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摘要 为了探讨贝类壳体作为海洋重金属污染标记物的可行性，于2011年3月，分别从饶平汫洲、深圳湾、珠海高栏港、阳江闸波、湛江官渡等广东沿海域采集了近江牡蛎和长牡蛎样品。使用原子吸收分光光度计对牡蛎壳体各生长层中Ca、Co、Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Fe和Mn等元素的含量进行测定。结果显示，各元素在不同采样点牡蛎壳体各生长层中的含量排列顺序大体一致，壳体中必需元素Ca>Fe、Mn>Cu>Zn，排在前5位，是壳体的主要构成成分，其中Ca+Fe+Mn含量约占总量的36%～40%，Cu和Zn含量也较高，保持稳定；非必需元素Ni>Cr>Pb>Co>Cd，其中有毒重金属元素Cd、Cr和Pb含量低、变动范围大，Cd含量最低。结果表明，双壳类壳体可以作为监测海洋环境中Cr、Cd等重金属元素的生物标记物。
关键词 牡蛎；壳体；重金属；含量；广东沿海海域
中图分类号 S931.3；X145 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2015）15-196-03
Research on the Use of Oyster Shell as a Marker of Heavy Metal Pollution in Coastal Waters
LAI Zenglong，FANG Zhanqiang* （Key Laboratory of Ecology and Environmental Science in Guangdong Higher Education，College of Life Science，South China Normal University，Guangzhou，Guangdong 510631）
Abstract The content and distribution of heavy metals in different growth layers of bivalve shells were investigated in order to explore if the mollusk shells can serve as markers of heavy metal pollution of the sea and can reflect changes in the environment year quarter.During March 2011，oyster samples （Crassostrea rivularis and C.gigas） were collected from Raoping，Shenzhen Bay，Zhuhai，Yangjiang and Zhanjiang along Guangdong coastal waters，respectively.Calcium （Ca），cobalt （Co），cadmium （Cd），copper （Cu），zinc （Zn），lead （Pb），chromium （Cr），nickel （Ni），iron （Fe） and manganese （Mn） in growth layers of oyster shell were determined by using atomic absorption spectrophotometer.The results showed that arrange content order of various elements in growth layers of oyster shell from different sampling point was generally consistent.The top five essential elements of Ca>Fe and Mn>Cu>Zn were the main components of the shell，of which Ca+Fe+Mn was approximately 36%40% of the total，and the Cu and Zn content was higher，the number remained stable.But the content order of nonnecessary element was Ni﹥Cr﹥Pb﹥Co﹥Cd，and toxic heavy metals of Cd，Cr and Pb contents was low，the large range of changes，Cd content was always arranged countdown first.Research results indicated that bivalves in particular oyster shells can be served as an ideal biological marker for monitoring of Cr，Cd and Pb and other heavy metals in the marine environment.
Key words Oyster； Shell； Heavy metals； Content； Guangdong coastal waters
國内学者对我国不同海域贝类体内重金属含量的研究已有许多报道[1-5]，都是研究与评价贝类的软体组织部分，但对贝类壳体的重金属含量测定及分析报道甚少。李玉成在中国海洋湖沼学会、中国动物学会贝类学分会第十二次学术讨论会上首次提出以贝类壳体作为重金属污染环境标记物的建议；宋德宏等[6]首次报道近岸海域贝壳与海水重金属含量的相关性研究成果，提出以贝类壳体作为载体追溯水环境污染历史的可能性。贝类壳体的主体结构由平行或交错排列的角柱状方解石组成，多呈片状或条状形态，内部孔隙较大，孔的连通性较好，流体很容易沿着条形的通道扩散到片层结构的表面，从而为金属元素容易渗透到薄层内部的理论解释提供了一定的依据[7]。国外在此方面的研究走在前列，AlAasm 等[8]运用按年轮生长层取样分析壳体重金属元素含量的方法，对美国五大湖及墨西哥湾海区的polymorpha壳体进行了详细研究，结果表明不同时间壳体生长层中重金属含量不同，间接反映了该海域环境重金属污染的变化情况。Huanxin 等[9]运用同样的方法详细研究了美国墨西哥湾水环境污染的现状和历史，取得了很好的效果。Liehr[10]运用islandica 作为研究对象，提出其壳体比软组织更适合作为环境污染标记物，尤其是可以反映该区域的历史污染状况。 目前，国内外在如何利用贝类壳体作为生物标记物监测海洋环境重金属污染的研究尚在起步。因此，笔者开展了对广东省沿海几种常见大型双壳类贝体结构及重金属积累方面的研究工作，探索寻找新的海洋重金属污染标记物，以此追溯该栖息地水环境污染历史，为建立完整可靠的环境污染评价流程和方法、生态系统价值评估、食品安全以及环境污染相关立法提供有价值的参考.
1 材料与方法
1.1 采样点分布
采样点由东至西选择饶平汫洲、深圳湾、珠海高栏港、阳江闸波、湛江官渡等地，研究位点覆盖广东省沿海地区海域。
1.2 样品采集
于2011年3月前往各样品采集地点，向当地牡蛎养殖户选购样品，选择壳体生长层明显，达5层以上，其大小较一致的个体。其中，除了深圳湾采集的样品为长牡蛎（太平洋牡蛎Crassostrea gigas Thunberg）外，其他4个采样点获得的样品为近江牡蛎（Crassostrea rivularis Gould）。每种贝类采集样品20～25个，并作好标记，放入聚乙烯袋包装，置于冷冻箱，带回实验室冰柜暂存。
1.3 样品前处理
将样品浸泡在去离子水中，用塑料刷将表面洗刷干净，再用塑料刀将软体和硬壳部分分离。壳体部分首先置于10%氢氧化钠溶液中浸泡24 h，以除去表面有机附着物，然后在去离子水中浸泡24 h，用塑料小刷子将壳体内外杂质清洗干净，去离子水冲洗3遍，自然晾干，并分别测量长、宽、高。然后取自然晾干的贝壳根据表面生长层从腹部至顶部分别进行采样，首先作好不同生长层分界标志，然后用钻钻孔分层，贝壳近腹部外沿为最外层，依此类推（图1）。
图1 贝壳壳体采样方法示意
分界完成后，小心地把每一层壳体取下，用研钵磨碎，分别称量样品的湿质量。然后，把样品分装在用稀硝酸浸泡过的玻璃容器中，作好标记，置80 ℃烘箱中干燥至恒质量，称其干质量，计算干湿比。样品经100目筛筛取，将粉状样品用聚乙烯密封袋（稀硝酸浸泡洗涤后晾干）作好标记密封保存待用。
1.4 樣品的酸消化
称取约0.3 g干燥样品各3份，置于消
化罐中，各加4.5 ml浓硝酸、1.5 ml氢氟酸、1 ml双氧水和1 ml盐酸，在180 ℃下微波消解20 min。然后，将消化后的溶液中加入9 ml的饱和硼酸溶液，以除去剩余的HF，再经滤纸过滤，超纯水定容至100 ml待测。
1.5 样品测定及数据统计
样品重金属含量的测定在HITACHI Z2000 偏振塞曼原子吸收分光光度计上进行。在95%置信度的水平下，用Student’s ttest 检验法进行显著性分析，比较各数据之间的差异。样品的重金属含量以干重计，干重浓度和湿重浓度之间通过干湿重比率再进行换算。
1.6 质量控制
使用标准物（Standard Oyster Tissue 1566a）在与样品分析流程相同条件下作了对照分析，对样品作多次重复分析及使用未受污染的试剂和仪器，在与样品分析流程相同条件下作了空白分析，未发现人为污染。 标准物中各重金属的平均回收率达86%以上，表明该试验对样品的分析方法是可靠的。
2 结果与分析
2.1 不同产地贝类壳体的长、宽、高及干湿重比率 由表1可知，不同采样点近江牡蛎和长牡蛎壳体样品的干湿重比率表现为潮州近江牡蛎>阳江近江牡蛎>珠海近江牡蛎>湛江近江牡蛎>深圳长牡蛎。总体上看，牡蛎壳体的干湿比率较其他双壳类低，这是由于相对其他种类来说其壳体较为疏松，内部水分含量较高。
2.2 不同采样点各贝类壳体内重金属含量
2.2.1 潮州地区。潮州饶平采样点近江牡蛎壳体内各种元素含量的表现为：Ca>Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>Co>Cd；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为407.12、951.94、54.57、16.52、13.38、3.25、2.43、1.52、0.69和0.29 μg/g（以干质量计，下同）。 牡蛎壳体重金属含量第5与第6层之间有显著差异（P<0.05），其他各层间差异不明显（P>0.05）。除了Cu以外，近江牡蛎壳体第6层所有元素的含量都低于各层的平均值。
2.2.2 深圳地区。深圳湾采样点长牡蛎壳体内重金属元素的平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd，除了Cr和Ni外，各元素含量排列顺序与潮州海域近江牡蛎基本一致；各生长层（1～7）的元素平均含量分别为387.81、779.18、55.94、21.47、15.49、3.89、3.49、1.50、0.57和0.15 μg/g。经ttest检验，长牡蛎壳体各生长期各层间重金属含量均没有显著差异（P>0.05）。
2.2.3 珠海地区。珠海采样点近江牡蛎壳体内各生长层重金属的平均含量，表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Pb>Cr>Co>Cd。经ttest检测，近江牡蛎壳体各生长期各层间重金属含量没有显著差异（P>0.05）；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为353.27、1 168.56、59.72、35.93、19.41、224、1.82、1.08、0.69和0.10 μg/g；Ni、Pb和Cr元素含量高低与前2个采样点略有不同。与潮州海域和深圳海域相比，珠海地区牡蛎壳体Fe含量明显偏高，壳体第1层Cr未能测出。
2.2.4 阳江地区。阳江闸波采样点近江牡蛎壳体内重金属平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd。经ttest检测发现，近江牡蛎壳体各层间重金属含量均没有显著差异（P>0.05）；各生长层（1～5）的元素平均含量分别为364.88、594.67、41.17、17.74、16.64、2.24、1.97、131、0.60和0.18 μg/g；Ni、Cr和Pb含量高低与深圳湾样品相似。 2.2.5 湛江地区。湛江采样点近江牡蛎壳体内重金属平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd，其元素含量排列顺序与阳江海域的近江牡蛎相同；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为332.62、805.77、75.29、23.41、12.74、2.74、2.06、1.11、1.00和0.12 μg/g。经ttest检测发现，近江牡蛎各层间的重金属含量都没有达到显著差异（P>0.05）。
3 讨论
3.1 不同海域贝类壳体各生长层中重金属含量的变化趋势
从牡蛎壳体所含的元素分布来看，Ca作为贝壳壳体的主要构成元素，其含量最高。其次为Fe和Mn，推测Fe和Mn也是参与构成贝壳壳体的必需元素，因而贝类对其主动吸收较多。目前有关这两种元素在贝类中的作用研究尚未见报道，该元素含量高与其生活所在的海域环境其本底值较高有关，原因有待进一步证实。牡蛎壳体Zn和Cu的含量也较高。对于贝类来说，Zn和Cu是其體内生命活动不可缺少的微量元素，其中Zn参与RNA和蛋白质的合成，并参与胰岛素的储存；Cu与某些蛋白质结合，在参与生命活动过程中起着某些特殊作用[11]。研究发现，各采样点牡蛎壳体各生长层不同重金属元素含量变化趋势大致相同.Fe、Co、Ni、Cd和Mn的变化趋势相似，随着贝类生长期的延长呈现下降趋势。
宋德宏等[6]研究近岸海域贝壳与海水重金属含量的相关性时发现，壳体重金属含量跟相关海区海水重金属含量呈线性相关，因此贝类体内非必需元素的含量与其生活环境中非必需元素的分布密切相关。壳体中Pb、Cr含量的变化较复杂，其中Pb最高值出现在第2层，最低值出现在第5层；Cr 元素第4层的含量显著比其他层要高，推断是由于该生长期该海域Cr含量上升引起的。Ca和Cu的含量分布类似，如第4、5、6层比第1、2层的含量高，并随着壳体生长呈上升趋势。这表明，作为生命活动的必需元素在幼体的生长层中其含量较成年个体生长层的要高，这与动物体内的新陈代谢相关，幼体处于快速的生长期，大量富集与利用这些元素满足其生理和结构构建的需要。而生命必需元素Zn含量曲线比较平滑，表明贝类各生长期内对Zn的吸收和利用是相对稳定的。Cd作为被生物体排斥的有毒重金属元素，贝类是被动性地对其进行吸附与积累，若生活环境受Cd污染，其水域中Cd含量高，贝类壳体的含量也将随着升高，因此贝壳壳体可以作为Cd 污染年、季变化的生物标记物。
3.2 不同海域贝类壳体生长层中Ca + Fe + Mn总含量的分布规律探讨
研究发现，Ca、Fe和Mn是贝壳中含量最高的3种元素，3种元素在牡蛎壳体各生长层中的含量变化趋势存在一定的相关性。一般来说，Ca含量升高，Fe和Mn的含量则下降，呈现明显的负相关关系（表2）。
对不同采样点牡蛎贝壳壳体各生长层Ca、Fe和Mn 3种元素含量之和的差异性分析（表3）发现，各生长层Ca、Fe、Mn 3种元素含量之和都非常接近0.38×10-3 g/g，各标准差为±0.1～±0.2 g/g，这表明Ca、Fe和Mn是构成双壳类贝壳壳体的主要元素，因此3种元素的总含量基本保持了一个恒定值。贝类在对环境中这3种元素的吸收利用方面存在一种调节机制，即Ca 含量下降时，Fe、Mn含量相对上升；若Ca 含量上升，Fe、Mn含量则相对下降，这与贝壳新生长层对需要吸收的元素有关。另外，近江牡蛎新生长层Ca 含量比老生长层要高，而Fe、Mn的含量则下降，但3种元素的总含量总是相对稳定的。
3.3 利用贝类壳体作为生物标记物的初步探讨
Rainbow[12]指出，海洋生物对重金属的富集取决于金属元素进出生物体的速率。相对的速率变化决定了生物对特定金属的富集，并形成调节型至强净积累型，各类型之间都有过渡形式。有学者设计了7天的室内生物积累试验，比较了滤食性双壳贝类翡翠贻贝软体组织分别从海水、藻类、沉积物和悬浮颗粒对Cd进行富集的4种途径，证明了从水途径积累Cd是最有效的，分别是从食物和沉积物途径的3和9倍[13]，但没有研究其壳体对Cd的富集。张少娜[14]应用室内模拟方法开展了3种海洋经济贝类（菲律宾蛤仔、紫贻贝和牡蛎）对4种重金属（As、Hg、Cd和Pb）的生物富集试验，结果表明达到富集平衡时，生物体内（软体部分）的重金属含量与外部水体的重金属浓度基本呈正相关。同时通过静态法间接测定贝壳吸附率发现，壳的吸附在整体吸附中占很大的比例，达到54.7%。宋德宏等[6]在研究近岸贝壳与海水重金属含量的相关性时发现，壳体中重金属的含量与该海区海水中重金属含量呈线性相关，其中Zn、Cd、Pb和Cu相关系数分别达0.343 0、0.982 2、0.993 0和0.981 5，后三者的相关性很高。该研究发现，牡蛎壳体内各重金属元素平均含量与珠江口沉积物重金属含量的背景值（Fe、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、和Pb的区域背景值分别为20 240.4、306.8、410、12.3、23.1、98、45.0、0.2和29.0 μg/g 干重[15]）呈极显著的线性相关（表4）。影响生物积累的因素有外部环境因素[16]和生物体自身因素[17]，当环境中重金属含量改变时，软体组织相比壳体而言，由于自身分泌或解毒等的机制存在而更容易与环境达到动态平衡，而贝类壳体则缺乏这种机制，针对其对金属元素的吸附积累特点，更适合作为海洋环境重金属污染的生物标记物。
该研究发现，不同海域牡蛎壳体不同生长层金属元素含量变化趋势大致相似，Cu、Zn等生长必需元素的变化趋势相似程度明显高于Cr、Cd等非必需元素。此外，分析同一年份贝壳各生长层中有毒重金属元素的含量可以作为该采样点受某些有毒重金属污染的证据。例如，根据生长层推断2006年一些采样点牡蛎壳体内Cr含量显著比其他年份的要高，可以断定这是由于当时该海域Cr污染严重所引起的。但相同年份，湛江近江牡蛎壳体内Cr含量则很低，表明不存在Cr污染。Cr作为贝类生命活动非必须元素在壳体中的积累属于非主动积累，它在贝类壳体的含量间接反映当时海域环境中其含量的分布状况。因此牡蛎壳体可以作为Cr的环境污染标记物。其他非必需元素如Cd含量虽然在贝类壳体中都很低，但作为贝类生命活动非必须元素在壳体中的积累也具被动性，其含量也间接反映当年水环境中Cd含量的变化，牡蛎壳体也可作为Cd的环境标记物。但Ni、Pb和Co在各贝壳壳体中含量变化趋势尚不存在明显的规律性，牡蛎壳体作为这3种元素的环境标记物使用将有待进一步的探讨。 參考文献
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关键词 牡蛎；壳体；重金属；含量；广东沿海海域
中图分类号 S931.3；X145 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2015）15-196-03
Research on the Use of Oyster Shell as a Marker of Heavy Metal Pollution in Coastal Waters
LAI Zenglong，FANG Zhanqiang* （Key Laboratory of Ecology and Environmental Science in Guangdong Higher Education，College of Life Science，South China Normal University，Guangzhou，Guangdong 510631）
Abstract The content and distribution of heavy metals in different growth layers of bivalve shells were investigated in order to explore if the mollusk shells can serve as markers of heavy metal pollution of the sea and can reflect changes in the environment year quarter.During March 2011，oyster samples （Crassostrea rivularis and C.gigas） were collected from Raoping，Shenzhen Bay，Zhuhai，Yangjiang and Zhanjiang along Guangdong coastal waters，respectively.Calcium （Ca），cobalt （Co），cadmium （Cd），copper （Cu），zinc （Zn），lead （Pb），chromium （Cr），nickel （Ni），iron （Fe） and manganese （Mn） in growth layers of oyster shell were determined by using atomic absorption spectrophotometer.The results showed that arrange content order of various elements in growth layers of oyster shell from different sampling point was generally consistent.The top five essential elements of Ca>Fe and Mn>Cu>Zn were the main components of the shell，of which Ca+Fe+Mn was approximately 36%40% of the total，and the Cu and Zn content was higher，the number remained stable.But the content order of nonnecessary element was Ni﹥Cr﹥Pb﹥Co﹥Cd，and toxic heavy metals of Cd，Cr and Pb contents was low，the large range of changes，Cd content was always arranged countdown first.Research results indicated that bivalves in particular oyster shells can be served as an ideal biological marker for monitoring of Cr，Cd and Pb and other heavy metals in the marine environment.
Key words Oyster； Shell； Heavy metals； Content； Guangdong coastal waters
國内学者对我国不同海域贝类体内重金属含量的研究已有许多报道[1-5]，都是研究与评价贝类的软体组织部分，但对贝类壳体的重金属含量测定及分析报道甚少。李玉成在中国海洋湖沼学会、中国动物学会贝类学分会第十二次学术讨论会上首次提出以贝类壳体作为重金属污染环境标记物的建议；宋德宏等[6]首次报道近岸海域贝壳与海水重金属含量的相关性研究成果，提出以贝类壳体作为载体追溯水环境污染历史的可能性。贝类壳体的主体结构由平行或交错排列的角柱状方解石组成，多呈片状或条状形态，内部孔隙较大，孔的连通性较好，流体很容易沿着条形的通道扩散到片层结构的表面，从而为金属元素容易渗透到薄层内部的理论解释提供了一定的依据[7]。国外在此方面的研究走在前列，AlAasm 等[8]运用按年轮生长层取样分析壳体重金属元素含量的方法，对美国五大湖及墨西哥湾海区的polymorpha壳体进行了详细研究，结果表明不同时间壳体生长层中重金属含量不同，间接反映了该海域环境重金属污染的变化情况。Huanxin 等[9]运用同样的方法详细研究了美国墨西哥湾水环境污染的现状和历史，取得了很好的效果。Liehr[10]运用islandica 作为研究对象，提出其壳体比软组织更适合作为环境污染标记物，尤其是可以反映该区域的历史污染状况。 目前，国内外在如何利用贝类壳体作为生物标记物监测海洋环境重金属污染的研究尚在起步。因此，笔者开展了对广东省沿海几种常见大型双壳类贝体结构及重金属积累方面的研究工作，探索寻找新的海洋重金属污染标记物，以此追溯该栖息地水环境污染历史，为建立完整可靠的环境污染评价流程和方法、生态系统价值评估、食品安全以及环境污染相关立法提供有价值的参考.
1 材料与方法
1.1 采样点分布
采样点由东至西选择饶平汫洲、深圳湾、珠海高栏港、阳江闸波、湛江官渡等地，研究位点覆盖广东省沿海地区海域。
1.2 样品采集
于2011年3月前往各样品采集地点，向当地牡蛎养殖户选购样品，选择壳体生长层明显，达5层以上，其大小较一致的个体。其中，除了深圳湾采集的样品为长牡蛎（太平洋牡蛎Crassostrea gigas Thunberg）外，其他4个采样点获得的样品为近江牡蛎（Crassostrea rivularis Gould）。每种贝类采集样品20～25个，并作好标记，放入聚乙烯袋包装，置于冷冻箱，带回实验室冰柜暂存。
1.3 样品前处理
将样品浸泡在去离子水中，用塑料刷将表面洗刷干净，再用塑料刀将软体和硬壳部分分离。壳体部分首先置于10%氢氧化钠溶液中浸泡24 h，以除去表面有机附着物，然后在去离子水中浸泡24 h，用塑料小刷子将壳体内外杂质清洗干净，去离子水冲洗3遍，自然晾干，并分别测量长、宽、高。然后取自然晾干的贝壳根据表面生长层从腹部至顶部分别进行采样，首先作好不同生长层分界标志，然后用钻钻孔分层，贝壳近腹部外沿为最外层，依此类推（图1）。
图1 贝壳壳体采样方法示意
分界完成后，小心地把每一层壳体取下，用研钵磨碎，分别称量样品的湿质量。然后，把样品分装在用稀硝酸浸泡过的玻璃容器中，作好标记，置80 ℃烘箱中干燥至恒质量，称其干质量，计算干湿比。样品经100目筛筛取，将粉状样品用聚乙烯密封袋（稀硝酸浸泡洗涤后晾干）作好标记密封保存待用。
1.4 樣品的酸消化
称取约0.3 g干燥样品各3份，置于消
化罐中，各加4.5 ml浓硝酸、1.5 ml氢氟酸、1 ml双氧水和1 ml盐酸，在180 ℃下微波消解20 min。然后，将消化后的溶液中加入9 ml的饱和硼酸溶液，以除去剩余的HF，再经滤纸过滤，超纯水定容至100 ml待测。
1.5 样品测定及数据统计
样品重金属含量的测定在HITACHI Z2000 偏振塞曼原子吸收分光光度计上进行。在95%置信度的水平下，用Student’s ttest 检验法进行显著性分析，比较各数据之间的差异。样品的重金属含量以干重计，干重浓度和湿重浓度之间通过干湿重比率再进行换算。
1.6 质量控制
使用标准物（Standard Oyster Tissue 1566a）在与样品分析流程相同条件下作了对照分析，对样品作多次重复分析及使用未受污染的试剂和仪器，在与样品分析流程相同条件下作了空白分析，未发现人为污染。 标准物中各重金属的平均回收率达86%以上，表明该试验对样品的分析方法是可靠的。
2 结果与分析
2.1 不同产地贝类壳体的长、宽、高及干湿重比率 由表1可知，不同采样点近江牡蛎和长牡蛎壳体样品的干湿重比率表现为潮州近江牡蛎>阳江近江牡蛎>珠海近江牡蛎>湛江近江牡蛎>深圳长牡蛎。总体上看，牡蛎壳体的干湿比率较其他双壳类低，这是由于相对其他种类来说其壳体较为疏松，内部水分含量较高。
2.2 不同采样点各贝类壳体内重金属含量
2.2.1 潮州地区。潮州饶平采样点近江牡蛎壳体内各种元素含量的表现为：Ca>Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>Co>Cd；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为407.12、951.94、54.57、16.52、13.38、3.25、2.43、1.52、0.69和0.29 μg/g（以干质量计，下同）。 牡蛎壳体重金属含量第5与第6层之间有显著差异（P<0.05），其他各层间差异不明显（P>0.05）。除了Cu以外，近江牡蛎壳体第6层所有元素的含量都低于各层的平均值。
2.2.2 深圳地区。深圳湾采样点长牡蛎壳体内重金属元素的平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd，除了Cr和Ni外，各元素含量排列顺序与潮州海域近江牡蛎基本一致；各生长层（1～7）的元素平均含量分别为387.81、779.18、55.94、21.47、15.49、3.89、3.49、1.50、0.57和0.15 μg/g。经ttest检验，长牡蛎壳体各生长期各层间重金属含量均没有显著差异（P>0.05）。
2.2.3 珠海地区。珠海采样点近江牡蛎壳体内各生长层重金属的平均含量，表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Pb>Cr>Co>Cd。经ttest检测，近江牡蛎壳体各生长期各层间重金属含量没有显著差异（P>0.05）；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为353.27、1 168.56、59.72、35.93、19.41、224、1.82、1.08、0.69和0.10 μg/g；Ni、Pb和Cr元素含量高低与前2个采样点略有不同。与潮州海域和深圳海域相比，珠海地区牡蛎壳体Fe含量明显偏高，壳体第1层Cr未能测出。
2.2.4 阳江地区。阳江闸波采样点近江牡蛎壳体内重金属平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd。经ttest检测发现，近江牡蛎壳体各层间重金属含量均没有显著差异（P>0.05）；各生长层（1～5）的元素平均含量分别为364.88、594.67、41.17、17.74、16.64、2.24、1.97、131、0.60和0.18 μg/g；Ni、Cr和Pb含量高低与深圳湾样品相似。 2.2.5 湛江地区。湛江采样点近江牡蛎壳体内重金属平均含量表现为：Ca>Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Cr>Pb>Co>Cd，其元素含量排列顺序与阳江海域的近江牡蛎相同；各生长层（1～6）的元素平均含量分别为332.62、805.77、75.29、23.41、12.74、2.74、2.06、1.11、1.00和0.12 μg/g。经ttest检测发现，近江牡蛎各层间的重金属含量都没有达到显著差异（P>0.05）。
3 讨论
3.1 不同海域贝类壳体各生长层中重金属含量的变化趋势
从牡蛎壳体所含的元素分布来看，Ca作为贝壳壳体的主要构成元素，其含量最高。其次为Fe和Mn，推测Fe和Mn也是参与构成贝壳壳体的必需元素，因而贝类对其主动吸收较多。目前有关这两种元素在贝类中的作用研究尚未见报道，该元素含量高与其生活所在的海域环境其本底值较高有关，原因有待进一步证实。牡蛎壳体Zn和Cu的含量也较高。对于贝类来说，Zn和Cu是其體内生命活动不可缺少的微量元素，其中Zn参与RNA和蛋白质的合成，并参与胰岛素的储存；Cu与某些蛋白质结合，在参与生命活动过程中起着某些特殊作用[11]。研究发现，各采样点牡蛎壳体各生长层不同重金属元素含量变化趋势大致相同.Fe、Co、Ni、Cd和Mn的变化趋势相似，随着贝类生长期的延长呈现下降趋势。
宋德宏等[6]研究近岸海域贝壳与海水重金属含量的相关性时发现，壳体重金属含量跟相关海区海水重金属含量呈线性相关，因此贝类体内非必需元素的含量与其生活环境中非必需元素的分布密切相关。壳体中Pb、Cr含量的变化较复杂，其中Pb最高值出现在第2层，最低值出现在第5层；Cr 元素第4层的含量显著比其他层要高，推断是由于该生长期该海域Cr含量上升引起的。Ca和Cu的含量分布类似，如第4、5、6层比第1、2层的含量高，并随着壳体生长呈上升趋势。这表明，作为生命活动的必需元素在幼体的生长层中其含量较成年个体生长层的要高，这与动物体内的新陈代谢相关，幼体处于快速的生长期，大量富集与利用这些元素满足其生理和结构构建的需要。而生命必需元素Zn含量曲线比较平滑，表明贝类各生长期内对Zn的吸收和利用是相对稳定的。Cd作为被生物体排斥的有毒重金属元素，贝类是被动性地对其进行吸附与积累，若生活环境受Cd污染，其水域中Cd含量高，贝类壳体的含量也将随着升高，因此贝壳壳体可以作为Cd 污染年、季变化的生物标记物。
3.2 不同海域贝类壳体生长层中Ca + Fe + Mn总含量的分布规律探讨
研究发现，Ca、Fe和Mn是贝壳中含量最高的3种元素，3种元素在牡蛎壳体各生长层中的含量变化趋势存在一定的相关性。一般来说，Ca含量升高，Fe和Mn的含量则下降，呈现明显的负相关关系（表2）。
对不同采样点牡蛎贝壳壳体各生长层Ca、Fe和Mn 3种元素含量之和的差异性分析（表3）发现，各生长层Ca、Fe、Mn 3种元素含量之和都非常接近0.38×10-3 g/g，各标准差为±0.1～±0.2 g/g，这表明Ca、Fe和Mn是构成双壳类贝壳壳体的主要元素，因此3种元素的总含量基本保持了一个恒定值。贝类在对环境中这3种元素的吸收利用方面存在一种调节机制，即Ca 含量下降时，Fe、Mn含量相对上升；若Ca 含量上升，Fe、Mn含量则相对下降，这与贝壳新生长层对需要吸收的元素有关。另外，近江牡蛎新生长层Ca 含量比老生长层要高，而Fe、Mn的含量则下降，但3种元素的总含量总是相对稳定的。
3.3 利用贝类壳体作为生物标记物的初步探讨
Rainbow[12]指出，海洋生物对重金属的富集取决于金属元素进出生物体的速率。相对的速率变化决定了生物对特定金属的富集，并形成调节型至强净积累型，各类型之间都有过渡形式。有学者设计了7天的室内生物积累试验，比较了滤食性双壳贝类翡翠贻贝软体组织分别从海水、藻类、沉积物和悬浮颗粒对Cd进行富集的4种途径，证明了从水途径积累Cd是最有效的，分别是从食物和沉积物途径的3和9倍[13]，但没有研究其壳体对Cd的富集。张少娜[14]应用室内模拟方法开展了3种海洋经济贝类（菲律宾蛤仔、紫贻贝和牡蛎）对4种重金属（As、Hg、Cd和Pb）的生物富集试验，结果表明达到富集平衡时，生物体内（软体部分）的重金属含量与外部水体的重金属浓度基本呈正相关。同时通过静态法间接测定贝壳吸附率发现，壳的吸附在整体吸附中占很大的比例，达到54.7%。宋德宏等[6]在研究近岸贝壳与海水重金属含量的相关性时发现，壳体中重金属的含量与该海区海水中重金属含量呈线性相关，其中Zn、Cd、Pb和Cu相关系数分别达0.343 0、0.982 2、0.993 0和0.981 5，后三者的相关性很高。该研究发现，牡蛎壳体内各重金属元素平均含量与珠江口沉积物重金属含量的背景值（Fe、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、和Pb的区域背景值分别为20 240.4、306.8、410、12.3、23.1、98、45.0、0.2和29.0 μg/g 干重[15]）呈极显著的线性相关（表4）。影响生物积累的因素有外部环境因素[16]和生物体自身因素[17]，当环境中重金属含量改变时，软体组织相比壳体而言，由于自身分泌或解毒等的机制存在而更容易与环境达到动态平衡，而贝类壳体则缺乏这种机制，针对其对金属元素的吸附积累特点，更适合作为海洋环境重金属污染的生物标记物。
该研究发现，不同海域牡蛎壳体不同生长层金属元素含量变化趋势大致相似，Cu、Zn等生长必需元素的变化趋势相似程度明显高于Cr、Cd等非必需元素。此外，分析同一年份贝壳各生长层中有毒重金属元素的含量可以作为该采样点受某些有毒重金属污染的证据。例如，根据生长层推断2006年一些采样点牡蛎壳体内Cr含量显著比其他年份的要高，可以断定这是由于当时该海域Cr污染严重所引起的。但相同年份，湛江近江牡蛎壳体内Cr含量则很低，表明不存在Cr污染。Cr作为贝类生命活动非必须元素在壳体中的积累属于非主动积累，它在贝类壳体的含量间接反映当时海域环境中其含量的分布状况。因此牡蛎壳体可以作为Cr的环境污染标记物。其他非必需元素如Cd含量虽然在贝类壳体中都很低，但作为贝类生命活动非必须元素在壳体中的积累也具被动性，其含量也间接反映当年水环境中Cd含量的变化，牡蛎壳体也可作为Cd的环境标记物。但Ni、Pb和Co在各贝壳壳体中含量变化趋势尚不存在明显的规律性，牡蛎壳体作为这3种元素的环境标记物使用将有待进一步的探讨。 參考文献
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