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海洋鱼类密集化养殖具有相对较高的经济回报,加上国内对鱼类的需求量的增加,导致在中国沿海地区,海洋鱼类密集化养殖区域逐渐增多。然而,中国快速增长的工业导致空气、土壤及沿海水域存在着一些潜在性有毒金属污染物。近十年来的研究表明,有毒金属污染物通过直接暴露和食物链这两种途径作用于生物体。渔排养殖是一个独特的系统,与野生鱼类的摄食不同,养殖鱼类的食物直接来自渔民喂养,没有选择性。潜在性有毒金属在食物中的残留可能是养殖鱼类体内金属累积的主要途径,可通过人类摄取变成有毒金属进入人体内。
本论文测定了养殖鱼类和鱼类饲料中金属及非金属浓度,并对养殖鱼类进行健康风险评价。其次,测定鱼类饲料及鱼体内有毒金属汞的浓度,评估其对人类的危害。进一步阐明了汞在鱼类肌肉中的不同亚细胞水平中的分布以及鱼体的大小对亚细胞内汞分布的影响。同时,采用同化效率的方法来研究不同食物的金属累积情况,表明可通过改变饲料来降低养殖鱼类中潜在性有毒金属含量。
主要研究结果如下:
1、测定了采自中国福建沿海8个地点的渔排的2种海洋养殖鱼类(鲈鱼和真鲷)的肌肉、胃、肝脏3个组织中的9种元素(Ag、As、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Se、Zn)的总浓度。另外,还对这些痕量元素进行了健康风险评价。结果表明,东山渔排的鱼饲料中As、Cd、Se、Zn含量最高；两种鱼类肌肉中的As浓度均已超过中国国家安全标准1.0μg/g:两种鱼类的不同组织中元素总浓度不同,肝脏中最高,其次是胃,肌肉中最低；风险评价结果表明,虽然两种鱼类的As含量已经超过了允许范围,但是计算出的As人均日摄入量未超过USEPA规定的标准；本研究中除As外的其他几种元素的总浓度均未超过国际安全标准。
2、测定了采自中国福建沿海地区的5个地点的渔排的4种肉食性海洋养殖鱼类与1种草食性鱼类及3种鱼类饲料中的总汞及甲基汞的总浓度。肉食性鱼类中,总汞与甲基汞的湿重浓度分别为0.03-0.31μg/g和0.02-0.30μg/g。与肉食性鱼类相比,草食性鱼类中总汞与甲基汞的湿重浓度较低,均为0.01—0.03μg/g。3种鱼类饲料中,金枪鱼内脏的汞含量最高,人工颗粒饲料的汞含量最低。另外,对于这三种鱼类饲料而言,喂食人工颗粒饲料的鱼类的甲基汞的营养传递系数最高(12-64),而喂食金枪鱼内脏的鱼类最低。相关性分析结果表明,养殖鱼类中汞的总浓度与鱼类饲料中汞的浓度呈显著相关,由此可见,鱼体中累积的汞主要来源于食物。稳定性同位素δ15N与汞浓度呈正相关,可见δ15N用来示踪渔排鱼类中的汞是合适的。因此,渔排养殖是个很好的减少汞暴露的途径,因为在渔排养殖系统中能很好地控制鱼饲料中的汞含量。
3、海洋鱼类的汞污染较严重,对人类健康存在着潜在的威胁。目前已经有很多研究调查了鱼体中汞的总浓度及对人类健康的最大允许浓度,但是汞在鱼体中亚细胞水平的分布还不清楚。对采自中国福建的几个渔排的真鲷、美国红鱼、黑鲷中的总汞与甲基汞的总浓度及亚细胞分布进行研究,结果表明,总汞与甲基汞主要分布在亚细胞组分细胞碎片(cellular debris)中,其次是亚细胞组分金属硫蛋白MTLP、富金属颗粒MRG、热敏感蛋白HDP,而在亚细胞组分细胞器(organelles)中分布最少。一般情况,金属结合汞的敏感部分较小,表明汞对鱼类的毒性比较小。这是首次发现在所有的亚细胞组分中,金属硫蛋白MTLP的甲基化程度最高,约为88-91％。另外,黑鲷体内汞的总浓度及其亚细胞分布受黑鲷个体大小的影响。因此,亚细胞分布的研究在某种程度上能阐明海洋鱼类解毒汞的机制。
4、食物链传递是海洋鱼类累积金属的主要途径。渔排养鱼过程中,主要有两种喂食海洋鱼类的饵料,一种是新鲜饵料如鱼、鱼内脏、鱿鱼内脏,另一种是干的人工颗粒饲料。这些都是海洋鱼类累积金属的主要来源,但是海洋鱼类对这些食物中的有毒金属的同化效率还不清楚。本研究中,以黑鲷幼鱼为研究对象,分别喂食新鲜饵料与人工颗粒饲料,采用放射性同位素示踪方法测定了不同饵料中Cd、Hg、Zn这三种有毒金属的同化效率。总的而言,人工颗粒饲料中这三种金属的同化效率比新鲜饵料低。玉米粉中这三种金属的同化效率比其他成分要高,且同化效率随着饵料中金属浓度的增加而降低。金属螯合剂DMSA与L-半胱氨酸对金属同化无影响,而金属添加剂3000μg/g Fe与200μg/g Cu能明显阻碍元素Zn的同化。新鲜饵料(新鲜的鱼、鱿鱼内脏)中的汞同化效率很高(40％),它们的摄食率也明显高于人工颗粒饲料与贻贝饵料。该研究结果表明,在渔排养鱼过程中,人工饲料更有利于降低养殖鱼类的金属污染。为了减少人们食用鱼时有毒金属的风险,应密切监测鱼饵料中的金属污染。