褶牡蛎对水体中重金属铜和镉的富集动力学特性

以褶牡蛎Crassostrea plicatula为研究对象,应用半静态双箱模型室内模拟了大、小两种规格褶牡蛎对重金属Cu、Cd的生物富集释放过程.通过对富集与释放阶段褶牡蛎体内重金属含量变化进行非线性拟合,得到了褶牡蛎对重金属Cu、Cd的生物富集曲线及富集动力学参数.结果表明,1)富集阶段褶牡蛎对Cu、Cd的生物富集系数BCF及吸收速率常数k1随着外部水体中重金属暴露浓度的增大而减少,理论平衡状态下生物体内重金属含量随外部水体中重金属暴露浓度的增大而增大;2)释放阶段褶牡蛎对重金属Cu、Cd的吸收速率常数k1随富集阶段外部水体中Cu、Cd暴露浓度的增大而减小,褶牡蛎体内Cu的生物学半衰期B1/2随富集阶段外部水体中Cu暴露浓度的增大而延长,Cd的生物学半衰期与Cd暴露浓度的关系无明显规律性;3)褶牡蛎对Cu的富集能力和排出能力均强于Cd;4)大规格褶牡蛎对Cu、Cd的富集能力均强于小规格,而褶牡蛎规格大小对于其体内Cu、Cd的排出作用的影响不显著.     

三疣梭子蟹体内苯并[a]芘的富集动力学

采用半静态双箱动力学模型研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)对苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)的生物富集,通过对富集与排出过程中三疣梭子蟹体内BaP的动态监测,并对监测结果进行非线性曲线拟合,得到三疣梭子蟹的吸收速率常数K1、排出速率常数K2、生物富集因子BCF、富集平衡浓度CAmax、生物学半衰期B1/2等动力学参数;拟合结果得到BaP的各动力学参数分别如下:K1为14.67~26.08、K2为0.09~0.14、CAmax为9.31~73.35、BCF为163.00~196.29、B1/2为4.95~7.70 d。对模型的拟合优度检验结果显示,在BaP暴露条件下三疣梭子蟹对BaP的生物富集数据符合双箱动力学模型,模型的拟合优度良好。比较结果得出:三疣梭子蟹对不同浓度的BaP吸收速率常数K1及生物富集系数BCF基本随外界水体中暴露浓度的增加而降低;排出速率常数K2与外界水体暴露浓度无明显关系;理论平衡条件下生物体内BaP含量CAmax随着外界水体中BaP暴露浓度的增加而增大,且基本成正相关。实验结果表明BaP暴露条件下双箱动力学模型在一定条件下是可以应用于三疣梭子蟹的富集动力学研究的。     

栉孔扇贝对铜的富集与排出特征研究

通过暴露实验研究了栉孔扇贝（Chlamys farreri）对铜离子（Cu2+）的耐受性，试验暴露35d之后将栉孔扇贝移入自然海水排出30 d，观察其体内铜含量变化规律。耐受实验结果表明，栉孔扇贝对Cu2+较为敏感；富集实验结果表明，栉孔扇贝体内的铜含量与暴露溶液里的Cu2+浓度呈正相关；排出实验结果表明，在排出实验初期，其体内的铜含量明显减少，其体内铜的排出与排出时间正相关。 应用双箱动力学模型，通过非线性拟合得到了栉孔扇贝富集Cu2+的吸收速率常数k1、排出速率常数k2、生物富集系数BCF、栉孔扇贝体内铜含量（CAmax）、生物学半衰期B1/2等动力学参数。分析结果表明，双箱动力学模型可用于栉孔扇贝对Cu2+的生物富集与排出实验。另外，栉孔扇贝可潜在的作为监测重金属Cu2+污染的指示生物。     

混合暴露条件下菲律宾蛤仔不同组织对几种重金属的富集与释放特征

应用双箱动力学模型模拟了菲律宾蛤仔在Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Hg和As 7种重金属混合暴露条件下,内脏团、鳃、斧足及基部和外套膜组织对重金属的生物富集与释放实验,并通过非线性拟合得到菲律宾蛤仔各组织对7种重金属的富集速率常数k1、排出速率常数k2、生物富集系数BCF、生物半衰期B1/2、富集平衡时生物体内重金属含量CAmax等动力学参数。结果表明,1)重金属在菲律宾蛤仔不同组织器官中的富集具有选择性,理论平衡状态下,Cu、Cd、As、Pd在各组织的含量分布(CAmax):内脏团斧足及基部鳃外套膜;Cr分布规律(CAmax):内脏团鳃斧足及基部外套膜;Hg分布规律(CAmax):斧足及基部外套膜鳃内脏团;Zn分布规律(CAmax):斧足及基部鳃外套膜内脏团。2)菲律宾蛤仔对不同重金属的富集系数存在显著差异(P0.05),对Cu富集程度最高,其富集系数范围为1514.0-4818.0;其次是Cd和Hg,富集系数范围分别为104.5-975.4,255.9-447.4;As、Cr、Pb、Zn离子在菲律宾蛤仔体内富集程度较低,其富集系数均在300以内。3)菲律宾蛤仔对重金属的释放能力较差,双箱动力学模型可较好地反映混合暴露条件下菲律宾蛤仔对重金属的富集特征,但不适合对其释放特征进行描述。     

魁蚶对3种重金属生物富集动力学研究

以魁蚶为研究对象,应用半静态双箱动力学模型,模拟魁蚶对3种重金属As、Cd、Pb的生物富集试验,对魁蚶体内重金属含量进行检测,并进行非线性拟合,试验结果表明,魁蚶在GB 3097-1997二类水质标准下富集重金属的动力学常数分别为无机砷38.97,铅1039.88,镉1566.80;富集能力依次为镉铅无机砷;生物学半衰期分别为无机砷20.5d,铅15.4d,镉21.3d。结合NY 5135-2005《无公害食品蚶》的安全限量,通过生物富集系数换算得到魁蚶养殖水体中3种重金属安全限量分别为无机砷0.02900mg/L、铅0.00096mg/L、镉0.00064mg/L,可为制定的养殖魁蚶水质标准中安全限量提供科学依据。     

菲律宾蛤仔对6种重金属的生物富集动力学

以菲律宾蛤仔为实验生物,应用半静态双箱模型室内模拟了菲律宾蛤仔对混合暴露条件下6种重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As的生物富集实验,通过对菲律宾蛤仔体内重金属含量变化进行非线性拟合,得到其对重金属的生物富集系数、生物富集动力学参数。结果表明,到富集实验结束时菲律宾蛤仔对高、中浓度组中Cu、Zn、Pb和Cd的生物富集系数分别是66.99、18.49、57.11、25.81和72.46、35.72、117.91、41.83,对其低浓度组中Hg和As的富集规律不明显;吸收速率常数k1及生物富集系数均随外部水体金属浓度的增加而减少;通过生物富集系数发现,菲律宾蛤仔对4种重金属的富集能力由大到小为Pb>Cu>Cd>Zn;通过χ2及F检验发现,生物双箱动力学模型可较好反映混合暴露条件下菲律宾蛤仔对重金属的富集特征。     

三疣梭子蟹体内镉的蓄积特性及相应防控

应用半静态双箱模型室内模拟实验, 研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)体内镉(Cd)的蓄积特异性; 并通过分析钙离子(Ca²⁺)对三疣梭子蟹可食用部位镉(Cd)富集和释放影响, 提出三疣梭子蟹 Cd 污染防控建议。通过双箱动力学模型对三疣梭子蟹体内 Cd 含量变化进行非线性拟合, 得到富集速率常数 k₁和排出速率常数 k₂, 进而得到生物富集系数(BCF)和生物学半衰期(B_1/2)。结果显示, 1 μg/L、5 μg/L 和 50 μg/L Cd 暴露组三疣梭子蟹肝胰腺组织对 Cd 的 BCF 明显高于肌肉组织, 三疣梭子蟹肝胰腺组织中 BCF 和 k1 均随水体中 Cd 浓度的增加而增加, 1 μg/L, 5 μg/L 和 50 μg/L Cd 暴露组对 Cd 的 BCF 分别为 12.16、112.77 和 260.11; 肌肉组织中吸收速率常数 k₁ 与释放速率常数 k₂ 均随水体中 Cd 浓度的增加而增加, 由低到高 Cd 暴露组对 Cd 的 BCF 分别为 1.85、2.45 和 1.97。各浓度暴露组肝胰腺中 Cd 暴露风险指数(THQ)除 1 μg/L 组外, 均大于 1, 存在严重健康暴露风险; 各浓度暴露组肌肉中的 THQ 均小于 1, 没有明显的健康暴露风险。另外, Ca²⁺对三疣梭子蟹肝胰腺和肌肉中 Cd 富集和释放影响的实验结果表明, Ca²⁺的加入能够有效降低三疣梭子蟹肝胰腺和肌肉对 Cd 的富集, 并促进肝胰腺对 Cd 的释放。本研究结果为三疣梭子蟹 Cd 污染防控和食用方案的提出提供了理论基础。     

饲料中Pb和Cd在中华绒螯蟹体内的吸收与释放特性

为获知饲料中重金属与中华绒螫蟹各组织间的富集与释放特性,应用生物富集双箱动力学模型,模拟中华绒螫蟹分别在Pb含量为10.21、22.01、40.81 mg/kg,Cd含量为1.78、2.80、4.48 mg/kg的饲料驯养过程中,其鳃、肝胰腺和肌肉对Pb和Cd的生物富集与释放特性,为Pb与Cd在中华绒螫蟹体内的分布、富集和迁移提供理论依据,为中华绒螫蟹安全生产提供指导。同时通过非线性拟合得到中华绒螫蟹对饲料中Pb和Cd的富集速率常数k_1、排出速率常数k_2、生物富集系数BCF、生物半衰期B_(1/2),富集平衡时生物体内Pb和Cd含量CAmax等动力学参数。结果显示:①中华绒螫蟹对饲料中的Pb和Cd具有明显的富集,蟹鳃、肝胰腺和肌肉中Pb的含量与富集时间和饲料中Pb的添加量表现出了很好的正相关,在富集的第48天,各组织器官中Pb的含量达到最大,在鳃中的含量分别为0.18、1.14、1.27和1.91 mg/kg;肝胰腺中含量分别为1.00、2.17、2.33和3.50 mg/kg;肌肉中含量分别为0.18、0.73、1.00和1.35 mg/kg。鳃和肝胰腺对饲料中Cd的吸收与Pb情况类似,在富集的第48天,4个饲料组蟹鳃中的浓度值均达到最高,分别为0.026、0.073、0.107和0.154mg/kg;肝胰腺除了在C组实验的第24天含量达到最高,为1.90mg/kg外,其他3组实验,在富集的第48天含量达到最高分别为0.33、1.05和1.24 mg/kg,C组在第48天的含量有所降低,为1.76 mg/kg。但是肌肉中Cd含量没有明显的规律。②中华绒螫蟹对Pb和Cd的生物富集和释放都较缓慢。达到平衡状态时,鳃、肝胰腺、肌肉各组织器官中Pb含量分别为1.07~1.69、4.87~4.95、0.79~1.28 mg/kg,鳃、肝胰腺中Cd含量分别为0.06~0.14和1.25~2.66 mg/kg。Pb和Cd在组织器官中的生物富集系数(BCF)范围分别为0.03~0.48和0.03~0.87,中华绒螫蟹对Cd的富集能力明显高于Pb;Pb和Cd在各组织器官的生物学半衰期(B_(1/2))范围分别为9~67 d和8~48 d。中华绒螫蟹对Pb的排除能力明显低于Cd。③Pb和Cd在中华绒螫蟹组织器官中的富集具有选择性,在经不同含量Pb和Cd的饲料驯养后得到统一含量分布规律:肝胰腺鳃肌肉。     

文蛤对重金属Cu的富集与排出特征

将文蛤暴露在不同浓度(0.005、0.010、0.025、0.05mg/L)Cu2+溶液里35d后,移入自然海水代谢45d,测定文蛤体内Cu含量变化,研究文蛤对Cu2+的富集和排出能力。富集试验结果表明,4个处理组中暴露溶液Cu2+浓度与文蛤死亡数、死亡峰值出现时间无相关;0.025、0.05mg/L处理组文蛤体内Cu含量增加显著;平均富集速率最高达1.765mg/kg.d;文蛤富集Cu达到平衡时间与Cu2+浓度相关性不大。排出试验结果表明,0.025、0.05mg/L处理组文蛤体内Cu含量降低显著;最高排出率达88.7%。应用双箱动力学模型分析显示,0.01、0.025、0.05mg/L处理组中富集参数k1、k2、BCF均随着暴露水体Cu2+浓度的增加呈先增加后减小;Cu在文蛤体内的生物半衰期较短;富集平衡状态下CAmax随着外部水体Cu2+浓度的增大而增大,基本正相关。     

三疣梭子蟹体内As的蓄积特异性研究

本研究以三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)为实验生物，应用半静态双箱模型的方法在室内模拟了三疣梭子蟹对砷(As)生物富集过程，As暴露浓度梯度分别为5、20和100 μg/L。通过对三疣梭子蟹体内总砷含量变化进行非线性拟合，得到其对总砷的生物富集系数(BCF)、生物富集动力学参数。结果显示，三疣梭子蟹肝胰腺组织对总砷的BCF明显高于肌肉组织。到富集实验结束时，三疣梭子蟹肝胰腺组织中由低到高浓度组对总砷的BCF分别为21.21、15.07和10.31，吸收速率常数(k1)及BCF均随水体中As浓度的增加而减少；肌肉组织中，由低到高浓度组对总砷的BCF分别为5.17、3.74和5.83，5、100 μg/L实验组各动力学参数较为接近，但20 μg/L实验组的富集速率常数k1最小，释放速率常数(k2)最大。研究表明，三疣梭子蟹BCF和生物学半衰期B1/2最小。     

虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)对铅和镉的生物富集与释放规律

利用双箱模型模拟了虾夷扇贝在混合暴露条件下富集、释放铅和镉的动力学特征,通过测定不同规格虾夷扇贝、不同组织富集、释放过程中铅和镉的含量并进行非线性拟合,获得不同生长阶段虾夷扇贝对铅和镉的生物富集系数BCF、吸收速率常数k1、释放速率常数k2、生物学半衰期B1/2以及不同组织中铅和镉的富集参数。结果显示,大、小两种规格虾夷扇贝对铅的BCF分别为1671、896,对镉的BCF分别为7433、1123;不同规格虾夷扇贝对铅、镉的BCF顺序为:大规格>小规格;相同规格虾夷扇贝BCF:镉>铅,表明虾夷扇贝对镉的富集能力强于铅;铅、镉的B1/2为:大规格>小规格,说明大规格的虾夷扇贝对铅、镉的代谢排出能力更强;铅在虾夷扇贝各组织中的富集顺序依次为:鳃>内脏团>闭壳肌,镉的富集顺序依次为:内脏团>鳃>闭壳肌。     

重金属在小球藻-菲律宾蛤仔食物链上的传递与累积

在受控实验条件下,模拟了重金属铜、铅、镉在海水-小球藻-菲律宾蛤仔食物链中的累积和传递,测定了小球藻、菲律宾蛤仔对铜、铅、镉的富集系数以及铜、铅、镉在小球藻-菲律宾蛤仔食物链上的传递系数。结果显示,随着海水中重金属浓度的增加,小球藻、菲律宾蛤仔体内的重金属含量逐渐增大,小球藻对铜、铅、镉离子的富集系数变化范围分别为1626～3161、3295～7799、5438～9313;蛤仔对Cu、Pb、Cd的富集系数变化范围分别为364～821、1089～1936、245～736;生物传递因子变化范围分别为0.22～0.26、0.25～0.46、0.03～0.14。在本实验条件下,小球藻对Cu、Pb、Cd的富集系数远大于菲律宾蛤仔,Cu、Pb、Cd在小球藻-菲律宾蛤仔食物链上没有明显的生物放大效应。     

三峡库区及上游表层沉积物重金属形态特征及其生态风险

研究三峡库区表层沉积物中重金属形态特征及其潜在生态风险,为制定库区重金属污染防治措施提供基础资料。2020年11月,在三峡库区流水区合江江段、回水区江津江段、静水区巴南江段和长寿江段采集21个沉积物样品,通过连续提取法对重金属Cu、Pb、Cr、Cd、As、Hg总量及形态特征进行分析。结果显示:三峡库区研究江段沉积物重金属平均含量Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg,其中Cu、Pb和Cd的含量高于长江流域沉积物重金属背景值,静水区江段重金属含量最高;重金属形态占比具有明显差异,研究江段Pb的铁锰结合态占比高达34.99%~43.17%,Cd的离子交换态含量最高,其在合江、江津、巴南和长寿江段沉积物重金属形态总和中的占比分别为17.41%、16.65%、20.56%和18.88%,而As、Hg、Cu和Cr的残渣态含量较高,其中Hg和Cr的残渣态占比分别超过了80%和88%;研究江段沉积物中重金属污染负荷指数PLI值和潜在生态风险指数RI值分别为0.90~1.61和112.49~245.03,其中静水区江段指数值较高。综合结果表明,静水区江段沉积物重金属污染较严重,总体处于中等污染水平,Cd和Pb是主要贡献者,其中Cd具有较大的生物可利用性和潜在生态风险。     

海水和饲料中Pb在凡纳滨对虾体内的富集与释放特性

为获知海水和饲料中重金属Pb与凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)各组织间的富集与释放特性,应用生物富集双箱动力学模型,模拟凡纳滨对虾分别在海水中Pb浓度为0.0015 mg/L(B0)、0.0080 mg/L(B1)、0.0466 mg/L(B2)和0.2302 mg/L(B3),饲料中Pb浓度为2.089 mg/kg(A0)、2.750 mg/kg(A1)、6.103 mg/kg(A2)和14.520 mg/kg(A3)的驯养过程中,其肝胰腺、外骨骼和肌肉对Pb的生物富集与释放特性,为Pb在凡纳滨对虾体内的分布、富集和迁移提供理论依据,为其安全生产提供指导意义。同时通过非线性拟合得到凡纳滨对虾对海水和饲料中Pb的富集速率常数K1、排出速率常数K2、生物富集系数BCF、生物半衰期B_(1/2),富集平衡时生物体内Pb含量CAmax等动力学参数。结果显示:(1)投喂任一浓度饲料时,B0、B1、B2组凡纳滨对虾肌肉、外骨骼和肝胰腺组织中Pb含量均小于限量值0.5 mg/kg,而在B3海水浓度中,随着投喂饲料浓度的增大,各组织中Pb累积量高于限量值(0.5 mg/kg)的时间出现得越来越早;肝胰腺中Pb的释放速率高于肌肉和外骨骼的释放速率。(2)用SPSS18.0对饲料Pb含量、海水浓度、富集时间进行三因素重复测量方差分析显示,饲料浓度、海水浓度和富集时间对凡纳滨对虾各组织中Pb的富集含量出现显著性差异[除了饲料浓度对凡纳滨对虾外骨骼组织中Pb富集主效应达到边缘显著(F=2.351,P=0.071)],且饲料、海水及时间交互效应分析显示,三者交互作用显著。(3)用SPSS18.0对不同组织中Pb的富集含量、饲料浓度、海水浓度和富集时间进行多元回归分析,结果显示:在凡纳滨对虾各组织间Pb富集过程中,海水中Pb浓度的贡献率大于饲料中Pb浓度的贡献率。(4)达到平衡状态下,投喂A0饲料浓度,生长在B0~B3组海水中,凡纳滨对虾肌肉组织中Pb含量为0.128~2.981 mg/kg,肝胰腺组织中Pb含量为0.399~4.765 mg/kg;生物学半衰期(B_(1/2))范围分别为5~7 d和3~7 d。投喂A2饲料浓度,生长在B0~B3组海水中,凡纳滨对虾肌肉组织中Pb含量为0.380~1.000 mg/kg,肝胰腺组织中Pb含量为0.288~5.355 mg/kg;生物学半衰期(B_(1/2))范围分别为2~7 d和2~5 d。理论平衡浓度下,肝胰腺组织中含量均大于肌肉。     

黄海中部泥质区沉积物中重金属的 长期变化及其背景值的校正

为校正黄海中部泥质区沉积物中重金属的长期变化及其背景值，对采自黄海中部泥质区A03站位沉积剖面的年代学测定、比表面积和重金属(Cu、Pb、Cd和Zn)进行了测定，并在假定第一次工业革命以前的沉积环境基本未受污染的前提下，建立了其比表面积与重金属背景值的函数模型，进而反推出单位比表面积下重金属的长期变化特征。将重金属含量实测值和校正后单位比表面积下重金属含量长期变化比较发现，前者毫无规律可言，后者则在20世纪50年代以前，基本处于重金属含量背景值的合理波动范围之内，此后，逐渐背离背景值至今。可以推断，A03站位所代表的黄海中部泥质区受到外源重金属污染的起始年份约为1950年，4种重金属Cu、Pb、Cd、Zn单位比表面积下的背景值分别为26.31、22.11、0.20、63.21 mg/kg。许多研究表明，沉积环境的外源性污染、沉积颗粒的表面活性和粒度是重金属含量偏离背景值的3个主要原因。本研究应用相同沉积剖面，建立了第一次工业革命以前的比表面积与重金属背景值的函数模型，并对重金属含量的实测值进行了有效校正，无疑是能够同时满足上述3个主要条件的。研究表明，实际操作中，采取不同沉积类型区域，建立相应的重金属背景校正值，也是可行的。     

温州主要入海河流6种重金属的空间分布及风险评估

了解浙江温州地区主要入海河流重金属空间分布特征,合理评价研究区域水体重金属的潜在生态风险。在温州地区3条主要入海河流瓯江、飞云江和鳌江分析6种重金属的含量和空间分布,采用重金属污染指数法(HPI)和物种敏感性分布法(SSD)进行生态风险分析。Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As的浓度分别为12.46~1 830.01、2.94~372.79、19.58~435.04、0.06~0.79、14.11~192.98和1.59~63.95μg/L,平均值分别为801.68、73.80、168.61、0.26、81.06和23.53μg/L。HPI评估结果表明,O4、F2、A1和A2 4个站位重金属污染程度高,F1站位污染程度中等,O1、O2、O3和A3污染程度低;其中对水体重金属污染贡献程度较高的4种重金属分别为Cu、Pb、Cd和Cr。SSD风险评价结果表明,Cu、Zn、Cr和As在所有站位的表现均为高生态风险,Pb在O4和A2站位表现为高生态风险,说明这5种重金属对所在区域水生生物具有较高的潜在危害。2种方法从不同角度对重金属的潜在生态风险进行了评价,能有效规避单一评价方法的不足,互为补充。     

阳宗海湖滨湿地沉积物中重金属空间分布特征

以阳宗海不同湖岸湖滨湿地沉积物为研究对象，分析测定沉积物中7种重金属含量，评价不同湖岸重金属的污染程度，探讨在不同干扰方式下湖滨湿地沉积物中重金属的主要污染特征，为阳宗海重金属污染防治提供理论依据。结果表明：（1）阳宗海湖滨湿地不同湖岸7种重金属元素污染程度存在差异，表现为：东岸>北岸>南岸>西岸。As、Cd、Cr、Zn、Mn的最高值出现在东岸，Co、Cu、Ni的最高值出现在北岸，Pb的最高值出现在南岸。（2）不同区域湿地沉积物中，东岸（Cu、Ni、As、Cd）、南岸（Cu、Cd）、西岸（Cd）、北岸（Cu、Ni、Cd）的重金属含量明显高于土壤环境质量2级标准，是主要的重金属污染因子，Cu、Ni、As、Cd的含量分别为43.41~111.15、41.64~57.23、10.28~65.31、1.02~1.99 mg/kg；（3）阳宗海流域上游的铝厂、电厂等高污染企业产生的工业“三废”未经有效净化直接排放，流域周围生活污水、化肥和农药等农业面源污染是导致湖泊重金属污染严重的主要原因；（4）湖滨湿地沉积物中重金属与有机质、全磷之间相互影响，Cu、Ni、As和Cd与全磷呈显著正相关，相关系数分别为0.674、0.790、0.357和0.626（P<0.01），增加磷的含量，会增加沉积物对重金属的吸附量；Cu、Ni、As和Cd与有机质呈显著正相关，相关系数分别为0.393、0.451、0.406和0.497（P<0.01）。有机质的降解促进金属离子的释放，使沉积物中重金属含量增高。