刺参养殖池塘重金属和多环芳烃分布特征及其溯源的研究

摘要

本研究以刺参作为主养对象,根据不同养殖品种生态位的互补性,将滤食性栉孔扇贝和杂食性中国对虾与刺参进行复合式养殖,通过分析不同复合养殖系统内生物之间、生物与环境之间的典型污染物的含量变化,探索典型污染物的来源、迁移过程和传递途径,从而为切断典型污染物在刺参养殖池塘内的转移,为建立清洁高效的健康养殖模式、解决食品安全问题提供科学依据。主要研究结果如下:1刺参养殖池塘混养栉孔扇贝对重金属含量影响的研究
　　本实验通过对比刺参养殖池塘内,混养栉孔扇贝前后刺参体组织、水体悬浮颗粒物和表层沉积物中Cu、Pb、Cd、As、Mn、Cr、Hg等重金属含量的变化,分析刺参养殖池塘中混养滤食性贝类对重金属含量的影响。研究结果表明,刺参体内Mn和As的含量在养殖期间显著增加;Cd、Cr、Cu、Hg含量在刺参放苗初期含量较高,随着养殖期的延长,其在刺参体内的含量逐渐降低并最终趋于稳定。水体悬浮颗粒物中Hg和Pb的含量受栉孔扇贝的影响变化显著,在混养期显著下降,栉孔扇贝去除后又显著升高,表明栉孔扇贝能够显著降低水体悬浮颗粒物中。Hg和Pb的含量。悬浮颗粒物中Hg和Pb的含量呈显著正相关,表明两者具有同源性。刺参、表层沉积物和悬浮颗粒物的相关分析表明,刺参体内Hg的含量与悬浮颗粒物和表层沉积物中Hg含量呈正相关(P＜0.05)。
　　2刺参一中国对虾复合养殖系统重金属的分布特征及生态评价
　　本实验通过对比刺参单养池塘和刺参中国对虾混养池塘内刺参体组织、水体悬浮颗粒物和表层沉积物中Cu、Pb、Cd、As、Mn、Cr、Hg、Zn等重金属含量以及总悬浮颗粒物和颗粒有机物的变化,分析刺参养殖池塘中混养中国对虾刺参生长环境的影响。研究结果表明,单养池塘和混养池塘刺参体内Cu、As和Mn的变化趋势相同,且混养池塘刺参体内Cu和As的含量要低于单养池塘。混养池塘内悬浮颗粒物(TPM)和悬浮颗粒有机物含量(POM)显著低于单养池塘,表明混养中国对虾能够有效地改善刺参养殖水体的水环境状况。此外,单养池塘和混养池塘悬浮颗粒物中不同重金属元素的含量和变化趋势各不相同。混养池塘悬浮颗粒物内Cr、Mn、Hg的含量在混养中国对虾后呈下降趋势,且含量低于单养池塘。表层沉积物中有机质含量呈先下降后升高的趋势,且除初始月份外混养池塘有机质含量比同期的单养池塘要高。表层沉积物的强热失量(LOI)和重金属的相关分析表明,两个池塘表层沉积物的LOI均与Cd、zn、Pb、Mn呈正相关。
　　3刺参一栉孔扇贝复合养殖系统多环芳烃的分布特征研究
　　本实验采用索氏提取和气相色谱质谱联用(GC/MS)技术检测了刺参-栉孔扇贝复合养殖模式下刺参、悬浮颗粒物、沉积物、栉孔扇贝和栉孔扇贝粪便中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)的含量,并采用苯并[a]葸/(苯并[a]蒽+屈)、荧蒽/(荧葸+芘)以及芘/苯并[a]芘和、低环与中高环PAHs组分的丰度比(LMW/HMW)等特定比值对多环芳烃的来源进行解析。结果表明,样品共检出15种PAHs,其中二苯并[a,h]葸未检出。多环芳烃总含量大小顺序为:悬浮颗粒物＞栉孔扇贝粪便＞栉孔扇贝＞刺参＞表层沉积物。所有样品的低环与中高环组分的丰度比均小于1,且多环芳烃以4～6环为主。混养刺参样品中PAHs受栉孔扇贝粪便和表层沉积物双重影响。多环芳烃绝对含量和相对比值的分析表明,样品中PAHs主要来源于煤、石油、汽车尾气等化石燃料燃烧造成的污染源。
　　4靖海湾重金属污染及铅稳定同位素溯源研究
　　采用原子吸收光谱仪测定了荣成市靖海湾表层沉积物和悬浮颗粒物中典型重金属(Cu、Hg、Pb、Zn、Mn、Cd、Cr、As)的含量变化,并根据国家海洋沉积物质量标准和Haknson沉积物重金属潜在生态危害系数与危害指数方法评价了该水域重金属污染程度及潜在生态危害。结果表明:该水域表层沉积物重金属含量较低和潜在生态危害较轻,S2采样点表层沉积物中Cu和Zn以及S3至S6采样点表层沉积物中Cd符合第二类沉积物质量标准,其余各采样点重金属含量则均符合第一类沉积物质量标准,处于较清洁水平。靖海湾沉积物中重金属的危害程度顺序为Zn＜Cr＜Pb＜Cu＜As＜Hg＜Cd。表层沉积物和悬浮颗粒物中重金属含量均以S2站点最高,且随着与近海岸距离的增加重金属含量逐渐降低。表层沉积物强热失量和重金属含量的相关分析表明,强热失量与Cu、Cr、Pb、Zn、Mn、Hg和As均呈正相关关系。利用铅稳定同位素技术对靖海湾表层沉积物和悬浮颗粒物进行铅污染源同位素示踪研究,结果表明,表层沉积物样品和悬浮颗粒物样品中208Pb/204 Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb、208Pb/206Pb和20Pb/207Pb的比值在不同采样点之间均无显著性差异,表层沉积物中208Pb/204Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb和206Pb/207Pb比值均大于悬浮颗粒物。表层沉积物和悬浮颗粒物的206Pb/207Pb比值均在S2最小,且与该站点铅的浓度变化趋势相反,即随着铅的浓度增大206Pb/207Pb比值呈现降低的趋势,表层沉积物和悬浮颗粒物中Pb主要来源于工业排放和含铅汽油等人类生产生活活动。