厦门湾海洋生物体中稀土元素含量水平、分布模式及健康风险评价.pdf
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1、为了解海洋生物体中稀土元素(R E E s)的富集、分布模式及健康效应,文章于厦门湾采集了1 4种海洋经济生物体样品,利用I C P-M S测定了不同生物体中R E E s的含量,并分析了R E E s的分布模式及人群健康风险。结果表明:鱼类、甲壳类和贝类中总稀土元素(T R E E s)含量范围分别为0.1 4 90.2 0 4m g/k g、0.3 4 70.5 5 5m g/k g、3.4 3 71 8.6 3 5m g/k g,3类生物体内T R E E s的平均含量由高到低依次排序为:贝类、甲壳类、鱼类。根据R E E s分布模式,鱼类和甲壳类的R E E s配分表现为 E u正异常
2、、C e负异常,而贝类则呈现 E u负异常、C e正异常。根据每日膳食摄入量(E D I)评估结果,研究区内通过食用鱼类、甲壳类、贝类的每日稀土元素摄入量远低于每日允许摄入量阈值7 0g/(k gd)。本研究的结果可为研究河口海湾生物体稀土元素的含量水平及迁移富集提供基础资料。关键词:稀土元素;厦门湾;生物富集;健康风险中图分类号:P 7 6 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-9 8 5 7(2 0 2 3)0 7-0 0 6 3-0 7L e v e l s,D i s t r i b u t i o nP a t t e r n sa n dH e a l t hR i s kA
3、s s e s s m e n to fR a r eE a r t hE l e m e n t s i nM a r i n eO r g a n i s m s i nX i a m e nB a yWAN G W e i l i,L I NC a i,L I UY a n g,L I N H u i(T h i r dI n s t i t u t eo fO c e a n o g r a p h y,MN R,X i a m e n3 6 1 0 0 5,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t os t u d y t h ee n r i
4、 c h m e n t,d i s t r i b u t i o np a t t e r na n dh e a l t he f f e c t so fm a r i n eo r-g a n i s m so nr a r ee a r t he l e m e n t s(R E E s),f i s h,c r u s t a c e a n sa n ds h e l l f i s hw e r ec o l l e c t e df r o mX i a m e nB a y.T h e c o n c e n t r a t i o n so fR E E s i n1
5、 4o r g a n i s m sw e r ed e t e r m i n e db y I C P-M S,a n d t h ed i s t r i b u t i o np a t t e r na n d t h eh e a l t hr i s k so fR E E sw e r e a n a l y z e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e t o-t a l r a r ee a r t he l e m e n t s(T R E E s)i nf i s h,c r u s t a c e a n
6、sa n ds h e l l f i s hr a n g e df r o m0.1 4 90.2 0 4,0.3 4 70.5 5 5a n d3.4 3 71 8.6 3 5m g/k g,r e s p e c t i v e l y.T h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fT R E E s i nt h et h r e eb i o l o g i c a lo r g a n i s m s w a si nt h eo r d e ro fs h e l l f i s hc r u s t a c e a n sf i
7、s h.T h e R E E sd i s t r i b u t i o np a t t e r n so f f i s ha n ds h e l l f i s hs h o w e dp o s i t i v eE ua n o m a l ya n dn e g a t i v eC ea n o m a l y,w h i l es h e l l f i s hs h o w e dn e g a t i v eE ua n o m a l ya n dp o s i t i v eC e a n o m a l y.A c c o r d i n g t o t h e
8、 a s s e s s m e n t r e s u l t so f6 4 海洋开发与管理2 0 2 3年 e s t i m a t e dd a i l y i n t a k e(E D I),t h eE D Iv a l u eo fT R E E s i nf i s h,c r u s t a c e a n sa n ds h e l l f i s h i nt h es t u d ya r e aw a s f a r l o w e rt h a nt h ea c c e p t a b l ed a i l yi n t a k et h r e s h o
9、l d7 0g/(k gd).T h er e s u l t so ft h i ss t u d yc a np r o v i d eb a s i cd a t a f o r t h e s t u d yo fR E E s c o n t e n t,m i g r a t i o na n de n r i c h m e n t i ne s t u a r-i e sa n db a y s.K e y w o r d s:R a r ee a r t he l e m e n t s,X i a m e nB a y,B i o a c c u m u l a t i o
10、 n,H e a l t hr i s k0 引言稀土元素(R a r e e a r t he l e m e n t s,R E E s)由1 5个镧系元素及钪和钇组成,分为轻稀土元素(L R E E s)和重稀土元素(HR E E s)1。R E E s具有独特的电子结构,即随着原子序数的增加,原子或离子半径逐渐减小,由于R E E s的独特性,被广泛应用于现代电子工业2。随着工业活动和农业生产对R E E s的大量使用以及稀土资源的开采活动,R E E s在环境中的浓度大大增加3,目前已被列为新兴污染物4。农田中R E E s的 面源流失 和工业含R E E s废水的排放导致了大量R
11、E E s通过河流径流进入海洋中5。研究表明,海水中一定浓度的R E E s可以促进海洋浮游植物的生长,但高浓度的R E E s可能会抑制小球藻的生长,甚至导致小球藻死亡6。因此,入海稀土通量的增加将给河口和近岸海湾水域带来新的生态环境问题,海洋生物中R E E s的积累会导致这些元素进入食物链7,人类通过饮食摄入海洋生物体中R E E s会对健康构成风险。尽管许多学者对海洋环境中的R E E s开展了大量的研究工作8-1 1,但大部分研究都集中在沉积物中,对不同种类生物体中R E E s含量及其健康风险的研究相对较少。厦门湾位于福建省东南部,是东南沿海重要的对外港口1 2。经过几十年经济的快
12、速发展,工农业及生活排放的污水为厦门湾海域带来大量的污染物1 2-1 4,海 洋 生 态 环 境 和 生 物 体 受 到 了不同程度的重金属及R E E s的污染1 5-1 6。为了全面了解厦门湾海域不同种类海洋生物的R E E s含量以及分布模式,本研究以厦门湾海域常见的海洋经济生物 体为研究 对象,分析鱼 类、甲壳类和贝类体内R E E s的含量水平,表征不同种类海洋生物体内R E E s的分布模式,并评估其膳食暴露的健康风险,旨在了解厦门湾海洋生物的稀土富集状况和海产品食用安全性,并为风险管理提供基础数据。1 材料和方法1.1 样品采集本研究所用样品于2 0 1 5年4月采自九龙江口和厦
13、门湾海域:包括宽体舌鳎(C y n o g l o s s u s r o b u t u s)、赤鼻棱鳀(T h r y s s ak a mm a l e n s i s)、多鳞鱚(S i l l a g o s i h a-m a)、棘线蛹(G r a m m o p l i t e s s c a b e r)和叫姑鱼(J o h n i u sg r y p o t u s)5种鱼类;哈氏仿对虾(M e t a p e n a e o p s i s b a r-b a t a)、鹰爪虾(T r a c h y p e n a e u sc u r v i r o s t r i s
14、)、周氏新对虾(M e t a p e n a e u sj o y n e r i)和刀额仿对虾(P a r a p-e n a e o p s i sh a r d w i c k i i)4种甲壳类;菲律宾蛤(R u d i-t a p e sp h i l i p p i n a r u m)、缢 蛏(S i n o n o v a c u l ac o n-s t r i c t a)、环 纹 坚 石 蛤(A t a c t o d e a S t r i a t a)、文 蛤(M e r e t r i x m e r e t r i x L)和 棘 螺(C h i c o r e
15、 u sr a m o s u s)5种贝类。所采集的新鲜生物样品,取肌肉组织烘干磨碎,备消解使用。1.2 样品前处理与分析用陶瓷刀取一定量的鱼类、甲壳类和贝类的肌肉部分 剪 碎,然 后 利 用 冷 冻 干 燥 机 冷 干2 4h后,测定含水率。取冷干磨碎后的生物组织样品约0.2 0 00g于消解罐中,加入5 mL HNO3后静置2 4h,再 向 样 品 中 添 加2 mL HNO3和2 mLH2O2,并在1 8 0下进一步消解,直至几乎完全烘干,然后用1mLHNO3再次溶解,继续消解以清除残留酸,最后用M i l l i-Q水稀释至1 0mL。利用电感耦合等离子体质谱仪(I C P-MS7
16、7 0 0 x,A g-i l e n t)测定R E E s的含量。实验过程均选择M i l l i-Q超纯水作为溶剂,所选用的化学试剂均采用优级纯。1.3 数据处理本研究数据整理采用S P S S1 9.0完成,皮尔逊相关性图等采用R(4.0.5)进行绘制。第7期王伟力,等:厦门湾海洋生物体中稀土元素含量水平、分布模式及健康风险评价6 5 2 结果与讨论2.1 不同生物体内稀土元素含量研究区鱼类中总稀土元素(T R E E s)的含量范围介于0.1 4 90.2 0 4m g/k g,平均值为0.1 7 2m g/k g;L R E E s的含量范围介于0.0 7 70.1 2 7m g/
17、k g,平均值0.0 9 9m g/k g;HR E E s的含量范围介于0.0 7 20.0 7 5 m g/k g,平 均 值0.0 7 3 m g/k g。甲 壳 类T R E E s的含量范围介于0.3 4 70.5 5 5m g/k g,平均值0.4 2 8m g/k g;L R E E s的含量范围介于0.2 6 50.4 6 3m g/k g,平均值0.3 4 2m g/k g;H R E E s的含量范围介于0.0 8 2 0.0 9 2m g/k g,平均值0.0 8 6m g/k g。贝类T R E E s的含量范围介于3.4 3 71 8.6 3 5m g/k g,平均
18、值1 1.1 9 3 m g/k g;L R E E s的 含 量 范 围 介 于3.3 1 91 7.9 4 3 m g/k g,平 均 值1 0.7 9 3 m g/k g;HR E E s的含量范围介于0.1 1 80.6 9 2m g/k g,平均值0.4 0 0m g/k g。生物体内T R E E s的平均含量范围由高到低依次排序为:贝类、甲壳类、鱼类。白艳艳等1 7调查了厦门市1 1 4份水产动物样品中R E E s的含量后发现,T R E E s的含量变化由高到低依次排序为:贝类、甲壳类、鱼类,与本研究调查的含量变化一致。另外,从生物种类来看,本次研究中无论是L R E E s
19、、HR E E s还是T R E E s的整体含量,贝类都比鱼类和甲壳类要高(表1)。通常,处于更高营养级的鱼类会通过营养水平和脂肪含量累积污染物,而在本研究中R E E s含量在营养级之间不存在明显的相关性,可能是由于贝类主要生活在沉积物中,因此更容易从沉积物中吸收R E E s,从而造成贝类体中R E E s含量高于鱼类和甲壳类,此外,研究表明生 物 体 可 以 通 过 其 生 活 环 境 和 代 谢 积 累R E E s7。另外,生物体中R E E s含量水平的差异可能也与生物体特定捕食习惯有关,与处于较低营养位置的物种相比,处于较高营养位置的生物具有更有效的代谢机制来调节污染物的浓度1
20、 8,从而可以以更 高 的 速 率 排 出 体 内 的R E E s。P o n n u r a n g a m等1 9研究发现,大西洋鲑鱼中4种稀土元素(C e、N d、P r和D y)在鱼鳞中的积累并不是通过胃肠道吸收,而是直接从海水中吸收富集。表1 不同生物体稀土元素含量T a b l e1 T h ec o n c e n t r a t i o n so f r a r e e a r t he l e m e n t s i nd i f f e r e n t o r g a n i s m sm g/k g生物体L aC eP rN dS mE uG dT bD yH oE r
21、TmY bL u宽体舌鳎0.0 2 70.0 3 20.0 1 10.0 2 10.0 1 00.0 1 10.0 1 50.0 1 00.0 1 30.0 1 00.0 1 20.0 0 70.0 1 20.0 1 1赤鼻棱鳀0.0 1 50.0 1 00.0 0 80.0 1 10.0 0 90.0 1 10.0 1 30.0 1 00.0 1 20.0 1 00.0 1 10.0 0 70.0 1 10.0 1 1多鳞鱚0.0 1 60.0 1 20.0 0 90.0 1 20.0 0 90.0 1 10.0 1 30.0 1 00.0 1 20.0 1 00.0 1 10.0 0 70
22、.0 1 10.0 1 1棘线蛹0.0 3 00.0 2 90.0 1 10.0 2 30.0 1 10.0 1 10.0 1 50.0 1 00.0 1 30.0 1 00.0 1 10.0 0 70.0 1 20.0 1 1叫姑鱼0.0 1 50.0 1 00.0 0 80.0 1 20.0 0 90.0 1 10.0 1 30.0 1 00.0 1 20.0 1 00.0 1 10.0 0 70.0 1 10.0 1 1哈氏仿对虾0.0 5 90.1 0 20.0 1 90.0 5 20.0 1 60.0 1 20.0 2 30.0 1 10.0 1 70.0 1 00.0 1 30.0
23、 0 70.0 1 30.0 1 1鹰爪虾0.0 9 90.1 8 30.0 2 80.0 8 50.0 2 30.0 1 30.0 3 20.0 1 20.0 2 00.0 1 10.0 1 50.0 0 80.0 1 50.0 1 1周氏新对虾0.0 7 60.1 3 70.0 2 20.0 6 40.0 1 90.0 1 30.0 2 60.0 1 10.0 1 80.0 1 10.0 1 40.0 0 70.0 1 40.0 1 1刀额仿对虾0.0 5 60.0 9 30.0 1 80.0 4 80.0 1 60.0 1 20.0 2 20.0 1 10.0 1 70.0 1 00.0
24、 1 30.0 0 70.0 1 30.0 1 1菲律宾蛤0.8 9 81 3.9 2 51.6 2 90.6 1 60.1 2 30.0 2 60.1 8 30.1 8 00.0 8 90.1 6 50.0 4 40.0 5 80.0 3 50.0 4 7缢蛏0.8 3 41 4.3 2 01.7 1 90.6 9 40.1 4 20.0 2 80.2 0 60.2 0 40.1 0 30.1 9 00.0 4 90.0 6 20.0 3 60.0 4 8环纹坚石蛤0.1 8 32.6 7 70.2 8 40.1 1 00.0 2 20.0 0 50.0 3 80.0 3 00.0 1 80
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