留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

热带海草床典型鱼类重金属的富集特征和风险评价

江睿 吴云超 黄小平 刘松林 陈启明

江睿, 吴云超, 黄小平, 刘松林, 陈启明. 热带海草床典型鱼类重金属的富集特征和风险评价[J]. 南方水产科学, 2023, 19(1): 48-57. doi: 10.12131/20220118
引用本文: 江睿, 吴云超, 黄小平, 刘松林, 陈启明. 热带海草床典型鱼类重金属的富集特征和风险评价[J]. 南方水产科学, 2023, 19(1): 48-57. doi: 10.12131/20220118
JIANG Rui, WU Yunchao, HUANG Xiaoping, LIU Songlin, CHEN Qiming. Heavy metal enrichment characteristics and risk assessment of typical fishes in tropical seagrass beds[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(1): 48-57. doi: 10.12131/20220118
Citation: JIANG Rui, WU Yunchao, HUANG Xiaoping, LIU Songlin, CHEN Qiming. Heavy metal enrichment characteristics and risk assessment of typical fishes in tropical seagrass beds[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(1): 48-57. doi: 10.12131/20220118

热带海草床典型鱼类重金属的富集特征和风险评价

doi: 10.12131/20220118
基金项目: 广东省基金面上项目(2020A1515010907);生态重点实验室、广东省海洋药物重点实验室、广东省应用海洋生物学重点实验室联合资助开放基金课题 (LMB20191003);农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室开放基金课题 (FREU2021-05)
详细信息
    作者简介:

    江睿:江 睿 (1989—),女,助理研究员,博士,研究方向为海洋生态学。E-mail: jr1017241007@126.com

  • 中图分类号: P 76

Heavy metal enrichment characteristics and risk assessment of typical fishes in tropical seagrass beds

  • 摘要: 植食性鱼类对海草的摄食会影响海草床中金属元素的传递,其对重金属的累积可能会造成人类摄食风险。以热带海草床中两种摄食海草的典型鱼类——点斑篮子鱼 (Siganus guttatus) 和褐篮子鱼 (S. fuscessens) 为主要研究对象,探究了重金属在海草床环境和鱼类中的富集情况,并对两种鱼类进行了污染和膳食暴露风险评价,分析了重金属在海草床生态系统中的传递特征。结果显示,两种典型鱼类肌肉中的铜 (Cu)、镉 (Cd)、锌 (Zn)、铅 (Pb) 含量均较低,其中Cu和Pb及Zn和Cd表现出显著正相关性,Zn和Cu的富集程度明显大于Cd和Pb,仅Zn存在潜在的明显富集现象。两种鱼类的重金属污染情况均为Zn存在超标风险,Pb轻度污染,Cu、Cd处于正常背景水平;摄食这两种鱼类的健康风险极低。受生长速度和食源差异影响,褐篮子鱼中重金属的含量、污染和富集程度均略高于点斑篮子鱼。海草床环境中的重金属含量和富集情况普遍高于鱼体,重金属主要在海草中出现了显著的富集现象,而随着营养级增加,鱼类体内的重金属含量反而下降。
  • 图  1  新村湾和黎安港采样图

    Figure  1.  Sampling stations of Xincun Bay and Li'an Port

    图  2  重金属含量相关性分析图

    Figure  2.  Correlation analysis of heavy metals

    表  1  鱼类生物学信息

    Table  1.   Sampling information of fish

    种类
    Species
    采样地
    Sampling site
    样本量
    Sample size/尾
    体长
    Body length/cm
    体质量
    Body mass/g
    日龄
    Days of age/d
    褐篮子鱼 S. fuscessens黎安港337.7~23.08.50~343.25101~2 095
    新村湾3311.6~21.939.99~255.85110~1 730
    点斑篮子鱼 S. guttatus黎安港3110.9~21.053.69~333.45122~1 365
    新村湾308.9~22.521.58~398.01120~1 730
    下载: 导出CSV

    表  2  海草床环境中的重金属含量

    Table  2.   Heavy metals concentrations in seagrass bed

    区域 Area铜 Cu锌 Zn镉 Cd铅 Pb
    新村湾 Xincun Bay 表层水体/(μg·L−1) 0.92±0.16 34.07±24.09 0.10±0.07 1.23±0.55
    沉积物/(mg·kg−1) 3.24±0.36 24.82±2.78 0.05±0.01 6.41±2.30
    黎安港 Li'an Port 表层水体/(μg·L−1) 0.72±0.17 5.91±1.71 0.09±0.10 0.67±0.77
    沉积物/(mg·kg−1) 4.60±1.47 27.82±8.73 0.06±0.02 8.87±4.03
    下载: 导出CSV

    表  3  热带海草床海草和鱼类重金属质量分数

    Table  3.   Heavy metals concentrations in seagrass and fish in seagrass bed mg·kg−1

    区域 Area物种 Species铜 Cu锌 Zn镉 Cd铅 Pb
    新村湾 Xincun Bay 褐篮子鱼 0.56±0.085 20.8±8.47 0.029±0.035 0.049±0.017
    点斑篮子鱼 0.31±0.17 17.88±4.91 0.034±0.039 0.036±0.008 5
    鱼类均值 0.41±0.21 19±6.94 0.031±0.04 0.039±0.01
    海草均值 10.14±18.403 41.16±12.605 0.33±0.178 1.78±1.640
    黎安港 Li'an Port 褐篮子鱼 0.31±0.090 19.83±3.58 0.019±0.023 0.043±0.015
    点斑篮子鱼 0.185±0.055 16.33±0.94 0.0057±0.0011 0.042±0.019
    鱼类均值 0.25±0.11 17.77±3.35 0.013±0.02 0.042±0.02
    海草均值 6.49±4.027 32.81±10.405 0.34±0.209 1.95±0.908
    下载: 导出CSV

    表  4  单因子污染指数法对海草床鱼类重金属水平的评价

    Table  4.   Assessment of heavy metals levels in seagrass bed fish using SFI

    区域
    Area
    物种
    Species
    单因子污染指数
    SFI

    Cu

    Zn

    Cd

    Pb
    新村湾
    Xincun Bay
    褐篮子鱼 I 0.056 1.040 0.145 0.490
    II 0.022 0.416 0.015 0.025
    点斑篮子鱼 I 0.031 0.894 0.170 0.360
    II 0.012 0.358 0.017 0.018
    黎安港
    Li'an Port
    褐篮子鱼 I 0.031 0.992 0.095 0.430
    II 0.012 0.397 0.010 0.022
    点斑篮子鱼 I 0.019 0.817 0.029 0.420
    II 0.007 0.327 0.003 0.021
    GB 18421—2001 I ≤10 ≤20 ≤0.2 ≤0.1
    II ≤25 ≤50 ≤2.0 ≤2.0
    下载: 导出CSV

    表  5  热带海草床重金属生物-水质富集系数

    Table  5.   BSAFs of heavy metals in tropical seagrass bed

    区域
    Area
    物种
    Species

    Cu

    Zn

    Cd

    Pb
    新村湾 Xincun Bay 褐篮子鱼 609 611 290 40
    点斑篮子鱼 337 524 340 29
    鱼类均值 446 559 310 32
    海草均值 11 021 1 208 3 300 1 447
    黎安港 Li'an Port 褐篮子鱼 431 3 355 211 64
    点斑篮子鱼 257 2 763 63 63
    鱼类均值 347 3 006 144 63
    海草均值 9 013 5 552 3 778 433
    下载: 导出CSV

    表  6  海草床鱼类重金属含量膳食风险评价

    Table  6.   Diet risk assessment of heavy metals levels in           seagrass bed fish    μg·(kg·d)−1

    区域 Area物种 Species铜 Cu锌 Zn镉 Cd铅 Pb
    新村湾
    Xincun Bay
    褐篮子鱼 0.336 12.480 0.017 4 0.029 4
    点斑篮子鱼 0.186 10.728 0.020 4 0.021 6
    均值 0.246 11.400 0.018 6 0.023 4
    黎安港
    Li'an Port
    褐篮子鱼 0.186 11.898 0.011 4 0.025 8
    点斑篮子鱼 0.111 9.798 0.003 4 0.025 2
    均值 0.150 10.662 0.007 8 0.025 2
    参考标准[31]
    Reference value
    500 1000 1 1.2
    下载: 导出CSV

    表  7  热带海草床鱼类重金属质量分数

    Table  7.   Mass fractions of heavy metals in tropical seagrass bed fish mg·kg−1

    区域     
    Area     

    Cu

    Zn

    Cd

    Pb
    参考文献
    Reference
    新村湾 Xincun Bay 0.41 19 0.031 0.039 本研究
    黎安港 Li'an Port 0.25 17.77 0.013 0.042 本研究
    大亚湾 Daya Bay 0.99 0.063 0.28 [30]
    淇澳岛 Qi'ao Island 0.786 9.424 0.022 0.800 [32]
    荣成湾 Rongcheng BAY 0.792 5.179 0.029 0.188 [33]
    涠洲岛 Weizhou Island 0.2~1.0 1~6 0.005~0.02 0.03~0.05 [34]
    北部湾 Beibu Gulf 1.18 12.7 0.05 0.32 [35]
    渤海湾 Baohai Bay 0.53 12.65 0.007 0.020 [36]
    浙江沿海 Near-shore of Zhejiang Province 0.745 10.9 0.024 0.065 [37]
    下载: 导出CSV
  • [1] SCOTT A L, YORK P H, DUNCAN C, et al. The role of herbivory in structuring tropical seagrass ecosystem service delivery[J]. Front Plant Sci, 2018, 9: 127. doi: 10.3389/fpls.2018.00127
    [2] JIANG Z J, HUANG D L, FANG Y, et al. Home for marine species: seagrass leaves as vital spawning grounds and food source[J]. Front Mar Sci, 2020, 7: 1-9. doi: 10.3389/fmars.2020.00001
    [3] WAYCOTT M, DUARTE C M, CARRUTHERS T J B, et al. Accelerating loss of seagrasses across the globe threatens coastal ecosystems[J]. Proc Nail Acad Sci USA, 2009, 106(30): 12377-12381. doi: 10.1073/pnas.0905620106
    [4] 刘伟妍, 韩秋影, 唐玉琴, 等. 营养盐富集和全球温度升高对海草的影响[J]. 生态学志, 2017, 36(4): 1087-1096.
    [5] ASUNCION B, VICTORIA T, DOLA B, et al. Trace element accumulation and trophic relationships in aquatic organisms of the Sundarbans mangrove ecosystem (Bangladesh)[J]. Sci Total Environ, 2016, 545/546: 414-423. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.12.046
    [6] HU C, YANG X, DONG J, et al. Heavy metal concentrations and chemical fractions in sediment from Swan Lagoon, China: their relation to the physiochemical properties of sediment[J]. Chemosphere, 2018, 209: 848-856. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.06.113
    [7] CUI B, ZHANG Q, ZHANG K, et al. Analyzing trophic transfer of heavy metals for food webs in the newly-formed wetlands of the Yellow River Delta, China[J]. Environ Pollut, 2011, 159: 1297-1306. doi: 10.1016/j.envpol.2011.01.024
    [8] HUANG L, PU X, PAN J F, et al. Heavy metal pollution status in surface sediments of Swan Lake lagoon and Rongcheng Bay in the northern Yellow Sea[J]. Chemosphere, 2013, 93: 1957-1964. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.06.080
    [9] YUAN L, LIU G, YUAN Z, et al. Heavy metals (As, Hg and V) and stable isotope ratios (δ13C and δ15N) in fish from Yellow River Estuary, China[J]. Sci Total Environ, 2017, 613/614: 462-471.
    [10] RAINBOW P S. Trace metal bioaccumulation: models, metabolic availability and toxicity[J]. Environ Int, 2007, 33(4): 576-582. doi: 10.1016/j.envint.2006.05.007
    [11] MANUEL M C, ALEJANDRA S L, CELIA D F, et al. Distribution and bioconcentration of heavy metals in a tropical aquatic food web: a case study of a tropical estuarine lagoon in SE Mexico[J]. Environ Pollut, 2016, 210: 155-165. doi: 10.1016/j.envpol.2015.12.014
    [12] GRIBOFF J, HORACEK M, WUNDERLIN D A, et al. Bioaccumulation and trophic transfer of metals, As and Se through a freshwater food web affected by antrophic pollution in Cordoba, Argentina[J]. Ecotox Environ Safe, 2018, 148: 275-284. doi: 10.1016/j.ecoenv.2017.10.028
    [13] MONFERRAN M V, GARNERO P, de los ANGELES B M, et al. From water to edible fish. Transfer of metals and metalloids in the San Roque Reservoir (Córdoba, Argentina). Implications associated with fish consumption[J]. Ecol Indic, 2016, 63: 48-60. doi: 10.1016/j.ecolind.2015.11.048
    [14] TREVIZANI T H, PETTI M A V, RIBEIRO A P, et al. Heavy metal concentrations in the benthic trophic web of Martel Inlet, Admiralty Bay (King George Island, Antarctica)[J]. Mar Pollut Bull, 2018, 130: 198-205. doi: 10.1016/j.marpolbul.2018.03.031
    [15] 邢孔敏, 陈石泉, 蔡泽富, 等. 海南东寨港表层沉积物重金属分布特征及污染评价[J]. 海洋科学进展, 2018, 36(3): 478-488. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2018.03.014
    [16] 陈石泉, 吴钟解, 蔡泽富, 等. 海南黎安港表层沉积物重金属分布特征及污染评价[J]. 海洋科学, 2018, 42(2): 124-133. doi: 10.11759/hykx20170730001
    [17] 陈石泉, 张光星, 吴钟解, 等. 新村港表层沉积物重金属分布特征及污染评价[J]. 海洋湖沼通报, 2014(4): 144-152.
    [18] 许战州, 朱艾嘉, 蔡伟叙, 等. 流沙湾海草床重金属富集特征[J]. 生态学报, 2011, 31(23): 259-265.
    [19] 陈石泉, 庞巧珠, 蔡泽富, 等. 海南黎安港海草床分布特征、健康状况及影响因素分析[J]. 海洋科学, 2020, 44(11): 57-64.
    [20] 陈启明, 刘松林, 张弛, 等. 海南典型热带海草床4种代表性鱼类的生长特征及其对海草资源量变化的响应[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(5): 62-70.
    [21] KUITER R H, TONOZUKA T. Pictorial guide to Indonesian reef fishes [M]. Melbourne: Zoonetics Press, 2001: 100-893.
    [22] LIESKE E, MYERS R. Coral reef fishes: Caribbean, Indian Ocean and Pacific Ocean including the Red Sea [M]. New Jersey: Princeton University Press, 1998: 300-359.
    [23] 蒋伟明, 韦明利, 姚久祥, 等. 点篮子鱼和南美白对虾池塘混养技术[J]. 南方农业, 2016, 10(33): 108-110. doi: 10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.33.061
    [24] 吴建绍, 杨求华, 陆振, 等. 褐篮子鱼鳃寄生多唇虫病的病原鉴定及其病理观察[J]. 中国水产科学, 2021, 28(3): 355-363.
    [25] 许思思, 宋金明, 袁华茂, 等. 镉、汞、铅和石油烃复合污染对渤海湾常见渔业资源生物的影响初探[J]. 生态毒理学报, 2010, 5(6): 793-802.
    [26] HAO Y, CHEN L, ZHANG X L, et al. Trace elements in fish from Taihu Lake, China: levels, associated risks, and trophic transfer[J]. Ecotox Environ Safe, 2013, 90(1): 89-97.
    [27] SSZEFER P, GELDON J. Distribution and association of trace metals in soft tissue and byssus of mollusc Perna perna from the Gulf of Aden, Yemen[J]. Environ Int, 1997, 23(1): 53-61. doi: 10.1016/S0160-4120(96)00077-3
    [28] COPAT C, BELLA F, CASTAING M, et al. Heavy metals concentrations in fish from Sicily (Mediterranean Sea) and evaluation of possible health risks to consumers[J]. Bull Environ Contam Tox, 2012, 88(1): 78-83. doi: 10.1007/s00128-011-0433-6
    [29] SAHER N U, SIDDIQUI A S. Occurrence of heavy metals in sediment and their bioaccumulation in sentinel crab (Macrophthalmus depressus) from highly impacted coastal zone[J]. Chemosphere, 2019, 221: 89-98. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.01.008
    [30] 杨玉峰, 梁浩亮, 黄舜琴, 等. 广东惠州3类海洋经济物种体内重金属含量分析和健康风险评估[J]. 生态科学, 2020, 39(3): 95-103. doi: 10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.03.014
    [31] 刘洋, 林彩, 陈金民, 等. 南海游泳动物重金属含量特征及风险评价[J]. 海洋环境科学, 2021, 40(3): 401-406,416. doi: 10.12111/j.mes.20200110
    [32] 刘金苓, 李华丽, 唐以杰, 等. 珠海淇澳岛红树林湿地经济鱼类的重金属污染现状及对人体健康风险分析[J]. 生态科学, 2017, 36(5): 186-195.
    [33] 孙玲玲, 宋金明, 于颖, 等. 荣成湾14种海洋经济生物体中的重金属水平与食用风险初步评价[J]. 海洋与湖沼, 2018, 49(1): 52-61. doi: 10.11693/hyhz20170500135
    [34] 陈丽雯, 戴圣生, 雷富, 等. 涠洲岛近岸海域重金属污染状况研究[J]. 广西科学院学报, 2021, 37(1): 37-45. doi: 10.13657/j.cnki.gxkxyxb.20210429.001
    [35] YANG B, ZHOU J B, LU D L, et al. Phosphorus chemical speciation and seasonal variations in surface sediments of the Maowei Sea, northern Beibu Gulf[J]. Mar Pollut Bul, 2019, 141: 61-69. doi: 10.1016/j.marpolbul.2019.02.023
    [36] 张晓举, 赵升, 冯春晖, 等. 渤海湾南部海域生物体内的重金属含量与富集因素[J]. 大连海洋大学学报, 2014, 29(3): 267-271. doi: 10.3969/J.ISSN.2095-1388.2014.03.013
    [37] 孙维萍, 刘小涯, 潘建明, 等. 浙江沿海经济鱼类体内重金属的残留水平[J]. 浙江大学学报(理学版), 2012, 39(3): 338-344.
    [38] 杨文超, 黄道建, 陈继鑫, 等. 大亚湾海域2009—2018年重金属时空分布及污染评价[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2020, 52(5): 65-75.
    [39] 贾钧博, 张嘉成, 张浩楠, 等. 珠江口水体中重金属含量及其生态风险评价[J]. 东莞理工学院学报, 2021, 28(1): 54-60.
    [40] 张学超, 刘营, 宋吉德, 等. 威海双岛湾海域重金属的分布特征及生态风险评价[J]. 海洋学研究, 2014, 32(2): 85-90.
    [41] 林红梅, 王伟力, 林彩, 等. 钦州湾及其邻近海域重金属的时空变化特征和影响因素[J]. 应用海洋学学报, 2020, 39(4): 490-500. doi: 10.3969/J.ISSN.2095-4972.2020.04.005
    [42] 藏维铃, 叶林, 徐轩成, 等. 鲢、鲫鱼对锌富集作用的研究[J]. 淡水渔业, 1990(3): 29-30.
    [43] 罗洪添, 王庆, 沈卓, 等. 南澳海域龙须菜和篮子鱼重金属含量及食用安全分析[J]. 海洋环境科学, 2018, 37(3): 362-368. doi: 10.12111/j.cnki.mes20180308
    [44] 彭加喜, 徐向荣, 刘金铃, 等. 红海湾海产品体内重金属水平及人体暴露风险评估[J]. 生态科学, 2014, 33(5): 825-831.
    [45] AHMED A, RAHMAN M, SULTANA S, et al. Bioaccumulation and heavy metal concentration in tissues of some commercial fishes from the Meghna River Estuary in Bangladesh and human health implications[J]. Mar Pollut Bull, 2019, 145: 436-447. doi: 10.1016/j.marpolbul.2019.06.035
    [46] 蔡文超, 区又君. 重金属离子铜对鱼类早期发育的毒性[J]. 南方水产, 2009, 5(5): 75-79.
    [47] 潘添博. 必需微量元素添加剂在动物生产中的应用[J]. 畜牧兽医科技信息, 2021(2): 196-197. doi: 10.3969/J.ISSN.1671-6027.2021.02.184
    [48] VALLEE B L, FALCHUK K H. The biochemical basis of zinc physiology[J]. Physiol Rev, 1993, 73(1): 79-118. doi: 10.1152/physrev.1993.73.1.79
    [49] 倪明龙, 周航, 罗立津. 广东省内珠江口海域深海鱼重金属富集特征及食用安全性评价[J]. 食品安全质量检测学报, 2019, 10(22): 7798-7805.
    [50] CUI L Y, JIANG Z J, HUANG X P, et al. Carbon transfer processes of food web and trophic pathways in a tropical eutrophic seagrass meadow[J]. Front Mar Sci, 2021, 29(8): 725282.
    [51] BARWICK M, MAHER W. Biotransference and biomagnification of selenium copper, cadmium, zinc, arsenic and lead in a temperate seagrassecosystem from lake Macquarie Estuary, NSW, Australia[J]. Mar Environ Res, 2003, 56(4): 471-502. doi: 10.1016/S0141-1136(03)00028-X
    [52] 孙瑞莲, 周启星. 高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究[J]. 植物生态学报, 2005, 29(3): 497-504. doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.2005.03.022
    [53] 美合日班·阿卜力米提, 王艳. 植物金属硫蛋白的金属结合及解毒研究进展[J]. 生物学杂志, 2021, 38(6): 104-110. doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.06.104
    [54] 陈疆, 马炯. 6种高等植物重金属吸附基因的比较研究[J]. 广东农业科学, 2013, 40(9): 146-149,154. doi: 10.3969/j.issn.1004-874X.2013.09.042
    [55] 杨晓龙, 郭美玉, 叶金清, 等. 黄渤海不同生长阶段的日本鳗草对5种重金属 (锌、铬、铜、铅、镉) 的生物蓄积[J]. 海洋环境科学, 2021, 40(6): 895-902. doi: 10.12111/j.mes.2021-x-0059
    [56] 邵欣欣, 许晓曦, 吕萍萍, 等. 金属硫蛋白对鲤鱼不同组织重金属蓄积影响的研究[J]. 食品工业科技, 2013, 34(3): 120-123. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2013.03.076
  • 加载中
图(2) / 表(7)
计量
  • 文章访问数:  295
  • HTML全文浏览量:  73
  • PDF下载量:  12
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-29
  • 修回日期:  2022-05-24
  • 录用日期:  2022-06-15
  • 网络出版日期:  2022-06-30
  • 刊出日期:  2023-02-03

目录

    /

    返回文章
    返回