Determination and analysis of petroleum hydrocarbons in seafood caught alone the coastal of Jiangsu province
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摘要:
本研究对2021年和2022年江苏近岸海域城市(连云港、盐城、南通)重点海产品石油烃含量进行了监测,分种类对石油烃含量分布和近岸城市污染情况进行对比分析,并采用单因子污染指数法对石油烃污染情况进行分析。结果表明,江苏近岸海域海产品普遍存在石油烃污染,但大部分含量较低,石油烃含量范围为ND~25.1 mg/kg(湿重,下同),平均含量为6.1 mg/kg;从海产品类别来看,双壳类>头足类>甲壳类>鱼类,整体上呈现鱼类含量较小的趋势;3个抽样城市,连云港海产品石油烃检出率最低,推测可能与区域性污染有关。海产品的污染指数为0~1.02,平均值为0.53,97.1%的海产品污染指数小于1。综合来看,大部分鱼类和头足类未受石油烃污染,甲壳类未受或受到轻度污染,双壳类受到轻度污染,未出现重度污染。2021年和2022年,江苏近岸海域监测的海产品大部分未受到石油烃污染或受到轻度污染,生物质量良好。
Abstract:In this study, the petroleum hydrocarbon content of key seafood in Jiangsu coastal cities (Lianyungang, Yancheng and Nantong) was monitored from 2021 to 2022. The distribution of petroleum hydrocarbon content and the pollution situation between coastal cities were compared and analyzed by species. Single-factor pollution index method was used to evaluate the petroleum hydrocarbon pollution situation. The results showed that petroleum hydrocarbon contamination was widespread in seafood from Jiangsu coastal cities, but that most of the content was low, The range of petroleum hydrocarbon content was ND~25.1 mg/kg (wet weight, the same below) with a mean value 6.1 mg/kg. The content ranked as bivalves > cephalopods > crustaceans > fish by analyzing product types and fish was the smallest in general. Lianyungang had the lowest rate of petroleum hydrocarbon detection, which was thought to be connected to local pollution, according to a horizontal comparison of the three sample cities. The hydrocarbon pollution of marine products in the coastal of Jiangsu province was evaluated by the single-factor pollution index method. The pollution index was between 0~1.02, with an average value of 0.53, and 97.1% of the product pollution index was less than 1. In general, the majority of fish and cephalopods were not or just mildly polluted by hydrocarbon contamination, whereas bivalves were moderately but not severely polluted.Most of the marine goods tested in Jiangsu coastal cities between 2021 and 2022 were neither affected or were very marginally polluted by petroleum hydrocarbons, and the biological quality was generally good.
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Keywords:
- petroleum hydrocarbon /
- Jiangsu /
- coastal area /
- seafood /
- pollution index
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随着工业发展,人类开发活动不断加强,导致海洋环境中的化学污染物不断累积。近年来,我国近海海域水体污染、生态受损、灾害多发等环境问题越来越突出[1-2]。海洋生物是海水环境和沉积环境污染的直接受害对象,其体内的污染物含量反映了生存环境的质量,石油烃就是其中备受关注的一种污染物。石油烃污染已引起了国内外学者的普遍关注,我国于2015年将石油污染物列为水产品生产质量管控的7类风险因子之一[3]。石油烃是石油的副产品,含有多种难以被微生物降解的致癌物质,其亲脂性使之易在海洋生物的脂肪内富集,并可通过食物链的传递直接危害人体健康[4]。在我国渤海、黄海、东海、南海等4个海区近海海域均存在不同程度的石油烃类污染问题[2,5]。马朝阳等[6]指出,我国近海海域石油的平均浓度已达到0.055 mg/L,并且逐年呈上升趋势。
江苏近岸海域位于黄海中南部,全省海岸线954 km,沿海地区人口密集,经济发达,潮差较大且处于开敞陆架边缘,因此物源丰富[7-8]。由于近海是主要污染物的汇,石油烃类污染物受到了监控,2021年《中国海洋生态环境状况公报》显示,仅黄海80个排污口直排海污水中石油排放量就约为119吨[9]。国内外学者对我国天津港[10]、山东半岛[11-12]、辽东湾[13]、浙江舟山[14]等近岸海域生物体内石油污染状况进行了生物监测,但对江苏主要经济渔业海域中海产品体内石油烃总量水平的分布特征研究还鲜见报道,仅孙剑等[15]2007年对江苏黄海海域鱼类和甲壳类体内石油烃污染水平进行了分析。为此,作者主要调查了2021年和2022年江苏近岸海域3个城市重点海产品石油烃污染情况,初步分析石油烃含量分布及污染状况,以期为该海域的生态环境及海产品安全问题的研究提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
石油烃标准品[1000 mg/L,GBW(E)080913,国家标准物质中心];石油醚(分析纯,南京化学试剂有限公司);氯化钠(分析纯,南京化学试剂有限公司);盐酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);氢氧化钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);无水乙醇、正己烷、二氯甲烷(色谱纯,美国Tedia公司)。
1.2 仪器与设备
Elix 5+Milli-Q Academic纯水仪(美国Millipore公司);AE200电子天平(感量0.0001 g,瑞士梅特乐—托利多公司);JY5002电子天平(感量0.01 g,上海精天电子仪器厂);LS-55荧光分光光度计(美国perkinelme公司)。
1.3 样品与方法
1.3.1 样品采集及制备
2021年和2022年连续两年于5月-11月对江苏近岸海域的连云港海州湾、盐城黄沙港、南吕四港海产品进行监测。样品共计306个,主要为甲壳类、双壳贝类、鱼类和头足类,其中数量以甲壳类和鱼类居多,分别约占总数量的45%和32%,双壳类为20%,其余为头足类。甲壳类海产品主要为梭子蟹、虾蛄、皮皮虾、金钩虾等;鱼类主要为大黄鱼、小黄鱼、鲳鱼、梅童鱼、带鱼等;双壳贝类主要为文蛤、四角蛤、花蛤等;头足类主要为八爪鱼、鱿鱼、章鱼等。样品来源途径包括近岸定点养殖采样、渔船捕捞、市场直接购买3种方式。
样品制备:鱼类去鳞,取可食肌肉部分;虾蟹类去头、去壳,取可食肌肉部分;贝类清洗、控水后取其全部内容物,以上所取部分均用匀浆机破碎,冷冻保存。
1.3.2 方法检出限和质量控制
本研究采用《海洋监测规范 第6部分:生物体分析》(GB 17378.6-2007)[16]中的荧光分光光度法测定石油烃。该方法的检出限为0.2 mg/kg,因此本研究中石油烃的测定含量小于此数值时,视为未检出,以ND形式表示。为验证方法的可靠性,用空白样品和平行样品对处理和测定过程进行质量控制与保证,加标回收率为98.6%,RSD为1.22%。
1.4 评价方法
本研究参照《海洋生物质量监测技术规程》(HY/T 078-2005)[17],采用《海洋生物质量》(GB 18421-2001)[18]一类标准值(贝类石油烃含量≤15 mg/kg)作为评价标准,其余几种海产品参照贝类进行评价,均以石油烃≤15 mg/kg为评价标准。
江苏近岸海域海产品受石油烃污染的程度采用单因子污染指数评价法,计算方法如下:
$${P_i} = \frac{{{C_i}}}{{{S_i}}} $$ (1) 式中:Pi为污染物i的污染指数;Ci为污染物i的实测值;Si为污染物i的标准值。
海产品质量评价以单因子污染指数1.0作为该因子是否对海产品产生污染的基本分界线,当Pi<0.5时,表明海产品未受该因子污染;当Pi为0.5~1.0时,表明海产品受到该因子轻度污染;当Pi> 1.0时,表明海产品受到该因子重度污染。
1.5 数据处理
本文采用excel 2007、origin 2018等软件进行数据处理及作图。
2 结果与讨论
2.1 不同种类海产品石油烃含量分析
本文根据监测结果将石油烃含量制作成箱线图(图1),可以直观地了解不同种类海产品石油烃含量的分布情况。从图1可以看出,4类海产品石油烃平均含量的大小排序为双壳类>头足类>甲壳类>鱼类,鱼类石油烃的平均含量最低,大约为4.3 mg/kg(以湿重计,下同),其余几种海产品约为鱼类石油烃含量的1~2倍,头足类、甲壳类和双壳类之间差异不大,在一定程度上反映出不同种类海产品对石油烃的积累和代谢石油烃的能力存在差异。鱼类相较于海洋软体动物和甲壳类动物,积累石油烃的能力较弱,却有更高的代谢和释放石油烃的能力,甲壳类一般生活在靠近底质环境中,海水中的石油烃吸附在悬浮物上,并且随悬浮物沉淀在海底和潮间带的沉积物中,因此,鱼类石油烃含量低于甲壳类等海洋生物[19]。本文结论与其他学者的类似研究结果相吻合,例如,孙剑等[15]通过调查江苏黄海海域生物质量发现,甲壳类比鱼类更容易富集石油烃;蔡玉婷等[20]发现,福建沿海养殖生物体内石油烃含量类别差异为贝类>甲壳类>鱼类;崔毅等[21]的调查发现,河北黄骅近岸海域双壳类石油烃含量高于甲壳类和鱼类;林珏等[22]发现,浙江沿岸海洋生物体内石油烃含量存在软体类>甲壳类>鱼类的趋势。综合这些研究结果,可以得出结论,不同种类、不同地区的海产品,石油烃的含量可能会呈现出不同的分布趋势,但一般而言,贝类和甲壳类会比鱼类更容易富集石油烃。
由样本频数分布图(图2)可以看出,鱼类石油烃含量范围为ND~15.0 mg/kg,平均值为4.3 mg/kg,66.3%的样本石油烃含量集中在0~5.0 mg/kg,所有样品均符合一类生物质量[《海洋生物质量》(GB 18421-2001)[18]一类标准)的要求(参照贝类标准要求);甲壳类含量范围为ND~25.1 mg/kg,平均值为7.1 mg/kg,97.1%的样本石油烃含量集中在ND~15.0 mg/kg;双壳类含量范围为ND~14.7 mg/kg,平均值为8.1 mg/kg,76.7%的样本石油烃含量集中在5~9.0 mg/kg;头足类含量范围为4.6~15.3 mg/kg,平均值为7.9 mg/kg,70%的样本石油烃含量集中在7.5~10.5 mg/kg。需要注意的是,个别甲壳类梭子蟹的石油烃含量超标,最高达到25.1 mg/kg。翟明丽等[23]在青岛近海海产品中发现少数甲壳类梭子蟹石油烃含量存在超标的现象。此外,与其他海域相比,江苏近岸海域海产品石油烃总体含量低于2010年山东半岛南岸近海海域的海产品[12],鱼类的含量与宁波舟山群岛的鱼类含量相近[24],甲壳类含量高于2001年浙江沿海的甲壳类[22],双壳贝类含量低于2015年辽宁海域养殖贝类[25]和2012年宁波市滩涂养殖贝类[26],表明江苏近岸海域海产品质量普遍较好。孙剑等[15]也指出江苏黄海海域生物质量普遍较好,石油烃污染程度较轻。
2.2 抽样城市海产品石油烃含量与差异分析
3个城市所抽检的海产品石油烃含量范围为ND~25.1 mg/kg,平均值为6.1 mg/kg,72.8%的海产品含量集中在0~10.0 mg/kg,石油烃总检出率为85.3%。连云港、盐城、南通海产品石油烃含量范围分别为ND~14.2 mg/kg、ND~25.1 mg/kg、ND~15.3 mg/kg。与近年来该区域调查结果进行对比发现,石油烃含量差异不大。李强等[27]于2014年对赣榆港功能区划海域生物体中石油烃含量进行了监测,石油烃含量范围为3.4~18.5 mg/kg;夏培艳等[28]对南通如东文蛤的调查发现,石油烃含量范围为ND~47.0 mg/kg。对比3个城市石油烃检出率(图3),检出率排序为连云港(74.4%)<盐城(88.9%)<南通(90.5%),可见连云港随机抽取的海产品石油烃检出率最低。这与其他学者对此区域的石油烃含量监测结果一致,其中一项研究[15]发现,长江口、吕四港石油烃的平均污染水平较高,海州湾、东沙污染水平相当;另一项研究[29]发现,长江口水域和江苏的如东、海门水域石油烃含量较高。这些城市的石油烃污染情况各不相同,推测可能与区域性污染有关。调查发现,海域港口沿岸地区工业发达,经济活动频繁,船舶排放的含油废水以及工业和城市排污水可能通过食物链传递至海产品体内,进而导致海产品的石油烃含量较高。为了全面了解和治理这些海域的石油烃污染问题,需要加强对海域港口地区石油烃污染情况的监测工作,这将为石油烃污染治理提供依据,并对保护和开发海洋渔业资源具有重要的意义。
2.3 海产品石油烃的污染评价
上文参照贝类评价标准,对江苏近岸海域城市的海产品石油烃污染进行了海洋生物质量评价。江苏近岸海域总体的海产品石油烃污染指数为0~1.02,平均值为0.53,鱼类、甲壳类、双壳类和头足类的污染指数均值分别为0.22、0.48、0.54、0.53,97.1%的海产品污染指数小于1,仅有2.9%的海产品污染指数大于1,属于重度污染。因此,可以得出结论,江苏近岸海域海产品大部分未受到石油烃污染或仅受到轻度污染。然而,对于不同种类的海产品,受到石油烃污染的程度有所不同。为了具体分析不同种类海产品受污染程度,将污染指数分为3个区间(图4):0~0.5、0.5~1、>1。鱼类海产品污染指数均小于1,无重度污染,其中73.5%的污染指数小于0.5,可见江苏近岸海域鱼类受石油烃污染的程度较轻且具有较好的生物质量。甲壳类和头足类海产品的污染指数大于1的出现频率分别为5.8%和10%,表明石油烃污染程度较轻,个别海产品受到了石油烃的重度污染,这可能是由于石油烃在生物组织中的累积受到诸多因素的影响,如采样地点和生长环境等。对于不同污染指数的范围,出现频率较高的海产品类别也有所不同。当污染指数为0~0.5时,出现频率较高的是鱼类和双足类;当污染指数为0.5~1时,双壳类和甲壳类出现频率较高。双壳类相较其他几种类别的海产品,污染程度较高,但是污染指数均小于1,说明双壳类海产品受到了一定程度的污染,但未出现重度污染的情况,然而,这些污染仍然会对海洋渔业资源产生负面影响和污染生态效应,因此需要引起足够的重视。福建沿海贝类污染指数范围为0.37~1.26,平均值为0.70,总体上属于轻度污染[30]。江苏近岸海域文蛤、四角蛤蜊的污染指数平均值为0.30、0.50,也属于轻度污染[29]。这些研究结果与本文的结论相似。
3 结 论
(1)2021年和2022年,江苏近岸海域海产品石油烃总检出率为85.3%,含量范围为ND~25.1 mg/kg,72.8%的海产品石油烃含量为0~10.0 mg/kg。总体而言,江苏近岸海域海产品普遍存在石油烃污染,但大部分含量较低,鱼类的石油烃含量小于甲壳类和双壳类海产品。3个抽样城市中,连云港的海产品石油烃检出率最低,推测与区域污染有关,有待进一步调查研究。
(2)单因子污染指数评价结果显示,江苏近岸海域海产品石油烃的污染指数为0~1.02,平均污染指数为0.53,97.1%的海产品污染指数小于1,可见江苏近岸海域海产品大部分未受到石油烃污染或受到轻度污染,且生物质量良好。大部分鱼类和双足类未受到石油烃污染;甲壳类未受到污染或受到轻度污染;双壳类海产品受到了一定程度的污染,未出现重度污染,但其生态效应仍需要引起足够的重视,并应制定相应的保护措施,保护海洋生态环境和人类健康。
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