黄斑篮子鱼对铜的生物累积和吸收动力学研究

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海洋鱼类对金属元素的累积与生态保护和食品安全等密切相关。目前我国相关研究主要集中在浓度检测方面,对海洋鱼类中金属元素的调节机制以及生理和环境影响因素还不甚了解。草食性鱼类处于海洋最简单的食物链中,与环境水体的金属元素水平的关系较肉食性鱼类更为直接,对环境金属元素的变化敏感且富集能力强,因此是研究金属元素累积规律的理想生物类群。  本研究用稳定同位素技术测定了铜在大型海藻和草食性鱼类黄斑篮子鱼的累积动力学并用动力学模型预测黄斑篮子鱼对环境中铜的富集能力。结果显示,篮子鱼对水相铜的吸收速率常数(ku)和排出速率常数(ke)分别为0.023L g-1d-1和0.055d-1。黄斑篮子鱼对铜的累积浓度随着饵料中铜的浓度增加而增加,呈线性关系。鱼体对Cu的累积浓度大部分是来自Cu在饵料中营养可利用组分(TAM)。篮子鱼对铜的同化效率(AE)分别为15.56±1.76%(石莼)、13.42±2.86%(粗江蓠)和21.36±1.47%(龙须菜)。鱼体累积铜中60%-75%是来自食物,表明食物相是鱼体吸收铜的主要途径。Cu在由大型海藻传递至黄斑篮子鱼的过程中没有被生物放大。  生活在近岸河口的海洋鱼类经常会面临盐度和金属污染的胁迫。目前,关于盐度和铜的预暴露对海洋鱼类铜的累积和毒性共同影响了解较少。本研究对黄斑篮子鱼在不同盐度(33‰、25‰、20‰、10‰和5‰)中进行水相铜(50μg L-1)和食物相铜(300μg g-1dry wt)30天的暴露实验。结果显示,对照组篮子鱼对铜的ku在不同的盐度条件无显著性差异,但是在经过水相铜预暴露后鱼体对铜的ku显著性增高(2-4倍),低盐度最高。另外,在不同盐度下,食物相预暴露后的篮子鱼的对铜的同化率(3%-5%)显著低于对照组的(8%-16%),表明铜食物相预暴露可以一定程度上降低篮子鱼对高浓度饵料中铜的累积。铜的ke在对照组、水相预暴露组和食物相预暴露组中无显著性差异,为0.060-0.071d-1。对照组鱼体血浆的Na和Cl的浓度在不同盐度中无显著性差异,而食物相预暴露组的血浆的Na和Cl的浓度随着盐度增加降低了50%,与血浆中铜的含量负相关性。总之,黄斑篮子鱼在不同的盐度可以调节铜的吸收和累积,但是铜预暴露的篮子鱼在低盐度下无法降低铜在体内的累积。由此,我们认为低盐度和高浓度铜能够增强铜在海洋鱼体内的累积。  为了解铜在野生草食性海洋鱼类黄斑篮子鱼体中分布状况以及时空变化,本研究选择南方沿海6个区域,分别在夏季、秋季、冬季和春季进行调查。结果显示汕头、大亚湾和廉江鱼体中铜的浓度在秋季含量最高,而珠海和湛江鱼体铜的浓度在春季最高,这表明黄斑篮子鱼铜含量存在空间和季节差异性。动力学模型显示黄斑篮子鱼能够成功预测环境中铜的浓度,并且野外数据显示野生黄斑篮子鱼铜的浓度和环境中铜的浓度具有线性关系,这些结果表明黄斑篮子鱼可以作为指示生物监测环境中铜的变化。在不同的季节和不同的食物源,我们发现现场铜的实测值和动力学模型铜的预测值有差异,这表明通过分析主要的食物源和季节变化可以提高模型预测精确性。计算得到的铜每日摄取量(EDI)远远小于FAO/WHO设定的每日可容忍摄取量(ADI),危险商值(HQ)小于1,表明通过摄食黄斑篮子鱼所摄入的铜元素不足以对人体健康产生危害。
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