水产重金属 [浅谈水产动物中的重金属污染(1)]

《河北渔业》2011年第7期(总第211期) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　★专论与综述

doi :10. 3969/j . issn . 1004-6755. 2011. 07. 019

浅谈水产动物中的重金属污染

刘　丽1, 2, 邓时铭1, 2, 黄向荣1, 2, 曾春芳1, 2, 李小玲1, 2, 余红心3＊

(1. 农业部渔业产品质量监督检验测试中心, 湖南长沙410153; 2. 湖南省水产科学研究所,

湖南长沙410153; 3. 贵州广播电视大学, 贵州贵阳550000)

摘　要:近年来, 关于重金属污染事件屡见不鲜, 水产品中重金属超标在人体内的积累效应会对人类的健康造成危害, 如日本的“水俣病”就是由于重金属汞污染鱼贝类所造成的。因此, 本文从重金属污染水产动物的毒害机理以及危害等方面进行浅析, 以供参考。关键词:水产动物; 重金属; 污染

　　重金属是一类典型的累积性污染物, 广泛存在于生态环境中, 一旦被动物摄食, 可通过食物链逐级传递和富集, 并可在某些条件下转化为毒性更大的金属-有机化合物, 最终危害人类的健康[1]。只有了解水产动物对重金属的毒理效应及富集规律, 才能更好地指导水产养殖行业的发展, 保证水产品质量安全。

种金属毒性大小。也可研究金属污染物的相对毒性, 判定实验生物对重金属实际摄入量与健康承受量之比, 即求重金属污染物的安全阈。污染物安全阈值越大, 其危害越小, 反之, 危害越大。汞、铅和镉等重金属具有极小安全阈, 对生物和人体

的危害越大。鱼类生长的不同阶段及不同重金属种类对鱼类的毒性都是不一样的。崔可铎等[3]研究发现, 重金属对鱼卵孵化的毒性其顺序为Cu

2+

1　重金属污染的毒理效应及富集规律研究进展

所谓重金属是指密度大于5g /cm 的一类金属元素, 大约有45种, 环境污染所说的重金属, 实际上主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属, 也包括具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等

[2]

3

>Zn 2+>Cd 2+>C r 6+, 而对仔鱼成活的毒性顺序为:Cu 2+>Cd 2+>Zn 2+>C r 6+, 同一种重金属在不同的水质中的毒性也不相同, 其毒性规律为:无离子水>淡水>咸淡水>海水。吴玉霖等[4]报道的对牙鲆胚胎毒性大小顺序依次为:Cu 2+>Zn

2+

>Cd

2+

>Cr

6+

, 对牙鲆仔鱼毒性大小为:

。重金属污染, 是

Cu 2+>Cd 2+>Zn 2+>Cr 6+。南旭阳[5]研究了重金属铜、锌和镉对泥鳅的致死效应, 发现三种重金属对泥鳅的毒害作用均随着染毒时间的增长和毒物剂量的增大而加大, 具有一定的时间效应和剂量效应。通过对3种水温条件下三角帆蚌幼蚌进

行96h 急性毒性试验后的试验数据进行统计学分析, 发现温度对于三角帆蚌幼蚌受重金属胁迫下的致死率与其试验质量浓度具有明显的相关性, 且重金属的毒性随着温度的升高而增强。国内外学者在研究水中鱼和虾对水域环境中的重金属反应时发现, 在低浓度重金属环境中, 鱼虾一方

指由重金属及其化合物引起的环境污染。重金属不能被生物体降解, 而是在食物链的生物放大作用下, 成千百倍地富集, 给人类的健康带来危害。1. 1　水产动物对重金属的毒理效应的研究进展

鱼类对重金属的急性毒性实验是用来判断污染物毒性简便而快速的方法。所谓急性毒理实验是指在24h 内多次给予受试动物大剂量毒物, 观察受试动物在短期内发生的特异性中毒效应乃至死亡的实验。通过测定某种金属对实验生物的半数致死量(LD 50) 、半数致死浓度(LC 50) 等判断该

作者简介:刘丽(1973-) , 女, 土家族, 湖南桑植人, 助研, 检测室主任, 硕士研究生, 主要从事实验室检测工作。E -mail :hnh hliliu @163. com , 电话:[1**********], ＊为通讯作者, E -mail :yhx 197879@yahoo . com . cn )

《河北渔业》2011年第7期(总第211期) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　★专论与综述面通过饵料或水体摄入重金属污染物, 表现为重金属的富集, 另一方面发挥自身的解毒功能, 将重金属向体外释放, 以维持其体内环境的稳定, 在高浓度重金属环境中, 鱼虾对重金属的富集明显大于降解, 从而中毒致死[6]。研究还证实, 鲫幼鱼、螯虾内脏重金属的富集能力明显高于肌肉部位, 其肝脏的富集量是肌肉十几倍之多。这是因为动物的肝、胰、肾是其主要解毒和排泄器官。1. 2　重金属污染物在水产动物体内的富集规律

重金属污染物在环境中进行迁移时, 一旦进入食物链, 就可能由于生物浓缩和生物放大作用在生物体内富集。根据重金属与体内的内源性物质的亲和力不同, 而在不同的组织和器官中的蓄积量和富集的程度不同。刘长发等研究结果表明, 金鱼鳃中铅、镉含量与肾、肝中的含量呈正相关关系, 而且肾脏对铅、镉的蓄积量高于其他器官。Paulami M

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绿等[10]在对褶牡蛎对重金属的生物富集动力学特性研究中发现, 重金属Pb 在牡蛎体内积累规律整体上是一直呈上升的趋势, 重金属Zn 在牡蛎体内的积累规律整体上也是一直呈上升的趋势。重金属Cd 在牡蛎体内的积累规律整体上和Zn 、Pb 比较相似。总的来说, 褶牡蛎对6种重金属的生物富集系数的值各有大小, 变化趋势也各有不同, 说明不同的重金属在褶牡蛎体内富集的差异性, 以积累实验结束时的生物富集系数为基准, 褶牡蛎对这几种重金属的富集能力为Cd >H g >Zn >Pb >Cr >Ni 。影响生物积累重金属的另一因素是非生物因素, 包括外界水动力作用、温度、盐度、pH 值、有机质、Fe 氧化物的含量、重金属的化学形态、金属间的相互作用、暴露时间、据污染源的远近程度等。李小云等[11]在溶解态锌和颗粒态锌在鱼鳃和鱼肉中的积累的研究结果表明, 锌在鱼鳃和鱼肉中的积累明显超过其他金属的积累量, 颗粒态锌鱼鳃积累尤其大于鱼肉, 说明鱼在对颗粒态锌积累过程中, 部分颗粒态锌是吸附在鱼鳃上的, 由于生理功能不同, 金鱼对锌需要量比其他金属多。叶属峰等研究表明, 动物对重金属的吸收是有选择性的, 其在长期的演化过程中产生了尽量吸收生理必需元素, 减少在体内富集有毒重金属元素的许多自我保护机制。杨健等通过背角无齿蚌在五里湖中的重金属富集进行研究和调查发现, 五里湖因为重金属含量较高而不适合渔业生产, 从而为当地的渔民提供了可靠依据。

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[12]

通过研究铜、锌、镉、铅和铬在

尼罗罗非鱼肌肉、鱼卵、肾脏、肝脏、鱼鳃和鱼鳍中的积累试验, 发现铅和镉在所有的组织器官积累量都无显著差别, 具有相似的积累模式; 铜在肝脏和鱼卵中积累较多, 在组织器官中的积累顺序为鱼卵、肝脏、鱼鳃、肌肉、肾脏; 锌在鱼鳍、鱼鳃、鱼卵和肝脏中积累得较多, 而在肾脏中积累得较少, 积累顺序为鱼卵、鱼鳍、鱼鳃、肝脏、肌肉和肾脏; 铬在所有组织中积累不显著。动物吸收来重金属, 以一定的形式在不同组织中富集起来。重金属在水产动物体内富集的途径主要有三种:①水产动物的鳃在吸收水中氧气的过程中也在不断吸收水中的重金属, 然后经过血液循环输送到体内各个部位; ②在摄食时, 重金属通过饵料进入鱼体; ③体表与水体的渗透交换作用的同时也富集了重金属, 但最主要的途径是通过鳃的呼吸进入体内而富集的。生物对重金属的积累主要受两大因素的影响, 一是生物本身的因素, 又称为生物因素, 如个体大小、生物年龄、体内重金属负荷量、雌雄个体差异及生殖周期、繁殖状态等生物因子。Kum aqai 等[9]测定日本缀锦蛤(Tapes japonia ) 体内11种金属元素时发现:H g 、Cd 、Pb 、As 含量随体长的增长而增加; Zn 、Cu 、Se 、Co 基本不变; 个别金属的富集量随体长的增长而降低。研究还发现牡砺(Oyster ) 的雌性个体中M n 含量比雄性个体高, 但产卵后, Mn 的残留量迅速减少。沈盎2　重金属危害的研究进展

2. 1　重金属污染对水产动物的影响

重金属污染水产动物后, 可渗透其表皮蜡质

层或组织内部, 进入到细胞中, 造成活性氧防御能力降低, 对机体的损伤主要是氧化脂类、蛋白质、酶和DN A , 最后导致生物膜的损伤, 蛋白变性, 酶失活和DNA 复制错误, 对细胞极为有害。Pb 是常见的有害元素, 铅中毒可导致动物体红细胞溶血、肾和肝的损害, 以及神经系统和血管等的损伤。C r 虽是有益元素, 对高等动物来说适量的Cr 是有用的, 但一过量就会显示强大的毒性。而H g 和Cd 是毒性非常大的有害元素, 对生物有害无益。随着人民生活水平的提高和中国加入

《河北渔业》2011年第7期(总第211期) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　★专论与综述WTO , 对安全无毒的水产品的需求会显著增加, 这就要求有足够的绿色水产品供应市场的需要。我国的水产品市场从总体上来说比较安全, 但出现重金属污染的水产品也不容忽视。2005年江苏省环境监测中心对江苏省四大主要湖泊水产养殖区以及近海水域水产品生物质量进行了一次调查, 发现水产品的重金属污染状况堪忧, 样品中27%受到中度至重度污染, 14%受到了轻污染。贝类、甲壳类和大型鱼类生物体内的污染物质富集效应明显。张永志等对浙江省2004年主要城市市场上销售的水产品的调查结果表明, 这些水产品存在重金属的污染, 主要的污染元素为Cd 、As , 超标率分别为4. 3%、3. 6%。其中As 的污染较为普遍, Cd 的污染虽然超标率较高, 但潜在污染增长趋势不明显。Pb 的潜在污染增长趋势较强, 应当密切监控养殖环境中的Pb 污染。张桃英等于2005-2006年对北京市海淀区食品中重金属污染进行调查, 海产品的镉、铅合格率为

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90%。近几年来农业部对我国水产品进行了重金属污染的调查发现, 部分水产品存在镉超标现象。因此, 为保证对我国水产品质量安全, 除了对一些常用药残进行检测和监督外, 应将水产品中重金属的检测纳入日常监督管理范畴。2. 2　重金属对人类的危害

人类食用重金属含量高的水产品后, 不能被降解, 而是在人体逐渐地被富集起来, 并与人体内的蛋白质及酶等发生强烈的相互作用, 使它们失去活性, 造成急、慢性中毒, 进而造成疾病、发育不良、畸形等后果。研究表明, 人体暴露于高浓度重金属环境下会导致重金属在人体脂肪组织内的积累, 这是由于重金属难降解, 脂溶性强, 被摄入动物体内后即溶于脂肪, 很难分解排泄, 就会长期残存在生物体内, 过量的重金属元素在人体器官中积累可引起机体生理功能及生化代谢的异常, 引起疾病, 从而影响人类身体健康。有毒重金属进入人体后, 具有强的蓄积性和生物富集作用, 对人体可造成急性中毒, 但以慢性中毒和远期效应为主[15]。铜和锌是生物必需的营养元素, 适量的铜和锌对生物体都是有益的, 但人体对铜摄取过量则会造成铜中毒, 引起急性胃肠炎, 损伤红细胞引起溶血和贫血, 锌过量会使体内的维生素减少, 引起免疫力下降等。铅、镉、铬、汞和砷都是对人类

毒性较大的重金属元素, 铅离子易与蛋白质分子中半胱氨酸内的巯基发生反应, 生成难溶化合物, 中断了有关的代谢途径, 人体血铅含量高时, 可以引起智力低下, 反应迟钝, 贫血等。镉是有毒有害

而毫无益处的重金属元素, 对肾脏有损害, 易引起“骨痛病”。人体内铬过量易患皮肤溃疡、皮肤癌和肺癌等。金属汞毒性最大, 室温即可挥发, 致毒作用极强, 进入水体后还能够通过微生物的作用转化为毒性更大的甲基汞, 从而损害神经系统, 引起语言和听觉障碍。砷进入人体内被吸收后, 破坏了细胞的氧化还原能力, 影响细胞正常代谢, 引起组织损害和机体障碍, 可直接引起中毒死亡。

随着人们生活水平的不断提高, 对水产品的质量安全要求越来越高。特别是近几年频繁发生的重金属污染事故引起人们对水产品质量的关注。因此, 本文所述可为水产养殖业的安全健康养殖提供指导作用, 为渔业主管部门制定方针政策来提供决策依据, 为进一步研究重金属在水生动物中的动力代谢途径及降解规律提供参考价值。参考文献:

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境科学, 2000, 19(1) :59-61

Of heavy metal pollution in aquatic animals

LIU Li 1, 2, DENG S hi -ming 1, 2, H UANG Xiang -rong 1, 2, ZENG Chun -fang 1, 2,

LI Xiao -ling

1, 2

, YU H ong -xin

3＊

(1. M inistry of Agricultu re , Fisheries Products Quality S upervision and T es ting Center , Changs ha H u " nan 410153; 2. Fisheries Res earch Institute in H unan Province , C han gsha H u " nan 410153; 3. Guizh ou Radio and TV University , Guiyang Guizhou 550000)

A bstract :In recent years , The contaminated events of heavy metal have repo rted repeatedly . If the hu -m an being eat the hig h level of heavy metal in the aquatics and the exceeded level of the countries of the standard , it w ill be accumulated in human body and do harm to hum an health , such as japan " s " m i -namata illness " is due to eat shellfish contaminated by

heavy metal of me rcury . Therefo re , for informations , it analyzes that the mechanism is poisoned by heavy m etal in fish bodies and it will harm to people in this a rticle . Key words :fishes heavy ; metal ; contaminate

(收稿日期:2011-04-27)

(上接第46页) 我们对含有轮虫休眠卵的悬浊液一般以静止沉淀10min 为界, 这个时间是我们在操作过程中根据自己的工具和经验掌握的, 没有做过更准确的对比试验。如果容器高度不同, 或者浓度有差别, 这个时间还可以有所调整; 二是上述分离方法可以适用于褶皱臂尾轮虫、萼花臂尾轮虫, 巨腕轮虫等。

上) 或报纸, 直接晾干或用冷风吹干, 干燥后的轮虫休眠卵呈破片状, 土黄色, 装入棕色玻璃小瓶。但这种储存方法轮虫休眠卵的孵化率随着时间的延长而降低, Dhe rt 等(1997) 发现, 轮虫休眠卵在4℃时, 干法储存一年, 孵化率下降50%,但继续储存至两年, 孵化率不再明显下降[3]。3. 3　“水存法”

即将轮虫休眠卵储存于低温、黑暗状态下的高盐度海水中(该方法只限海水轮虫) , 使用时直接孵化即可, 可保持较高的孵化率和较快的孵化速度, 但储存时间较短参考文献:

[1]李永函, 赵文. 水产饵料生物学. 大连:大连出版社, 2002[2]孙颖民, 石玉, 郝彦周. 水产饵料生物培养实用技术手册. 北

京:中国农业出版社, 2003

[3]郑严, 马志珍, 周利. 现代生物饵料培养及开发利用. 北京::

中国农业出版社, 2003

(收稿日期:2011-04-13)

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3　轮虫休眠卵的储存

上述方法得到的轮虫休眠卵, 一般有三种方法储存:

3. 1　冷藏

将收集的休眠卵, 直接装入带有胶塞的棕色玻璃小瓶, 放入冰柜冷冻或放入5℃以下的冰箱中, 使用时取出, 放入水中孵化即可。这种方法可保存轮虫休眠卵1～2年, 而且该保存办法还可以提高孵化率3. 2　风干

将收集的轮虫休眠卵, 倒在筛绢(300目以

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