（食品科学专业论文）虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探.pdf

虾夷扇贝组织中重金属的蓄积 及与环境相关性初探。 摘要 扇贝作为一种深受消费者青睐的优质水产品，在国民经济中占有重要地位， 成为我国出口水产品中的拳头产品。由于扇贝具有很强的富集重金属的特性，加 之环境污染，其体内重金属污染受到广泛关注，成为制约扇贝食用安全的重要因 素。重金属可通过食物链传递，对消费者的身体健康和食品的安全性造成威胁。 本文通过对我国北方某重点养殖海域虾夷扇贝( p a t i n o p e c t e n y e s s o e n s i s ) 组 织中重金属铅、镉、铜、锌、铁、锰( p b 、c d 、c u 、z n 、f e 、m n ) 和市售贝类 中重金属p b 、c d 、c u 、z n 、f e 、m n 的调研，分析了其中重金属的食用风险， 并结合对该海域沉积物中重金属含量的调研，初步探讨了虾夷扇贝组织中重金属 含量与环境的相关性；研究探讨了养殖虾夷扇贝不同组织中重金属含量的变化和 分布规律，希望为相关部门从源头控制环境污染物残留的危害，保障水产品的食 用安全性，规避发达国家的贸易壁垒，以及为此类典型养殖海域贝类的安全生产、 质量控制提供必要的科学依据。 本实验分为野外采样与实验室检测两部分。根据某海域虾夷扇贝的养殖情 况，结合现场采样实际，于6 月 - - 1 1 月进行连续采样：市场抽样分别于2 0 0 8 年 7 - - 9 分三次从青岛市各农贸市场对常见贝类进行采样，在实验室中对样品进行 解剖和组织分离。样品检测参照国家标准g b t5 0 0 9 系列进行，在优化前处理 和测定条件的基础上，采用原子吸收法测定。实验数据用s p s s1 3 0 进行分析。 研究结果表明：在虾夷扇贝组织中p b 、c d 、c u 、z n 、f e 、m n 均有一定富 集，但不同组织中各重金属含量及分布规律各不相同；在不同组织中，内脏团对 重金属的蓄积最高，闭壳肌中重金属的含量显著低于其他组织。p b 、c d 、c u 、 f e 在各部位的蓄积含量顺序为：内脏团 性腺 瓣鳃 外套膜 闭壳肌，z n 的 含量顺序为：瓣鳃 性腺 内脏团 外套膜 闭壳肌，m n 的含量顺序为：性腺 瓣鳃 内脏团 外套膜 闭壳肌。研究虾夷扇贝不同部位重金属的分布规律， 结果发现：虽然内脏团质量仅占全贝的儿( 闭壳肌占4 6 ) ，但是内脏团蓄积了 镉总量的6 7 、铅总量的3 2 ，内脏团是有害重金属的主要蓄积部位。 通过对市售贝类重金属含量调查分析，对照无公害食品水产品中有害物 i v 质限量( n y 5 0 7 3 2 0 0 6 ，n y 5 0 6 2 2 0 0 8 ) 及我国食品相关重金属限量标准，发现 不同贝类品种间对重金属的富集存在差异，问题较为严重的品种主要是毛蚶，在 不同贝类体内，问题相对突出的是重金属c d ，而p b 、c u 、z n 均未出现超标现象。 按照我国现有的标准进行评价，今后贝类监测重金属的重点项目应为贝类中镉的 含量。 通过该海域表层沉积物中重金属( p b 、c d 、c u 、f e 、m n 、z n ) 的含量及时 空分布情况调查分析，并采用h a k a n s o n 的潜在生态危害指数法评价了该海域沉 积物中重金属的污染程度和潜在的生态危害。结果表明：该海域表层沉积物中重 金属含量较低，达到国家一类海水养殖标准；该海域表层沉积物未受p b 、c d 、 c u 、f e 、m n 、z n 污染，适合进行海水养殖；潜在的生态危害评价结果表明，该 海域重金属不具有潜在生态风险。 结合贝类体内及表层沉积物监测数据，研究分析虾夷扇贝组织中重金属含量 与环境相关性，发现虾夷扇贝中重金属的含量及分布与沉积物中重金属含量无直 接相关性，温度对虾夷扇贝不同部位中重金属的蓄积影响较大；进一步研究表明， 铁锰氧化物结合态可能是该养殖海域沉积物中其他重金属的赋存相。 关键词：虾夷扇贝重金属环境相关性 v a c c u m u l a t i o no fh e a v ym e t a li nd i f f e r e n tt i s s u e so fp a t i n o p e c t e n y e s s o e n s i sa n dt h ep r i m a r ys t u d yo nt h ee n v i r o n m e n t c o r r e l a t i o n a b s t r a c t s c a l l o p ，w h i c hi sf a v o r e db ym o s to fc o n s u m e r s ，i so n ek i n do fi m p o r t a n te x p o r t s e a f o o dw i t hh i g hq u a l i t yi nc h i n a i tp l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei nn a t i o n a le c o n o m y w i t ht h ec h a r a c t e ro fh e a v ym e t a la c c u m u l a t i o ni nt h e i rt i s s u e sa n de n v i r o n m e n t p o l l u t i o n , h e a v ym e t a lp o l l u t i o ni nv i v oh a sa t t r a c t e daw i d es p r e a da t t e n t i o na n d b e c o m er e s t r i c t i v ef a c t o r so fe d i b l es a f e t y t h ec o n s u m p t i o n o fs c a l l o pm a yl e a dt o e f f i c i e n tt r a n s m i s s i o no fh e a v ym e t a lt oh u m a n sa n dc a u s ep o t e n t i a lh a z a r d st oh e a l t h i nt h i ss t u d y , t h ec o n t e n to fm a j o rh e a v ym e t a ls u c ha s ，l e a d ，c a d m i u m ，c o p p e r ， z i n c ，i r o n ，m a n g a n e s ei np a t i n o p e c t e ny e s s o e n s i so ft h es e aa r e ai nn o r t h e r nc h i n aa n d c o m m o ns h e l l f i s hi nt h em a r k e t sw e r es u r v e y e da n da n a l y z e d ，a n de d i b l er i s ko f h a r m f u lh e a v ym e t a l si nv i v ow a sa n a l y z e d t h a to ft h es e as e d i m e n ti nt h es e aa r e a w e r ea l s os u r v e y e da n da n a l y z e df o rt h ef u r t h e rd i s c u s s i o na b o u tt h ec o r r e l a t i o n b e t w e e nt h ec o n t e n to fh e a v ym e t a li nd i f f e r e n tt i s s u e so fp a t i n o p e c t e ny e s s o e n s i sa n d e n v i r o n m e n t t h i st h e s i sm a k e dr e s e a r c h e sa n dd i s c u s s i o n so nc o n t e n tc h a n g ea n d d i s t r i b u t i o nr e g u l a r i t yo fh e a v ym e t a l s ，w h i c hp r o v i d e dn e c e s s a r ys c i e n t i f i cb a s i sf o r r e l a t e dd e p a r t m e n tc o n t r o l l i n gh a z a r do fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t sr e s i d u a lf r o mt h e s o u r c e ，e n s u r i n gt h ee d i b l es a f e t yo fa q u a t i cp r o d u c t s ，b r e a k i n gt r a d eb a r r i e r so f d e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t h es a f e t yp r o d u c t i o na n dq u a l i t yc o n t r o lo ft h et y p i c a l a q u a c u l t u r ea r e as h e l l f i s h t h i se x p e r i m e n tw a sd i v i d e di n t os a m p l i n gi nf i e l da n d t e s t i n gi nt h el a b o r a t o r y a c c o r d i n g t oc u l t u r ec o n d i t i o no fac e r t a i na r e a , p a t i n o p e c t e n y e s s o e n s i sw e r ec o n t i n - u o u s l ys a m p l e da n da n a t o m i z e di nt h el a bf r o mj u n et on o v e m b e r c o m m o nk i n d so f s h e l l f i s hi nq i n g d a of a r mp r o d u c em a r k e tw e r e s a m p l e df o rt h r e em o n t h sf r o mj u l yt o s e p t e m b e ri n2 0 0 8 t h ed e t e c t i o nm e t h o d sr e f e r e dt on a t i o n a ls t a n d a r dg b t5 0 0 9 s e r i e sw i t ha p p r o p r i a t ec h a n g e sa c c o r d i n gt ot h el a b o r a t o r yi n s t r u m e n t sa n d e q u i p m e n ta n dd e t e c t e db ya a s l a b o r a t o r yd a t aw a sa n a l y z e db ys p s s13 0 t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e s i d u e so fs i xk i n d so f h e a v ym e t a l si n c l u d i n gp b ， c d ，c u ，z n ，f e ，m ni np a t i n o p e c t e ny e s o e n s i sw e r ei n v e s t i g a t e di nt y p i c a lm a r i c u l t u r e a r e ai nn o r t hc h i n a a 1 lo ft h e s es i xh e a v ym e t a l sc o u l db ed e t e c t e di nt h et i s s u e so f v i p a t i n o p e c t e ny e s o e n s i s ，w i t hd i f f e r e n tc o m e ml e v e l sa n dd i s t r i b u t i o nr e g u l a r i t yi n d i f f e r e n tt i s s u e s n l ec o n t e n tl e v e l so fh e a v ym e t a l si nv i s c e r a lw e r et h eh i g h e s t , w h i l et h a to f a d d u c t o rm u s c l ew e r et h el o w e s t t h eo r d e ro ft h ec o n t e n to f p b c d c u , f e ，m n ，z ni nd i f f e r e n tt i s s u e s ：v i s c e r a lm a s s g o n a d g i l l m a n t l e a d d u c t o r m u s c l e ；z n ：g i l l g o n a d v i s c e r a lm a s s m a n t l e a d d u c t o rm u s c l e ；m n ：g o n a d g i l l v i s c e r a lm a s s m a n t l e a d d u c t o rm u s c l e 1 1 1 eh e a v ym e t a l si nd i f f e r e n tt i s s u e s o fpy e s o e n s iw a sa n a l y z e d ，t h er e s u l t ss h o w st h a tt h ew e i g h to fv i s c e r a lm a s s a c c o u n tf o r4 6 ( d d u c t o rm u s c l e1 1 ) ，b u tt h ec o n t e n to fc da n dp bi nv i s c e r a l a c c o u n tf o r6 7 a n d3 2 o ft h et o t a lc o n t e n ti np y e s o e n s i s s ot h ev i s c e r a li s i m p o r t a n tt i s s u eo fa c c u m u l a t eh e a v ym e t a l n e s u r v e ya n da n a l y s i so ft h ec o n t e n to fh e a v ym e t a li nt h ec o m m o ns h e l l f i s h w e r ec o m p a r e dw i t ht h en y 5 0 7 3 2 0 0 6 ( n y 5 0 6 2 2 0 0 8 、a n dt h es t a n d a r do fh e a v y m e t a lo fc h i n a , t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r es t i l le x i s t e di n t e r s p e c i f i cd i f f e r e n c e t h e r a t h e rs e r i o u sv a r i e t yw a sm a i n l ys c a p h a r c as u b c r e n a t a t h ee o m e n to fh e a v ym e t a l s i nd i f f e r e n ts h e l l f i s hw a sl o w e r , 谢t l lp b ，c u , z nl o w e rt h a nt h a to fs t a n d a r d b u tt h e c o n t e n to fc a d m i u mi ns e v e r a lc l a mw e r eh i g h e rt h a nt h a to fs t a n d a r d b a s e do no u r e x i s t i n gs t a n d a r d s ，i tw a sm o r ei m p o r t a n tt oe m p h a s i z ep a r t i c u l a r l yo nt h ei n s p e c t i o n o fc a d m i u mi ns h e l l f i s hm o n i t o r i n gp r o j e c to nh e a v ym e t a l s t h ec o n t e n to fh e a v ym e t a l sa n dt h et e m p o r a la n ds p a t i a ld i s t r i b u t i o nc o n d i t i o n i nt h es u r f a c es e d i m e n t si nt h es e aa r e aw e r es u r v e y e da n da n a l y z e d , t h eh e a v ym e t a l p o l l u t i o nd e g r e ea n dp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k w e r ea s s e s s e d b yt h em e t h o do f p o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki n d e xp r e s e n t e db yl a r sh a k a n s o n 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ec o n t e n t sw e r el o w e r , m e e t i n gt h ef i r s tn a t i o n a ls t a n d a r d so fm a r i c u l t u r e 1 1 1 e s u r f a c es e d i m e n t so f t h es e aa r e aw e r en o t p o l l u t e db yp b 、c d 、c u 、z n , i tw a ss u i t a b l e f o rm a r i c u l t u r e 嘶sa r e ah a dn op o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ec o n t e n to fh e a v ym e t a li nd i f f e r e mt i s s u e so f p a t i n o p e c t e ny e s s o e n s i sa n de n v i r o n m e n tw e r ea n a l y z e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h e r ew a sn od i r e c tr e l a t i o nb e t w e e nt h e m ，t e m p e r a t u r eh a dg r e a ti n f e c t i o no nt h e a c c u m u l a t i o no fh e a v ym e t a l sb yp y e s o e n s i s i tw a sa l s os h o w e dt h a tf e m n o x i d e c o u l db eo c c u r r e n c es t a t eo ft h eo t h e rm e t a l si nt h i ss e aa r e a k e yw o r d s ：p a t i n o p e c t e ny e s s o e n s i s ；h e a v ym e t a l ； e n v i r o n m e n t e o r r e l a t i o n i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：王翠签字日期：伽叩年厂月， 学位论文版权使用授权书 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：互荦 签字日期：卟钿日 i i i 导师签字： 签字吼叫年毛月 、 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 一工- - 一 0 月i j 吾 o 1 研究背景 0 1 1 我国贝类产业的发展状况 我国属于世界贝类养殖大国，随着科学研究和养殖技术的不断发展，贝类增 养殖已经成为沿海海水养殖业的支柱之一。2 0 0 7 年，贝类总产量达到1 0 7 3 3 万 吨，占世界贝类生产总量的6 0 以上。养殖产量1 0 1 4 5 万吨，占贝类总产量的 9 4 5 。牡蛎、扇贝、蛤、贻贝、蛏、蚶和鲍等。其中牡蛎产量3 5 1 万吨，蛤2 9 5 7 万吨，扇贝1 1 6 5 万吨，占养殖贝类总产量的7 5 2 1 1 1 。近年来，我国水产品出 口贸易取得了举世瞩目的成就。2 0 0 7 年我国贝类出口2 9 7 万吨，创汇9 4 亿美 元。同比分别增长1 7 和3 8 t 1 1 。目前，贝类主要出口国家为美国、日本、韩 国，出口贝类主要是鲜活贝类、加工冷冻品，以及小包装的调制品。 然而，我国水产品大量出口的同时也遇到了前所未有的困难和挑战。自1 9 9 7 年7 月1 日以来，欧盟一直禁止我国贝类进入欧洲市场。1 9 9 9 年，欧盟水产品 考察团对中国贝类卫生控制方面的评估报告中建议中国“官方贝类控制计划”从 海区分类到产品出口必须付诸实施；要求至少6 个月海区分析资料的官方分析结 果和评估。目前我国的贝类还无法出口欧盟。美国明确要求只有取得“国家贝类 卫生计划”( n s s p ) 的国家或地区以及经过认可的海域和企业方可向美国出口生 的贝类。目前，中国还无法向美国出口生的贝类产品。 发达国家利用技术措施限制我国水产品进入国际市场，使得水产品出口形势 步履维艰。所以，从源头控制环境污染物残留的危害，保障水产品的食用安全性， 打破发达国家的贸易壁垒，对我们来说是亟待解决的问题，具有极大的社会效益 和经济效益。 0 1 2 影响我国贝类产业的主要问题 目前影响我国贝类产业发展的主要问题有：养殖贝类良种的培育；养殖结构 和布局不合理，倡导生态养殖；养殖病害频发；产业综合效益亟待提高；贝类产 品存在安全隐患【2 】。影响我国贝类安全生产的主要因素有：重金属，有害微生物， 有机污染物，生物毒素。 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 目前出口水产品加工企业所实施的h a c c p 体系基本控制了生产环节所引入 的以致病性微生物为代表的生物危害。物理危害也比较容易控制，比如采用金属 探测器基本可以避免金属的危害的发生，采用光照、手摸等方法可以避免鱼刺、 玻璃等物理危害。化学危害是最难控制的危害，也是目前影响我国水产品出口的 主要原因。近几年，随着含重金属农药的施用、含重金属煤炭、石油的燃烧以及 含重金属工业废水的大量排放，重金属对环境特别是水生生物的污染越来越严 重，形势越来越严峻。重金属危害很大，通过食物链及生物富集作用在水生生物 中产生蓄积，人类食用了这些含重金属污染的鱼贝类等生物会造成不同程度的中 毒现象1 3 捌。 根据农工业部渔业局对我国主要贝类养殖区的监测结果表明，我国贝类中 p b 、h g 等重金属的污染状况总体较好，贝类体内的总体含量均不高。但是，由 于贝类的特殊性，不同贝类对重金属镉、铜的蓄积能力相差较大，从监测结果看， 泥蚶、扇贝等对c d 有强的净蓄积作用，它们体内的c d 显著高于其他的贝类。 牡蛎对铜有较强的蓄积能力，其中的含量是其它品种的1 0 倍以上【6 1 。 2 0 0 7 年，国家海洋局继续在近岸海域实施了贻贝监测计划，监测得主要贝 类品种有菲律宾蛤仔、文蛤、四角蛤蜊、紫贻贝、毛蚶、缢蛏和僧帽牡蛎等。监 测结果显示，2 0 0 7 年我国近岸海域铅、镉在部分贝类体内残留水平出现超过海 洋生物质量一类标准现象，其中个别地方贝类体内镉含量水平较高，超过海洋生 物质量三类标准，上述结果表明我国近岸海域局部受到了铅、镉的轻微污染，个 别受到镉的严重污染【6 】。 从以上资料看出，我国有部分海域以及贝类受到重金属的污染，因此应该加 强我国重点贝类养殖区的环境及贝类体内重金属的监测。 0 1 3 虾夷扇贝及其研究现状 虾夷扇贝原产于日本和朝鲜。现已引进我国，并已在山东、辽宁等北方沿海 进行人工养殖、增殖生产。 虾夷扇贝属滤食性双壳贝类，主要以细小的浮游植物、浮游动物为主要饵料。 其中，浮游植物以硅藻为主，鞭毛藻和其它藻为辅，硅藻中，又以角毛藻、圆筛 藻、舟形藻、摄氏藻、曲舟藻等为主【| 7 1 。浮游动物主要是挠足类、无脊椎动物的 2 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 浮游幼虫。贝壳扇形，右壳较突出，黄白色，左壳稍平，较右壳稍小，呈紫褐色。 壳表有1 5 2 0 条放射肋，两侧壳耳有浅的足丝孔。右壳肋宽而低矮，肋间狭；左 壳肋较细，肋间较宽。壳顶下方有三角形的内韧带。自然分布水深6 6 0 米，底 质为砂砾。虾夷扇贝为冷水性贝类，生长适温范围5 - 2 3 * c 。原主要产于日本、俄 罗斯千岛群岛的南部水域，日本北海道及本洲北部。对盐度的适宜范围2 4 4 0 ， 分布于盐度较高，无淡水注入的底质坚硬，淤沙少和水深不超过4 0 m 的沿岸海 区。主要在我国北方的辽东半岛、山东长岛等海区进行养殖生长速度较慢，从 稚贝开始至壳高1 l 1 2 厘米，最短时间需1 年零7 个月1 7 1 。 国内外很多学者对海水养殖贝类中重金属的含量进行了调查。f i l i z k u c u k s e z g i ne ta l 对土耳其伊斯米尔湾t d e c u s s a t u s 中p b 、c d 、c u 、z n 等重金 属含量进行了调查【8 j 。m i k o a p r o t a s o w i c k i e t a l 对波罗的海波兰沿岸m y t i l u se d u l i s 体内的p b 、c d 、c u 、z n 、f e 、m n 的含量进行了全面的调查【9 】。m n a j i a he ta l 对马来西亚半岛东部沿海养殖c r a s s o s t r e ai r e d a l ep b 、c d 、c u 、z n 的含量进行了 调查【l o 】。祝立2 0 0 3 年5 月至l o 月对平潭县海坛海峡的贝类重金属含量进行了全 面的调查i l 。王红等对我国北方海域的海湾扇贝和栉孔扇贝体内的重金属含量进 行了调查【1 2 】。以上这些调查都是有关整贝中重金属的含量，对贝类不同组织中重 金属的分布规律及与环境的相关性进行研究的很少。 o 2 重金属对人体健康的影响 0 2 1 镉、铅污染及其对人体健康的危害 重金属指密度4 0 以上约6 0 种元素或密度在5 0 以上的4 5 种元素。砷、硒 是非金属，但其毒性及某些性质类似于重金属，所以在环境化学中多把它们作为 类金属研究。环境污染方面所指的重金属主要指生物毒性显著的镉、铅，还包括 具有毒性的重金属铜、锌等污染物。重金属污染源来自工业和生活污染，自然界 的矿物也因侵蚀作用融入水体中，重金属的废物大多随地表径流聚集到近海被积 累起来。在正常情况下，一定量的金属毒物可与海水中的碳酸盐、氢氧根、硫化 物等结合而不表现出毒性。由于海水的富营养化，浮游生物大量繁殖，使近海水 体中可对重金属毒物产生抑制作用的碳酸盐等被大量消耗，增加了重金属的浓度 f b 】。重金属污染对海水养殖业造成的危害应引起我们足够的重视。 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 海洋中不同重金属元素在生物界所表现出的特征差别很大，水体中的重金属 不易被微生物分解，进入水体的重金属大部分沉积于底泥中，只有少部分以颗粒 存在于水体中，某些重金属及其化合物易被生物吸收并通过食物链逐级累积，大 多数重金属与许多酶和活性集团有很强的亲和力，抑制了酶的活性，妨碍了机体 的代谢作用【1 4 1 。重金属会在水产品中累积，影响水产品的质量，食用受重金属污 染的鱼、虾、贝后，重金属能在人体内累积，对人体健康构成威胁。重金属的特 殊危害在于它不能被生物所分解。相反地，生物可以富集重金属，并把它转化为 毒性更大的金属有机化合物，再经由食物链传递，对人体健康构成威胁。因此， 重金属和化合物对海洋类食品的污染，是现代海洋污染监测和食品安全科学热门 的研究课题。 0 2 1 1 镉污染及其对人体健康的危害 在自然界，镉通常以硫酸盐形式出现，并常与锌矿石和铅矿石伴生。在矿区 和冶炼厂附近，积累在土壤中的镉可导致临近水域局部地区镉有很高的浓度。镉 的主要污染源有电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。沿海 地区由于工业废水和淤泥污染，海产品中镉的含量较高，并可能对人体健康产生 危害。全世界所有的镉矿每年产镉大约为1 5 万吨。以海水中镉含量0 1 u g l 计，世界大洋水域中共含约为1 4 0 0 0 万吨。显然人类生产是不可能影响大洋中的 镉含量的，但由于海洋中镉迁移能力所限，镉在海洋中的分布是不均匀的。如向 沿海水域排放含镉污染物，将会导致该海域海产品中含镉量增加，危害海洋生物 及人类的健康【1 5 】。 镉及其化合物是危险的致癌物质，对人类的危害指数为3 0 ，致癌危险度综合 评价为2 b 。在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，在正常环境状态 下不会影响人体健康。当环境受到镉污染后镉可在生物体内富集，通过食物链进 入人体，引起慢性中毒。镉一般通过大气沉降和废水的排放等途径入海。一部分 镉溶于海水，另一部分镉呈悬浮状态沉于海底【16 1 。这两种状态的镉都能被贝类生 物所富集，浓缩系数较高。人食用了受镉污染的贝类后，镉蓄积在人体的肾、心、 肺等处。镉被人体吸收后，在体内形成镉蛋白。选择性地蓄积于肾、肝，其中肾 脏可吸收进入体内近1 3 的镉，是镉中毒的“靶器官”。其它脏器如脾、胰、甲状 腺和毛发等也有一定量的蓄积，镉在体内可与含羟基、氨基、硫基的蛋白质分子 4 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 结合，使许多酶系统受到抑制，影响肝、肾器官中的酶系统的正常功能。由于镉 损伤肾小管，患者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别是使骨骼的代谢受阻，造 成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。在镉污染地区，诊断镉中毒的要点一般 是：患者尿镉、血镉的浓度高，反映人体内镉负荷高：患者有镉中毒的自觉症状 及它觉症状。其主要症状为全身性疼痛，发生多发性病理骨折，从而引起骨骼变 形，身躯显著萎缩。同时，也出现头痛、头晕、流涎、恶心、呕吐、呼吸受限、 睡眠不安等症状；患者尿中氨基酸及低分子蛋白浓度较高，说明有肾小管性肾病 1 7 1 o o 2 1 2 铅污染及其对人体健康的危害 选矿厂、涂料厂、冶炼厂、蓄电池厂、矿井的废水中常含有程度不等的铅。 汽车排出的废气中含有的四乙基铅，可由雨水淋洗造成水质污染。在地壳物质中 铅的含量丰富。人类使用铅已有4 0 0 0 多年的历史，据估计远在1 8 5 0 年之前被熔 炼的铅已有1 3 0 0 0 万吨，现在大约每年开采3 5 0 万吨。每年通过大气进入海洋的 铅大约为3 0 0 0 吨。在过去4 0 年中，大约已有1 0 0 0 万吨铅转化成四乙酸铅，当 汽油燃烧后，铅则逸散到大气中变成微小颗粒。估计每年因汽油燃烧而进入海洋 的铅为3 7 0 0 0 吨。海洋的铅更多来自路面径流、油漆以及含铅物质的表面风化经 江河进入海洋【1 6 1 。对于海洋生物来说，铅不像镉的毒性那样强。一般把o 1 m l 这个值看做是显示出有害作用的临界值。通过用贻贝实验结果表明，铅有潜在的 毒性。铅能破坏海洋的生态平衡，从而使很多海产品不适于人类食用【1 4 1 。 铅是人体非必需的微量元素，成人一般每月由饮食摄1 0 0 - 3 0 0 u g 。铅及其 化合物是蓄积性有毒物质，生物学半衰期为6 个月。已有证据表明，一些铅化合 物有致癌和致畸作用，其可疑致癌物序码和可疑致畸物序码分别为4 2 1 4 和4 2 0 2 。 铅的危害性指数为2 2 ，危险级别为i i 级，属中等毒性范围【1 8 】。人体内若铅含量 过多，会引起智力低下，易激动，多动，反应迟钝，贫血，心律失常，脑炎，神 经炎等。此外，铅随血流入脑组织，损害小脑和大脑皮质细胞。干扰代谢活动， 使营养物质和氧气供应不足，引起脑内小毛细血管内皮细胞肿胀，进而发展成为 弥漫性的脑损伤。经常接触低浓度铅的人，当血铅浓度达到6 0 - 、一8 0 u g m l 时， 就会出现头痛、头晕、疲乏、记忆力减退和失眠、食欲不振、便秘、腹痛等消化 系统的症状。铅含量达到一定量时可使鱼类致死，还可破坏水体自净作用。侵入 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 体内的铅，还随血流进脑组织，损伤小脑和大脑皮质细胞、干扰代谢活动，导致 营养物质和氧气供应不足。由于能量缺乏，脑内小毛细血管内皮细胞肿胀，管腔 变窄，血流淤滞，血管痉挛，造成脑贫血和脑水肿，发展成为高血压脑病。值得 注意的是四乙基铅对脑组织的毒性作用很大。在生产环境中，如空气中含有四乙 基铅浓度达1 0 0 m g m 3 时，入吸入1 小时即可中毒。它是一种强烈的神经毒物， 并且有很强的脂溶性，主要侵犯脑视丘和视丘下部，使大脑皮质的代谢过程发生 紊乱，因此中毒时出现交感和副交感神经系统的明显障碍，并因大脑皮质病理性 功能亢进而出现神经症状。由于四乙基铅对巯基无亲合力，因此常用的无机铅解 毒e d t a 等对烷基铅中毒并无缓解作用。目前对有机铅的中毒尚无合理的处理与 治疗手段【1 7 1 。 0 2 2 铜、锌、锰、铁对人体健康的影响 0 2 2 1 铜对人体健康的影响 铜以单质或各种矿物形式存在。除了采矿，热交换以及其他工业用途都可以 把铜排入水环境。铜的高浓度溶液广泛地用于除草剂以控制海藻类的繁殖；在农 业上也常用其作杀菌剂。 铜是人体和生物体所必需的微量元素，人体内的含量仅次于铁和锌，存在于 携氧的酶中。人体每天需要1 - - - 4 m g 。人体许多蛋白质包括3 0 多种酶和铜结合蛋 白的组成部分并参与其活化。机体的生物转化、电子传递、氧化还原、组织呼吸 都离不开铜。铜的主要功能有维持机体造血功能、保持中枢神经系统的健康、促 进结缔组织形成、促进正常黑色素形成及维护毛发正常结构、保护机体细胞免受 超氧阴离子损伤等。铜对胆固醇代谢、葡萄糖代谢、心脏功能、免疫功能、激素 分泌也有影响，同时铜还参与调控其他多种元素如铁、锌的吸收、转运和利用。 当人体铜摄入量不足时可引起缺乏病，但过量的铜可能造成中毒【1 9 1 。铜潜在 危害指数为2 0 ，迄今为止，极少发现因海产品铜含量过高而引起食用中毒的现 象【2 0 1 。铜中毒主要有急性铜中毒和慢性铜中毒两种。由于意外事故或环境污染常 引起急性铜中毒。急性铜中毒可产生胃肠道黏膜刺激症状，恶心、呕吐、腹泻， 甚至溶血性贫血，肝功能衰竭，肾功能衰竭，休克，昏迷或死亡。慢性铜中毒较 为少见，印度儿童肝硬化被证实与慢性摄入铜过高有关。在自来水p h 值较低并 6 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 用铜管材的地区部分居民出现慢性腹泻。w i l s o n 病例中因病人存在先天性铜代谢 紊乱肝脏合成铜蓝蛋白能力低于正常人而使铜大量沉积在各器官中【2 1 1 。铜中毒可 出现多发性神经炎、神经衰弱综合症、心血管系统损害及胃肠道症状；铜与铅中 毒有相似的临床表现，血清铜升高会增加铅的毒性【2 2 1 。最近研究认为肝癌的死亡 率与环境中含铜量呈正相关性。在肝癌内大量沉积造成肝细胞坏死和纤维组织增 生，发生肝坏死肝炎和肝硬化。据有关资料介绍长期接触铜尘可造成呼吸道和眼 结膜刺激、鼻粘膜出血点或溃疡甚至鼻中隔穿孔；也可出现胃肠道症状，入腹痛、 恶心、呕吐、食欲下降、口内金属甜味等；铜可使皮肤、毛发及结合膜着色， 并且有致敏作用，而引起瘙痒性疱疹【2 3 1 。铜代谢的絮乱可产生大脑和脑干组织的 病变【2 4 1 。此外，铜还具有抗生育作用，铜过剩可使血红蛋白变性，从而影响机体 的正常代谢，并且还会导致心血管系统疾病【2 5 j 。 0 2 2 2 锌对人体健康的影响 锌的主要污染源是电镀、冶金、颜料及化工等部门排放的废水。 锌是人体必需微量元素，具有重要的生理功能和营养作用。锌参与体内1 0 0 多种重要酶的合成与激活，阻止铁与硫醇结合变成有害物质，保护细胞的稳定性， 免遭“自由基”的损害。而高剂量的锌，会引起中毒现象，可使人产生高血糖、高 胆固醇血症等疾病。当食物或水被过量的锌污染可诱发g i t 综合症( 呕吐、腹 泻、腹部痉挛) 和发烧。锌化物能抑制酶的活性，干扰人体代谢过程，使中枢神 经系统发生絮乱，导致毛细血管扩张，诱发畸胎【2 6 1 。 现有资料表明，引起动物锌中毒的原因很多，但概括起来主要有两个方面： 一是用高锌饲料、饲草饲喂动物。随着对锌生理功能研究的不断加深，锌在促进 动物生长发育、加快创伤愈合及增强动物免疫功能等各方面重要性越来越受到 人们的关注。许多锌制剂随之出现，另外，高锌强制剂也成为广大养殖户经常采 取的措施。业主为获得较好的生长效益或为提高动物生殖能力而滥用锌制剂，造 成生产实际中因饲料锌过高而引起锌中毒的现象屡有发生，许多学者的试验研究 也证明饲料中添加高锌能成功诱发鸡、猪的中毒症。猪中毒的一个主要原因是采 食了鸡强制换羽的饲料，蒋承燕报道，某养鸡户用鸡的强制换羽饲料和鸡粪喂猪， 3 d 后猪均出现严重的锌中毒。因地区性锌含量高或施锌肥过多引起饲料饲草中 锌含量过高也可以引起锌中毒，瞿旭久等报道，张掖地区肃南县普遍发生初生羔 7 虾夷扇贝组织中重金属的蓄积及与环境相关性初探 羊食毛症，经测定分析锌在饲草饲料中的含量显著高于绵羊正常需要量，因此认 为饲料中锌含量过高是引起食毛症的原因之一。二是集约化畜禽舍输送饲料的镀 锌管道污染饲料或动物啃咬镀锌物品中毒。一些猪场使用乳品厂的油乳浆喂猪， 乳浆经长的镀锌管道流入猪舍，余乳变酸后即与管内锌形成乳酸锌，可引起猪慢 性锌中毒。h o l z 等报道，鹦鹉因啃咬镀锌铁丝制成的禽笼而普遍出现神经症状； b a p t i s t e 等指出，食火鸡出现的禽笼综合症也是因咬食镀锌禽笼所致。 o 2 2 3 锰对人体健康的影响 锰的主要污染源是黑色金属矿山、冶金、化工排放的废水。 锰及其化合物对人类具有急性和慢性毒性，对人类的生长发育、生殖可能造 成影响。- 般人每天约从食物中摄入3 9 m g 锰，国标要求生活饮用水锰的含量 应小于0 1m g l 2 7 1 。急性毒性，由于锰的溶解度小，锰的皮肤和口服毒性低。芝0 世纪4 0 年代以来的研究表明，暴露于高锰浓度的环境空气中可以引起轻度至中 度的肺部炎症即化学性肺炎。肺炎的过高发生率与暴露于工作环境中的高锰浓 度( 2 1 0 r a gm i o m 3 ) 有关；在后来的研究中，没有检测出暴露于接近目前工作环 境标准的锰浓度的工人有肺炎高发病率。金属烟雾热( 干咳、口渴、恶心、头痛、 盗汗、疲劳、关节痛、呼吸困难) 发生于暴露于高浓度氧化锰之后。磕睡、口 周麻木、急性腹痛和高淀粉酶血症的出现与透析液被3 2 的硫酸锰污染有关。 锰的化合物高锰酸钾的片剂或浓溶液的摄入引起局部的腐蚀作用，表现为口腔灼 伤、胸痛、腹痛、恶心和呕吐。呼吸困难和喘鸣是严重的临床反应，表明有厌 气管有水肿。胃肠道的狭窄与穿孔很少见但确有发生。一位自杀患者摄入8 克高 锰酸钾片剂后，先出现上腹部疼痛与呕吐，最后导致症状性幽门狭窄。致命的出 血性胰腺炎与大剂量高锰酸钾摄入有关。 慢性作用长期暴露于锰之后，主要的靶器官是肺和脑。在暴露于高于目前标 准的锰水平的工人中，锰的轻度至中度的刺激性能导致咳嗽和支气管炎的发病率 升高。锰尘和锰烟气没有明显的致纤维化特性。暴露于环境中锰导致肺疾病的