重金属在克氏原螯虾体内吸收与蓄积特性及蓄积过程重金属间相互作用的研究

摘要

随着人们生活水平的不断提高，人们对水产品质量安全的关注度也越来越高。我国是水产养殖和水产品生产大国，提高水产品的质量安全对保障消费者的健康和安全有重大意义。重金属污染是水产品污染的一个重要方面，对人体健康有很大的危害。为了控制水产品重金属污染，为水产养殖提供科学的依据，本实验选取我国特色优质水产品克氏原螯虾作为研究对象，首先对江苏地区的克氏原螯虾重金属污染状况进行了调查分析，并对其重金属污染状况做了安全评价，在此基础上研究了克氏原螯虾对水体中铜和镉的富集释放规律，并就镉和铜在克氏原螯虾吸收蓄积过程的相互作用进行了实验研究和探讨。为克氏原螯虾的安全养殖和食用安全提供了科学依据。具体研究内容与结果包括以下三个部分:
　　 1.对淮安四个地区的克氏原螯虾（Procambarus clarkii）体内As、Hg，Pb，Cd四种重金属进行检测分析，并依照相关标准对结果进行评定。结果显示，淮安地区克氏原螯虾四种重金属都有检出但都未超出安全限量范围，属安全食品。采用单因素污染评定方法进行评定，四个地区的克氏原螯虾四种重金属Pi（重金属单项污染指数）均小于1.0，即都未受As、Hg、Pb、Cd的污染;但个别样品中Pb含量的Pi值介于0.7和1.0之间，处在警戒线范围内，与其他重金属相比，Pb需要引起高度重视，建议加强管理以防污染。
　　 2.在实验室条件下模拟了克氏原螯虾分别在Cd2+浓度为0.05mg/L，0.10mg/L和Cu2+的浓度为0.5mg/L，1.0mg/L的单一水环境中暴露时，肝胰腺、鳃和肌肉对Cd和Cu的生物富集和释放实验，并通过非线性拟合得到了克氏原螯虾对Cd和Cu的生物富集动力学参数:富集速率常数k1、排出速率常数k2、生物富集系数BCF、生物半衰期B1/2，并得出理论富集平衡状态时生物体内Cd和Cu含量CAmax。研究结果表明:克氏原螯虾的肝胰腺和鳃对水体中Cd和Cu都有很强的富集特性，且富集量与富集时间和水体中Cd和Cu的浓度成很好的正相关，肌肉中富集规律不明显;同种离子在不同组织中的富集量不同即重金属富集具有组织选择性，在Cd2+水体中暴露试验9天以后Cd2+在三种组织中的富集量:肝胰腺＞鳃＞肌肉，在Cu2+水体中暴露试验9天以后Cu2+在三种组织中的富集量为:鳃＞肝胰腺＞肌肉;克氏原螯虾对Cu和Cd的富集代谢都比较慢，暴露9天仍未达到稳定，Cd和Cu在克氏原螯虾体内生物富集系数(BCF)范围分别是2-207和3-226;生物代谢半衰期(B1/2)分别为3-28d和7-36d;在理论平衡状态下鳃、肝胰腺和肌肉中Cu和Cd的含量CAmax随着Cu和Cd的浓度增大而增大，呈正先关。
　　 3.在自然环境试验条件下，采用混合暴露和顺次暴露的方法，研究了Cu与Cd在克氏原螯虾三个组织器官（鳃、肝胰腺、肌肉）内吸收蓄积过程中的相互作用关系。结果表明，在肝胰腺和鳃中Cu和Cd的吸收蓄积表现出明显的拮抗作用。在混合暴露试验中，体系中Cd浓度的增加，抑制了鳃和肝胰腺中Cu的吸收蓄积量;Cu浓度的增加，抑制了鳃和肝胰腺中Cd的吸收蓄积量。在顺次暴露试验中，各组织中的Cu和Cd的含量与混合暴露体系相比均明显减少。另外，顺次暴露试验显示:体系中Cd的暴露会减少克氏原螯虾肝胰腺和鳃预暴露时Cu的浓度，且Cd的代谢速率与Cu的暴露浓度呈正相关，反之亦然。

目录

声明

缩略词表

摘要

绪论

1 重金属种类

2 重金属污染的特点与生物毒性

2．1 镉(Cadmium)生物毒性

2．2 汞(Mercury)生物毒性

2．3 砷(Arsenic)的生物毒性

2．4 铬(Chromium)的生物毒性

2．5 铅(Lead)的生物毒性

2．6 铜(Copper)的生物毒性

2．7 锌(Zinc)生物毒性

3 水体中重金属污染的来源

4 水生生物重金属富集模型

4．1 生物双箱动力学模型

4．2 稳态模型

4．3 生物动力学模型

5 重金属污染评定方法

5．1 单因子污染评定法

5．2 综合污染评价法

5．3 靶标危害系数法

6 重金属相互作用类型与机理

6．1 相互作用类型

6．2 重金属复合作用机理

参考文献

第一章 江苏淮安地区克氏原螯虾的重金属污染调查与分析

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

1．2 仪器与设备

1．3 样品分析

1．4 重金属污染评定

2 结果与分析

2．1 淮安地区人工养殖的克氏原螯虾体内重金属分析结果

2．2 重金属污染评定结果

3 小结

参考文献

第二章 重金属Cd与Cu在克氏原螯虾体内富集代谢规律研究

1 材料

1．1 实验材料

1．2 试剂与仪器

2 方法

2．1 铜与镉富集释放试验方法

2．2 样品处理与检测

2．3 生物富集双箱动力学模型及生物富集系数(BCF)

3 结果与分析

3．1 克氏原螯虾不同组织器官对不同浓度重金属Cd的富集释放规律

3．2 克氏原螯虾不同组织器官对不同浓度重金属Cu的富集释放规律

3．3 克氏原螯虾对重金属Cd和Cu的富集与释放动力学参数

4 讨论

5 小结

参考文献

第三章 水体中铜与镉在克氏原螯虾体内吸收蓄积相互作用

1 材料

1．1 实验材料

1．2 试剂与仪器

2 方法

2．1 试验方法

2．2 养殖管理

2．3 样品处理与检测

3 结果与分析

3．1 混合暴露体系中克氏原螯虾对重金属铜和镉的吸收

3．2 铜、镉顺次暴露体系中克氏原螯虾对重金属的吸收

4 讨论

5 小结

参考文献

总结

硕士期间的科研成果

创新点

致谢