关键词:
万峰湖
水生生物
重金属
健康风险评价
富集迁移
摘要:
为了解万峰湖水生生物重金属含量特征,于2020年9月前往贵州兴义进行水生生物样本的采集。根据万峰湖特殊的喀斯特地貌环境和河道型水域环境特点,在其上、中、下游以及库区外共选取18个采样点,分别进行了水样、沉积物、水生生物样本的采集。论文探讨了万峰湖水环境、沉积物、水生生物中8种重金属(As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Mn、Zn)含量特征,以及万峰湖水体常规理化因子现状和浮游生物群落结构,对鱼体中重金属含量与环境因子和生长参数做了相关性分析,分析探索了重金属在万峰湖环境-水生生物中的富集迁移规律,此外采用内梅罗综合污染指数法分析了万峰湖水体重金属污染状况,利用美国环保署(USEPA)推荐的健康风险评价模型分析了万峰湖水体、常见鱼类重金属的人体健康危害风险。主要结果如下:(1)万峰湖18个样点理化水质指标均在标准范围内,水质可达到Ⅰ类水。水体重金属含量高低表现为:Cr>Zn>As>Cu>Hg>Mn>Pb>Cd。除重金属Hg外,其余重金属含量均符合地表水环境质量标准中的Ⅱ、Ⅲ类水限量和生活饮用水标准。8种重金属的单因子指数以Hg污染指数最高,属于强污染,其余重金属处于安全水平,为无污染。万峰湖中上游为重金属无污染水平,下游S13(者磨)为低污染,S11(坝艾村)和S17(大坝)为轻度污染,S16(红椿村)和库区外,为重度污染。18个样点的总健康风险值均超过ICRP规定的最大可接受风险水平,其中主要以致癌污染因子Cr的贡献最大,表明万峰湖水体存在Cr重金属健康风险。因此,万峰湖大部分样点水质指标均在标准范围内,水质可达到Ⅰ类水,仅S11(坝艾村)、S16(红椿村)、S17(大坝)、S18(坝下)样点Hg的含量超过了Ⅱ、Ⅲ类水限量,只达到了Ⅳ类水整体。(2)共鉴定浮游植物7门151种,种类组成以绿藻门为主。浮游动物4门71种,以轮虫为主。浮游生物种类组成、密度和生物量均表现为上、中层显著高于下层,密度和生物量空间分布为上游高于中下游的,浮游植物、动物种类空间分布未表现出一致的趋势。浮游植物多样性指数在1.24-3.54之间,浮游动物多样性指数在0.82-2.24之间,可以初步判断万峰湖流域水质属于清洁贫营养型-中污染中营养类型。浮游生物体内重金属含量低,富集水平低。(3)通过比较鱼类不同组织中重金属含量差异发现,万峰湖重金属在不同鱼的不同组织内的含量以及分布差异大。鲢、鲫、鳙鱼、罗非鱼、翘嘴鲌、长吻鮠以及胡子鲇肌肉中的As超过国家限量0.1mg/kg,鳙鱼和鲤肌肉中的Cd超过国家限量0.1mg/kg,其余重金属种类均未超过。分析表明,鱼类肌肉中Zn和Hg的含量与体重表现出显著的负相关,Zn与体长表现出显著的负相关,表明万峰湖鱼类对重金属元素Zn和Hg的富集具有显著的生物稀释作用。不同重金属元素在不同食性鱼类中的积累富集存在差异,Zn、Mn、Hg和Pb在食物链的传递过程中可能存在生物放大现象,而Cu、Cr、As和Cd等重金属元素随鱼类营养级的升高而降低的趋势。万峰湖鱼类肌肉中重金属Zn、Mn、Cu、Cr以及Pb在不同栖息水层之间没有表现出一致的变化趋势,重金属As、Cd、Hg表现为上层鱼类显著高于中下层鱼类。通过对比2018年和2020年草鱼、鲤、罗非鱼以及翘嘴鲌四种鱼体内8种重金属含量得出,2020年4种鱼Cr的含量均高于2018年,Hg、Pb、Cu、Mn均低于2018年。研究万峰湖9种经济鱼类健康风险结果发现,成人THQ显著高于儿童,对重金属的敏感程度高于儿童,更容易受到重金属的危害,As对TTHQ的贡献率最高,是最主要的风险元素,应加强鱼类食用品中As的健康风险防控。万峰湖鱼类鲫和翘嘴鲌的TTHQ大于1,其余常见鱼类均小于1。因此,食用鲫和翘嘴鲌使得当地居民存在重金属累积的健康风险。(4)通过比较水体、沉积物、浮游生物和水生植物间重金属含量的相关系数发现,浮游生物中重金属的含量主要取决于沉积物,同时受到水体和水生植物的影响。通过对比水体、沉积物、浮游生物、水生植物和四种不同食性鱼类间重金属含量的相关系数,发现Zn、Pb可能通过食物途径迁移至鱼类,同时受到水体和沉积物的影响,Hg、Cd、Mn是从环境中迁移至鱼类。由以上结果得出,万峰湖水质大部分样点可达到Ⅰ类水,部分样点存在Hg污染,仅达到Ⅳ类水,水体存在Cr致癌风险。部分鱼体内肌肉中的As和的Cd超过国家标准《NY5073-2006》中水产品重金属的限量值,其余重金属均未超过。鱼类重金属暴露的成人风险显著高于儿童,As是最主要的风险元素,鲫和翘嘴鲌存在食用风险。鱼类富集重金属的能力均高于水生植物和浮游生物,其中滤食性鱼类、杂食性鱼类和草食性鱼类比肉食性鱼类富集重金属的能力高,万峰湖重金属Zn、Pb可能通过食物途径迁移至鱼类,Hg、Cd、Mn是从环境中迁移至鱼类。因此需要加强水体中C