mL双氧水，密封，放入微波消解装置中进行消解，消解程序见表2。消解结束后，冷却，将消解液转移定容至25 mL，摇匀，待测定。

表1 采集样品的基本数据

Tab.1 Basic data of crab samples

地区Area样品数/份Samplenumber体重/gWeight安庆95．3397±2．1945铜陵93．4893±1．2002芜湖81．3628±0．2760太湖92．4896±0．4040

表2 微波消解程序

Tab.2 Microwave digestion program

步骤Step温度/℃Temperature时间/minTime10～15052150～20010320015

用原子吸收分光光度计测定各元素，Cu和Zn用火焰原子吸收分光光度计测量，Cd、Pb和Cr用石墨炉原子吸收分光光度计测定。

1.4 质量控制

为了保证实验结果的可靠性和准确性，采取了严格的质量控制。对样品检测过程中，标准曲线相关系数达到99.9%，相对标准偏差在5%以内(n=3)。各元素的回收率在76.96%到108.37%之间。

1.5 评价标准

1.5.1 重金属限量标准

目前国内外对于贝类重金属的限量标准差异较大，依据刘欢等[9]对国内外重金属限量值标准的分析，本研究采用GB 2762—2012《食品中污染物限量》[10]中Cd、Pb、Cr的限量值(分别为2.0、1.0和2.0 mg/kg)，以及NY5073—2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》[11]中Cu的限量值(50 mg/kg)进行评价。对于Zn含量的限量，目前国家没有相关规定。

1.5.2 污染程度评价

采用单因子污染指数法评价不同重金属的污染情况。具体公式为：Pi=Ci/Si，Pi为单因子污染指数，Ci为鱼体肌肉组织中某种重金属含量(mg/kg)，Si为某种重金属的评价标准值(mg/kg)。

依据“海洋生物污染评价标准”[12]，当Pi<0.2时，表明重金属浓度符合正常范围，处于未污染水平；0.2 ≤Pi≤ 0.6 时，表明处于轻污染水平；0.6

采用重金属污染指数(MPI)评价不同地点重金属污染情况。重金属污染指数(MPI)是一种用于评价多种重金属污染的方法[13]，公式为：MPI=(Cf1×Cf2×…Cfn)1/n，Cfn表示样品中第n种重金属的浓度。

1.5.3 膳食风险评估

1.6 数据处理

用Excel 2007进行数据整理，用JMP软件对数据进行显著性差异分析，并利用 GraphPad Prism 5 进行绘图。

2 结果与讨论

2.1 铜锈环棱螺样品重金属含量

图3 重金属在铜锈环棱螺体内的含量Fig.3 The content of heavy metals in Bellamya aeruginosa

采集的螺样品体内的重金属含量检测结果表明(图3)，Zn、Cu的含量远远高于其他元素的含量，其次是Cr、Pb的含量，Cd的含量最低，这与Bo等[14]所测太湖区域螺类肌肉内重金属含量的差异相一致，Zn的含量为13.651～69.890 mg/kg，平均值为39.780 mg/kg；Cu的含量为ND～36.854 mg/kg，平均值为13.931 mg/kg。Zn、Cu是生物体必需的微量元素，在生物体中生命必需元素含量一般高于非生命必需元素[15]。有研究指出，螺对Zn和Cu的富集能力较强，可达数十万倍[16]。软体动物的血液运输为含Cu的血蓝蛋白，同时Zn也存在于软体动物的酶系统中[17]，这使得螺体内Zn、Cu的含量较高。

微量Cr对维持生命体的各项生理活动有一定的帮助，但是过量的Cr会降低水生生物的免疫功能[18-19]。本次检测的样品中，Cr的含量在ND～8.431 mg/kg，平均含量为1.155 mg/kg。Cr在自然界中主要以三价和六价两种形式存在，三价铬对血糖调节和提高免疫力有一定的作用，但六价铬的毒害作用较大，多溶于水中并能稳定存在，对水生生物可以致死。这可能是Cr是生命必需微量元素却正常含量较低的原因。

本次样品Pb的含量范围为0.142～2.792 mg/kg，平均值为0.849 mg/kg。Pb可以与生物体内的酶、蛋白质和氨基酸的功能团结合，影响机体的生理生化各项功能[20]。Pb含量比Cu、Zn低，可能与Pb有毒性，铜锈环棱螺本身具有自我保护的机制有关，使螺具有生理的排斥[17]。本次检测结果比陈道海等[15]检测的3种螺体内Pb的含量略高，这可能由于他们检测的样品为海水螺，重金属在生物体内的积累与盐度等环境有关，也可能是采样环境的Pb背景值较高。

Cd的检出范围是ND～0.321 mg/kg，均值为0.083 mg/kg。Cd是一种剧毒的重金属，并且具有致癌性和致突变性，其生物半衰期较长。研究者对此元素的关注较多，有研究指出此元素是一种“替代性”营养盐型重金属元素。翁焕新[21]认为，镉离子可以代替钙离子进入牡蛎生物体内。另有研究指出，当大量的Zn摄入机体可以阻止机体组织对Cd的吸收[22]，从而降低Cd带来的膳食风险。

2.2 不同地区铜锈环棱螺重金属含量

为了解长江中下游不同区域铜锈环棱螺重金属含量的情况，对安庆、铜陵、芜湖和太湖4个采样点的样品检测，然后进行差异性分析，得出结果如图4、5所示。

铜陵地区Cd的含量显著高于其他地区(P<0.05)，Zn的含量也较高。白晓宇等[23]对铜陵矿区土壤重金属污染分析表明，Cd元素的污染风险较大，可能与当地污水农业灌溉及铅锌矿床的开发有关。叶宏萌等[24]研究指出，铜陵矿区河流沉积物Zn含量高于背景值是由于汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘与尾矿沉积物叠加形成的。本次检测出Cd和Zn的含量较高，应该与当地铅锌矿床的开发密不可分。

图4 长江下游不同地区重金属的主坐标分析图Fig.4 Principal coordinates analysis of heavy metals in different regions of the Yangtze River

安庆地区Cr的含量和Pb的含量较高，Cu的含量相对较低。重金属Cr污染主要来源一般为金属冶炼和合金的生产，可能与安庆当地的工业区相关[25]。Pb的含量略高可能与采样点的环境相关。

芜湖和太湖地区Cu的含量相对于其他地方略高，这两个地方应该加强对Cu元素的监测和治理。

2.3 重金属残留风险评估

依据相关规定的要求(见1.5.1)，此次调查的铜锈环棱螺样品，Cr和Pb的超标率分别为14.29%和28.57%，其他元素均没超标。依据单因子污染指数法，所有铜锈环棱螺样品的Cd残留均处于未污染水平。Cu残留绝大多数处于轻度污染水平以下，有5.71%样品处于中度污染水平，分别是芜湖和太湖两个采样点。Cr残留有71.42%样品处于轻度污染水平以下，14.29%样品为重度污染水平，安庆44.44%的样品和芜湖1个样品为重度污染。34.29%样品Pb残留处于轻度污染水平以下，28.57%处于重度污染水平，其中安庆有5个样品，芜湖有3个样品，铜陵和太湖各有1个样品。

图5 不同地区重金属含量Fig.5 Heavy metal content in different areas

重金属污染指数(MPI)来判断不同地区重金属积累情况。表3为铜锈环棱螺在不同地点的重金属污染指数分析，得出铜锈环棱螺体内重金属积累量为铜陵>芜湖>安庆>太湖。结合单因子污染指数法分析，铜陵地区整体重金属水平含量较高，安庆地区Pb和Cr的含量较高。这与这两个地区的工业较发达有关。

表3 铜锈环棱螺的重金属污染指数

Tab.3 The Metal Pollution Index (MPI) ofBellamyaaeruginosa

地区Area重金属种类KindsofheavymetalsCdCrPbCuZnMPI安庆0．0332．6111．1614．10627．3861．619铜陵0．1720．5830．65415．44261．9172．289芜湖0．0830．9480．87816．57436．5242．110太湖0．04400．4530．70819．89732．9321．560

2.4 膳食风险评估

目前JECFA制定的Cr、Cu和Zn的PTWI值分别为0.006 7、3.5和7 mg/kg[26]，Cd的暂定每月耐受摄入量(PTMI)为0.025mg/kg[27]，Pb的PTWI值已取消[28]。以成人体重60 kg计算，假设成人每天食用螺蛳的量为20 g[28]，成人每周食用长江下游铜锈环棱螺Cd、Cr、Cu、Zn的摄入量相当于PTWI的3.32%、40.21%、0.93%和1.33%。因此，食用长江下游的铜锈环棱螺对一般人群带来重金属不良影响的可能性不大，但敏感人群对食用铜锈环棱螺的频率还应值得注意。

3 结论

长江安徽段和太湖地区铜锈环棱螺体内重金属平均含量由高到低的顺序为Zn>Cu>Cr>Pb>Cd。依据相关规定的要求，此次调查的铜锈环棱螺样品，Cr和Pb的超标率分别为14.29%和28.57，其他元素均没超标。通过单因子污染指数法和重金属污染指数法对不同地区重金属含量比较分析发现，铜陵地区整体重金属水平含量较高，安庆地区Pb和Cr的含量较高。这与这两个地区的工业较发达有关。从食用安全性分析，食用长江下游的铜锈环棱螺对一般人群带来重金属不良影响的可能性不大，但敏感人群对食用铜锈环棱螺的频率还应值得注意。

[1] 马陶武, 朱程, 王桂岩, 等. 铜锈环棱螺对沉积物中重金属的生物积累及其与重金属赋存形态的关系[J]. 应用生态学报, 2010, 21(3): 734-742.

[2] 马陶武, 周科, 朱程, 等. 铜锈环棱螺对镉污染沉积物慢性胁迫的生物标志物响应[J]. 环境科学学报, 2009, 29(8):1750-1756.

[3] 马陶武, 朱程, 周科, 等. 铜锈环棱螺对铅污染沉积物慢性胁迫的繁殖响应和氧化应激反应敏感性[J]. 生态学报, 2009, 29(10): 5350-5357.

[4] Ma T W, Zhu C, Zhou K, et al. Bioaccumulation of sediment heavy metals inBellamyaaeruginosaand its relations with the metals geochemical fractions[J]. J Appl Ecol, 2010, 21(3): 734-742.

[5] 陈素兰, 胡冠九, 厉以强, 等. 长江江苏段生物体内重金属污染调查与评价[J]. 江苏地质, 2007, 31(3): 223-227.

[6] 孟学平, 申欣, 王妍, 等. 连云港海域螺类软体部分重金属和微量元素分析[J]. 食品科学, 2012, 33(22): 250-254.

[7] 马宏瑞, 张茜, 季俊峰, 等. 长江南京段近岸沉积物中重金属富集特征与形态分析[J]. 生态环境学报, 2009, 18(6): 2061-2065.

[8] 沈敏, 于红霞, 邓西海. 长江下游沉积物中重金属污染现状与特征[J]. 环境监测管理与技术, 2006, 18(5): 15-18.

[9] 刘欢, 吴立冬, 李晋成, 等. 中国贝类产品重金属污染现状分析与评价[S]. 中国农学通报, 2013, 29(29): 75-81.

[10] 中华人民共和国卫生部. GB2762—2012 食品中污染物限量[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012.

[11] 中华人民共和国农业部. NY5073—2006 无公害食品水产品中有毒有害物质限量[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.

[12] 王化泉. 关于海洋生物污染评价若干标准的初步探讨[C]//广东省海岸带和海洋资源调查文集(二). 广州: 广东科技出版社, 1984: 132-141.

[13] 黄亮, 李伟, 吴莹, 等. 长江中游若干湖泊中水生植物体内重金属分布[J]. 环境科学研究, 2002, 15(6): 1-4.

[14] Bo L J, Wang D J, Li T L, et al. Accumulation and risk assessment of heavy metals in water, sediments, and aquatic organisms in rural rivers in the Taihu Lake region, China[J]. Environ Sci Pollut R, 2014, 22(9): 6721-6731.

[15] 陈道海, 宋绍珠. 3种经济螺体内4种重金属元素含量及评价[J]. 台湾海峡, 2009, 28(1): 65-70.

[16] 袁维佳, 俞膺浩, 谷瑗, 等. 螺蛳对重金属元素的富集作用[J]. 上海师范大学学报(自然科学版), 2000, 29(3): 73-79.

[17] 孙维萍, 潘建明, 刘小涯, 等. 浙江沿海贝类体内重金属元素含量水平与评价[J]. 海洋学研究, 2010, 28(4): 43-49.

[18] 王晓波, 李建国, 刘冬英, 等. 广州市市售大米中铬污染水平及健康风险评价[J]. 中国食品卫生杂志, 2015, 27(1): 75-78.

[19] 李海艳, 李霞, 骆美蓉. 苯酚和铬对麦穗鱼的急性毒性及苯酚麦穗鱼的遗传毒性研究[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(12): 5389-5391.

[20] 陈海仟, 张美琴, 吴光红, 等. 中华绒螯蟹对Pb和Cd的富集与释放特性[J]. 水生生物学报, 2010, 34(4): 828-836.

[21] 翁焕新. 重金属在牡蛎中的生物积累及其影响因素的研究[J]. 环境科学学报, 1996, 16(1): 51-58.

[22] 王增焕, 林钦, 王许诺, 等. 华南沿海牡蛎重金属含量特征及其风险评估[J]. 水产学报, 2011, 35(2): 292-297.

[23] 白晓宇, 袁峰, 李湘凌, 等. 铜陵矿区土壤重金属元素的空间变异及污染分析[J]. 地学前缘, 2008, 15(5): 256-263.

[24] 叶宏萌, 袁旭音, 赵静. 铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效益[J]. 中国环境科学, 2012, 32(10): 1853-1859.

[25] 方文稳, 张丽, 叶生霞, 等. 安庆市降尘重金属的污染评价与健康风险评价[J]. 中国环境科学, 2015, 35(12): 3795-3803.

[26] 杨晨驰, 黄亮亮, 李建华. 东苕溪下游鲫鱼不同组织重金属含量分析及食用安全性评价[J]. 食品科学, 2013, 34(19): 317-320.

[27] 曾艳艺, 赖子尼, 许玉艳. JECFA对食品中镉的风险评估研究进展[J].中国渔业质量与标准, 2013,3(2):11-17.

[28] 王许诺, 陈成桐, 王增焕. 广东省主要养殖贝类体微量元素含量及其风险分析[J]. 中国渔业质量与标准, 2016, 6(3):14-19.

Content and risk assessment of heavy metal in Bellamya aeruginosain lower reaches of the Yangtze River

SONG Chao, ZHANG Cong, MENG Shunlong, BING Xuwen, CHEN Jiazhang*

(Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences;Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Aquatic Products on Environmental Factors (Wuxi), Ministry of Agriculture, P. R. China;Fishery Eco-Environment Monitoring Center of Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture: Wuxi 214081, China)

In order to get information about heavy metal pollution in the lower reaches of the Yangtze River, the Anhui section of the Yangtze River and Taihu Lake were selected as the sampling points, whileBellamyaaeruginosawas chosen as the target of research, and heavy metals in muscle tissues were monitored. Thirty-fiveB.aeruginosasamples were collected in August 2015, and the contents of heavy metals in these samples were determined using atomic absorption spectrophotometer. The results showed that: the contents of heavy metal Cd, Cr, Pb, Cu and Zn inB.aeruginosawere found and their contents were 0.083, 1.155, 0.849, 13.931 and 39.780 mg/kg, respectively. Compared to the national standards, the rate of excessive chromium and lead were 14.29% and 28.57%, respectively, while the other elements did not exceed the standards. According to the analysis of collection sites for heavy metal content, it can be seen that the overall level of heavy metal content in Tongling was higher than other sampling sites, and the levels of lead and chromium in Anqing were also higher relatively. Based on the risk assessment of human consumption, the concentration of Cd、Cr、Cu、Zn accounted for 32%、40.21%、0.93% and 1.33% of provisional to- lerated weekly intake (PTWI). Thus, human exposure to Cd、Cr、Cu、and Zn viaBellamyaaeruginosafrom lower reaches of the Yangtze River was in a safe range. For sensitive people, they should pay attention to the eating frequency. The result may be helpful to the effective control of heavy metal pollutions in the lower reaches of the Yangtze River, and realization of the scientific health risk management while providing support of technical data for the management of aquatic product quality safety. [Chinese Fishery Quality and Standards, 2016, 6(4):6-11]

lower reaches of the Yangtze River; heavy metal;Bellamyaaeruginosa; risk assessment

CHEN Jiazhang, chenjz@ffrc.cn

2016-04-27；接收日期：2016-05-20

农业部财政项目“长江下游渔业生态环境监测与评价”(2011-2015)；国家水产品质量安全风险评估(GJFP201501004)

宋超(1985-)，男，助理研究员，研究方向为渔业生态环境与水产品质量安全，songc@ffrc.cn 通信作者：陈家长，研究员，研究方向为渔业生态环境与水产品质量安全，chenjz@ffrc.cn

S94

A

2095-1833(2016)04-0006-06