深圳南澳海域半叶马尾藻的金属元素富集特性分析*

刘莉萍，杨舒珊，金 刚

（深圳职业技术学院 应用化学与生物技术学院，广东 深圳 518055）

半叶马尾藻（Sargassum hemiphyllum）隶属褐藻门（Phaeophyta）、马尾藻科（Sargassaceae）、马尾藻属、反曲叶亚属，在我国东海和南海沿岸均比较常见[1]．大部分马尾藻不直接食用，但可广泛用于饲料、藻胶和医药行业．马尾藻中含有丰富的矿物质和维生素，是某些矿物质和维生素的重要来源[2]．半叶马尾藻中富含海藻多糖，海藻多糖具有抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、抗氧化、免疫调节等作用[3-7]．此外，半叶马尾藻也能从周围水环境中富集浓度很低的营养盐和重金属元素[8-10]，所吸附的重金属元素能被酸很好地解吸[11-12]，是一类很有潜力的生物吸附材料．因而研究利用马尾藻作为生物吸附材料，用于生态环境污染的治理和修复，对实现某些地区资源与环境的可持续发展，不仅具有理论意义，而且具有潜在的应用价值．本研究通过对深圳近岸海水域半叶马尾藻和海水中的金属元素含量进行分析，探究金属元素在生态系统内的迁移和转化规律，有助于研究生物富集作用，为半叶马尾藻的环保作用提供基础数据．

1 实验部分

1.1 材料与试剂

2016年3月至5月在深圳南澳月亮湾采集半叶马尾藻及海水．

As，Pb，Cu，Cd，Zn，Fe，Mn，Se，Ni，Cr，K，Ca，Na，Mg 单标准溶液（浓度为 1000μg·mL-1，广东分析测试中心科力技术开发公司），使用时用1%硝酸溶液将其逐级稀释成标准溶液使用液．

浓硝酸、高氯酸均为优级纯；其余试剂为分析纯；实验室用水为超纯水．

硝酸-高氯酸混合酸（4+1）：量取40 mL浓硝酸和10 mL高氯酸，依次加入烧杯中，混匀．

硝酸溶液（1%）：量取1 mL浓硝酸，稀释至100 mL，混匀．

氢氧化钠溶液（100g/L）：称取10 g氢氧化钠，用水溶解，稀释至100mL，置于聚乙烯塑料瓶中保存．

1.2 仪器与设备

7500型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）美国Agilent公司；BSA224S电子分析天平（感量0.1mg） 德国赛多利斯公司；Cascada超纯水系统 美国PALL公司；LG-04摇摆式高速中药粉碎机（200g） 新昌县德科机械有限公司．

1.3 马尾藻试样制备

马尾藻试样经淡水冲洗干净，除去表面的泥沙和附生物，再用去离子水洗涤3次，置于阳光下晒干，除去表面水分，放入 100℃烘箱烘干至恒重，粉碎，过40目筛，保存于干燥器中备用．

1.4 试样消化处理

1）海水试样消化：准确吸取10 mL海水试样于锥形瓶中，加入硝酸-高氯酸混合液25 mL，在可调式电炉上消解．若消化液无澄清透明，再补加少量硝酸-高氯酸混合液，消解至消化液呈澄清透明．继续加热赶酸至近干，加入5 mL去离子水，再次加热除去多余的混合酸，待赶酸至3 mL时，冷却至室温，将消化液移入50 mL容量瓶中，用水定容，摇匀备用．同时做试剂空白试验．

2）马尾藻试样消化：准确称取试样 1g（精确至0.1mg）于锥形瓶中，加入硝酸-高氯酸混合液25 mL，在可调式电炉上消解．若消化液呈棕黑色，再加少量混合酸，消解至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色．加入20 mL水赶酸2次，每次赶酸至残留消化液2 mL，冷却后将消化液移入50 mL容量瓶中，用水定容，混匀备用．同时做试剂空白试验．

1.5 试样测定

1）海水试样测定：用原始消化液直接测定As，Pb，Cu，Cd，Zn，Fe，Mn，Se，Ni，Cr；原始消化液逐级稀释 500倍后，用于测定 K，Na，Ca；原始消化液逐级稀释1000倍后，用于测定Mg．

2）马尾藻试样测定：用原始消化液直接测定Pb，Cu，Cd，Zn，Fe，Se，Ni，Cr；吸取原始消化液1 mL于10 mL比色管中，定容，供测定Mn，K，Na；吸取1 mL原始消化液于50 mL比色管中，定容，供As，Ca的测定；吸取2.5 mL原始消化液于50 mL比色管中，定容，供Mg的测定．

1.6 标准工作溶液配制

用 1%硝酸溶液逐级稀释离子标准储备液（1000 μg·mL-1）成标准工作溶液．

As，Pb，Cu，Cd，Zn，Mn，Se，Ni，Cr工作液浓度为 0，4，10，20，30，40ng·mL-1．

Fe，K，Na，Ca，Mg工作液浓度为 0，0.2，0.5，1.0，1.5，2.0 μg·mL-1．1.7 ICP-MS工作所条件

利用多元素溶液对ICP-MS仪器测定时的工作条件进行优化，结果见表1．

表1 ICP-MS仪器工作参数

2 结果与讨论

2.1 标准曲线绘制

按优化的工作条件进行测定，以测量的响应值（Y）为纵坐标，相应浓度（X）为横坐标，绘制标准曲线，标准曲线线性关系良好，相关系数r均在0.997以上，结果见表2．

2.2 方法的准确性与精密度

按优化的工作条件进行加标回收实验，平行测定5次，结果见表3．

由表3数据可知，14种金属元素测定方法回收率在97.3%～105.7%，RSD小于6.7%，方法准确、可靠．

表2 标准曲线线性范围（ng·mL-1）

2.3 金属含量测定

半叶马尾藻及其采集海域水体（海水）中金属元素含量测定结果见表4．

由表4数据可知，在半叶马尾藻中，金属元素含量存在差异性．即使是同种金属，在不同时期的半叶马尾藻中，金属元素含量也不同．在海水中含量最多的金属是Na，其次是Mg，Ca，K．

半叶马尾藻中金属含量由大到小排序是K，Ca，Na，Mg，与海水中金属元素含量顺序相同．虽然各批次富集金属元素含量存在差异，但是均呈上升趋势，原因可能是：从3月到4月，阳光不断地增强，半叶马尾藻不断生长，光合作用也在加强，需要不停地从海水中吸取各种金属元素，参与到自身的生长代谢循环活动，导致体内在的金属元素含量不断的增加．

2.4 半叶马尾藻对金属元素的富集能力

根据半叶马尾藻及其采集海域水体（海水）中金属元素含量计算富集系数，结果见表5．

由表5数据可见，半叶马尾藻中每种金属元素含量均大于其海水中金属元素含量，金属元素的富集系数在0.75与85500之间，其中，富集能力最强的是半叶马尾藻对 As的富集，富集能力较弱的是Se，富集能力最小的是半叶马尾藻对Mg的富集．半叶马尾藻对As，Cd，Fe的富集能力要远远大于对Zn，Pb的富集能力．实验结果为区域运用藻类治理污水，水资源保护提供有用的数据支撑．

表3 回收率和精密度（mg/kg干质量，n=5）

表4 半叶马尾藻和海水中金属元素含量（mg/kg 干质量，n=2）

表5 半叶马尾藻对金属元素的富集系数

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