青岛潮间带大型海藻重金属含量特征分析

2019-01-02 01:38:01 河北渔业 2019年12期

刘阳 相杰友 张凡顺

摘 要:研究调查了青岛潮间带大型海藻重金属含量并进行了富集分析。研究表明,青岛潮间带9种大型海藻生物中重金属含量差异较大,Cu、Zn和Cd的最高值出现在海带中,Pb、Cr和As的最高值出现在鼠尾藻中,Hg的最高值出现在珊瑚藻中;不同海藻对不同重金属富集能力有差异,综合富集能力由强到弱的顺序为鼠尾藻>石花菜>海带>珊瑚藻>鸡毛藻>孔石莼>裙带菜>肠浒苔>亮管藻,海带可以用于Cu、Cd的生态修复,鼠尾藻可以用于Pb、As和Cr的生态修复。

关键词:青岛潮间带;大型海藻;重金属

本研究采集了青岛潮间带常见的大型海藻,测定了重金属铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)及汞(Hg)的含量,并进行了海藻对海水的富集能力分析。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2019年5-6月在青岛潮间带采集健康完整的大型海藻,用海水洗净,按分类放入聚乙烯袋中,带回实验室,-20 ℃冰箱中保存。

1.2 样品处理与重金属测定

样品室温解冻,用高纯水清洗干净,冷冻干燥机干燥,研钵研磨得样品干样,称取0.25 g干样置于聚四氟乙烯消解罐中,加入5 mL硝酸及2 mL 过氧化氢,放置过夜,2.0 MPa 下消解10 min,消解完成后转移至聚四氟乙烯坩埚中,蒸至尽干,高纯水定容至10 mL,使用原子吸收分光光度计石墨炉法测定Cu、Pb、Cd及Cr,火焰法测定Zn,原子荧光分光光度计测定As及Hg[1]。

1.3 海水重金属的测定

取海藻周围海水测定重金属铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)及汞(Hg)的含量,使用原子吸收分光光度计石墨炉法测定Cu、Pb、Cd及Cr,火焰法测定Zn,原子荧光分光光度计测定As及Hg[2]。将海藻体内特定重金属元素含量除以海水中相应元素的浓度,得到海藻对特定重金属元素的富集系数[3]。

2 结果与讨论

共采集海藻9种,其中褐藻门有鼠尾藻(Sargassum thunbergii)、海带(Saccharina japonica)、裙带菜(Undaria pinnatifida)、亮管藻(Hyalosiphonia caespitosa),绿藻有肠浒苔(Enteromorpha intestinalis)、孔石莼(Ulva pertusa),红藻有鸡毛藻(Pterocladia tenuis)、珊瑚藻(Corallina officinalis)、石花菜(Gelidium vagum)。

重金属结果显示(见表1),不同海藻中重金属含量差异明显,同种海藻中不同重金属含量也存在明显差异。9种海藻Cu含量均值为1.69 mg/kg,最高值出现在海带(2.57 mg/kg),最低值出现在亮管藻(0.96 mg/kg);Pb含量均值为0.79 mg/kg,最高值出现在鼠尾藻(1.69 mg/kg),最低值出现在海带(0.07 mg/kg);Zn含量均值为1.48 mg/kg,最高值出现在海带(2.30 mg/kg),最低值出现在亮管藻(0.61 mg/kg);As含量均值为7.27 mg/kg,最高值出现在鼠尾藻(12.86 mg/kg),最低值出现在海带(4.72 mg/kg);Hg含量均值为0.019 mg/kg,最高值出现在珊瑚藻(0.042 mg/kg),裙带菜、鸡毛藻及石花菜均未检出;Cd含量均值为1.11 mg/kg,最高值出现在海带(1.93 mg/kg),最低值出现在亮管藻(0.38 mg/kg);Cr含量均值为2.18 mg/kg,最高值出现在鼠尾藻(3.82 mg/kg),最低值出现在海带(0.26 mg/kg)。与其他海区比较,Zn含量要明显低于南麂列岛、流沙湾、湛江近海及浙江近海等海區的海藻调查物种(见表2)[3-6],Pb含量与湛江沿海海藻基本一致,Cd含量与南麂列岛基本一致,Cu及Cd要略低于其他海区,而Cr的含量要高于南麂列岛。

实验中还测定了大型海藻附近海水中重金属的含量(见表3),经计算得到不同藻类对特定重金属元素的富集系数。结果显示,本研究中的9种海藻对Cu、As、Cd及Cr表现出了较强的富集能力(见表4)。对Cu的富集系数介于1 104~2 963之间,均值为1 942;对Pb的富集系数介于64~1 577之间,均值为736;对Zn的富集系数介于28~105之间,均值为67;对As的富集系数介于1 085~2 955之间,均值为1 671;对Hg的富集系数介于0~346之间,均值为159;对Cd的富集系数介于1 995~10 174之间,均值为5 816;对Cr的富集系数介于554~8 187之间,均值为4 672。综合各种海藻对不同重金属的富集能力,由强到弱的顺序为鼠尾藻>石花菜>海带>珊瑚藻>鸡毛藻>孔石莼>裙带菜>肠浒苔>亮管藻。

大型海藻在重金属生态修复中具有重要作用,在进行特定重金属生态修复时可以选择特定的海藻,如海带可以用在Cu、Cd的生态修复中,鼠尾藻可以用在Pb、As、Cr的生态修复中,而本研究中的9种海藻对Zn和Hg的富集能力较弱,需要筛选其他海藻。如果需要对海区进行多种重金属的生态修复,最好选择能对不同重金属元素具有较强富集能力的大型海藻组成修复生物群落[4,7-8]。

3 结论

不同海藻中重金属含量差异明显,同种海藻中不同重金属含量也存在明显差异。Cu含量最高值出现在海带(2.57 mg/kg);Pb含量最高值出现在鼠尾藻(1.69 mg/kg);Zn含量最高值出现在海带(2.30 mg/kg);As含量最高值出现在鼠尾藻(12.86 mg/kg);Hg含量最高值出现在珊瑚藻(0.042 mg/kg);Cd含量最高值出现在海带(1.93 mg/kg);Cr含量最高值出现在鼠尾藻(328 mg/kg)。

与其他海区比较,Zn含量要明显低于南麂列岛、流沙湾、湛江近海及浙江近海等海区的调查物种,Pb含量与湛江沿海海藻基本一致,Cd含量与南麂列岛基本一致,Cu及Cd要略低于其他海区,而Cr的含量要高于南麂列岛。

各种海藻对不同重金属的富集能力不同,综合富集能力由强到弱的顺序为鼠尾藻>石花菜>海带>珊瑚藻>鸡毛藻>孔石莼>裙带菜>肠浒苔>亮管藻,海带可以用在Cu、Cd的生态修复中,鼠尾藻可以用在Pb、As、Cr的生态修复中。

参考文献:

[1] 国家质量监督检验检疫总局.海洋监测规范 第6部分:生物体分析:GB 17378-2007[S].北京:中国标准出版社,2008:1-35.

[2] 国家海洋局.海洋调查规范:GB 12763-2007[S].北京:中国标准出版社,2008:7-23.

[3] 杨承虎,蔡景波,张鹏,等.南麂列岛大型海藻重金属元素含量特征分析[J].海洋环境科学.2017,36(3):372-378.

[4] 张才学,白富进,孙省利,等.流沙湾冬、春季大型海藻的微量元素分析[J].海洋与湖沼.2010,41(1):154-160.

[5] 刘加飞,谢恩义,孙省利,等.湛江近岸马尾藻中重金属元素含量及富集分析[J].海洋开发与管理.2012,11(3):71-75.

[6] 陳星星,吴越,周朝生,等.浙江沿海藻类重金属含量测定及健康风险评价[J].浙江农业科学.2018,30(6):1029-1034.

[7] 徐良轩,艾天,于志,等.海藻对废水中重金属吸附的研究进展[J].辽宁科技大学学报.2016,39(4):273-277.

[8] 王一兵,柯珂,张荣灿,等.海藻生物吸附重金属研究现状及展望[J].海洋科学进展.2013,31(4):574-582.

Characteristics of heavy metal contents in macroalgae from Qingdao intertidal zone

LIU Yang1,XIANG Jieyou2,ZHANG Fanshun1

(1. College of Marine Life, Ocean University of China, Qingdao 266000; 2. College of Marine Ecology and Environment, Shanghai Ocean University, Shanghai 200000)

Abstract:The contents of heavy metals in macroalgae from Qingdao intertidal zone were investigated and analyzed. Research found that the contents of heavy metals in 9 macroalgae were significantly different. The highest values of Cu, Zn and Cd were found in Saccharina japonica, the highest values of Pb, Cr and As were found in Sargassum thunbergii, and the highest value of Hg was found in Corallina officinalis. Algae showed different heavy metal enrichment ability and the comprehensive enrichment ability from strong to weak order was: Sargassum thunbergii>Gelidium vagum>Saccharina japonica>Corallina officinalis> Pterocladia tenuis>Ulva pertusa>Undaria pinnatifida>Enteromorpha intestinalis> Hyalosiphonia caespitosa. Saccharina japonica could be used in the ecological restoration of Cu and Cd. Sargassum thunbergii could be used in the ecological restoration of Pb, As and Cr.

Key words:Qingdao intertidal zone; macroalgae; heavy metals

(收稿日期:2019-10-15)