南京長(zhǎng)江江豚省級(jí)自然保護(hù)區(qū)魚(yú)類重金屬含量與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

單紅，高天珩，夏越勇，吳丹，周國(guó)勤

（1. 南京市水產(chǎn)科學(xué)研究所，江蘇 南京 210036；2. 河海大學(xué)海洋學(xué)院，江蘇 南京 210098）

長(zhǎng)江江豚（Neophocaena asiaeorientalis），主要分布于長(zhǎng)江中下游干流及洞庭湖和鄱陽(yáng)湖兩大通江湖泊[1-2]，在白鱀豚功能性滅絕后，是長(zhǎng)江現(xiàn)存的唯一淡水鯨類[3-4]。2013 年，長(zhǎng)江江豚被列為IUCN 紅色名錄極危物種，在2018 年被列為IUCN/SSC 極度瀕危級(jí)，現(xiàn)已被證實(shí)已成為江豚獨(dú)立的進(jìn)化支系[1]。由于漁業(yè)捕撈、航運(yùn)干擾、水體污染和食物資源減少等因素的影響，長(zhǎng)江江豚生存現(xiàn)狀日益惡化[5]。因此，保護(hù)長(zhǎng)江江豚成為近幾年一項(xiàng)重要的課題，其中就地保護(hù)是瀕危珍稀動(dòng)物保護(hù)的最根本途徑[6]。南京長(zhǎng)江江豚省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，位于江蘇省南京市長(zhǎng)江江段，西起蘇皖省界，東至南京長(zhǎng)江大橋，總面積86.92 km2。為了有效保護(hù)江豚，南京江豚保護(hù)區(qū)內(nèi)也采取了徹底禁漁措施，來(lái)保護(hù)長(zhǎng)江江豚及其餌料魚(yú)類，但是就地保護(hù)不能完全杜絕人類活動(dòng)的干擾，水質(zhì)等環(huán)境因素也會(huì)影響江豚的生存。

近年來(lái)，由于長(zhǎng)江沿岸地區(qū)工農(nóng)業(yè)與城市的迅速發(fā)展，通過(guò)各種途徑進(jìn)入長(zhǎng)江水域的重金屬不斷累積，并通過(guò)水體轉(zhuǎn)移被魚(yú)類吸收，產(chǎn)生生物毒性效應(yīng)[7-8]。銅（Cu）和鋅（Zn）被認(rèn)為是必需元素，在生

物體內(nèi)有著重要的生物學(xué)功能，如作為酶的成分、激活劑等，但攝入過(guò)量也會(huì)產(chǎn)生毒性；鉛（Pb）、鎘（Cd）和砷（As）則屬于強(qiáng)毒性非必需元素，超過(guò)一定含量對(duì)生物體生長(zhǎng)和發(fā)育會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重危害[9-11]?？傮w來(lái)看，在長(zhǎng)江下游不同江段，江蘇段重金屬含量最高，而南京段因經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集，成為了江蘇段主要的重金屬污染排放區(qū)[8，11]。水體中的一些重金屬易被水生生物經(jīng)食物鏈傳遞，可能對(duì)高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生威脅[12-14]。根據(jù)張慧婷等[15]研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江口魚(yú)蝦的重金屬污染存在加重的趨勢(shì)，威脅洄游入海的中華鱘幼魚(yú)生長(zhǎng)發(fā)育。目前關(guān)于長(zhǎng)江南京段江豚的餌料魚(yú)類重金屬含量的研究較少。因此，該研究通過(guò)測(cè)量南京長(zhǎng)江江豚自然保護(hù)區(qū)內(nèi)5 種常見(jiàn)魚(yú)類重金屬含量，了解江豚受重金屬污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)，以期為合理規(guī)劃、整治和管理保護(hù)區(qū)水生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

2018 年6 月、9 月、12 月在南京長(zhǎng)江江豚自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行3 次采樣，在江心洲和新濟(jì)洲兩島周圍設(shè)置采樣點(diǎn)，此區(qū)域均有江豚出沒(méi)，采樣點(diǎn)分布如圖1 所示。

1.2 魚(yú)類樣品采集

該研究利用復(fù)合流刺網(wǎng)（網(wǎng)高2 m，網(wǎng)長(zhǎng)30 m）進(jìn)行捕撈。對(duì)采集到的魚(yú)類在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行種類鑒定，并測(cè)量體長(zhǎng)、體質(zhì)量等生物學(xué)特征，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。即將所有樣品于-20 ℃冷凍保存。選取長(zhǎng)江南京段漁獲物中數(shù)量較多的鳊、鱖、、鰱和鯽等5 種江豚餌料魚(yú)類[16]，每次每種魚(yú)類采集5尾，采集后立即放入清潔的聚乙烯袋中，做好標(biāo)記并密封，放入冷藏箱內(nèi)0～4 ℃保存，帶回實(shí)驗(yàn)室立

圖1 江蘇南京長(zhǎng)江江豚自然保護(hù)區(qū)采樣點(diǎn)分布圖

1.3 魚(yú)類重金屬含量測(cè)定

魚(yú)類樣品在室溫條件下自然解凍后，選取個(gè)體大小相近的同種魚(yú)，用去離子水洗凈、晾干。將魚(yú)背鰭下方去皮肌肉組織用勻漿機(jī)打勻后作為測(cè)試樣品。

稱取0.5 g 待測(cè)樣品至溶樣杯中，加入12 mL濃HNO3，置于120 ℃電子控溫加熱板上預(yù)消化40 min左右，直到NO2排放完全，再進(jìn)行微波消解。樣品消解后，再置于控溫加熱板上進(jìn)行趕酸濃縮加熱處理，冷卻后用去離子水定容至25 mL 備用。

重金屬測(cè)量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法ICP-MS（Perkin Elmer 公司，型號(hào)ELAN DRC-e）測(cè)定樣品中Pb、Cd、As、Cu 和Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)測(cè)定試劑空白液及標(biāo)樣。

1.4 數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)分析

1.4.1 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)X=[（A1-A2）×V×1 000]/（M×1 000）計(jì)算所測(cè)樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。式中，X 為樣品中重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg/kg），A1為樣品所測(cè)得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（μg/mL），A2為空白對(duì)照所測(cè)得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（μg/mL），V 為樣品處理后的總體積（mL），M 為稱量的樣品實(shí)際重量（g）。數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016 初步整理后，采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），并用Duncan’s 檢驗(yàn)魚(yú)類在不同季節(jié)重金屬含量的差異，P＜0.05 表示差異具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.4.2 評(píng)價(jià)分析 采用單項(xiàng)污染指數(shù)法評(píng)價(jià)魚(yú)體內(nèi)某一種重金屬污染情況[17]，計(jì)算公式如下：

式中：Pi 為第i 種重金屬的單因子污染指數(shù)，Ci 為第i 種重金屬的實(shí)測(cè)值，Si 為第i 種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)值。因GB2762—2017《食品中污染物限量》未對(duì)Cu和Zn 在食品中的限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，故該研究?jī)H對(duì)Pb、Cd 和As 進(jìn)行重金屬單因子評(píng)價(jià)，Pb、Cd 和As 分別取0.5、0.1 和0.5 mg/kg 作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以單因子污染指數(shù)作為某重金屬是否對(duì)魚(yú)類產(chǎn)生污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)，Pi＜0.5 為未受重金屬污染水平，0.5≤Pi＜1 為輕度污染水平，Pi≥1 為重度污染水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同魚(yú)類體內(nèi)重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在不同季節(jié)捕撈的5 種江豚餌料魚(yú)類體內(nèi)重金屬含量如表1 所列。Cu 和Zn 兩種元素在不同季節(jié)不同魚(yú)體內(nèi)富集的量均較多；Pb 元素在鳊魚(yú)體內(nèi)含量顯著高于鱖、和鰱，而夏季捕撈的鯽與冬季捕撈的鳊體內(nèi)Pb 含量無(wú)差異；Cd 在5 種魚(yú)類體內(nèi)的含量基本一致；As 在鳊魚(yú)體內(nèi)含量最低，在體內(nèi)含量最高，其次是鰱和鯽。由此可見(jiàn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)的5 種魚(yú)類均容易積累Cu 和Zn 兩種元素，尤其以Zn的累積量最高，而、鰱和鯽相對(duì)鳊更容易積累As元素，但對(duì)Pb 元素的積累能力相對(duì)較弱。

表1 不同季節(jié)魚(yú)體內(nèi)重金屬含量（干重）mg/kg

2.2 不同季節(jié)魚(yú)體內(nèi)重金屬污染評(píng)價(jià)

5 種魚(yú)體內(nèi)3 種重金屬污染情況的評(píng)價(jià)結(jié)果如表2 所示，在3 個(gè)季節(jié)捕撈的鯽均受到Cd 輕度污染（0.5≤Pi＜1），而僅是在夏季捕撈時(shí)發(fā)現(xiàn)受到As輕度污染（0.5≤Pi＜1），其他魚(yú)類均沒(méi)有受到Pb、Cd和As 污染。由此可見(jiàn)，保護(hù)區(qū)水域中的鳊、鱖、鰱3種重要魚(yú)類尚未受到Pb、Cd 和As 的污染體內(nèi)As的污染含量?jī)H處于輕度污染水平，相比而言，鯽受Cd 的污染較為嚴(yán)重，尤其是冬季捕撈的鯽受Cd 的污染指數(shù)已達(dá)到0.7。

表2 不同季節(jié)魚(yú)體內(nèi)重金屬污染指數(shù)

種類 季節(jié) 單因子污染指數(shù)Pi Pb Cd As鰱夏季 0.122 0.38 0.414秋季 0.126 0.44 0.294冬季 0.110 0.49 0.362鯽夏季 0.256 0.51 0.350秋季 0.138 0.54 0.402冬季 0.184 0.70 0.302

3 討論

長(zhǎng)江江豚位于淡水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的頂端，目前有關(guān)其攝食餌料魚(yú)類的研究結(jié)果較少，有學(xué)者認(rèn)為江豚對(duì)餌料魚(yú)類具有一定的選擇性，根據(jù)江豚潛水深度和游泳速度推測(cè)其主要攝食底層魚(yú)類[18]，但是也有研究根據(jù)江豚與不同水層魚(yú)類出現(xiàn)的一致性及同位素手段推測(cè)其可能更加偏愛(ài)捕食中上層魚(yú)類[17-21]。該研究通過(guò)分析處在不同水層魚(yú)類的重金屬積累含量，了解江豚及人類受重金屬影響的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[22-23]。

重金屬在魚(yú)體內(nèi)與主要生物酶類的氫硫基中的硫結(jié)合形成難溶性的硫醇鹽類，從而抑制魚(yú)體內(nèi)生物酶的活性，影響魚(yú)類正常生理代謝，嚴(yán)重的可導(dǎo)致魚(yú)類死亡；此外，重金屬通過(guò)與體表黏液結(jié)合形成的蛋白質(zhì)復(fù)合物，可覆蓋整個(gè)體表，使魚(yú)類窒息而亡[7，24]。Pb、Cd 和As 不是魚(yú)類生殖生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，體內(nèi)含有Pb、Cd 和As 對(duì)其沒(méi)有積極的生理作用[25-26]。研究發(fā)現(xiàn)，Cu 和Zn 作為生物體所必需的兩種金屬元素，保護(hù)區(qū)5 種魚(yú)類的Cu 和Zn 均具有較高的積累量，尤其以Zn 的含量最為突出，可能是因?yàn)轸~(yú)類對(duì)于必需重金屬元素的吸收作用較強(qiáng)[27-29]。而該研究中5 種不同的重金屬（Pb、Cd、As、Cu 和Zn）在魚(yú)類體內(nèi)的含量存在差異，可能是由于這些重金屬元素在魚(yú)類體內(nèi)的半衰期不同，同時(shí)也與重金屬元素在保護(hù)區(qū)水體環(huán)境中的背景值有關(guān)[30-31]。

一般而言，在自然生態(tài)環(huán)境中，生物體內(nèi)重金屬的富集水平隨生物體營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，產(chǎn)生逐級(jí)放大的效應(yīng)，但也存在一些重金屬元素并不隨食物鏈逐級(jí)放大[12-13，32]?？紤]到重金屬進(jìn)入魚(yú)體后，難以通過(guò)生物代謝方式排出體外，造成在魚(yú)體內(nèi)的累積[33-34]，因此餌料魚(yú)類體內(nèi)重金屬含量也可以作為評(píng)價(jià)江豚暴露在水域環(huán)境中受重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的間接指標(biāo)。重金屬單因子污染指數(shù)顯示，夏季捕撈的體內(nèi)As 的污染含量已處于輕度污染水平，而鯽受Cd的污染更為嚴(yán)重，尤其是冬季捕撈的鯽受Cd 的污染指數(shù)已達(dá)到0.7，Cd 和As 的污染程度較高，同時(shí)Cd 對(duì)鱖和的污染也應(yīng)該引起重視，這意味著位于食物鏈頂層的江豚也可能會(huì)受到Cd 和As 不同程度污染，相比而言，保護(hù)區(qū)江豚重要餌料魚(yú)類受Pb污染可以忽略。江豚保護(hù)區(qū)鳊、鱖、、鰱和鯽體內(nèi)的重金屬可通過(guò)被捕食進(jìn)入江豚體內(nèi)，最終對(duì)江豚的生長(zhǎng)發(fā)育構(gòu)成威脅。因此，關(guān)注江豚保護(hù)區(qū)水域中重要魚(yú)類體內(nèi)重金屬污染狀況對(duì)江豚保護(hù)具有重要作用，同時(shí)江豚對(duì)重金屬的積累及其生理效應(yīng)有待深入研究。