東北地區紅隼羽毛中重金屬汞含量測定

許 青 鄭 雯 安玉鑫 王毅鴻 蔣愛伍

(1.東北林業大學野生動物資源學院，哈爾濱，150040；2.廣西大學林學院，南寧，530005)

汞是一種有毒性的重金屬元素，有良好的反應活性，可在自然狀態下與多種化合物發生化學反應[1]。汞在整個生態系統中都有沉積，且隨著營養級、食物鏈等級的不斷增加，汞的富集程度會越來越高，并對大部分生物有機體產生了極大的威脅，因此關于環境汞污染毒理研究已成為環境污染生態學的熱點研究問題[2-3]。自20世紀50年代日本水俁病爆發以來，國際上對汞污染越來越重視，1990年在瑞典召開第一屆“汞全球污染物”國際會議后，聯合國環境規劃署已經將汞列為全球性環境污染物。

汞污染對鳥類的影響受到了廣泛的重視。 Fort等人通過研究海鳥內汞含量推測了海鳥大規模死亡的原因，探討汞中毒是否作為一個重要影響因素來看待[4]；Costa等通過采集大山雀(Parusmajor)的雛鳥和成鳥的羽毛和糞便進行汞濃度測定，證明距離汞污染分布距離對小型鳴禽體內汞含量存在影響[5]；Scheuhammer研究了汞對鳥類的慢性毒害作用[6]；Ikemoto等人通過對硒與肝臟中汞的相互作用，來研究海鳥體內的重金屬解毒機制[7]。李黔軍等對汞在動物食物鏈中的富集規律做了相關研究[8]；郝宇琦、馬志龍等對三江平原汞在鷺科鳥類食物鏈中的生物放大作用開展了研究[9-10]；李楓、張宇等對齊齊哈爾扎龍保護區的蒼鷺(Ardeacinerea)、丹頂鶴(Grusjaponensis)羽毛和組織部位中的汞含量進行了測定分析[11-12]；張培勤、宮茜茜分別對太原郊區和雞西礦區的麻雀(Passermontanus)羽毛中汞的含量進行了測定分析，對比了汞在不同組織和器官中的差異性[13-14]；劉慶等對廈門地區的幾種猛禽體內重金屬的分布做了相關研究等[15]。

東北地區是我國重要的老工業基地，工業發展時間長，汞在不同地區分布特點因此受到了學者們的關注[16-21]。紅隼(Falcotinnunculus)，屬于隼形目(Falconiformes)隼科(Falconidae)，是一種小型猛禽，在東北地區均有分布，屬于留鳥。紅隼主要以昆蟲、鼠類和小型鳥類為食，處于食物鏈頂端。本文通過對東北不同地區紅隼的飛羽和尾羽進行汞檢測，測定汞在紅隼羽毛中的富集狀況，探討東北三省紅隼飛羽、尾羽汞濃度的區域性差異，以及東北地區紅隼羽毛中汞含量的空間分布特點。

1 區域概況和研究方法

1.1 研究區域概況

東北三省位于我國東北部，包括遼寧、吉林、黑龍江，是我國最早的工業基地和重要的糧食生產區，擁有完整的工業體系。黑龍江省位于東北地區的東北部，主要由山脈、平原、流域等地貌特征組成，境內分布有大、小興安嶺，完達山脈，松花江流域，嫩江流域，烏蘇里江流域和黑龍江流域；黑龍江省南北跨度較大，屬于兩個不同的氣候帶，南部地區為溫帶大陸性季風氣候，北部為寒溫帶大陸性季風氣候。吉林省位于東北地區的中部，整體地勢為東南高，西北低，從東到西由山地丘陵向平原草原過渡；全省屬于溫帶大陸性季風氣候，雨熱同期，東南部降水量高，西北部低。遼寧省位于東北地區的東南部，與渤海、黃海相鄰，與朝鮮隔江相望，整體地勢為北高南低，遼東主要為山地丘陵、遼中為遼河平原一帶、遼西也為山地丘陵；遼寧省屬于溫帶大陸性季風氣候，雨熱同期，降雨分布不均，整體表現為東濕西干，是東北三省中降水量最多的省份。

1.2 樣本采集與汞測定

2017年6—9月，2018年6—8月末，在東北地區14個城市進行了采樣。采樣地點包括黑龍江省的黑河、齊齊哈爾、哈爾濱、牡丹江；吉林省的長春、延吉、四平；遼寧省的開原、沈陽、鞍山、大連、錦州、綏中，同時，也采集了臨近遼寧省的河北省山海關的樣本。所有羽毛樣本均來自當地機場驅鳥網粘捕的紅隼，采集被粘捕個體左側第三枚初級飛羽和中央尾羽左側第一根尾羽，如為活體，采樣后放飛。共采集83只紅隼的飛羽和尾羽樣本(表1)。

本研究測得的汞均為樣本的總汞濃度。對羽毛樣本進行編號后，取羽尖5 cm左右長度的羽毛，通過丙酮、蒸餾水、去離子水對羽毛進行清洗，置于溫度為70℃的恒溫烘干箱中進行烘干；對恒重的羽毛樣本用電子天平(精度為0.001 g)進行稱量，放入到DMA-80直接測汞儀中進行檢測。

對所有紅隼飛羽和尾羽的汞濃度值進行單樣本K-S檢驗，符合正態分布后，對紅隼飛羽和尾羽的汞濃度值進行配對樣本T檢驗和Pearson相關性分析，數據分析均使用SPSS 19.0完成。

2 結果

2.1 紅隼飛羽和尾羽汞含量特征

所測紅隼飛羽樣本中的汞濃度為0.065 4—1.379 0 mg/kg，飛羽樣本汞濃度均值為(0.437 7±0.289 1)mg/kg。尾羽汞濃度為0.063 2—1.331 0 mg/kg，汞濃度均值為(0.400 6±0.266 8)mg/kg。汞濃度最大值個體出現在綏中(飛羽：1.379 0 mg/kg；尾羽：1.331 0 mg)，最小值個體出現在黑河(飛羽：0.065 4 mg/kg；尾羽：0.063 2 mg)。從各采樣地樣本均值水平上看，綏中樣本的汞濃度均值也是最高的(飛羽：0.692 0±0.403 2 mg/kg；尾羽：0.619 1±0.384 8 mg/kg)；而哈爾濱樣本的均值最低(飛羽：0.109 9±0.016 3 mg/kg；尾羽：0.102 2±0.009 9 mg/kg)(表1)。

表1 東北地區紅隼羽毛中汞濃度Tab.1 Mercury accumulation in feathers of common kestrel in Northeast China

飛羽和尾羽汞濃度值均符合正態分布，配對樣本T檢驗結果為T=6.680，P<0.01，表明紅隼飛羽的汞濃度值大于尾羽的汞濃度值，而且差異極顯著。Pearson相關性檢驗結果顯示相關系數為0.987(P<0.01)，紅隼飛羽與尾羽的汞濃度值相關性極顯著。

2.2 東北三省紅隼羽毛汞含量的比較

黑龍江省4個采樣地紅隼樣本飛羽汞濃度均值為(0.443 3±0.307 2)mg/kg，尾羽汞濃度均值為(0.403 5±0.283 3)mg/kg。其中哈爾濱的飛羽、尾羽汞濃度均值最低，分別為(0.109 9±0.016 3)mg/kg和(0.102 2±0.009 9)mg/kg；其他3個采樣地羽毛汞濃度均值相近，飛羽濃度均值最高的為齊齊哈爾(0.485 9±0.253 7)mg/kg，尾羽濃度均值最高的為黑河(0.438 7±0.303 0)mg/kg。

吉林省3個采樣地紅隼飛羽汞濃度均值為(0.338 9±0.295 9)mg/kg，尾羽汞濃度均值(0.301 0±0.281 2)mg/kg，其中長春的飛羽、尾羽汞濃度值最低，分別為(0.231 3±0.110 5)mg/kg、(0.179 4±0.079 8)mg/kg；四平飛羽、尾羽汞濃度值最高(0.446 0±0.402 4)mg/kg、(0.429 4±0.416 5)mg/kg。

遼寧省7個采樣地紅隼飛羽汞濃度均值為(0.467 4±0.261 2)mg/kg，尾羽汞濃度均值為(0.433 1±0.236 1)mg/kg，其中沈陽飛羽、尾羽汞濃度均值最低分別為(0.190 6±0.056 9)mg/kg、(0.179 5±0.054 2)mg/kg；綏中飛羽、尾羽汞濃度均值最高為(0.692 0±0.403 2)mg/kg、(0.619 1±0.384 8)mg/kg。

結果表明吉林省紅隼飛羽、尾羽汞濃度均值均為3省最低，而遼寧省均值最高。3個省份均呈現為省會城市汞濃度較低的現象。

2.3 紅隼羽毛汞濃度自北向南分布特點

根據各采樣地汞濃度均值繪出東北地區紅隼羽毛汞濃度由北向南空間分布曲線(圖1)。由北到南的3個最低值，分別為哈爾濱、長春、沈陽這3個省會城市，紅隼羽毛汞濃度均值均比相鄰城市小。而且以這3個城市為中心汞濃度向周邊城市輻射狀增加。環渤海城市(綏中、大連、山海關)的紅隼汞濃度均值明顯高于其他地區，其次是黑河、齊齊哈爾、牡丹江、四平、開原、鞍山，這些城市汞濃度均值差別不大。延吉和錦州汞濃度均值高于省會城市，但低于其他地區。

圖1 東北地區紅隼羽毛汞濃度空間分布Fig.1 Continuous spatial distribution of feather mercury concentration in common kestrel in Northeast China

3 討論

郭東龍等2001年對紅腳隼(Falcovespertinas)、金雕(Aquilachrysaetos)、普通鵟(Buteobuteo)、褐馬雞(Crossoptilonmantchuricum)的汞含量進行了測量和比較，從飛羽和尾羽汞含量上看，除普通鵟外，金雕、紅腳隼、褐馬雞的飛羽汞濃度值均大于尾羽汞濃度值[22]，其研究認為這可能是和鳥類身體不同部位羽毛換羽的時間和地點差異有關[22]；張宇對扎龍保護區籠養丹頂鶴的汞含量進行了分析，結果顯示為籠養丹頂鶴羽毛汞濃度為飛羽大于尾羽[12]；Honda對大白鷺(Ardeaalba)、大賊鷗(Stercorariusskua)及三趾鷗(Rissatridactyla)飛羽和尾羽中汞的分布也有相同結果[23-24]。本研究中紅隼所有樣本飛羽汞濃度均大于尾羽汞濃度，可見這是鳥類羽毛中汞分布的一個普遍現象。鳥類身體不同部位羽毛汞含量并不相同，有觀點認為這可能是和鳥類身體不同部位羽毛換羽時間和地點差異有關[22]。我們觀察發現，本研究中各樣本采集地一年四季均有紅隼活動，在不排除有個別個體存在大范圍活動可能的情況下，可以將其視為當地留鳥；本研究樣本采集時間較為集中，在每年6月到9月初；紅隼飛羽和尾羽汞含量呈顯著正相關，這均說明飛羽和尾羽汞含量的差別應該主要是其體內代謝特點所導致的，換羽時間和地點的不同造成這種差異的可能性很小。可見其飛羽和尾羽內汞含量可以成為反映當地汞污染的指標之一。

猛禽處于生態系統食物鏈頂端，重金屬可以通過食物鏈富集于其體內[15]。所以猛禽體內汞含量可以是其所在生境汞含量水平的有效反應，能直接反映當地土壤、植被以及水源的汞污染狀況。在本研究中，總體看遼寧省紅隼飛羽和尾羽平均汞含量水平最高，其次是黑龍江省，而吉林省最低，這顯然和東北各省區域經濟規模、工業布局以及人口數量等因素影響到汞排放有一定關系，這符合我們的預期。但是值得注意的是，從紅隼羽毛汞含量地區分布上看，哈爾濱、長春、沈陽這3個省會城市，紅隼汞濃度均值均比相鄰城市小。而且以這3個城市為中心汞濃度向周邊城市輻射狀增加。陳燕于2012年10月對東北地區城鄉連續空間大氣汞分布的檢測顯示，哈爾濱、長春和沈陽這3個區域中心城市大氣汞含量明顯高于周邊地級城市，而且汞含量以這3個城市為中心向周邊城市輻射狀降低[21]。而本文對東北地區紅隼羽毛汞含量測定結果與上述結果正好相反。研究顯示，大氣汞會通過干濕沉降通量影響土壤和植被，而這種沉降過程極為復雜[23]，紅隼體內汞的來源應該是從食物鏈富集而來，羽毛汞含量更多可以表達當地土壤、水源和植被汞污染狀況，而對大氣汞含量的反應并不敏感。另外，在2013年9月國務院印發《大氣污染防治行動計劃》，自2013年9月10日起實施，各省會城市采取了更多的大氣污染排放管制措施。本研究采樣時間為2017年和2018年6—9月，與上述研究相差5年，可能近5年內省會城市大氣污染防治卓有成效，造成本研究的中心城市的紅隼羽毛中汞濃度均值較低。

沿海地區的紅隼飛羽、尾羽汞濃度均值顯著高于其他地區。這與海洋汞污染有關，汞污染是海洋中最主要的有色金屬污染之一[24-26]；沿海底質汞的含量受地表徑流和陸源影響明顯，水體中汞主要與有機顆粒物結合，因水化學作用而沉積，會造成沿海近岸底質汞的含量增加[27]，通過食物鏈在紅隼羽毛中汞含量的較高體現出來。