巢湖水產(chǎn)品體內(nèi)重金屬含量的測(cè)定和評(píng)價(jià)

1、本科生畢業(yè)論文題 目: 巢湖水產(chǎn)品體內(nèi)重金屬含量的測(cè)定和評(píng)價(jià) 姓 名: 肖月陽(yáng) 學(xué) 院: 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè): 生物科學(xué) 班 級(jí): 二零零八屆二班 學(xué) 號(hào): 1303080230 指導(dǎo)教師: 鮑方印 職稱: 副教授 2012年 04月 20日安徽科技學(xué)院教務(wù)處制目 錄引言.1 材料與方法1.2 試劑與儀器. .1.2.1 試劑.1.2.2 儀器 . 1.3 試驗(yàn)方法.1.3.1 濕法消解.1.3.2 原子吸收光譜分析1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制.1.3.4 測(cè)量步驟.1.3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定.1.3.4.2 樣品重金屬的測(cè)定.2 測(cè)定結(jié)果.2.1 銀魚(yú)體內(nèi)重金屬含量分布.2.1.1 肌肉

2、中重金屬含量.2.1.2 肝臟中重金屬含量.2.1.3 魚(yú)鰓中重金屬含量.2.1.4 魚(yú)鰭中重金屬含量.2.2 白蝦體內(nèi)重金屬含量分布.2.2.1 蝦肌肉中重金屬含量.2.2.2 蝦殼中重金屬含量.2.3 田螺體內(nèi)重金屬含量分布.2.3.1 田螺殼中住金屬含量.2.3.2 田螺肌肉中重金屬含量.2.3.3 田螺肝臟中重金屬含量.3. 分析與討論.3.1 高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物比低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物重金屬含量高.3.2 相同的金屬在生物體不同組織的含量不同.3.3 相同組織不同重金屬含量不同.3.4 必須元素的含量大于非必須元素含量.3.5 其他. 致謝. 參考文獻(xiàn). 巢湖水產(chǎn)品體內(nèi)重金屬含量的測(cè)定和評(píng)價(jià)生物科學(xué)

3、二班 肖月陽(yáng)指導(dǎo)教師 鮑方印摘要 采用濕法消解的方法對(duì)巢湖湖水中銀魚(yú)、白蝦、田螺3種水產(chǎn)動(dòng)物進(jìn)行消化，采用火焰原子吸收法檢測(cè)其中重金屬（Cu、Pb、Cd、Fe）的含量。結(jié)果表明重金屬在3種水產(chǎn)動(dòng)物中的分布情況為Fe和Cu的含量比Pb和Cd較高；在同一組織的不同重金屬含量不相同,且在不同組織中同一重金屬的分布也不同（其中內(nèi)臟中重金屬含量較高，蝦類和貝類的外殼中重金屬含量較高，而肉中重金屬含量較低）。通過(guò)對(duì)各種重金屬的含量以及在機(jī)體內(nèi)的分布的研究，得出了巢湖的魚(yú)蝦貝體內(nèi)含有極微量的重金屬，顯示巢湖水產(chǎn)品有輕度的重金屬污染。關(guān)鍵詞 重金屬；污染；巢湖。重金屬在自然界乃至生命體內(nèi)都是以極少量存在的，人

4、們把這些在自然生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)以低濃度存在的元素稱為微量元素1。近年來(lái)，隨著人們生活水平的逐漸提高和對(duì)生命健康越來(lái)越重視。對(duì)于這些微量金屬的研究也在不斷深入。在現(xiàn)在重金屬研究領(lǐng)域中，砷(As) 、氟(F)、硒(Se)雖是非金屬元素，但在環(huán)境污染研究中通常被當(dāng)作重金屬對(duì)待，因?yàn)槠浠瘜W(xué)性質(zhì)及環(huán)境表現(xiàn)行為與其他重金屬相似2。生物體內(nèi)的重金屬元素可分為必需的和非必需的兩類。必需的微量元素生物體內(nèi)必不可少，但是當(dāng)這些金屬的含量過(guò)高的時(shí)候便會(huì)對(duì)人體有毒害作用。非必需元素對(duì)生物體是有毒的，稱為有毒元素3。重金屬進(jìn)入人體后，能干擾酶的功能，破壞和影響正常的代謝系統(tǒng)。重金屬是典型的難降解、累積性污染物，可通過(guò)食物鏈傳

5、遞并在生態(tài)系統(tǒng)中積累，在某些條件下還可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮慕饘儆袡C(jī)化合物4。美國(guó)環(huán)保局(EPA)把銅、鋅、鉛、鎘、汞列入環(huán)境優(yōu)先污染物名單5。巢湖是我國(guó)五大淡水湖之一，它在我國(guó)的淡水體系中占有重要的地位。巢湖盛產(chǎn)銀魚(yú)白蝦等水產(chǎn)品。巢湖被巢湖市合肥市環(huán)抱，由于其特有的地理位置，它成為了江北的“魚(yú)米之鄉(xiāng)”。近年來(lái)，由于長(zhǎng)江上游的污染以及巢湖地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)“三廢”，農(nóng)業(yè)排水和生活污水的排放量正在不斷地增加，這些排放物可以導(dǎo)致有機(jī)污染，無(wú)機(jī)污染和重金屬污染，威脅著水生生物的生存和以這些水產(chǎn)品為食的人類的生命健康6。 其中重金屬的污染會(huì)因?yàn)樯锏母患饔枚訃?yán)重7。特別是巢湖閘的設(shè)立，阻礙了巢湖水系

6、和其它水系的交流，降低了巢湖水系的自凈能力，加重了巢湖的污染。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)重金屬在水生物體內(nèi)富集和分布做過(guò)一些研究。如ITOW等8研究了重金屬對(duì)馬蹄蟹步足再生的影響，SVOBODOVA等9 研究了重金屬汞在11種魚(yú)體內(nèi)的富集情況，NOGAMI等10研究了食物中的鎘對(duì)羅非魚(yú)的生長(zhǎng)的影響。關(guān)于巢湖市魚(yú)蝦貝類重金屬富集的研究已有不少，如童軍華等的巢湖水體重金屬污染評(píng)價(jià)11。本研究以巢湖銀魚(yú)、白蝦、田螺作為樣品，研究Cu，Pb，Cd和Fe四種重金屬在魚(yú)蝦貝類體內(nèi)富集、分布規(guī)律，以了解巢湖水產(chǎn)品體內(nèi)重金屬含量污染的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)，為巢湖重金屬污染的監(jiān)控和防治提供一定的依據(jù)和參考。1 材料與方法11

7、 材料及處理1.1.1 材料銀魚(yú)（Heemisalanx prognathus Regan），白蝦（Exopalaemon modestus），田螺（Cipangopaludina fluminalis），所有材料均采于巢湖（見(jiàn)表1）。表1 樣品各指標(biāo)分組Table 1 samples each index and packet packet水產(chǎn)品種類樣品數(shù)（ind）體長(zhǎng)（cm）干重（g）銀魚(yú)（小）Heemisalanx prognathus Regan102.03.01.73.2白蝦（?。〦xopalaemon modestus101.63.01.12.1田螺（小）Cipangopaludi

8、na fluminalis102.03.13.04.0銀魚(yú)（大）Heemisalanx prognath Regan104.18.22.04.0白蝦（大）Exopalaemon modestus104.95.41.32.3田螺（大）Cipangopaludina fluminalis104.75.25.06.0 1.1.2 材料處理分別在巢湖的四周隨機(jī)捕捉新鮮的銀魚(yú)、白蝦、田螺放分組（分組方法見(jiàn)表1）后凍存（溫度控制在-20左右）。實(shí)驗(yàn)時(shí)從冰柜取出樣品，室溫融化，用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干水分，用不銹鋼解剖刀解剖：取銀魚(yú)的魚(yú)肉、魚(yú)鰓，背部?jī)蓚?cè)肌肉、內(nèi)臟；取白蝦的蝦殼和肌肉；取田螺的外殼、肌肉

9、和內(nèi)臟。裝入保鮮袋中，冷凍保存待用12。1.2 試劑與儀器1.2.1試劑（分析純）硝酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、高氯酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、鹽酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、氫氧化鉀（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），硝酸鉛（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、硫酸銅（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、氯化鎘（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、氧化鐵（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。1.2.2儀器(1)火焰原子吸收光譜儀和適合的乙炔?；鹧嬖游諆x器（AA370MC型 北京瑞利分析儀器有限公司）。乙炔鋼瓶：提供乙炔氣體，壓力是0.07MPa空氣壓縮機(jī)：提供空氣,壓力是0.07MPa(2)鼓風(fēng)烘箱，能維持105&

10、#177;2。(3)AED一1型自控電熱消化器（北京博瑞賽科技有限公司）。(4)FA2004型電子分析天平（上海精科實(shí)業(yè)有限公司）。(5)其它儀器：容量瓶：100ml 、1000ml、250ml、500ml。滴定管：1ml、5ml、10ml、20ml。燒杯：100ml。 消化管 滴管 漏斗 解剖刀 鑷子 托盤(pán) 鐵架臺(tái) 剪刀 玻璃棒 研缽 移液管等。1.3實(shí)驗(yàn)方法采用濃混酸濕法消解，用火焰原子吸收法測(cè)銅(Cu)，鉛(Pb)和鎘(Cd)，鐵(Fe)的含量。1.3.1濕法消解又稱濕灰化法或濕氧化法13，在適量的食品中加入氧化性強(qiáng)酸，并同時(shí)加熱消煮，使有機(jī)物質(zhì)分解氧化成CO2，水和各種氣體，為加速氧化

11、進(jìn)行，可同時(shí)加入各種催化劑，這種破壞樣品中有機(jī)物質(zhì)釋放重金屬的方法就叫做濕法消化。在本次實(shí)驗(yàn)中是對(duì)含有大量有機(jī)物的生物樣品進(jìn)行消解，所以采用HNO3-HClO4（4:1）體系的濕法消解。消化管中出現(xiàn)白色煙霧即是消解終點(diǎn),最后再加蒸餾水趕酸。1.3.2原子吸收光譜分析原子吸收光譜法是一種基于物質(zhì)產(chǎn)生的原子蒸氣對(duì)特定譜線(通常是待測(cè)元素的特征譜線)的吸收作用來(lái)進(jìn)行定量分析的一種方法。以空心陰極燈作為光源，可以發(fā)射一定波長(zhǎng)的特征光，當(dāng)特征光通過(guò)一定厚度的原子蒸氣時(shí)部分被蒸氣中基態(tài)原子吸收而減弱。通過(guò)單色器和檢測(cè)器得到特征光被減弱的程度，即可求得試樣中金屬離子的含量。本實(shí)驗(yàn)需要對(duì)Cu、Pb、Cd、Fe

12、四種重金屬進(jìn)行分析（分析方法見(jiàn)表2）。 表2 Cu、Pb、Cd、Fe四種重金屬的原子吸收分析中的各項(xiàng)參數(shù)Table 2 Cu, Pb, Cd, Fe four heavy metal atomic absorption analysis of parameters重金屬波長(zhǎng)(nm )電流（mA）光譜帶（nm）乙炔量(L/min )空氣(L/min )燃燒器高度（nm）回收率Cu324.830.40.751096-99%Pb283.330.40.751098-100%Cd228.820.40.851099-101%Fe248.840.20.65 10 98-100%1.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制使用分

13、析純的試劑，并且要遵守實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格（GB6682）純度為2級(jí)的水（雙重蒸餾水），鹽酸。標(biāo)準(zhǔn)液配置所使用的藥品為硫酸銅，硝酸鉛,氯化鎘，氧化鐵(1) 每升含1g鉛的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液和每升含100mg鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取1.598g(準(zhǔn)確至1mg)硝酸鉛（先在105干燥2小時(shí)）于1000ml容量瓶中，用鹽酸溶液溶解，并稀釋至刻度，充分搖勻。量取1ml此標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液含1mg鉛，用移液管將100ml標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液移入1000ml容量瓶中，用鹽酸溶液稀釋至刻度，并充分搖勻。1ml此標(biāo)準(zhǔn)溶液含100ug鉛。此溶液應(yīng)在使用的當(dāng)天配制。(2)每升含1g鎘的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液和每升含0.1mg的標(biāo)準(zhǔn)鎘溶液：（配制過(guò)程參照標(biāo)

14、準(zhǔn)鉛儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)液配制過(guò)程）(3)每升含1g銅的標(biāo)準(zhǔn)銅儲(chǔ)備溶液和每升含0.1mg的標(biāo)準(zhǔn)銅溶液：（配制過(guò)程參照標(biāo)準(zhǔn)鉛儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)液配制過(guò)程）(4)每升含1g鐵的標(biāo)準(zhǔn)鐵儲(chǔ)備溶液和每升含0.1mg的標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液：（配制過(guò)程參照標(biāo)準(zhǔn)鉛儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)液配制過(guò)程）1.3.4測(cè)量步驟1.3.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定(1) 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定（y=5.7275x+0.0045，R2=0.9988） 圖1鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of cadmium(2) 鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定 （y=95.687x+0.1323，R2=0.9980）圖2鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.2 The standard

15、curve of plumbum(3) 鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定（y=14.248x+0.0342，R2=0.9988） 圖3鐵的標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.3 The standard curve of ferrum(4) 銅標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定 （y=12.288x+0.0315，R2=0.9983）圖4銅的標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.4 The standard curve of cuprum1.3.4.2樣品測(cè)量步驟(1) 從冰箱里取出樣品，稱量1-2g樣品于消化管中稱重，向每個(gè)消化管(設(shè)兩個(gè)空白管)中加入提前配好的硝酸和高氯酸的混合液(4:1)10ml后，過(guò)夜，并于第二天放入電子控溫加熱板上，于120下加熱消化。消化

16、過(guò)程中如出現(xiàn)炭化現(xiàn)象，需再加入酸混合液14。待樣品充分消解，大約余下0.5ml左右后移下，降到室溫。(2) 加入少量超純水，倒入事先準(zhǔn)備好的刻度比色管中，用少許超純水清洗消化管2-3次，倒入比色管中，定容至10ml。(3) 用AA370MC型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量樣品中的Cu、Pb、Cd、Fe的含量。每個(gè)樣品測(cè)量3次，取其平均值2 測(cè)定結(jié)果(見(jiàn)表4-5)表4 水產(chǎn)品重金屬含量分析結(jié)果 Table 3 Analysis results of heavy metal content in aquatic product muscle w(g/g)種類組織CuPbCdFe肌肉62.47±1

17、.2401.79±0.0483.88±0.32130.33±2.206銀魚(yú)（?。〩eemisalanx prognatus Regan魚(yú)鰓63.35±1.3412.13±0.0518.88±0.93131.43±2.132內(nèi)臟71.01±1.5522.88±0.04610.05±0.93134.10±2.001蝦殼72.01±1.5622.29 ±0.0617.43±0.93320.99±2.011白蝦（小）Exopalaemon modestu

18、s肌肉58.21±1.4241.66±0.0426.88±0.81217.85±2.000內(nèi)臟60.01±1.3121.78±0.0477.32±0.78319.87±2.012肌肉65.01±1.2012.00± 0.0745.09±0.82118.85±2.011田螺（?。〤ipangopaludina fluminalis殼73.65±1.2323.28± 0.0878.17±0.99726.65±2.232內(nèi)臟 67.08

19、77;1.23 3.01±0.0607.18± 0.954 19.73±2.011表5 水產(chǎn)品重金屬含量分析結(jié)果Table 4 Analysis results of heavy metal content in aquatic product muscle w(g/g)種類組織CuPbCdFe肌肉64.47±1.2401.79±0.0483.88±0.32130.33±2.206銀魚(yú)（大）Heemisalanx prognatus Regan魚(yú)鰓66.12±1.3412.13±0.0518.88

20、7;0.93131.43±2.132內(nèi)臟77.78±1.5622.88±0.04610.05±0.93134.10±2.001蝦殼67.78±1.2132.32 ±0.0677.45±0.94322.99±2.041白蝦（大）Exopalaemon modestus肌肉59.21±1.4121.76±0.0326.89±0.81117.87±2.010內(nèi)臟62.23±1.3351.88±0.0497.42±0.78020.87±

21、;2.013肌肉67.01±1.2072.08± 0.0845.39±0.83118.75±2.011田螺（大）Cipangopaludina fluminalis殼74.32±1.4213.98± 0.0898.37±0.98726.25±2.212內(nèi)臟69.08±1.334.01±0.1608.18±0.85418.73±2.1233. 分析與討論 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察可以發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)規(guī)律：刪除 3.1 高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物內(nèi)體內(nèi)重金屬含量比低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物高。 由于重金屬在生物體內(nèi)

22、很難被代謝掉，所以會(huì)隨著生物體生命的延長(zhǎng)而在生物體內(nèi)富集，因而理論上來(lái)猜測(cè)，高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的重金屬含量應(yīng)該高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的15。本實(shí)驗(yàn)在處理銀魚(yú)的時(shí)候有意將個(gè)體較大的銀魚(yú)分為一組，個(gè)體較小的分為一組，結(jié)果表明，個(gè)體較大的一組體內(nèi)重金屬含量明顯高于個(gè)體較小的一組。這是因?yàn)殂y魚(yú)特殊的生活特性決定的。通過(guò)翻閱資料得知，幼小的銀魚(yú)主要是以水藻為食，屬于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)，而成年銀魚(yú)卻是肉食性動(dòng)物屬于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)16。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種猜測(cè)。 3.2 相同的金屬在生物體不同組織的含量不同。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，內(nèi)臟特別是肝腎腮中重金屬的含量要明顯高于其他部位。蝦和螺螄的殼中含有的重金屬含量比其他部位要高。因?yàn)楦闻K等內(nèi)臟是生命體

23、代謝的主要場(chǎng)所，重金屬的代謝富集過(guò)程也是在內(nèi)臟中進(jìn)行的。重金屬在肝臟和腎臟中的富集主要與重金屬誘導(dǎo)肝臟、腎臟中金屬硫蛋白的合成并與之結(jié)合有關(guān)15。腮更是大多數(shù)水生生物的呼吸器官和過(guò)濾器官，直接與外界進(jìn)行物質(zhì)交換。鰓的特殊結(jié)構(gòu)有利于水中離子滲透，使鰓成為水生動(dòng)物直接從水中吸收重金屬的主要部位16。蝦和螺的殼中重金屬含量偏高則因?yàn)椴蝗艿闹亟饘冫}是殼的重要組成部分。 3.3 相同組織不同重金屬含量不同。 結(jié)果顯示即使在相同的組織相同部位中，不同的重金屬含量也大不相同。原因可能是由于這些組織所處的外環(huán)境的差異性導(dǎo)致的。這種差異性主要表現(xiàn)在外環(huán)境中不同重金屬含量的不同。當(dāng)然，相同組織對(duì)不同的重金屬的吸收

24、能力也不盡相同。 3.4 必須元素的含量大于非必須元素含量。 重金屬鹽雖然是很難被生物體分解的，但是并不是完全不能被代謝掉的。在本實(shí)驗(yàn)中，必須元素如銅，鐵在樣品中的含量則遠(yuǎn)大于其它重金屬含量。這是因?yàn)殂~鐵是生物體的必須元素。這些元素被生物體吸收后直接轉(zhuǎn)化為機(jī)體的組分或者參與代謝活動(dòng)。而非必須元素含量則會(huì)因?yàn)樯矬w對(duì)重金屬有限的代謝作用而降低。因此，才會(huì)導(dǎo)致必須元素的含量大于非必須元素的情況。4 結(jié)論 通過(guò)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,筆者提出以下建議：盡量不要吃水產(chǎn)品以及其他疑似重金屬污染動(dòng)物的內(nèi)臟，特別是肝腎；縮短養(yǎng)殖魚(yú)的生長(zhǎng)周期和適量縮短捕撈周期，減少魚(yú)類的富集作用；與其他地區(qū)污染程度17比較，巢

25、湖魚(yú)蝦貝類的重金屬污染較輕，但是不能因?yàn)檫@就掉以輕心。相信隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，重金屬以及其他污染是有可能?chē)?yán)重起來(lái)的，所以要加強(qiáng)防控，防患于未然。致謝本論文是在鮑方印教授的指導(dǎo)下完成的。論文選題、資料查詢、樣本采集、開(kāi)題及論文撰寫(xiě)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都得到鮑老師的指導(dǎo)與幫助，在此表示衷心地感謝。試驗(yàn)中還得到了崔峰老師和其他老師的指導(dǎo)以及陳云松同學(xué)的大力支持，在此一并向他們表示感謝！參考文獻(xiàn)1不破敬一郎(王子亮等譯).生物體與重金屬M(fèi).北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.1985，11-14，45，20.2弗斯特納U，維特曼GTW，(王忠禹，姚重華譯).水環(huán)境的金屬污染M.北京:海洋出版社.1988，1-327.3謝

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