南京长江江豚省级自然保护区鱼类重金属含量与风险评价

单红，高天珩，夏越勇，吴丹，周国勤

（1. 南京市水产科学研究所，江苏 南京 210036；2. 河海大学海洋学院，江苏 南京 210098）

长江江豚（Neophocaena asiaeorientalis），主要分布于长江中下游干流及洞庭湖和鄱阳湖两大通江湖泊[1-2]，在白鱀豚功能性灭绝后，是长江现存的唯一淡水鲸类[3-4]。2013 年，长江江豚被列为IUCN 红色名录极危物种，在2018 年被列为IUCN/SSC 极度濒危级，现已被证实已成为江豚独立的进化支系[1]。由于渔业捕捞、航运干扰、水体污染和食物资源减少等因素的影响，长江江豚生存现状日益恶化[5]。因此，保护长江江豚成为近几年一项重要的课题，其中就地保护是濒危珍稀动物保护的最根本途径[6]。南京长江江豚省级自然保护区，位于江苏省南京市长江江段，西起苏皖省界，东至南京长江大桥，总面积86.92 km2。为了有效保护江豚，南京江豚保护区内也采取了彻底禁渔措施，来保护长江江豚及其饵料鱼类，但是就地保护不能完全杜绝人类活动的干扰，水质等环境因素也会影响江豚的生存。

近年来，由于长江沿岸地区工农业与城市的迅速发展，通过各种途径进入长江水域的重金属不断累积，并通过水体转移被鱼类吸收，产生生物毒性效应[7-8]。铜（Cu）和锌（Zn）被认为是必需元素，在生

物体内有着重要的生物学功能，如作为酶的成分、激活剂等，但摄入过量也会产生毒性；铅（Pb）、镉（Cd）和砷（As）则属于强毒性非必需元素，超过一定含量对生物体生长和发育会带来严重危害[9-11]。总体来看，在长江下游不同江段，江苏段重金属含量最高，而南京段因经济发达、人口密集，成为了江苏段主要的重金属污染排放区[8，11]。水体中的一些重金属易被水生生物经食物链传递，可能对高营养级生物的生长发育产生威胁[12-14]。根据张慧婷等[15]研究报道发现，长江口鱼虾的重金属污染存在加重的趋势，威胁洄游入海的中华鲟幼鱼生长发育。目前关于长江南京段江豚的饵料鱼类重金属含量的研究较少。因此，该研究通过测量南京长江江豚自然保护区内5 种常见鱼类重金属含量，了解江豚受重金属污染的潜在风险，以期为合理规划、整治和管理保护区水生态环境提供科学参考依据。

1 材料与方法

1.1 采样点布设

2018 年6 月、9 月、12 月在南京长江江豚自然保护区进行3 次采样，在江心洲和新济洲两岛周围设置采样点，此区域均有江豚出没，采样点分布如图1 所示。

1.2 鱼类样品采集

该研究利用复合流刺网（网高2 m，网长30 m）进行捕捞。对采集到的鱼类在现场进行种类鉴定，并测量体长、体质量等生物学特征，记录相关数据。即将所有样品于-20 ℃冷冻保存。选取长江南京段渔获物中数量较多的鳊、鳜、、鲢和鲫等5 种江豚饵料鱼类[16]，每次每种鱼类采集5尾，采集后立即放入清洁的聚乙烯袋中，做好标记并密封，放入冷藏箱内0～4 ℃保存，带回实验室立

图1 江苏南京长江江豚自然保护区采样点分布图

1.3 鱼类重金属含量测定

鱼类样品在室温条件下自然解冻后，选取个体大小相近的同种鱼，用去离子水洗净、晾干。将鱼背鳍下方去皮肌肉组织用匀浆机打匀后作为测试样品。

称取0.5 g 待测样品至溶样杯中，加入12 mL浓HNO3，置于120 ℃电子控温加热板上预消化40 min左右，直到NO2排放完全，再进行微波消解。样品消解后，再置于控温加热板上进行赶酸浓缩加热处理，冷却后用去离子水定容至25 mL 备用。

重金属测量采用电感耦合等离子体质谱法ICP-MS（Perkin Elmer 公司，型号ELAN DRC-e）测定样品中Pb、Cd、As、Cu 和Zn 的质量分数，同时测定试剂空白液及标样。

1.4 数据处理与评价分析

1.4.1 数据处理 根据X=[（A1-A2）×V×1 000]/（M×1 000）计算所测样品的质量分数。式中，X 为样品中重金属的质量分数（mg/kg），A1为样品所测得的质量分数（μg/mL），A2为空白对照所测得的质量分数（μg/mL），V 为样品处理后的总体积（mL），M 为称量的样品实际重量（g）。数据经Excel 2016 初步整理后，采用SPSS 21.0 统计软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），并用Duncan’s 检验鱼类在不同季节重金属含量的差异，P＜0.05 表示差异具统计学意义。

1.4.2 评价分析 采用单项污染指数法评价鱼体内某一种重金属污染情况[17]，计算公式如下：

式中：Pi 为第i 种重金属的单因子污染指数，Ci 为第i 种重金属的实测值，Si 为第i 种重金属的标准值。因GB2762—2017《食品中污染物限量》未对Cu和Zn 在食品中的限量标准进行规定，故该研究仅对Pb、Cd 和As 进行重金属单因子评价，Pb、Cd 和As 分别取0.5、0.1 和0.5 mg/kg 作为评价标准。以单因子污染指数作为某重金属是否对鱼类产生污染的评价指标，Pi＜0.5 为未受重金属污染水平，0.5≤Pi＜1 为轻度污染水平，Pi≥1 为重度污染水平。

2 结果与分析

2.1 不同鱼类体内重金属的质量分数

在不同季节捕捞的5 种江豚饵料鱼类体内重金属含量如表1 所列。Cu 和Zn 两种元素在不同季节不同鱼体内富集的量均较多；Pb 元素在鳊鱼体内含量显著高于鳜、和鲢，而夏季捕捞的鲫与冬季捕捞的鳊体内Pb 含量无差异；Cd 在5 种鱼类体内的含量基本一致；As 在鳊鱼体内含量最低，在体内含量最高，其次是鲢和鲫。由此可见，保护区内的5 种鱼类均容易积累Cu 和Zn 两种元素，尤其以Zn的累积量最高，而、鲢和鲫相对鳊更容易积累As元素，但对Pb 元素的积累能力相对较弱。

表1 不同季节鱼体内重金属含量（干重）mg/kg

2.2 不同季节鱼体内重金属污染评价

5 种鱼体内3 种重金属污染情况的评价结果如表2 所示，在3 个季节捕捞的鲫均受到Cd 轻度污染（0.5≤Pi＜1），而仅是在夏季捕捞时发现受到As轻度污染（0.5≤Pi＜1），其他鱼类均没有受到Pb、Cd和As 污染。由此可见，保护区水域中的鳊、鳜、鲢3种重要鱼类尚未受到Pb、Cd 和As 的污染体内As的污染含量仅处于轻度污染水平，相比而言，鲫受Cd 的污染较为严重，尤其是冬季捕捞的鲫受Cd 的污染指数已达到0.7。

表2 不同季节鱼体内重金属污染指数

种类 季节 单因子污染指数Pi Pb Cd As鲢夏季 0.122 0.38 0.414秋季 0.126 0.44 0.294冬季 0.110 0.49 0.362鲫夏季 0.256 0.51 0.350秋季 0.138 0.54 0.402冬季 0.184 0.70 0.302

3 讨论

长江江豚位于淡水生态系统食物链的顶端，目前有关其摄食饵料鱼类的研究结果较少，有学者认为江豚对饵料鱼类具有一定的选择性，根据江豚潜水深度和游泳速度推测其主要摄食底层鱼类[18]，但是也有研究根据江豚与不同水层鱼类出现的一致性及同位素手段推测其可能更加偏爱捕食中上层鱼类[17-21]。该研究通过分析处在不同水层鱼类的重金属积累含量，了解江豚及人类受重金属影响的潜在生态风险[22-23]。

重金属在鱼体内与主要生物酶类的氢硫基中的硫结合形成难溶性的硫醇盐类，从而抑制鱼体内生物酶的活性，影响鱼类正常生理代谢，严重的可导致鱼类死亡；此外，重金属通过与体表黏液结合形成的蛋白质复合物，可覆盖整个体表，使鱼类窒息而亡[7，24]。Pb、Cd 和As 不是鱼类生殖生长必需的营养元素，体内含有Pb、Cd 和As 对其没有积极的生理作用[25-26]。研究发现，Cu 和Zn 作为生物体所必需的两种金属元素，保护区5 种鱼类的Cu 和Zn 均具有较高的积累量，尤其以Zn 的含量最为突出，可能是因为鱼类对于必需重金属元素的吸收作用较强[27-29]。而该研究中5 种不同的重金属（Pb、Cd、As、Cu 和Zn）在鱼类体内的含量存在差异，可能是由于这些重金属元素在鱼类体内的半衰期不同，同时也与重金属元素在保护区水体环境中的背景值有关[30-31]。

一般而言，在自然生态环境中，生物体内重金属的富集水平随生物体营养级升高，产生逐级放大的效应，但也存在一些重金属元素并不随食物链逐级放大[12-13，32]。考虑到重金属进入鱼体后，难以通过生物代谢方式排出体外，造成在鱼体内的累积[33-34]，因此饵料鱼类体内重金属含量也可以作为评价江豚暴露在水域环境中受重金属污染风险的间接指标。重金属单因子污染指数显示，夏季捕捞的体内As 的污染含量已处于轻度污染水平，而鲫受Cd的污染更为严重，尤其是冬季捕捞的鲫受Cd 的污染指数已达到0.7，Cd 和As 的污染程度较高，同时Cd 对鳜和的污染也应该引起重视，这意味着位于食物链顶层的江豚也可能会受到Cd 和As 不同程度污染，相比而言，保护区江豚重要饵料鱼类受Pb污染可以忽略。江豚保护区鳊、鳜、、鲢和鲫体内的重金属可通过被捕食进入江豚体内，最终对江豚的生长发育构成威胁。因此，关注江豚保护区水域中重要鱼类体内重金属污染状况对江豚保护具有重要作用，同时江豚对重金属的积累及其生理效应有待深入研究。