一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法

摘要

本发明涉及一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法，属于生物监测环境技术领域。特征是选出背角无齿活蚌在曝气的水中暂养，使其排除壳内和消化道内的杂物，然后解剖获取蚌软组织，于冰箱内保存；取蚌软组织干样，放入酸洗过的容器中，并在室温下酸解；用微波炉低火消解，再用水定容为待测溶液；本发明采样方便，前处理方法比较简单；采用电感耦合等离子质谱仪能精确测定指示贝类－背角无齿蚌中微量元素污染物，快速地了解上述各类污染物的浓度、组分特点、污染程度、生物毒性影响及其水域间的差异；稳定性好，可重复性高、可比性强，系统误差小，可以为准确评估及预测上述各污染物对渔业水域的危害风险和发展趋势。

说明书

技术领域

本发明涉及一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法，能较为系统而快速地监测水环境中多种重金属污染和微量元素积累程度、水域特征等内容，属于生物监测环境技术领域。

背景技术

近些年来，水环境中重金属和其它微量元素污染制约着我国经济的快速发展，胁迫着人们的身体健康和生活质量的倾向日益明显，有些甚至酿成了重大灾难。内陆渔业是我国渔业产业中非常重要的部分。渔业水域生态环境是渔业发展的根本。内陆渔业资源的数量变动、增养殖业的健康发展无不与环境状况密切相关。随着我国经济快速发展，内陆渔业水域环境质量下降成了无法回避的事实。目前内陆渔业环境已成为水体污染的最严重的受害者。因此，加强内陆渔业水域生态环境的有效监测体系的建设，深入了解污染物分布和污染状况、生物累积效应和毒性影响，为防治渔业水域的荒漠化，保护渔业资源的可持续利用、渔业的生存空间和水产品安全等方面均具有特别重要的意义。

目前我国渔业水域生态环境的重金属和其它微量元素积累，特别是污染状况主要通过测定水或沉积物中目标污染物的浓度来评价。这种方式存在着很大的局限性。这些环境污染物一般在水中的浓度非常低，需要较为复杂的样品前处理过程，苛刻的仪器和试剂条件。另外，由于水中污染物的浓度容易变动，要取得有代表性的客观数据相对困难。一旦水中污染物的浓度被检出超标，这时的污染物对生态系统的胁迫通常已非常严重，由此造成的损失将很大，且一般已无法挽回。同样沉积物因受到泥水界面和不同深度的影响，污染物浓度亦不稳定。因此，仅以水、沉积物样检测方式已无法满足进行有效的预测预警和风险防范的迫切需要。

在环境监测领域中，生物监测是近年来发展起来的备受国际重视，公认的既简便且成效显著的方法。它是利用污染物在生物体内的浓缩特性，通过测定指示生物中持续性环境污染物的含量来监测环境污染，预测污染的动态并指导风险防范。迄今除本研究室的一些探索研究外，国内外尚无任何在淡水环境内开展利用贝类监测持续性污染物污染的报道；因此，合适生物指示蚌种的选择、监测方法的建立和监测结果的可靠性检验是本发明的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法，即用待监测自然水域的背角无齿蚌样作为测定的对象，从而通过重金属和其它微量元素在其中的残留浓度，了解污染物在各水域的污染程度差异和可能的来源，为未来渔业水域建立标准化的“淡水贝类观察”体系打下良好的基础。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法采用以下工艺步骤：

1、筛选出贝类-背角无齿蚌作为用于微量元素污染物污染监测的指示生物样本；该蚌具有分布广，活动能力弱，易采集，对污染物的累积和胁迫有很强的耐受力等特点。

2、微量元素污染物污染监测的贝类-背角无齿蚌样本前处理方法：

(1)、采集的背角无齿活蚌在曝气的水中暂养3～5日，使其排除壳内和消化道内的杂物，然后解剖去除蚌壳，获取蚌软组织，将蚌软组织于-18～-20℃冰箱内保存至进行步骤(2)时随用为止；

(2)、取出蚌软组织解冻后用纯水冲洗6～10遍，于60～100℃的干燥箱中烘12～24h至恒重；将背角无齿蚌软组织干样研磨成粉末均一化，即制成粉末状蚌软组织干样，置于干燥器室温中待用；

(3)、取0.05～0.15g蚌软组织干样，放入过的特氟纶分解容器中，加入1.0～2.0ml高纯硝酸，并在室温下酸解6～12小时；

(4)、用微波炉在120w的条件下消解3～5次，每次5～9min，再用纯水定容至20～30ml为待测溶液；

3、采用电感耦合等离子质谱仪，测定指示贝类-背角无齿蚌中微量元素污染物的浓度含量：

当氦气纯度在99.999％、燃气氩气的纯度99.999％条件下，将待测溶液导入电感耦合等离子质谱仪，进行浓度测定；

测定时所设定的状态：等离子气、辅助气、载气和混合气流速度分别为15、1、1、1L/min。

所述的微量元素为镁、钾、铬、锰、铁、钴、铜、锌、砷、硒、镉和银。所述的微量元素测定回收率为：85-112％。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明选用背角无齿蚌作为检测对象，采样方便，前处理方法比较简单，针对不同水域的微量元素污染物，经标准化的前处理方法获得蚌样待测溶液后，可以运用大型精密分析仪器电感耦合等离子质谱仪(美国Agilent 7500ce型)，快速而精确地同时测定指示贝类-背角无齿蚌中多种重金属和其它微量元素污染物，可较为快速地了解上述各类污染物的浓度、组分特点、污染程度、生物毒性影响及其水域间的差异。该方法所取得的结果稳定性好，可重复性高、可比性强，系统误差小，可以为准确评估及预测上述各污染物对渔业水域的危害风险和发展趋势较为快速地提供大量详实的基础数据。同时，与仅测水、泥样相比，应用本发明的背角无齿蚌的生物监测法所具有的涵盖数据广、污染物累积、水产品质量的警示效应明显等优势。所有这些均显示出用背角无齿蚌作为统一的淡水污染物生物指示物的良好功能。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

实施例一：

本发明一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法采用以下工艺步骤：

背角无齿蚌样本(40只)于2006年间采自环太湖四个采样点：无锡五里湖、湖州、苏州漫山和宜兴大浦。

采集的背角无齿活蚌在曝气的水中暂养3日，使其排空肠内杂物，再测量壳长、壳高、壳宽、带壳重等生物学性状。然后解剖获取软组织，软组织称重后于-20℃冰箱内保存随用。解冻后用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)水冲洗6遍，于70℃的干燥箱中烘18h至恒重；将背角无齿蚌软组织干样研磨成粉末均一化(即制成粉末状蚌软组织干样)，置于干燥器室温中待用(可随用)。

精称0.05g蚌软组织干样，放入过的特氟纶(Teflon)分解容器中(日本SANAI公司)，加入1.5ml高纯硝酸(金属-氧化物-半导体专用高纯级，  即MOS级，国药集团化学试剂有限公司)，并在室温下酸解6小时；用微波炉120w状态下消解3次，每次7min，再用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)定容至20ml为待测溶液。

采用电感耦合等离子质谱仪(美国安捷伦公司，Agilent ICP-MS 7500ce型)测定指示贝类-背角无齿蚌中微量元素污染物等的含量和检验监测效果。在氦气(纯度99.999％)模式下，将待测溶液导入电感耦合等离子质谱仪(燃气氩气的纯度99.999％)进行浓度测定。测定时仪器所设定的状态：等离子气、辅助气、载气和混合气流速度分别为15、1、1、1L/min；用锗、锕和铟为测定时的内标准，同时测定待测溶液中的镁、钾、铬、锰、铁、钴、铜、锌、砷、硒、镉和银浓度。本研究方法的可靠性和精度用国家贻贝标准物质(GBW08571，中国科学院生态环境研究中心和国家海洋局第二海洋研究所)来确认。六次重复测定的保证浓度值的测定回收率为85-112％。证明分析方法可靠，精度良好。有效测得太湖监测水域蚌样中的镁、钾、锰、铁、铜、锌、砷、硒、镉、铬、钴和银水平。各监测水域其它元素的残留水平有显著的地区差异(附表)。这些利用本发明中统一的生物指示贝种(即背角无齿蚌)、样本消解和测定方法所获得数据可以客观地反映太湖相关水域上述重金属和其它微量元素的污染或积累程度，监测效果良好。

实施例二：

本发明一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法采用以下工艺步骤：

背角无齿蚌样本(40只)于2006年间采自环太湖四个采样点：无锡五里湖、湖州、苏州漫山和宜兴大浦。

采集的背角无齿活蚌在曝气的水中暂养4日，使其排空肠内杂物，再测量壳长、壳高、壳宽、带壳重等生物学性状。然后解剖获取软组织，软组织称重后于-18℃冰箱内保存随用。解冻后用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)水冲洗7遍，于80℃的干燥箱中烘12h至恒重；将背角无齿蚌软组织干样研磨成粉末均一化(即制成粉末状蚌软组织干样)，置于干燥器室温中待用。

精称0.1g蚌软组织干样，放入过的特氟纶(Teflon)分解容器中(日本SANAI公司)，加入1.5ml高纯硝酸(金属-氧化物-半导体专用高纯级，即MOS级，国药集团化学试剂有限公司)，并在室温下酸解9小时；用微波炉120w状态下消解4次，每次7min，再用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)定容至25ml为待测溶液。

采用采用实例1中电感耦合等离子质谱仪(美国安捷伦公司，AgilentICP-MS 7500ce型)测定指示贝类-背角无齿蚌中微量元素污染物等的含量和检验监测效果(附表)。同样证明了利用本发明中统一的生物指示贝种(即背角无齿蚌)、样本消解和测定方法所获得数据可以，客观地反映太湖相关水域上述重金属和其它微量元素的污染或积累程度，监测效果良好。

实施例三：

本发明一种淡水环境重金属污染和微量元素积累的贝类监测方法采用以下工艺步骤：

背角无齿蚌样本(40只)于2006年间采自环太湖四个采样点：无锡五里湖、湖州、苏州漫山和宜兴大浦。

采集的背角无齿活蚌在曝气的水中暂养日，使其排空肠内杂物，再测量壳长、壳高、壳宽、带壳重等生物学性状。然后解剖获取软组织，软组织称重后于-19℃冰箱内保存随用。解冻后用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)水冲洗8遍，于60℃的干燥箱中烘20h至恒重；将背角无齿蚌软组织干样研磨成粉末均一化(即制成粉末状蚌软组织干样)，置于干燥器室温中待用(可随用)。

精称0.15g蚌软组织干样，放入过的特氟纶(Teflon)分解容器中(日本SANAI公司)，加入1.5ml高纯硝酸(金属-氧化物-半导体专用高纯级，即MOS级，国药集团化学试剂有限公司)，并在室温下酸解12小时。用微波炉120w状态下消解5次，每次7min，再用超纯水(美国密理博公司，Milliprore-Simplicity个人型超纯水系统，出水电阻率18.2MΩ.cm)定容至30ml为待测溶液。

采用采用实例1中电感耦合等离子质谱仪(美国安捷伦公司，AgilentICP-MS 7500ce型)测定指示贝类-背角无齿蚌中微量元素污染物等的含量和检验监测效果(附表)。再一次证明了利用本发明中统一的生物指示贝种(即背角无齿蚌)、样本消解和测定方法所获得数据可以，客观地反映太湖相关水域上述重金属和其它微量元素的污染或积累程度，监测效果。

附表太湖水域背角无齿蚌中重金属和其它微量元素的残留浓度：

(mg/kg干重)

  采样水域  样本数  (个)  浓度  (平均值±标准差)  采样水域  样本数  (个)  浓度  (平均值±标准差)  Mg  Cu  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  950±147  1563±219  1056±216  642±93  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  18±5  19±15  8±1  0±1  Pb  Zn  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  0±0  3±3  0±0  0±0  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  677±146  2021±2307  912±253  661±235  K  As  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  901±189  573±169  1062±273  1326±180  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  12±3  16±5  15±4  12±2  Cr  Se  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  0±0  0±0  0±0  0±0  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  14±3  15±2  8±2  7±2  Mn  Cd  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  5921±1091  11237±3390  8328±2426  11886±3525  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  23±5  22±15  3±1  0±0  Fe  Ag  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  2069±618  4287±1694  1386±588  1977±826  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  0±0  1±1  1±2  0±0  Co  苏州漫山外太湖  无锡三山岛外太湖  宜兴大浦外太湖  浙江湖州外太湖  9  10  10  9  0±0  0±0  0±0  0±0