郭遠明，劉 琴，顧 捷，尤炬炬，劉士忠，孫秀梅

（浙江省海洋水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部重點漁場漁業(yè)資源科學觀測實驗站，

浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術研究重點實驗室，浙江 舟山 316100）

0 引言

目前，海洋環(huán)境中的重金屬污染問題非常嚴重。貝類作為移動性較小的水生生物，對重金屬等污染物具有較強的生物富集能力，因此研究者經(jīng)常以它作為指示生物監(jiān)測環(huán)境污染，如文獻［1—10］中的研究者提出貽貝Mytilusedulis可以作為重金屬污染的指標種。通過海洋貝類對水體中重金屬富集能力的研究，可以較好地掌握其對環(huán)境中重金屬的吸附和釋放過程以及對重金屬的富集規(guī)律，為建立完善的貝類對重金屬吸附和釋放的數(shù)學模型，科學評價海域環(huán)境功能及合理劃分海域類型提供科學依據(jù)。

Pb作為水污染中較為重要的污染指標之一，目前國內(nèi)外的相關專家已經(jīng)對海洋貝類富集Pb的問題開展了較多的研究，如蔡立哲 等［8］作了菲律賓蛤Ru－ditapesphilippinarum在高含量鋅鉛水體中對金屬積累的研究，王曉麗 等［1］、張少娜 等［3］、李學鵬 等［5］和陳海剛 等［6］則開展了多種海洋貝類對Pb等重金屬的富集動力學研究，文獻［11—12］的研究者對一些雙殼類、螺類等貝類富集海水及沉積物中重金屬機制和能力作了研究。但是這些研究都是通過數(shù)學模型來研究貝類對重金屬的富集能力的［1－8，10－12］，本文通過泥蚶Tegillarcagranosa、菲律賓蛤Ruditapesphilippinarum、縊蟶Sinonovaculaconstricatcanarck和單齒螺Monodontalabio在添加Pb2＋的海水生活后，體內(nèi)Pb殘留量變化來探討貝類對Pb的富集機制和富集規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 富集試驗

1.1.1 試驗材料

試驗用的海水取自浙江省海水增養(yǎng)殖基地——浙江省舟山市普陀區(qū)西閃島附近海域，其鹽度約為28.5～29.0、pH 值約為8.1～8.3，Pb質(zhì)量濃度為0.001mg／L。試驗中Pb含量調(diào)節(jié)使用國家標準物質(zhì)研究中心生產(chǎn)的有效期內(nèi)的標準溶液。試驗生物泥蚶、菲律賓蛤、縊蟶和單齒螺全部取自浙江省舟山市普陀區(qū)東河菜場，其中：泥蚶殼長平均為2.9cm（S2＝0.16），體質(zhì)量平均為5.9g，（S2＝0.75）；菲律賓蛤殼長平均為3.4cm（S2＝0.04），體質(zhì)量平均為7.0g（S2＝0.31）；單齒螺殼長平均為2.4cm（S2＝0.10），體質(zhì)量平均為4.7g（S2＝0.26）；縊蟶殼長平均為9.9cm（S2＝1.90），體質(zhì)量平均為15.0g（S2＝7.3）。

1.1.2 試驗方法

泥蚶、菲律賓蛤、單齒螺和縊蟶的富集試驗分開進行。每種貝類實驗均設6組，在尺寸為80cm×50cm×50cm的有機玻璃缸內(nèi)加入100L海水，每個玻璃缸中放入80只（粒）貝類暫養(yǎng)，在暫養(yǎng)過程中每24h換水1次，24h保持充氧。暫養(yǎng)7d后，取出死亡和行動異常的貝類，加入一定量的Pb標準溶液，使各實驗組增加的Pb質(zhì)量濃度分別為0.0，0.002 5，0.005，0.010，0.025和0.050mg／L，采用半靜水法進行富集試驗。整個試驗過程中每12h換水1次，每2d換水時投喂1次小球藻，24h保持充氧，控制室溫為22～26℃，實測試驗期間水溫為24.1～25.7℃。每天換水時及時將行為異常或者死亡的貝類撈出。

根據(jù)試驗設置的時間，每次隨機取5只（粒）生長正常的貝類，檢測貝類肌肉組織中的Pb殘留量。

1.2 貝類體內(nèi)Pb殘留量檢測

1.2.1 測試儀器

測試儀器為美國Varian AA 240DUO原子吸收光譜儀（石墨爐系統(tǒng)）和德國Milestone Ethos T微波消解儀。

1.2.2 測試方法

將貝類去殼后，取肌肉組織搗碎，稱取0.25g左右的濕樣于消解罐中，加入6mL的HNO3和2mL的H2O2，加蓋放置過夜，再放入微波消解外罐中，旋緊密封蓋，放入微波消解儀中消解，消解結束后冷卻至室溫，開蓋，將消解罐置于趕酸裝置上，170℃時將酸趕至近干，取下冷卻，加水稀釋消化液，轉(zhuǎn)移至25mL的容量瓶中，定容，上機檢測。

微波消解條件：設定功率900W，10min升溫到140℃；8min 140℃升溫至220℃；220℃恒溫20min；15min降溫至40℃左右。

原子吸收光譜儀條件：鉛燈波長283.3nm，燈電流9.0mA，狹縫0.5nm，Zeeman效應扣背景，峰高計算模式，自動配制進樣。氬氣出口壓力為0.2～0.4MPa，冷卻水壓力為40kg／cm2。

基改劑：1%磷酸。

石墨爐條件見表1。

表1 石墨爐升溫程序Tab.1 The heating program of graphite oven

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

貝類肌肉組織中Pb含量以濕重計。對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，所有數(shù)據(jù)均3次重復測定，采用平均值表示。貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度進行線性回歸分析，計算其k、R2值。把貝類肌肉組織中的Pb含量與養(yǎng)殖水體中的Pb質(zhì)量濃度作比較，以表示貝類對Pb的富集倍數(shù)。

2 結果與討論

2.1 貝類體內(nèi)Pb殘留量與時間的關系

泥蚶體內(nèi)Pb殘留量在不同Pb質(zhì)量濃度的水體中隨時間的變化曲線如圖1所示。

圖1 泥蚶體內(nèi)Pb殘留量隨時間的變化曲線Fig.1 Change curve of Pb residue in Tegillarca granosa body along with time

菲律賓蛤體內(nèi)Pb殘留量在不同Pb質(zhì)量濃度的水體中隨時間的變化曲線如圖2所示。菲律賓蛤在水體Pb質(zhì)量濃度為0.051mg／L的試驗組中于20d后出現(xiàn)少量死亡。

單齒螺體內(nèi)Pb殘留量在不同Pb質(zhì)量濃度的水體中隨時間的變化曲線如圖3所示。

縊蟶體內(nèi)Pb殘留量在不同Pb質(zhì)量濃度的水體中隨時間的變化曲線如圖4所示?？O蟶在水體Pb質(zhì)量濃度為0.003 5～0.051mg／L的各試驗組中于10d后陸續(xù)出現(xiàn)少量死亡，其中在水體Pb質(zhì)量濃度為0.051 mg／L的試驗組中死亡最多，30d時累計死亡23只。

圖4 縊蟶體內(nèi)Pb殘留量隨時間的變化曲線Fig.4 Change curve of Pb residue in Sinonovacula constricat canarck body along with time

從不同貝類在不同Pb質(zhì)量濃度水體中體內(nèi)Pb殘留量隨時間的變化曲線可以看出，在水體Pb質(zhì)量濃度低于0.051mg／L的所有試驗組中，1d時4種貝類體內(nèi)Pb殘留量升高，在3d左右時又明顯降低，在5～10d后又繼續(xù)升高，在20～25d后的增加量低于5～10d的增加量。在水體Pb質(zhì)量濃度為0.006 mg／L的試驗組中，泥蚶1d時體內(nèi)Pb殘留量為0.28mg／kg（富集倍數(shù)46.7），3d時為0.24mg／kg（富集倍數(shù)40）；菲律賓蛤1d時體內(nèi)Pb殘留量為0.14mg／kg（富集倍數(shù)23.3），3d時為0.08mg／kg（富集倍數(shù)13.3）；單齒螺1d時體內(nèi)Pb殘留量為0.38mg／kg（富集倍數(shù)63.3），3d時為0.16mg／kg（富集倍數(shù)26.7）；縊蟶1d時體內(nèi)Pb殘留量為0.14 mg／kg（富集倍數(shù)23.3），3d時為0.10mg／kg（富集倍數(shù)16.7）。在天然Pb質(zhì)量濃度（0.001mg／L）的水體中，除了菲律賓蛤?qū)b仍然有較明顯的富集（30d時菲律賓蛤體內(nèi)Pb殘留量達到1.5mg／kg）外，其它3種貝類對Pb沒有明顯的富集。水體中Pb質(zhì)量濃度達到0.003 5mg／L時，泥蚶對Pb富集明顯。水體中Pb質(zhì)量濃度達到0.006 0mg／L時，菲律賓蛤?qū)b富集明顯。水體中Pb質(zhì)量濃度達到0.011 0mg／L時，縊蟶和單齒螺對Pb富集明顯。在水體Pb質(zhì)量濃度為0.051mg／L的試驗組中，除了泥蚶外，其它貝類沒有見到3d時體內(nèi)Pb殘留量比1d時低的現(xiàn)象，不過從1～3d時體內(nèi)Pb殘留量增加量遠遠小于0～1d時，也小于3～5d的增加量（單齒螺在1～3d時和3～5d時體內(nèi)Pb殘留量增加量接近）。貝類在重金屬含量較高的水體中體內(nèi)Pb殘留量不斷增加的現(xiàn)象，與其它研究結果相似，不過在3d左右時體內(nèi)Pb含量 明顯下降的現(xiàn)象未見報道［1－8，10－12］。筆者在貝類對海水中Cu的富集能力的研究中發(fā)現(xiàn)，貝類體內(nèi)Cu含量總體上隨富集時間的增加而增加，但在3～5d時，貝類體內(nèi)Cu含量也出現(xiàn)明顯降低的現(xiàn)象［13］。

2.2 貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度的關系

在實驗初始階段，貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度關系不大，但隨著時間推移，貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出了一定的正相關關系。圖5～8為10，20和30d時4種貝類體內(nèi)Pb質(zhì)量濃度的關系圖。貝類體內(nèi)對Pb的富集規(guī)律整體上與其他研究人員所探討的雙箱模型一致［1－6］。

從圖5～8中可以看出，貝類體內(nèi)Pb殘留量基本上是隨著水體中Pb質(zhì)量濃度的增高而增高的，但是，除了泥蚶和縊蟶在20d和30d時體內(nèi)Pb的殘留情況外，在水體低Pb質(zhì)量濃度（≤0.026 0mg／L）時，貝類體內(nèi)Pb殘留量增加的比率明顯小于高Pb含量時增加的比率。分析其原因，可能是因為當水體中Pb質(zhì)量濃度較低時，比原生存環(huán)境稍高含量的Pb使貝類在生理上產(chǎn)生抑制作用，使貝類未能較好地按照雙箱模型對Pb進行吸附和釋放，而當水體中Pb質(zhì)量Pb殘留量與水體中濃度進一步增加時，貝類在生理上對Pb產(chǎn)生的抑制作用影響可以忽略不計，能較好地按照雙箱模型對Pb進行吸附和釋放。泥蚶和縊蟶在20，30d時體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度的關系在整個試驗Pb含量范圍內(nèi)比較一致，表明隨著時間的推移，泥蚶和縊蟶在生理上對Pb產(chǎn)生的抑制作用相對于雙箱模型對Pb進行吸附和釋放作用可以忽略不計。

2.3 貝類體內(nèi)Pb殘留量、水體中Pb質(zhì)量濃度及其與富集時間的關系

貝類長期生活在某一Pb質(zhì)量濃度變化不大的環(huán)境中，對Pb的吸附和解析處于一個動態(tài)平衡過程。將貝類放入Pb質(zhì)量濃度較高的水體中后，由于理化作用，對Pb的吸附速率明顯大于對Pb的解析速率，導致貝類體內(nèi)Pb殘留量升高。但是，隨著貝類體內(nèi)Pb含量的升高，貝類在生理上對Pb產(chǎn)生抑制作用，導致對Pb的吸附速率減慢或者對Pb的解析速度加快，使貝類體內(nèi)Pb殘留量降低。不過，隨著時間的推移，貝類又逐漸適應新的環(huán)境和自身體內(nèi)較高含量的Pb的存在，對Pb的吸附速率和解析速率均恢復正常，并且對Pb的吸附速率大于對Pb的解析速率，使貝類體內(nèi)Pb含量升高，經(jīng)過一段時間后，貝類體內(nèi)Pb含量與環(huán)境中Pb質(zhì)量濃度又建立一個新的動態(tài)平衡，貝類體內(nèi)Pb殘留量保持某一恒定數(shù)值，如圖1～4所示。

貝類對Pb的這種富集變化可能與軟體動物的解毒機制有關。金屬硫蛋白可調(diào)節(jié)金屬在貝內(nèi)體內(nèi)的代謝與平衡［9］。進入貝類體內(nèi)細胞的Pb離子較高時，金屬硫蛋白生理學積累會達到飽和，與硫蛋白結合的Pb最后會通過胞吐作用被排出體外，這時會導致貝類體內(nèi)的Pb積累降低。不過隨著時間的推移，Pb離子的超量能激發(fā)新的金屬硫蛋白的表達，大部分金屬就會以無毒形式結合于新合成的金屬硫蛋白中，貝類體內(nèi)Pb離子將會達到更高的富集，并趨于平衡。

表2 貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度的相關性分析Tab.2 The relativity of Pb residue in seashell with Pb concentration in water

2.4 不同貝類對Pb富集能力的比較

貝類體內(nèi)Pb殘留量與水體中Pb質(zhì)量濃度的相關性分析的k值在一定程度上反映了貝類對Pb的富集能力。從表2中可以看出，不同貝類斜率k值相差較大，在10d時，菲律賓蛤的k值最大，單齒螺的最小。隨著時間的增加，同一貝類的k值不斷增加，但是增加的幅度逐漸變小。單齒螺的k值始終是4種貝類中最小的。雙殼類對Pb的富集效應明顯大于單殼類。從貝類對海水中Cu的富集能力的研究中發(fā)現(xiàn)，單殼類對Cu的富集效應明顯大于雙殼類［13］。不同貝類對重金屬的富集能力是不同的，這與貝類的生活習性相關。本文選用的雙殼貝類為濾食性，以水體中懸浮物為食（主要包括懸浮顆粒、有機碎屑和浮游植物）；單殼類為舔食性，主要以表層沉積物為食，表層沉積物主要是由水體中沉降的懸浮顆粒和有機碎屑組成。懸浮物質(zhì)中的Pb含量高于表層沉積物中的Pb含量［14］，這可能是由于水體中懸浮物對Pb的富集作用較大，導致雙殼類對Pb的富集能力大于單殼類。

3 結論

泥蚶、菲律賓蛤、單齒螺和縊蟶在添加了Pb的海水中均表現(xiàn)出了對Pb有一定的富集效應，雙殼類對Pb的富集效應明顯大于單殼類。泥蚶和縊蟶在Pb質(zhì)量濃度達到0.003 5mg／L的水體中對Pb的富集作用明顯，菲律賓蛤在Pb質(zhì)量濃度達到0.006mg／L的水體中對Pb的富集作用明顯，單齒螺在Pb質(zhì)量濃度達到0.011mg／L的水體中對Pb的富集作用明顯?？傮w上，水體中Pb質(zhì)量濃度越高，貝類體內(nèi)富集的Pb含量也越高，兩者之間具有一定的正相關。貝類在添加了Pb的水體中時間越長，體內(nèi)富集的重金屬含量越高。但在水體Pb質(zhì)量濃度低于0.051mg／L的所有試驗組中，在3d時間左右，貝類體內(nèi)重金屬含量出現(xiàn)低值，這可能是金屬硫蛋白參與調(diào)解，貝類體內(nèi)Pb離子代謝與平衡導致此低值的出現(xiàn)。

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