王新池，曹國慶，殷玉婷，汪 倩，宋 超,，陳家長,

（1南京農業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇無錫 214081；2中國水產科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇無錫 214081；3農業(yè)農村部水產品質量安全環(huán)境因子風險評估實驗室（無錫），江蘇無錫 214081；4農業(yè)農村部水產品質量安全控制重點實驗室，北京 100141）

0 引言

水產品是高蛋白的重要來源，可以滿足人類的飲食需求，我國是一個水產大國，水產品產量主要靠大規(guī)模的水產養(yǎng)殖[1]。中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)，又被稱為河蟹、大閘蟹，中國于20世紀70年代開始探索中華絨螯蟹的人工養(yǎng)殖，目前取得了突飛猛進的發(fā)展。中華絨螯蟹的人工養(yǎng)殖已成為中國淡水名特優(yōu)新品種養(yǎng)殖中的支柱產業(yè)，在推動中國淡水養(yǎng)殖生產持續(xù)健康地發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用，而無錫市又有“太湖明珠”的美稱，共有大小河道3100余條，地表水資源豐富，為水產養(yǎng)殖業(yè)提供了便利條件，但隨著中國工業(yè)大發(fā)展，排出大量工業(yè)廢水，含有多種重金屬，對養(yǎng)殖水體造成了巨大影響[2]。重金屬具有在生物體內難降解，容易富集的特點而獲得了廣泛關注。中華絨螯蟹為底棲生物，以水生植物、有機碎屑及動物尸體為食，活動能力較小，因此更容易富集污染物[3]，中國人每年食用大量中華絨螯蟹，其富集的重金屬會沿著食物鏈伴隨著生物放大作用傳遞到人體，危害人類自身安全[4]。

汞(Mercury)是重金屬元素的一種，是唯一一種常溫下呈液態(tài)的金屬元素，在大多數(shù)環(huán)境中，汞以元素(Hg)、無機二價汞(Hg2+)和有機汞化合物如甲基汞(MeHg)和乙基汞(EtHg)的形式存在[5]，汞及其化合物曾大量用于殺菌劑、殺蟲劑、化妝品等領域[6]。根據(jù)暴露的劑量和暴露途徑，每種形式的汞都可能對健康造成危害。甲基汞在環(huán)境中的含量低但因為它在食物網(wǎng)中對水生生物群落、肉食性野生動物和人類健康造成危害[7]，而受到廣泛關注。甲基汞已被充分證明對人類具有神經(jīng)毒性作用，特別是在大腦發(fā)育的早期階段[8]，若長期暴露于高汞環(huán)境中有可能造成腦損傷甚至死亡[9]，而甲基汞進入人體的主要途徑就是攝食含甲基汞的食物，如水產動物、大米等[10]。因此，汞排放對人類和環(huán)境均存在危害，國際社會達成共識，于2013年128個國家簽訂了《水俁公約》[11]。中國是全世界汞排放量最大的國家，約占到全球汞排放量的30%～40%[12]，而中國關于保護水生生物的甲基汞水質標椎正在探索中[13]。目前對于汞在魚類體內的富集和效應研究較多，但汞在中華絨螯蟹體內的富集以及對人健康的威脅鮮有研究。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

液相色譜儀（Agilent1260美國安捷倫科技有限公司）；電感耦合等離子體質譜儀（Agilent ICP-MS 8900美國安捷倫科技有限公司）；色譜柱(ZORBAX Eclipse plus C18 Analytical 4.6 mm*150 mm 5-Micron)；AL104電子分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；Master-QUT水純化系統(tǒng)（上海和泰儀器有限公司）；KQ3200E型超聲清理器（昆山市超聲儀器有限公司）

流動相A相：甲醇-水（體積比5:95，其中水相含0.077%乙酸銨、0.12%半胱氨酸鹽，氨水調節(jié)至pH 7.5），上機前需超聲1 h；B相：甲醇。

實驗所用器皿均用5%的硝酸溶液浸泡24 h以上，再用超純水沖洗干凈，去除容器壁上的可溶性重金屬離子，晾干備用。

1.2 樣品處理

2021年8月在無錫周邊宜興、江陰、惠山、東港等地蟹塘取水樣和泥樣共14份。水樣經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后取1 mL裝入進樣小瓶；泥樣經(jīng)冷凍干燥后稱取0.50 g左右置于15 mL離心管，以加入6%鹽酸、3%甲醇的流動相作為提取液，超聲1 h后于3000 rpm離心5 min，再取上清液經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后取1 mL裝入進樣小瓶當天上機測定。

1.3 測定條件

霧化室溫度：2℃；等離子體氣（氬氣）流量：15.00L/min；輔助氣流量：1.00L/min；霧化氣1.00L/min；補償/稀釋氣流量：1.00 L/min。

1.4 評估方法

水體無機汞(Hg2+)殘留的生態(tài)風險評估采用單因子法[14]，其計算方法見公式(1)。

式中，Pi為重金屬Hg的單因子污染指數(shù)；Ci為重金屬Hg的含量，mg/kg；Si為重金屬Hg的安全濃度[15]，mg/kg，其計算方法見公式(2)。

Pi值反映環(huán)境的受污染程度，Pi值越大，表明水體受重金屬Hg的污染程度越嚴重；反之，Pi值越小，表明水體受重金屬Hg的污染程度越輕。當Pi＜0.2時，表明符合正常范圍，幾乎未受污染，無風險；當0.2≤Pi≤0.6時，表明水體處于輕度污染水平，風險水平較低；當0.6＜Pi＜1時，表明水體處于中度污染水平，風險水平較高；當Pi≥1時，則為重度污染水平，風險值很高。汞形態(tài)檢測限范圍為0.02～45.14 mg/kg，R2＞0.999，3種汞形態(tài)平均加標回收率為74.77%～126.22%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)整理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 養(yǎng)殖環(huán)境汞的殘留特征

水樣和泥樣中汞的殘留情況如圖1、2所示。總體來看，水體和底泥中的汞主要存在形態(tài)為Hg2+，MeHg和EtHg，其中水體以無機汞為主；底泥環(huán)境中Hg2+含量減少，MeHg的占比增大。NYT 5361—2016《無公害農產品淡水養(yǎng)殖產地環(huán)境條件》中規(guī)定淡水養(yǎng)殖用水中總汞≤0.0001 mg/L，淡水底棲類水產養(yǎng)殖產地底質中總汞≤0.2 mg/kg[16]。經(jīng)過單位換算，無錫周邊所采的7個水樣中有5個超過標準，超標率達到71.42%；7個泥樣中有0個超過標準，超標率為0%。

圖1 無錫周邊水樣中汞殘留情況

圖2 無錫周土樣中汞殘留情況

2.2 水體中汞殘留的風險評估

采用單因子法對水體中殘留的汞進行分析，結果如圖3所示，水體和底泥中都存在汞殘留超標的情況，但是污染指數(shù)都最高的僅為0.05，均在正常范圍內，風險值都幾乎為0。當以不同標準為參考時，會得到不同的結果，《漁業(yè)水質標椎GB 11607—89》中規(guī)定汞≤0.0005 mg/L；而NYT 5361—2016《無公害農產品淡水養(yǎng)殖產地環(huán)境條件》中規(guī)定淡水養(yǎng)殖用水總汞≤0.0001 mg/L，底棲類水產養(yǎng)殖底質中總汞≤0.2 kg/mg。對于這一問題，有關部門應盡快發(fā)布統(tǒng)一的標準，更加有利于及時、準確、全面的進行水質的檢測工作。

圖3 單因子污染指數(shù)

3 討論

3.1 水環(huán)境中汞的來源及轉化

金屬汞，在常溫下為銀白色液態(tài)金屬并伴有金屬光澤，但其沸點低，在常溫下具有揮發(fā)性，蒸發(fā)量隨著溫度升高而增大，產生汞蒸氣[17]。由于汞特殊的物理性質，汞在自然界分布廣泛，不同形態(tài)的汞及其化合物也可以相互轉化并遷移，汞在水體及底泥中轉化途徑如圖4所示。全球來看，水體大概占到了70%的比例，水體中的汞大部分來自于大氣遷移和水的遷移[18]。大氣中汞的來源有兩個，自然來源和人類來源，自然來源包括火山爆發(fā)、森林火災、生物質燃燒和低溫揮發(fā)等，人類來源有化石燃料的燃燒、采礦、廢物處理和化學生產[19]。所有這些來源都向大氣中釋放汞，再通過大氣沉降過程，導致水生生態(tài)系統(tǒng)中沉積或累積[5]。在水環(huán)境中汞的主要存在形式為Hg2+，經(jīng)過底泥中厭氧微生物的作用，有部分Hg2+被甲基化，變成毒性更大，具有親脂性的MeHg，在環(huán)境中被研究最多的甲基化劑當屬產甲烷菌、硫酸還原菌(SRB)等[20]。雷沛等[21]研究表明在富營養(yǎng)化湖泊中溶解性有機物是影響汞甲基化的重要因素，尤其是夏季藻華腐解后產生的藻源性有機質能促進產甲烷菌的豐度和活性，進而促進水體甲基化。一旦轉化為甲基汞的形式，很容易進入水生食物鏈，首先是被浮游生物吸收，進而擴散到多細胞大型動物體內。

圖4 水環(huán)境中汞的遷移轉化

3.2 無錫地區(qū)養(yǎng)殖中華絨螯蟹Hg殘留的差異性

從14份樣品的檢測結果來看，第一，宜興地區(qū)的汞殘留量明顯高于江陰、東港、惠山地區(qū)。張聰?shù)萚22]對太湖流域中華重金屬鎘和鉻的風險進行評估時也曾指出宜興地區(qū)的鉻含量顯著高于周圍的蘇州、常州和湖州。首先這可能與宜興地區(qū)以及太湖流域的工業(yè)發(fā)展有關系。宜興市位于 31°07′—31°37′N，119°31′—120°03′E，地處江蘇省南端、滬寧杭三角中心。岳震等[23]指出國內各大水域水體均受到了不同程度的重金屬污染，主要集中在工業(yè)發(fā)達，靠近城市的地區(qū)重金屬含量高于其他地區(qū)，而全國來看，蘇南以及滬寧杭地區(qū)均屬于經(jīng)濟發(fā)達，工業(yè)高速發(fā)展的地區(qū)。其次，可能與當?shù)剞r戶以及養(yǎng)殖戶的農業(yè)活動有關。養(yǎng)殖中華絨螯蟹的飼料來源包括配合飼料和冰鮮雜魚兩種，冰鮮雜魚是指那些經(jīng)濟價值低、食用品質差、不適合人類食用的小型魚類[24]，然而魚類被認為是汞的重要來源[25]。

隨著農業(yè)化進程的不斷推進，農藥和化肥的使用變得普及，甚至存在使用量超標的問題，含有汞的化肥或農藥沉積到土壤，在通過陸地徑流進入湖泊和海洋中[26]。第二，水樣中的汞含量高于泥樣，原因可能是底泥與水體相比，含氧量更低，厭氧菌含量更高。

綜上，造成中華絨螯蟹養(yǎng)殖區(qū)域，Hg殘留總量地區(qū)差異性的原因主要是工業(yè)發(fā)展和養(yǎng)殖活動的影響；造成Hg殘留形態(tài)差異的原因主要是厭氧細菌的作用。

3.3 中華絨螯蟹汞的風險評估

汞因其半衰期長、遷移途徑廣泛、難以去除等特點，很容易被水生生物富集，并在食物鏈中遷移轉化，在生物體內絕大部分以甲基汞形式存在，進而造成不同程度的健康與生態(tài)風險[27]。水生生物富集水體中MeHg，會導致體內甲基汞含量比水體高出104～106倍[28]。戴光偉等[29]表明甲殼類動物對重金屬的富集能力大于魚類。

根據(jù)測得的中華絨螯蟹養(yǎng)殖水體和底泥中汞的含量以及計算所得單因子指數(shù)顯示，中華絨螯蟹所生活的環(huán)境處在一個低風險水平。環(huán)境中汞含量的多少關系到食品安全問題，因此在養(yǎng)殖過程中應注意養(yǎng)殖水環(huán)境的富營養(yǎng)化問題，水體富營養(yǎng)化條件下硫酸還原菌的活性和生物量均增大，其作為是主要的汞甲基化細菌，在厭氧環(huán)境下，將有利汞甲基化轉化成為甲基汞[30]。

4 結論

無錫周邊中華絨螯蟹養(yǎng)殖池塘水體中汞值范圍在ND～18.2 μg/L，按照不同的標椎作為參考，均有個別池塘存在超標現(xiàn)象；底泥中汞值范圍在0.01～0.022 μg/g，不存在池塘汞值超標，但底泥中甲基汞的比值變高，需要引起重視。水體中汞的含量與地區(qū)具有相關性，宜興地區(qū)養(yǎng)殖塘重金屬汞的含量顯著高于其他地區(qū)。養(yǎng)殖池塘汞的風險評估顯示，水體和底泥均處于低風險狀態(tài)，幾乎未受到污染，但仍需加強對重金屬汞的監(jiān)控，在工業(yè)、農業(yè)、生活等多方面減少重金屬的排放。我們也將繼續(xù)加強中華絨螯蟹對不同形態(tài)汞富集系數(shù)的研究。