辽东湾近海双壳贝类主要生物和重金属污染现状调查及生态风险评价

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辽东湾是渤海三个海湾之一,位于渤海东北部,此海湾盛产扇贝、鲍鱼、对虾、牡蛎等,是辽宁近海重要的海产捕捞区和人工养殖区。辽东湾有多条河流携带大量陆源污染物汇入其中,导致环境污染问题日益突出。同时,特殊的地理地貌导致辽东湾对污染物的自净能力较差,变相加剧了此地的污染。环境污染的加剧导致重要渔业资源种群衰退,对当地生物群落和生态环境造成严重破坏。辽东湾的环境污染物主要是生物(细菌、病毒、寄生虫)、重金属和有机污染物。生物污染可引起人的食物中毒、感染患病及海洋生物患病甚至死亡。重金属和有机污染物均是具有潜在风险的环境污染物,其毒性效应对人类具有严重的健康风险。双壳贝类生活在泥沙滩涂中(如四角蛤蜊、菲律宾蛤仔和毛蚶),或固着在礁石上(太平洋牡蛎和紫贻贝),或生活在坚硬海底(虾夷扇贝),通过沉积取食或过滤取食从沉积物或海水中获取浮游生物与海藻营生,这种取食方式极易富集重金属和微生物。因此,开展辽东湾双壳贝类生物污染和主要重金属污染水平调查及生态风险评价,对辽东湾生态环境及生物多样性保护以及水产品安全标准修订等具有重要的理论和现实意义。从2013-2017年,选择辽东湾近海沿岸的普湾(S1)、鲅鱼圈(S2)、二界沟(S3)、凌河口(S4)、老河口(S5)、葫芦岛(S6)和沙后所(S7)7地作为采样点,每年7-8月,采集双壳贝类(四角蛤蜊、菲律宾蛤仔、毛蚶、太平洋牡蛎、紫贻贝和虾夷扇贝)和表层沉积物,对双壳贝类生物污染和重金属污染现状进行调查并做生态风险评价,主要研究内容如下:1、双壳贝类生物污染调查:在7个采样点采集太平洋牡蛎、虾夷扇贝和紫贻贝,通过PCR检测和生化鉴定的方法检测样品中的细菌、病毒和寄生虫,并进行污染状况分析。2、双壳贝类重金属污染及风险评估:用石墨炉原子吸收分光光度法检测四角蛤蜊、菲律宾蛤仔和毛蚶中的Cd、Cr和Pb含量,用原子荧光分光光度法检测As和Hg含量,并分析双壳贝类重金属污染程度、分布特征及组织积累情况;利用重金属含量计算目标危害系数(THQs)和最大日消费量(CRmax),评价贝类中重金属对人类造成的潜在健康风险。3、表层沉积物中重金属污染调查及生态风险分析:检测表层沉积物中重金属含量,通过对表层沉积物中地累积指数(Igeo)、污染指数(Cfi)、污染程度指数(mCd)和污染负荷指数(PLI)的计算,分析该地区重金属的污染程度;通过潜在生态风险指数(Eri)、综合潜在生态风险指数(RI)和沉积物质量标准(SQGs)分析,评估重金属污染的潜在生态风险。主要研究结果如下:1、辽东湾双壳贝类主要生物污染情况7个采样点的太平洋牡蛎、虾夷扇贝和紫贻贝中均检出副溶血性弧菌,感染率分别为10.29%、7.49%和9.74%,被检贝类中副溶血性弧菌的平均感染率为9.28%。7个采样点的太平洋牡蛎、虾夷扇贝和紫贻贝中均有病毒存在,其中甲型肝炎病毒的感染率为8.19%,诺如病毒的感染率为3.62%,A群轮状病毒的感染率为8.81%。在普湾和沙后所的太平洋牡蛎中检出尼氏单孢子虫,感染率为2.10%;在普湾的太平洋牡蛎中检出沿岸单孢子虫,感染率为1.26%。在普湾的太平洋牡蛎和虾夷扇贝中检出微细胞虫,感染率为1.01%。在普湾、凌河口、老河口和葫芦岛的紫贻贝中检出条纹槌虫,感染率为1.57%。2、辽东湾双壳贝类中重金属污染情况2013-2017年,辽东湾近海四角蛤蜊、菲律宾蛤仔和毛蚶中5种金属的变化趋势基本一致,As含量缓慢降低,Cd和Cr含量下降明显,Hg和Pb的含量有波动。在沙后所As的含量远超过海洋生物质量I类标准。三种贝类中Cd污染严重,葫芦岛、沙后所菲律宾蛤仔中Cd含量接近海洋生物质量III类标准,其他采样点Cd含量均超过海洋生物质量I类标准;普湾贝类中Cr的含量、凌河口贝类中Hg的含量均超过海洋生物质量I类标准,显著高于其他采样点;各采样点Pb的含量均超过海洋生物质量I类标准,老河口贝类中Pb的含量高于其他点,但低于海洋生物质量II类标准。整个辽东湾贝类中As、Cr和Hg的含量较低,低于或接近各金属的海洋生物质量I类标准;Cd和Pb的含量在各个金属海洋生物质量I类和II类标准之间。3、辽东湾东西两岸双壳贝类中重金属的分布特点辽东湾西岸四角蛤蜊中As、Cd和Cr的含量,菲律宾蛤仔中As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量,毛蚶中As、Cd和Pb的含量均显著高于东岸(p<0.05),其他重金属东西岸差异不显著(p>0.05)。四角蛤蜊的金属污染指数(MPI)按S5>S6>S4>S7>S3>S1>S2的顺序降低,菲律宾蛤仔的MPI按S6>S4=S7>S5>S3>S1>S2的顺序降低,毛蚶的MPI按S5>S6>S7>S4>S1>S3>S2的顺序降低。西岸(S4-S7)的MPI都高于东岸(S1-S3),这些结果表明,辽东湾西岸的重金属污染比东岸严重。4、辽东湾双壳贝类中重金属的组织特异性及对人体的健康风险双壳贝类内脏中的As、Cr和Hg含量显著高于肌肉组织(p<0.05);而肌肉组织中Cd含量显著高于内脏(p<0.05),Pb在两种组织中差异不显著(p>0.05)。四角蛤蜊、菲律宾蛤仔和毛蚶中Cd的THQs均高于其他重金属且大于1,其他重金属的THQs<1,说明辽东湾近海四角蛤蜊、菲律宾蛤仔和毛蚶中Cd的污染最重,对人体存在健康风险,而其他金属对人类没有显著风险。三种贝类中Pb的CRmax相对较高,Cd的CRmaxs最低,显著低于其他重金属的CRmaxs,表明食用这三种贝类,由Cd带来的健康风险概率高于其他重金属。5、辽东湾近海表层沉积物中重金属检测结果及生态风险分析与其他采样点相比,沙后所表层沉积物中As和Cd的含量略高,但差异不显著,凌河口的Hg、普湾、鲅鱼圈、二界沟和沙后所的Pb含量较高,但都低于海洋沉淀物质量I级标准。辽东湾近海表层沉积物中Igeo和Cfi显示,重金属的污染程度是Cd>Pb>As>Hg>Cr。Cd为轻度污染,其他重金属为清洁级,表明Cd是该地区的主要污染物。m Cd和PLI分析都表明该地区无污染或污染程度很低。2013-2017年,辽东湾近海表层沉积物中Cd和Hg的Eri值逐年缓慢下降,其他3种重金属无明显变化,结果表明辽东湾重金属的生态风险顺序为:Cd>Hg>As>Pb>Cr,Cd存在一定生态风险。RI分析表明,各种重金属的生态风险逐年降低,2013-2014年的凌河口、2013-2016年的沙后所RI值在130-260之间,为中等污染,其他各点为低污染。辽东湾近海表层沉积物中重金属的平均RI值小于130,为低污染水平。通过负面生物学效应和沉积物毒性的计算分析,表明As、Cd、Cr、Hg和Pb这5种重金属的组合对环境造成毒性风险的几率为21%,毒性风险不大。以上结果表明,双壳贝类体内和表层沉积物中重金属造成的健康风险不重,但是这些污染物在海洋生态系统中的潜在影响不容忽视,需要进行连续监测。
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