海南11种大型可食用海藻中重金属的差异性生物累积及健康风险评估

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重金属是环境中天然存在的成分,不同地区、不同形态、重金属的浓度、毒性、迁移率不同。与有机污染物不同,重金属是不可通过生物或化学过程降解的无机污染物。重金属可以在沉积物中大量累积,也可通过自然或人为干扰返回上覆水,对生态系统、生物造成巨大而持久的影响。尤其从水产角度来看,重金属(如钒(V)、硒(Se)、锰(Mn)、银(Ag)、铬(Cr)、铁(Fe)、锌(Zn)、铅(Pb)、铜(Cu)、镉(Cd)、砷(As)、钴(Co)、镍(Ni)等)会被海洋生物吸收,进入食物链,转移到更高营养水平,最终可能会对食用受污染海鲜产品的人类构成健康风险。本课题以南海热带地区采集的海藻为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和高效液相联用电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)测定海藻中的重金属浓度以及砷的形态,并结合相关性分析、聚类分析与卡特蒙洛模拟,验证了假设即不同藻种间重金属的生物累积与相关的健康风险是高度可变且复杂的。并基于无机砷的最大致癌风险值(CR)计算出了每种海藻的推荐摄入量(RBIRF),为制定海藻中重金属限量标准提供科学依据。具体的研究结果如下:(1)我们的研究调查了采集自海南省的11种海藻中重金属的生物累积水平,发现红藻易累积V、Se、Mn、Ni、Ag,褐藻易累积Cr、Co、Cu、Cd、As、Fe,而绿藻易累积Zn、Pb。此外,健康风险评估结果表明虽然成人食用受污染海藻的危害系数(HI)均小于1,但对于儿童而言,孤囊马尾藻、喇叭藻、匍枝马尾藻、鼠尾藻的HI值远大于1,暴露剂量(CDI)和致癌风险(CR)都表明As和Cr是海藻消费的限制因素。本研究通过对重金属浓度的测定以及对相应的健康风险进行评估验证了我们的假设:不同藻种间生物累积重金属与相应的健康风险是高度可变且复杂的。(2)采用HPLC-ICP-MS对海藻中砷的形态进行了分析,发现海藻中的砷浓度由高到低为As(V)>As B>DMA>As(III)>MMA。应用相关性分析5种砷形态与总砷之间的关系发现,As(III)、DMA、As B的浓度随总砷浓度增加而增加,而As(III)%、DMA%、As B%浓度与总砷浓度则显著负相关。使用卡特蒙洛模拟进行10000次迭代实验进一步表明,孤囊马尾藻、喇叭藻、匍枝马尾藻会对居民尤其是儿童身体健康造成致癌或非致癌危害,需谨慎食用。本课题研究了海藻中重金属的分布、生物累积、健康风险,以期为寻找理想重金属污染指示材料及生物修复材料,为食用海藻中重金属污染去除和食用安全,为海南海藻资源的可持续发展提供科学依据。
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