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三峡库区地表水和鱼体中甲基汞含量的分布特征


 

1997 年 11 月

R esou rces and Environm en t in the Yang tze V a lley

N ov. 1997

汞污染正成为全球性的环境污染问题, 许多国家又一次掀起了汞的研究高潮。 国防科联环 境问题委呐地重新将生态系统中汞的循环及生态毒列入研究计划, 并把大坝蓄水导致鱼体汞 积累的增加做为一个重要研究内容。 三峡水库是举世瞩目的巨大工程, 由于位于长江流域高汞 背景生态脆弱区, 其面临的潜在的汞污染也已引起了国际上的关注。 三峡库工段江水中总汞、 溶解态汞的浓度[ 1 ] , 以及鱼体中有机汞、 无机汞和总汞含量民已有报道1) , 但甲基汞浓度还很少 研究。 为此, 在长江水系水生生物元素背京值研究和三峡工程对生态与环境影响及其对策研究 的基础上, 进一步调查了三峡库区地表水和鱼体甲基汞的污染水平。

1 材料与方法

于 1994 年 11 月, 在三峡库区的长寿、 丰都、 云阳、 奉节、 巫山、 巴东、 秭归等沿江县市, 以及 大洪河水库和狮子滩水库分别采集了水、 鲤鱼、 铜鱼、 长吻鱼危和翘嘴鱼白等样品。 现场测量鱼的体 长和体重, 并将鱼肌肉、 肾、 肝、 脾制成鲜样, 用碱消解分步还原冷原子吸收法 [ 2 ] 测定样品中的 总汞、 有机汞和无机汞含量。 水样按文献[ 3 ] 方法进行现场富集和提取。 鱼有肌肉、 肾、 肝、 脾现场 [3] 加入 HC1 酸化, 带回实验室进行提取、 富集, 并按文献 方法测定甲基汞含量。 浓缩萃取后的 甲基汞用带电子捕获检测器的 PE 2900 气相色谱测定。 色谱柱为长 2 m 、 内径 3. 5 mm 的玻璃 柱, 充填 5%D EGS (Ch rom o so rb W ( 60 80 目) 。 炉温 180℃。 ~ 载气为高纯氮, 流速 45 m l m in。 (M an ifo ld ) 温度均为 210℃, 检测器温度为 230℃。 甲基汞回收率为 8912% 进样口和歧化管  
收稿日期: 1997- 01- 31

 3 国家 “八五” 攻关课题 (85- 16- 06- 02)

3 3 现通讯地址: 南京大学环境科学与工程系 (210093)

 1) 中国科学院水生生物研究所. 长江水系水生生物元素背景值系统分析 ( 七五” “ 国家科技攻关研究报告). 1990.

三峡库区地表水和鱼体中甲基汞含量的分布特征3
( 中国科学院水生生物研究所 武汉 430072)

摘 要 首次报道了三峡库区鲤鱼 (Cyp rinus ca rp io ) 、 铜鱼 (C oreius heterod on ) 、 长吻鱼危 (L eiocassis ) 和翘嘴鱼 (C u lter a lbuenus) 各组织器官中甲基汞的含量水平, 以及地表水甲基汞的浓度。 白 long irstris 证明鱼体肌肉中甲基含量最高, 其次为肝脏、 肾脏、 脾脏。 各组织器官中甲基汞含量与有机汞、 无机 汞和总贡含量呈显著线性关系; 水库鲤鱼甲基汞含量高于河流鲤鱼; 三峡库区江段江水甲基汞浓度 与加拿大未被污染湖泊湖水相当。

关键词 三峡库区, 地表水, 鱼体, 甲基汞

靳立军3 3  徐小清

第 4 期     靳立军等: 三峡库区地表水和鱼体中甲基汞含量分布特征

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2 结果与讨论
2. 1 地表水甲基汞的浓度

狮子滩水库和大洪河水库的水以及沿江六个城市江水甲基汞浓度见表 1。 狮子滩水库库 水甲基汞浓度高于大洪河水库, 这可能是造成狮子滩水库鱼体汞含量高的原因。 因为鱼体对甲 基汞的富集倍数很高, 水中甲基汞浓度的较小变化必然会导致鱼体甲基汞含量的较大差异。 长 江三峡库区各江段江水中甲基汞浓度是, 长寿和奉节两地江水甲基汞浓度较高, 而云阳和秭归 两地江水甲基汞浓度较低。 此次测定的长江三峡库区江段江水中甲基汞的浓度, 高于 1981 年 11 月长江江水测定结果 ( 0. 19 ng L ) , 而低于 1992 年 3 月测定结果 ( 0. 27ng L ) 1) , 与加拿大未 被污染湖泊湖水甲基汞浓度相当1)。由于长江复氧能力很强, 江水溶解氧浓度较高。长江江水 的 pH 值普遍呈微碱性, 且高于水库水 ( 大洪河水库) , 而大洪河水库则是表层水 pH 值略高于 底层水。
表 1 水库水和江水中甲基汞浓度 (ng L )
采样点   狮子滩水库坝前 表层水 底层水 大洪河水库坝前 表层水 底层水 长寿江水 云阳江水 奉节江水 巫山江水 巴东江水 秭归江水 三峡江段平均 水深 (m )
27 20. 4 19. 8 12 7. 50 7. 60 7. 40 7. 92 8. 16 7. 96 8. 05 8. 05 7. 91 8. 01 18. 2 18. 0 17. 0 17. 6 18. 0 18. 0 15. 5 16. 7

溶解氧 (m g L )

pH

水温 ( ℃)

甲基汞浓度
0. 29 0. 30 0. 27 0. 20 0. 20 0. 19 0. 31 0. 22 0. 30 0. 20 0. 24 0. 19 0. 24

2. 2 鱼体甲基汞含量的分布特征

汞是一种水生生物富集倍数极高的有毒元素, 通过食物链的生物放大作用, 鱼体中汞的含 量要比水中的汞高 3 4 个数量级。 各种汞化合物中, 毒性最大的是甲基汞, 50 年代日本发生 ~ 的水俣病就是由甲基汞引起的, 而且鱼对甲基汞的富集倍数比其它汞化合物要高得多。 2 列 表 出了此次采集的长江三峡库区江段鲤鱼、 铜鱼、 鲤鱼、 长吻鱼危和翘嘴鱼白各组织器官中不同形态 汞的含量。 铜鱼、 鲤鱼、 长吻鱼危和翘嘴鱼白肌肉甲基汞、 有机汞、 无机汞和总汞含量依次增加, 表明 鱼体汞含量与其食物链的长短有明显关系。 这同徐小清等人的研究结果[ 4 ] 相同。 鱼体肌肉中有机汞占总汞含量的比重很大, 平均在 85% 左右, 而无机汞占的比重很小。鱼 体肌肉中有机汞绝大部分又以甲基汞形态存在, 甲基汞含量分别占其有机汞的 72. 7%~ 86.
6% , 占其总汞的 61. 5%~ 76. 3% 。

由生物浓缩因子的计算表明, 四种鱼对汞的富集能力依下列顺序递增: 铜鱼 ( 5. 2×103 ) < 鲤鱼 ( 9. 4×104 ) < 长吻鱼危 ( 1. 9×104 ) < 翘嘴鱼白 ( 4. 6×104 ) 。
1)  松花江甲基汞污染综合防治与对策研究. 1994, 5.

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     长江流域资源与环境            第 6 卷

鱼体内基本上不存在汞的甲基化作用, 因此可以认为甲基汞主要是从水环境中直接吸收 的 。各种鱼对甲基汞的富集能力依下列顺序递增: 铜鱼 ( 6. 7×104 ) < 鲤鱼 ( 1. 4×105 ) < 长吻鱼 危 ( 2. 9×105 ) < 翘嘴鱼白 ( 7. 3×105 ) 。
1)

表 2 三峡库区鱼体不同器官中汞含量 (m g kg 湿重)
鱼 种 鲤鱼 组织器官 肌肉 肝脏 肾脏 脾脏 肌肉 肝脏 肾脏 脾脏 肌肉 肝脏 肾脏 脾脏 肌肉 无机汞
0. 008 0. 013 0. 017 0. 014 0. 004 0. 006 0. 005 0. 006 0. 012 0. 017 0. 011 0. 027

有机汞
0. 039 0. 022 0. 022 0. 019 0. 022 0. 009 0. 007 0. 007 0. 085 0. 020 0. 013 0. 201

总汞
0. 047 0. 035 0. 038 0. 033 0. 026 0. 014 0. 012 0. 013 0. 097 0. 037 0. 024 0. 228

甲基汞
0. 033 0. 016 0. 017 0. 015 0. 016 0. 007 0. 005 0. 005 0. 070 0. 015 0. 009 0. 010 0. 174

甲基汞 有机汞%
85. 1 72. 7 77. 3 78. 9 72. 7 77. 8 71. 4 71. 4 82. 4 75. 0 76. 9 86. 6

有机汞 总汞%
83. 0 62. 9 57. 9 57. 6 84. 6 64. 3 58. 3 53. 8 87. 6 54. 1 54. 2 88. 2

甲基汞 总汞%
70. 2 45. 7 44. 7 45. 5 61. 5 50. 0 41. 7 38. 5 72. 2 40. 5 41. 7 76. 3

铜鱼

长吻鱼 危

翘嘴鱼 白

  这表明鱼体对甲基汞的富集能力比总汞高一个数量级以上。 鱼体各组织器官中, 肌肉甲基汞的含量最高, 而肝、 脾要低一些, 其程度依鱼种而异。 肾、 各 组织器官中甲基汞占有机汞的比例以及甲基汞占总汞的比例也是肌肉最大。 只有铜鱼各组织 器官中甲基汞占有机汞的比例相差不大。 各种鱼肝、 脾甲基汞占有机汞的比例在 71%~ 肾、 79% 之间, 而占总汞的比例则在 40%~ 50% 之间, 比肌肉中甲基汞占总汞的比例低得多 ( 61% ~ 72% ) 。 回归分析结果指出, 所采集的三峡库区江段鲤鱼、 铜鱼、 长吻鱼危的肌肉、 肾、 肝、 脾等组织器 官, 其甲基汞含量、 有机汞含量、 无机汞含量和总汞含量之间均具有较好的线性关系 ( 表 3) 。根 据鲤鱼肌肉中甲基汞含量与总汞含量、 以及甲基汞含量与有机汞含量的线性关系式, 以及实测 的鲤鱼肌肉中总汞和有机汞含量, 计算所得甲基汞含量分别是鲤鱼肌肉甲基汞含量实测值的
0. 988±0. 125 倍和 0. 963±0. 135 倍。 因此, 在已知鲤鱼肌肉中总汞和有机汞含量的情况下,

可以根据以上关系式比较好地估算出其甲基汞含量。 这对于正确评价汞污染状况是至关重要 的, 因为甲基汞污染水平才是我们最关心的。 所采集的三峡库区江段鲤鱼肌肉中甲基汞含量 (C , m g kg 湿重) 与鱼的体长 (L , cm ) 和体 重 (W , kg ) 存在如下的相关关系: I nC = - 16. 921 + 3. 406 4 I nL    ( n = 11, r = 0. 74, p < 0. 009) I nC = - 4. 799 8 + 1. 244 4 I nW    ( n = 11, r = 0. 71, p < 0. 015) 这说明, 鱼体甲基汞含量与鱼的体长、 体重有较密切关系 [ 5 ] , 它随生长时间加长而增加。 此外, 我们统计了不同采样点不同鱼种肌肉中不同形态汞的含量 ( 表 4) 。 结果表明, 狮子 滩水库鲤鱼甲基汞含量远高于长江鲤鱼, 说明狮子滩水库汞污染比长江干流严重, 进一步证明 水库修建会导致鱼体汞积累增加[ 6, 7 ]。 长江中的鲤鱼甲基汞含量是巫山高于云阳, 且均比龙河
1)  H uckabee, J W Cu rren t statu s of environm en tal m ercu ry p rob lem s. O ak R idge N ational L ab. TN. 1979.

第 4 期     靳立军等: 三峡库区地表水和鱼体中甲基汞含量分布特征

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鲤鱼高。 铜鱼甲基汞含量则依下列顺序递减: 云阳、 长寿和巫山、 秭归、 巴东、 奉节; 长吻鱼危的甲 基汞含量从高到低的顺序是巫山、 云阳、 长寿和巴东。 由于长江中铜鱼、 鲤鱼和长吻鱼危的活动空 间很大, 迁移范围很远, 其汞含量的差异尚不足以说明各地汞污染状况的差异, 只是从整体上 体现了长江三峡库区江段整个水环境单元汞污染的现状。
表 3 鱼体中不同形态汞含量 (m g kg 湿重) 之间的关系
鱼 种 鲤鱼 器 官 肌肉     线 性 方 程
C 4 = 0. 001 553 09+ 0. 761 408C 1 C 4 = - 0. 001 363 55+ 0. 910 766C 2 C 4 = 0. 000 641 578+ 4. 088 7C 3 C 4 = - 0. 001 734 63+ 0. 655 08C 1 C 4 = - 0. 001 898 15+ 0. 794 251C 2 C 4 = 0. 004 878 33+ 2. 421 78C 3 C 4 = - 0. 003 089 7+ 0. 761 57C 1 C 4 = - 0. 002 291 62+ 0. 876 413C 2 C 4 = - 0. 003 218 52+ 4. 973 06C 3 C 4 = - 0. 000 033 897 9+ 0. 432 704C 1 C 4 = - 0. 000 224 296+ 0. 738 789C 2 C 4 = 0. 000 728 851+ 0. 999 803C 3 C 4 = 0. 000 343 845+ 0. 420 578C 1 C 4 = - 0. 000 375 763+ 0. 782 527C 2 C 4 = 0. 002 005 35+ 0. 820 856C 3 C 4 = - 0. 000 259 197+ 0. 412 996C 1 C 4 = - 0. 000 474 109+ 0. 716 489C 2 C 4 = - 0. 000 462 539+ 0. 956 607C 3 n 11 11 11 17 17 17 32 32 32 15 15 15 6 6 6 6 6 6 r 0. 998 0. 999 0. 94 0. 84 0. 84 0. 68 0. 98 0. 98 0. 91 0. 99 0. 99 0. 95 0. 78 0. 96 0. 88 0. 99 0. 98 0. 99

铜鱼

肌肉

所有鱼

肌肉

所有鱼

肝脏

所有鱼

肾脏

所有鱼

脾脏

  注: C 1 = 总汞含量; C 2 = 有机汞含量; C 3 = 无机汞含量; C 4 = 甲基汞含量;
n= 样品数; r= 线性相关系数

表 4 不同地点不同鱼种肌肉中不同形态汞的含量 (m g kg 湿重)
采样地点 狮子滩水库 大洪河水库 长寿 丰都龙河 云阳 鱼种 鲤鱼 翘嘴鱼 白 铜鱼 长吻鱼 危 鲤鱼 鲤鱼 铜鱼 长吻鱼 危 鲤鱼 铜鱼 长吻鱼 危 铜鱼 铜鱼 长吻鱼 危 铜鱼 甲基汞含量
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 063 174 019 062 005 019 023 079 040 019 080 009 012 061 013

有机汞含量
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 070 201 029 068 007 025 025 081 045 027 095 015 020 094 020

无机汞含量
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 014 027 006 010 001 003 006 011 008 004 015 003 005 013 003

总汞含量
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 084 228 035 078 008 028 031 092 053 032 110 017 025 107 023

巫山

奉节 巴东 秭归

  由于鱼体对汞的生物富集倍数很高, 造成鱼体汞含量、 尤其是甲基汞含量水平很高。 川东 汞背景值较高, 乌江中下游又受武陵地区汞矿带的影响, 整个三峡库区都属于高汞背景生态脆 弱区, 已经受到了汞污染的影响[ 4 ]。 大坝蓄水后, 由于水库汞积累增加, 可能会使某些食物链长 的食用鱼的汞含量超出国家的食品含量卫生标准 ( 0. 30m g kg ) , 从而影响三峡水库渔业养殖 的发展, 并对人群健康存在潜在危害。 为此, 应采取有效措施, 加以预防, 使之得到改善和缓解。

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     长江流域资源与环境            第 6 卷 参 考 文 献

1 徐小清, 丘昌强, 惠嘉玉, 等. 三峡库区水环境现状及建坝对沉积物污染影响评价. 见: 长江三峡工程对生态与环境影响及

其对策研究论文集. 北京: 科学出版社, 1987. 730 745. ~
2  邓冠强, 官子和, 丘昌强. 水生生物体中无机汞、 有机汞及总汞的冷原子吸收测定法. 见: 化学元素水环境背景值研究. 北

京: 测绘出版社, 1989. 219 229. ~
3 王书海. 巯基棉2气相色谱法分析水、 生物等样品中的甲基汞. 环境科学, 1979, (4) : 36 41. 土、 ~ 4 黄时达, 徐小清, 鲁生业, 等. 三峡工程与环境污染及人群健康 北京: 科学出版社, 1994. . 5 徐小清, 邓冠强, 惠嘉玉, 等. 鱼体生长对其体内微量元素含量的影响. 见: 第四次中国海洋湖沼科学会议论文集. 北京: 科

学出版社, 1991. 128 134. ~
6  J ack son T A. T he m ercu ry p rob lem in recen tly fo rm ed reservo irs of no rthern M an itoba (Canada ) : effects of i poundm en t m . and o ther facto rs on the p roduction of m ethylm ercu ry by m icroo rgan ism s in sed i en ts. Can. J. F ish. A quat. Sci 1988, 45: m 97 121. ~ 7  J ak son T A. B io log ical and environm en tal con tro l of m ercu ry accum u lation by fish in lakes and reservo irs of no rthern . ~ M an itoba. Can. J. F ish. A quat. Sci 1991, 48: 2449 2470.

M ETHYLM ERCURY D ISTR IBUT I N IN SURFACE W ATER O AND F ISH IN THE THREE - GO RGE RESERVO IR AREA
J in L ijun   Xu X iaoqing
( Institu te of H y d robiology , the C h inese A cad em y of S ciences, W uhan , 430072)

Abstract Con ten t of m ethy lm ercu ry in Cyp rinus ca rp io, C oreius heterod on , L eiocassis long irostris M ethy lm ercu ry con ten t in m u scle w a s h igher than tha t in liver, k idney and sp leen. It w a s sig 2 . ou s o rgan s M ethy lm ercu ry con ten t in the comm on ca rp from reservo irs w a s h igher than lu ted lake w a ter of Canada. Key words T h ree 2go rge R eservo ir a rea, su rface w a ter, fish, m ethy lm ercu ry and C u lter a lbu rnus in the T h ree 2go rge R eservo ir a rea is repo rted fo r the first t i e. m

n ifican t ly co rrela ted to o rgan ic m ercu ry, ino rgan ic m ercu ry and to ta l m ercu ry con ten t in va ri2 tho se from rivers. M ethy lm ercu ry concen t ra t ion of river w a ter w a s si ila r to tha t of unpo l2 m


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