淡水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)用“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體的建立及移殖應(yīng)用研究.pdf

1、背角無齒蚌（Anodonta woodiana）隸屬于軟體動(dòng)物門，瓣鰓綱，蚌目，蚌科，無齒蚌屬，在全球廣泛分布。基于背角無齒蚌作為指示生物的貝類監(jiān)測(cè)已成功評(píng)價(jià)太湖重金屬、有機(jī)錫及有機(jī)氯等持續(xù)性污染物污染狀況。然而，迄今基于貝類的生物監(jiān)測(cè)（包括被動(dòng)監(jiān)測(cè)和主動(dòng)監(jiān)測(cè)）均依賴于采集野生資源。這就面臨著樣本的規(guī)格、年齡、生長率、發(fā)育程度等生物學(xué)因子以及污染暴露史難以控制;一定程度上會(huì)破壞野生貝類資源量，在某些水域甚至采不到樣本等棘手問題。創(chuàng)新性地

2、開發(fā)出生物學(xué)背景相同，遺傳質(zhì)量穩(wěn)定，污染本底值低，可向待測(cè)水域移殖和回捕，即標(biāo)準(zhǔn)化了的監(jiān)測(cè)專用背角無齒蚌（本文稱之為“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”）群體，既可以解決上述問題，又能適應(yīng)今后建立大規(guī)模、規(guī)范化、信息化的“淡水貝類觀察”監(jiān)測(cè)研究體系的需求。為實(shí)現(xiàn)該目的，本論文主要從以下幾個(gè)方面開展了研究:
　　1.不同水域背角無齒蚌體內(nèi)重金屬積累的差異性:比較研究了中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心南泉基地（無明顯外源污染）、太湖梅梁灣（歷史上污染

3、較為嚴(yán)重）以及云南茈碧湖（高原潔凈水體）中的背角無齒蚌軟組織中重金屬(Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ag、Cd、Ba、Tl及Pb)的積累特征。結(jié)果表明，南泉基地養(yǎng)殖蚌中Al、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba、Fe和Cr的含量顯著低于梅梁灣野生蚌(P＜0.05);茈碧湖野生蚌中Al、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba和Pb的含量顯著低于太湖梅梁灣(P＜0.05);雖然南泉基地養(yǎng)殖蚌和茈碧湖野生蚌

4、中的重金屬積累均顯著低于太湖梅梁灣但前者中的Cu、As和Pb含量仍高于后者(P＜0.05)。太湖梅梁灣、南泉基地和茈碧湖蚌的金屬污染指數(shù)(MPI)分別為11.1、1.8和1.0。另外，南泉基地養(yǎng)殖蚌中Al-Cd，Cr-Mo，F(xiàn)e-Zn，F(xiàn)e-Cd，F(xiàn)e-Pb及Zn-Pb含量間呈顯著相關(guān)性(P＜0.05);茈碧湖野生蚌中Cr-Fe，Cr-As，Mn-Bs，F(xiàn)e-Mo和Mo-Ba含量間呈顯著相關(guān)性(P＜0.05);而梅梁灣野生蚌中Mn-Cu

5、，Mn-Zn，Mn-Mo，Mn-Cd，Mn-Pb，F(xiàn)e-Ni,Fe-Cu,Fe-Cd,Fe-Pb,Ni-Cu,Ni-Pb,Cu-Mo,Cu-Cd,Cu-Pb,Zn-Mo,Zn-Cd,Zn-Pb，Mo-Cd，Mo-Pb以及Cd-Pb含量間呈顯著相關(guān)性（P＜0.05）;后者的重金屬積累關(guān)系遠(yuǎn)較前兩者復(fù)雜。顯示出背角無齒蚌中重金屬的積累程度及復(fù)雜性與其生活環(huán)境的污染背景有密切關(guān)系，在較為潔凈的水域繁育和養(yǎng)殖的背角無齒蚌應(yīng)該可以控制其體內(nèi)環(huán)境重

6、金屬積累在較低的水平。
　　2.“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體的建立:首次詳細(xì)研究了背角無齒蚌從受精卵至性成熟的全生活史過程的生境條件、發(fā)育機(jī)制和生長規(guī)律。結(jié)果表明:鉤介幼蟲指數(shù)(Gin)為0.077，屬于大型;鉤介幼蟲寄生在黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）鰓絲上發(fā)育到剛脫落稚蚌的生物學(xué)零度是8.89℃，有效積溫為86.39℃·d;寄生期間，殼長增長顯著(P＜0.01)。0-60d稚蚌由原鉤介幼蟲狀逐漸向成體形態(tài)轉(zhuǎn)

7、變，斧足、鰓、心臟、腸道、出水管及入水管等器官漸漸發(fā)育完全;60d以后幼蚌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與成體相同;至750d，90％以上的個(gè)體發(fā)育至性成熟并開始進(jìn)行繁殖。背角無齒蚌為異速生長，0-60d稚蚌殼長（L）與生長時(shí)間(t)呈二次函數(shù)關(guān)系，L=0.383-0.031t+0.003t2(R2=0.953，P＜0.01);60-750d幼蚌的殼長(L)、殼寬(W)、殼高（H）與生長時(shí)間(t)呈逆函數(shù)關(guān)系，分別為L=67.071-3364/t(R2=0

8、.924，P＜0.01)，W=25.875-1326/t(R2=0.779，P＜0.01)和H=41.441-2092/t(R2=0.907，P＜0.01)。然而，殼長、殼寬和殼高之間均滿足線性相關(guān)，關(guān)系式分別為L=8.168+2.208W(R2=0.921，P＜0.01),L=1.557+1.571H(R2=0.973,P＜0.01),W=0.641H-0.663(R2=0.920,P＜0.01)，L=4.868+0.875W+0.9

9、29H(R2=0.950，P＜0.01)，表明三者之間按照一定的比例保持等速增長。本研究人工繁育的條件下成功建立有12000余只生物學(xué)背景和遺傳質(zhì)量可控、標(biāo)準(zhǔn)化的背角無齒蚌養(yǎng)殖群體，并發(fā)現(xiàn)水溫、水流速率和養(yǎng)殖密度是影響蚌存活率的關(guān)鍵因素。
　　3.不同生活史過程“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”重金屬積累的動(dòng)態(tài):應(yīng)用電感耦合等離子質(zhì)譜儀分析了不同生活史階段“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”（鉤介幼蟲，幼蚌軟組織和殼，及母蚌軟組織和殼）中重金屬（Al、Cr、Mn、

10、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Ag、Cd與Tl）的積累動(dòng)態(tài)，并進(jìn)一步使用X射線電子探針微區(qū)分析儀分析了母蚌殼中重金屬（Al、Ag、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Se、Tl和Zn）的分層特征。結(jié)果表明:鉤介幼蟲中重金屬總體含量較低，但Cr（0.5μg·g-1）、Ni（0.9μg·g-1）和As（5.0μg·g-1）已明顯檢出。幼蚌(S1)（平均殼長17.5mm）和幼蚌(S2)（平均殼長35.8mm）軟組織中重金屬（Cr、

11、Ni、As、Se、Cu、Zn和Cd等）含量很低，且含量水平一致（P＞0.05），但是Co、Cu、Mo、Ag和Tl顯著高于母蚌（P＜0.05）。母蚌軟組織中Ni、Zn、As、Se和Cd含量顯著高于幼蚌(P＜0.05)，且As的含量較高，甚至超出了我國《食品中污染物限量》中的最大殘留量。幼蚌和母蚌殼中重金屬組成和含量總體比較穩(wěn)定，基本呈Fe＞Mn＞Al＞Ag＞Mo＞Cu＞Co＞Se＞Tl＞Cr≈Ni≈Zn≈As≈Cd的趨勢(shì)。此外，Mn的含量

12、在珍珠層顯著高于棱柱層(P＜0.05)，而其余重金屬在殼層中分布均勻。提示除母蚌會(huì)殘留原采集環(huán)境、鉤介幼蟲會(huì)受到母蚌重金屬背景的少量影響外，全人工繁育并養(yǎng)殖的幼蚌中環(huán)境重金屬污染程度非常輕，積累背景非常低。
　　4.野外水域“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”的移殖重金屬監(jiān)測(cè):移殖“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”幼蚌至太湖五里湖和武漢東湖作為“實(shí)驗(yàn)組”，并保留在南泉基地的同一批蚌為對(duì)照組;每3個(gè)月定期回收樣本，進(jìn)行重金屬監(jiān)測(cè)的初步應(yīng)用。結(jié)果表明:移殖3mo，南泉

13、基地Mn、Mo、Ni、Zn、Pb、As和Ba的含量顯著上升(P＜0.05)，而Al的含量顯著下降（P＜0.05）;五里湖Fe、Ni、Cr、Zn、As、Mo、Mn、Ba、Tl和Pb的含量顯著上升(P＜0.05);東湖Mo和As的含量顯著上升(P＜0.05)，而Cr、Al、Tl和Pb的含量顯著下降(P＜0.05)。其中，Mn、Fe、Zn、Cd、Ba和Pb在南泉的含量最高，而Al、Cr、Ni、Cu、As、Mo和Tl在五里湖的含量最高。南泉基地

14、、五里湖和東湖的MPI分別為8.6、14.1和1.6。移殖6mo，南泉基地Fe的含量顯著下降(P＜0.05);五里湖Fe、Mo、Cr、Ni、As、Ba、Tl和Pb的含量顯著下降(P＜0.05);東湖Mo的含量明顯上升(P＜0.05)，而Fe和As的含量顯著下降(P＜0.05)。其中，Ni、Cu和Tl在三者中均未檢出，Cr、Mn、Fe、Zn、As、Mo、Cd、Ba和Pb在南泉的含量最高,而Al在五里湖的含量為最高。南泉基地、五里湖和東湖的

15、MPI分別為1.7、0.4和0.3。有效地反映了不同水環(huán)境重金屬污染的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征。
　　本研究客觀地證實(shí)了背角無齒蚌重金屬積累與不同污染程度水域的背景相關(guān)，在有效掌握了背角無齒蚌生境條件、發(fā)育機(jī)制和生長規(guī)律并建立了確保存活率方法的基礎(chǔ)上，成功建立了生境、種質(zhì)、規(guī)格、年齡、生長及發(fā)育程度等一致的“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體。并通過對(duì)其不同生活史階段的個(gè)體進(jìn)行了重金屬積累特征和背景的跟蹤研究，為移殖對(duì)象的選擇和監(jiān)測(cè)結(jié)果的解釋奠定了必要的基