海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性

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1、李永富等：海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性913海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性李永富，罗先香*，樊玉清，潘进芬，程凤莲中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东青岛266100摘要：镉是一种生物非必需的毒副作用很强的重金属元素。进入海洋环境中的镉，最终有相当部分进入沉积物中，并对底栖生物造成危害。通过测定不同镉质量浓度暴露条件下海水、沉积物和生物体内的镉的形态和含量，研究了海洋沉积物中不同形态镉的生物有效性。结果表明，菲律宾蛤仔对Cd的蓄积随着时间增加，呈现先快速增加的趋势，在24h内其蓄积速率最大，96h后生物体内镉的质量分数出现缓慢下降

2、趋势。在蓄积时间一定的条件下，在任何Cd含量沉积物下，菲律宾蛤仔都可以蓄积Cd，而且随着沉积物中镉质量分数升高，生物体内蓄积的镉的质量分数也呈现上升趋势。活性镉（可交换态）是沉积物中镉存在的主要形式（45.48%~78.96%），硅酸盐结合态和黄铁矿结合态的金属只占较小的比例，活性镉是影响沉积物中重金属镉生物可利用性的最有效形态。关键词：镉；沉积物；生物有效性；菲律宾蛤仔中图分类号：X55文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）03-0909-05李永富等：海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性913重金属是主要的海洋污染物之一，易被生物体吸收富集

3、，转化为毒性更大的金属有机化合物，再经食物链传递，危害人体健康[1-5]。镉是一种生物非必需的毒副作用很强的有毒元素[6]，因其毒性大、应用广泛而成为一种主要的重金属污染物。研究表明，镉在水生生物体内极易进行富集，并通过食物链影响人体健康[7]。长期以来，人们比较注意溶解在水里的重金属对生物的影响，而忽略沉积物中重金属对生物所产生的作用。实际上，进入海洋环境中的污染物特别是重金属污染物有相当部分最终进入沉积物中，而且能在沉积物中长期存在，沉积物中高含量的重金属可能对底栖生物造成危害，影响底栖生物群落结构，以及底栖生物群落在食物链能量传递、有机物分解和污染物降解方面

4、的功能。因此，关于水体沉积物中重金属的生物毒性问题是当前水环境重金属研究的热点问题之一[8]。重金属对水生生物的毒性不仅取决于其总量，更重要的是重金属的存在形态。天然水体中存在着大量溶解的无机和有机配位体及悬浮的无机矿物和有机颗粒，使天然水体中的重金属以不同的形态存在[9,10]。目前沉积物中重金属化学形态的提取广泛采用连续提取法，如Forstner的七步连续提取法、Tessier的五步连续提取法[11]、欧共体标准物质局（BCR）的三级四步提取法[12]和蒋廷惠等的七步法等，本文采用Morse（1990)修改的Lord（1982)的方法，通过连续化学提取方法，得

5、到活性金属部分(1mol·L-1HC1提取)、与硅酸盐结合的金属部分(10mol·L-1HF酸提取)和与黄铁矿结合的金属部分(浓硝酸提取)。研究表明，不同形态重金属生物有效性差别很大。许鸥泳等[13]在研究水生生物对沉积物中Cu、Cd的富集时发现鲤鱼主要是通过溶解态来富集重金属，各形态影响程度由大到小依次为：离子可交换态，碳酸盐结合态，氧化铁锰结合态，有机物和硫化物结合态。总的来说，水体重金属的生物有效性由大到小依次为：水可溶态重金属，阳离子可交换态，碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态和有机物结合态，残渣态[14]。许多研究表明沉积物的毒性效应受到沉积环境，特别是沉积

6、物理化学性质的影响，因此仅仅依靠化学分析结果作为沉积物质量评价的标准有一定的局限性，而生物毒性实验则可以比较直接地说明污染物和生物效应之间的关系，对于更客观地进行沉积物重金属环境质量评价和进行重金属危害的风险评估有十分重要的意义。1材料与方法1.1样品采集与处理表层沉积物采自青岛沙子口海域潮间带地区。经粒径分析，该沉积物属粉质中亚粘土，细粒占较大比重（相对体积质量63.2%）。样品采集后迅速装入聚乙烯袋中带回实验室，自然晾干，研磨过160目筛备用。经测定，沉积物中镉背景值为（0.36±0.04）mg·kg-1。李永富等：海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性91

7、3实验海水取自青岛沙子口水域，采集后迅速带回实验室，抽滤过0.22μm醋酸纤维滤膜，冷冻保存，备用。经测定，海水中镉背景值为0.16μg·L-1。实验生物菲律宾蛤仔购买自青岛北龙口市场，取大小均匀个体，实验室驯化三d后使用。驯化过程中，不投饵料，持续充氧。1.2研究方法1.2.1菲律宾蛤仔在不同镉含量海水及其沉积物中暴露实验表1正交实验Table1Orthogonaltest暴露时间/h实验组C.1C.2C.3C.4C.50hB1A-WB1A-SB1A-BB2A-WB2A-SB2A-BB3A-WB3A-SB3A-BB4A-WB4A-SB4A-BB5A-WB5A-S

8、B5A-B