CN101539538B - 一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：以池塘养殖蚌为对照群，向待监测水域移殖的同一批次、规格一致的蚌为实验群；活蚌在曝气的水中暂养，使其排除壳内和消化道内的杂物，去除蚌壳，获取蚌软组织，将蚌软组织在冰箱内保存；取出蚌软组织解冻后用超纯水冲洗、干燥，研磨成粉置于干燥器中待用；取蚌软组织干样，放入容器中加入高纯硝酸，并在室温下酸解；用微波炉消解，再用超纯水定容待测溶液；采用电感耦合等离子质谱仪测定指示贝类-蚌中软组织元素积累差异及重金属污染物等的含量和检验监测效果。本发明能较为准确地反应在变化的水环境中贝体内多种重金属和微量元素在污染程度和积累水平上的差异。
Description
技术领域
本发明涉及一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，具体地说是选择已在人工养殖池塘条件下繁育、生长规格一致的淡水双壳蚌并将其移殖到待测自然水域试养，通过比较测定两类蚌样软组织中多种金属元素的含量，进而监测不同环境中多种重金属污染和微量元素在贝体中积累差异的方法，属于环境监测新技术开发领域。
背景技术
目前我国内陆水域生态环境的状况主要通过测定水体污染物的浓度来评价。由于水中污染物的浓度一般很低且容易变动。一旦检出超标，其对生态系统的胁迫通常已非常严重，损失一般已无法挽回(如2005年12月北江流域和2006年1月湘江重金属镉污染事故等)，因此迫切需要开发更多更有效的水污染监测、预警和风险防范手段。
虽然水体污染常以突发事件的形式出现，但由于污染物(重金属和毒性元素)在生物体内有浓缩特性，通过测定指示生物中持久性污染物的含量来监测污染源及其动态征兆并指导风险防范是较为有效的方法。贝类即为这样的指示生物。2003年起，我们选用野生的背角无齿蚌，率先对太湖不同水域成功进行了多次重金属污染和微量元素积累差异的背角无齿蚌原地监测，证明了淡水双壳贝种背角无齿蚌非常适合用于监测各类水体持久性污染物的生物积累和进行污染背景的评价。但是，由于野外采样可能会受到很多因素的限制(如样本数量不定、规格不均，一些待调查水域无法采到样本，样本的种质质量可能有差异等)，急需在目前野外原地监测的基础上，开发出一种繁育、规格、遗传质量、数量、低污染本底等条件均可人工控制，可移殖和回收调查各种淡水水域重金属污染的标准化监测指示生物，以适应“国家“十一五”科学技术发展规划”提出的“建立适合国情的水体污染监测、控制与水环境质量改善技术体系”的目标要求。
在生物监测环境领域，双壳贝类移殖监测仍是一项崭新的技术，目前尚无在淡水环境进行规范化移殖监测的先例。我们拟通过异地移殖淡水双壳贝类的新手段，开发出一种背景值均一和稳定的环境持久性污染物监测的贝类指示物，开展更大范围和更加全面的生物监测调查和污染影响评价。因此，适合移殖的生物指示蚌种的选择、异地移殖方法的建立是本发明的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于克服野外原地监测的不足之处，从而提供一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，即选择在人工养殖池塘条件下养殖、生长规格一致的三角帆蚌，将其移殖到待测自然水域试养一年以上，通过分别测定自然水域和仍在对照的池塘基地同步养殖的三角帆蚌体内多种元素的含量，能较为准确地反应在变化的水环境中贝体内多种重金属和微量元素在污染程度和积累水平上的差异。
按照本发明提供的技术方案，一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：
1、以池塘继续养殖蚌为对照群，向待监测水域移殖的同一批次、规格：蚌壳长：14.5～17.5cm；蚌壳高：3.5～4.5cm；蚌壳宽：12.0～15.0cm；带壳重：350～600g大小一致的蚌为实验群作为用于蚌软组织元素积累差异及重金属污染物监测的指示生物样本；对照群和实验群样本均需在各自水域生活一年以上。
2、池塘养殖及野外移殖的蚌软组织元素积累差异及重金属污染物监测的样本前处理：
(1)、养殖池塘和自然水域的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，然后去除蚌壳，获取蚌软组织，将蚌软组织于-18～-20℃冰箱内保存；
(2)、取出蚌软组织解冻后用超纯水(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6～10遍，于60～100℃的干燥箱中烘48～72h至恒重；将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(Teflon)分解容器中(日本SANAI公司)，加入1.0～2.0ml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6～12小时，高纯硝酸重量百分浓度为63％～64％；
(4)、用微波炉在200w的条件下消解3～5次，每次5～9min，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20～30ml为待测溶液；
3、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-三角帆蚌中软组织元素积累差异及重金属污染物等的含量和检验监测效果。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；同时测定待测溶液中元素的浓度，并用添加回收法确认了测定精度，得到各元素的回收率均在79％～116％范围内。证明分析方法可靠，精度良好。有效测得养殖池塘和自然水域蚌样中铝、钾、钙、镁、锰、铁、锌、钼、镍、砷、硒、铜、铬、镍、镉和铅等元素的残留水平。
所述的微量元素为铝、钾、钙、镁、锰、铁、锌、钼、镍、砷、硒、铜、铬、镍、镉和铅等。所监测的环境为养殖池塘和自然水域。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明选用池塘继续养殖的和向待监测水域移殖的同一批次、规格大小一致的三角帆蚌作为检测对象，着眼于比较待监测水域与污染背景值可控的养殖池塘环境下微量元素污染物之间的差异。用于监测的双壳贝类中重金属、有毒元素的背景值可控制在很低的范围，且标本的前处理方法比较简单，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)，可规范化、快速而精确地同时测定指示贝类-三角帆蚌中多种重金属和其它微量元素污染物的浓度、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污染物对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，与仅采集野生蚌分析相比，应用本发明的移殖监测法具有样本规格一致、背景水平相同、环境特征清晰、污染警示效应明显等优势。所有这些均显示出用移殖三角帆蚌作为规范化的淡水污染指示生物的良好功能。
具体实施方式
下面本发明将结合实施例作进一步描述：
实施例一：本发明一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：
选取大小规格：壳长：14.5～17.5cm；壳高：3.5～4.5cm；壳宽：12.0～15.0cm；带壳重：350～600g均一的三角帆蚌共计19个，其中9个采自于湖北省公安县养殖池塘，另外10个蚌来源于上述养殖池塘中饲养的同一批个体，但已移入三峡库区童庄河养殖了一年。
活蚌先放入经曝气的水中暂养，使其排空肠内杂物，再测量壳长：14.5～17.5cm、壳高：3.5～4.5cm、壳宽：12.0～15.0cm、带壳重：350～600g等生物学性状。然后获取软组织，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80℃的干燥箱中烘72h至恒重；将三角帆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0.05g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，高纯硝酸重量百分浓度为63.02％；
200w状态下中微波消解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，AgilentICP-MS 7500ce型)测定两地蚌样中微量元素污染物等的含量和检验监测效果。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；用锂、钪、锗和铋为测定时的内标准，同时测定待测溶液中的铝、钾、钙、镁、锰、铁、锌、钼、镍、砷、硒、铜、铬、镉和铅的浓度。利用元素添加回收法得到上述各元素的回收率均在79％～116％范围内，证明分析方法可靠，精度良好。有效测得两对比水域蚌样中铝、钾、钙、镁、锰、铁、锌、钼、镍、砷、硒、铜、铬、镉和铅的水平。池塘养殖及野外移殖的三角帆蚌体内元素的积累有显著的差异(附表)。因此利用本发明的背景值、规格大小一致的养殖蚌和移殖蚌作为生物指示贝种(即三角帆蚌)、通过本发明的样本消解和测定方法所获得的数据可准确反映出不同的栖息环境背景对元素积累水平所产生的影响，可以用于监测和评价待监测水域包括重金属在内的微量元素污染。
实施例二：本发明一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：
选取大小规格：壳长：14.5～17.5cm；壳高：3.5～4.5cm；壳宽：12.0～15.0cm；带壳重：350～600g均一的三角帆蚌共计19个，其中9个采自于湖北省公安县养殖池塘，另外10个蚌来源于上述养殖池塘中饲养的同一批个体，但已移入三峡库区童庄河养殖了一年。
活蚌先放入经曝气的水中暂养，使其排空肠内杂物，再测量壳长：14.5～17.5cm、壳高：3.5～4.5cm、壳宽：12.0～15.0cm、带壳重：350～600g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80℃的干燥箱中烘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(可随用)。
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，高纯硝酸重量百分浓度为63.02％；
200w状态下中微波消解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-三角帆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(即三角帆蚌)、样本消解和测定方法所获得数据可客观地反映出养殖及其对照的自然水域上述重金属和其它微量元素的污染或积累程度有显著的差异(附表)，监测效果良好。
实施例三：本发明一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：
选取大小规格：壳长：14.5～17.5cm；壳高：3.5～4.5cm；壳宽：12.0～15.0cm；带壳重：350～600g均一的三角帆蚌共计19个，其中9个采自于湖北省公安县养殖池塘，另外10个蚌来源于上述养殖池塘中饲养的同一批个体，但已移入三峡库区童庄河养殖了一年。
活蚌先放入经曝气的水中暂养，使其排空肠内杂物，再测量壳长：14.5～17.5cm、壳高：3.5～4.5cm、壳宽：12.0～15.0cm、带壳重：350～600g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80℃的干燥箱中烘72h至恒重；将三角帆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，高纯硝酸重量百分浓度为63.02％；
200w状态下中微波消解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。
采用实例1中电感耦合等离子质谱仪(美国安捷伦公司，Agilent ICP-MS7500ce型)测定指示贝类-三角帆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(即三角帆蚌)、样本消解和测定方法所获得数据可以客观地反映养殖及其对照的自然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。
附表 养殖池塘和自然水域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) |
| Al | Ni | ||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 8.4±2.94 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 18±5 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 7.86±1.76 | 三峡库区童庄河 | 10 | 19±15 |
| K | As | 8±1 | |||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 2444±281.17 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 0±1 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 1941±243.6 | 三峡库区童庄河 | 10 | |
| Ca | Se | 677±146 | |||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 13088±2335.16 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 2021±2307 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 16104±3355.9 | 三峡库区童庄河 | 10 | 912±253 |
| Mg | Cu | ||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 635.1±76.38 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 3.83±1.07 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 810±109.1 | 三峡库区童庄河 | 10 | 13.2±2.2 |
| Mn | Cr | ||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 1936±515.91 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 0.45±0.05 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 2526±642.6 | 三峡库区童庄河 | 10 | 0.44±0.11 |
| Fe | Cd | ||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 11886±3525 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 0±0 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 8328±2426 | 三峡库区童庄河 | 10 | 1.62±0.41 |
| Zn | Pb | ||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 143.9±15.2 | 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 0.03±0.03 |
| 三峡库区童庄河 | 10 | 178.8±29.5 | 三峡库区童庄河 | 10 | 0.57±0.12 |
| Mo | |||||
| 湖北省公安县养殖池塘 | 9 | 0±0.04 | |||
| 三峡库区童庄河 | 10 | 0.02±0.03 |
Claims (4)
1.一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，采用以下工艺步骤：
(1)、以池塘继续养殖蚌为对照群，向待监测水域移殖的同一批次、规格大小一致的蚌为实验群作为用于蚌软组织元素积累差异及重金属污染物监测的指示生物样本；对照群和实验群样本均需在各自水域生活一年以上；所述蚌为三角帆蚌；
(2)、池塘养殖及监测水域的蚌软组织元素积累差异及重金属污染物监测的样本前处理：
(a)、养殖池塘和监测水域的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，然后去除蚌壳，获取蚌软组织，将蚌软组织于-18～-20℃冰箱内保存；
(b)、取出蚌软组织解冻后用超纯水冲洗6～10遍，于60～100℃的干燥箱中烘48～72h至恒重；将蚌软组织干样研磨成粉末均一化，置于干燥器中待用；
(c)、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，高纯硝酸重量百分浓度为63～64％；
(d)、用微波炉在200w的条件下消解3～5次，每次5～9min，再用超纯水定容至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-蚌中软组织元素积累差异及重金属污染物的含量和检验监测效果；将待测溶液导入电感耦合等离子质谱仪进行浓度测定；同时测定待测溶液中元素的浓度，并用添加回收法确认了测定精度，得到各元素的回收率均在79％～116％范围内；有效测得养殖池塘和监测水域蚌样中铝、钾、钙、镁、锰、铁、锌、钼、镍、砷、硒、铜、铬、镉和铅微量元素的残留水平。
2.根据权利要求1所述的一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，其特征在于所述监测的环境为养殖池塘和监测水域。
3.根据权利要求1所述的一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，其特征在于所述电感耦合等离子质谱仪所设定的状态：等离子气、辅助气、载气和混合气流速度分别为15、1、1、1L/min。
4.根据权利要求1所述的一种移殖淡水双壳贝类监测环境元素污染的方法，其特征在于所述规格：蚌壳长：14.5～17.5cm；蚌壳高：3.5～4.5cm；蚌壳宽：12.0～15.0cm；带壳重：350～600g。
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| 马振祥等.南通地区部分河域经济水产品中重金属含量的检测及评价.《中国卫生检验杂志》.2003,第13卷(第6期),734－735. * |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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