我国是海水养殖大国，贝类是海水养殖的主要产品，2014年我国海水贝类养殖面积为1.53×10⁶ hm²，占海水养殖面积的66.4%；海水养殖贝类产量达1316.55万t，占海水养殖总量的72.6% (农业部渔业渔政管理局, 2015)。海水中的重金属浓度较低，但来源广、残毒时间长，容易通过食物链被生物富集，进而对人体健康构成极大危害(丘耀文等, 2005; 宋永刚等, 2016)。贝类(软体动物)在海洋水体中的分布广、适应性强，且对多种污染物特别是重金属具有较强的富集能力，因而，许多国家把贝类生物作为海洋污染程度的重要指示物(Phillips et al, 1993)，其体内重金属生物富集问题以及食用安全问题越来越受到人们的重视。目前，关于重金属的含量状况和毒性效应研究较多，但多集中在不同介质环境中的分布规律(毛天宇等, 2009; 郭兰等, 2014; 徐艳东等, 2015a、b; 郑懿珉等, 2015; 周斌等, 2013; 蓝先洪等, 2014; 林曼曼等, 2014)以及实验室暴露实验等(王志铮等, 2007; 徐彦等, 2013; 李诗逸等, 2015; 于庆云等, 2013; 严俊贤等, 2014; 张宜奎等, 2011; Adjei-Boateng et al, 2011)。本研究在山东沿海8个主要贝类养殖区通过对海水、沉积物、贝类生物的同步调查，分析和评价养殖环境和贝类生物体中重金属的含量水平；探讨贝类生物体对于环境中重金属的富集状况以及相关关系；评估特定人群食用贝类的健康风险，为贝类养殖区重金属风险分析与评价提供科学依据，为提高海水养殖区贝类质量安全水平、保障消费者的健康安全提供一定的理论与技术支持。

1 材料与方法 1.1 采样点设置

山东省海水贝类养殖业发达，养殖面积达25万hm²，贝类养殖广布沿海各地。根据山东沿岸海域贝类养殖区域分布现状，选取8个具有代表性的养殖区域，分别为滨州无棣贝类养殖区、东营新户贝类养殖区、潍坊滨海贝类养殖区、烟台莱州贝类养殖区、威海北海贝类养殖区、威海乳山贝类养殖区、烟台海阳贝类养殖区和日照两城贝类养殖区。各养殖区均匀设置7个水质站位、3个沉积物站位和1个生物质量站位(图 1)。

1.2 样品采集与分析

所有样品于2014年8月采集。各养殖区分别采集7个水样、3个沉积物样和1个生物样。8个养殖区代表性养殖贝类生物样分别为文蛤(Meretrix meretrix L.)、四角蛤(Mactra veneriformis)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、海湾扇贝(Argopecten irradias)、栉孔扇贝(Chlamys farreri)、牡蛎(Ostrea gigas)、中国蛤蜊(Mactra chinensis)和紫贻贝(Mytilus edulis)。各类型样品的采集、贮运、样品的预处理和分析测定方法均按照《海洋监测规范》(海洋监测规范，2007)相关规定进行，其中，生物样品测定的是整个贝类体中Cd、Pb、Cu、Cr、总汞和总砷含量。

1.3 评价方法

采用单因子评价模式对山东省近岸养殖区海水、沉积物和生物体内6种重金属进行评价，计算公式为：

${P_i} = {C_i}/{S_i}$

(1)

式中，P_i为单项污染物i的污染指数；C_i为单项污染物i的含量；S_i为单项污染物i的评价标准。评价结果根据《海洋监测规范》(GB 17378-2007) (海洋监测规范，2007)中划分的等级标准，即当P_i≤0.5，表明未受该因子污染，当0.5 < P_i≤1.0，表明受到该因子污染，当P_i > 1.0，表明已受到该因子污染。

生物样中重金属含量评价采用《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2012)(食品安全国家标准食品中污染物限量, 2012)和《海洋生物质量》(GB 18421-2001)(海洋生物质量, 2001)标准，生物样中重金属含量评价具体标准限量列于表 1。

通常用生物浓缩系数(BCF)来表示生物对环境中重金属的富集能力，计算公式(戴树桂, 1997)为：

${\text{BCF = }}{C_b}/{C_e}$

(2)

式中，C_b为某种元素或难降解物质在生物体中的质量分数；C_e为某种元素或难降解物质在机体水体环境中的质量分数。

通过膳食暴露量对其食用安全性风险进行评估，计算公式(王增焕等, 2010)为：

$E = \frac{{C \times Ir}}{{Bw}}$

(3)

式中，E为元素的膳食暴露量(μg/kg)，C为贝类中重金属含量(mg/kg)；Ir为日膳食量；Bw为人体质量。

2 结果与讨论 2.1 海水中重金属含量及状况评价

山东省近岸养殖区海水中重金属含量及评价结果如表 2所示，海水中重金属含量从高到低为As、Cu、Cr、Pb、Cd、Hg。其中，渤海湾南部滨州无棣、东营新户海域Hg含量较高，潍坊滨海海域较低；莱州湾潍坊滨海、烟台海阳海域Cd含量较高，威海北海、威海乳山海域较低；山东日照两城、威海乳山海域Pb含量较高，滨州无棣、东营新户海域较低；山东半岛南部的日照两城海域Cu含量最高，其他海域相差不大；莱州湾潍坊滨海海域As含量最高，滨州无棣、东营新户海域较低；渤海湾南部东营新户海域、山东半岛东南部烟台海阳海域Cr含量较高，山东半岛东南部威海北海、潍坊滨海海域较低。

2014年调查结果与渤海湾1996-2005年10年重金属含量平均值相比，Pb含量有所降低，其他重金属含量相差不大(毛天宇等, 2009)。养殖区海水中重金属含量均符合Ⅱ类海水水质标准。除滨州无棣海域Hg污染指数偏高( > 0.5)，存在一定的超标风险外，其他海域各类重金属污染指数低，超标风险较小，水质状况良好。

2.2 沉积物中重金属含量及状况评价

山东省近岸养殖区沉积物中重金属含量及评价结果如表 3所示，沉积物中重金属含量从高到低为Cr、Pb、Cu、As、Cd、Hg。莱州湾潍坊滨海、烟台莱州海域Hg含量较高，滨州无棣、东营新户海域较低；渤海湾南部滨州无棣、东营新户海域Cd含量较高，潍坊滨海海域最低；山东半岛东南部的烟台海阳海域Pb含量最高，潍坊滨海海域含量最低；山东半岛东南部的威海北海、威海乳山海域Cu、As含量较高，莱州湾潍坊滨海、烟台海阳海域较低；山东半岛东南部乳山海域Cr含量最高，滨州无棣海域最低，其他海域相差不大。2014年调查结果与2012、2013年山东近岸海域表层沉积物重金属含量相差不大(徐艳东等, 2015)，与福建罗源湾(蔡清海等, 2007)及九龙江口(王伟力等, 2009)相比，As和Hg含量相差不大，Cr、Pb和Cu含量较低，Cd与罗源湾Cd相比较高，与九龙江口Cd相比较低。养殖区沉积物中重金属均符合Ⅰ类海洋沉积物质量标准。Hg(烟台莱州、烟台海阳、潍坊滨海)、Cd (滨州无棣、烟台莱州、烟台海阳)、Pb(烟台海阳)、Cu (威海乳山、威海北海)、As(威海乳山、威海北海)、Cr (威海乳山)污染指数偏高( > 0.5)，存在一定的超标风险。

2.3 生物体中重金属含量及状况评价

山东省近岸养殖区贝类体中重金属含量及评价结果如表 4所示，贝类体中重金属含量从高到低为Cu、As、Cd、Cr、Pb、Hg。我国海洋生物质量标准对海洋贝类中Cu含量的Ⅰ类标准为10 mg/kg；食品安全国家标准对双壳类水产品中Pb、Cd、甲基汞、无机砷和Cr 5种重金属的限量规定分别为1.5、2.0、0.5、0.5和2.0 mg/kg。山东省近岸养殖区贝类体Cu符合Ⅰ类海洋生物质量标准；Cd、Pb和Cr符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(2012) 标准。本次调查测定的是总汞含量，总汞含量符合我国食品安全国家标准中甲基汞限量标准，因此，贝类体中甲基汞含量亦符合此限量标准。本次调查测定的是总砷含量，而毒性较强的无机砷含量仅占总砷含量的5%–30%(王春旭等, 1983)，如果按无机砷占总砷含量的30%来计算，本次调查贝类体内As污染指数均 < 1，符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》中无机砷限量标准(2012)。

2.4 贝类对重金属的富集状况

生物体中的重金属与海水中重金属含量的比值可以反映生物体对海水中重金属的富集能力。重金属在贝类体内的富集是通过贝类滤食海水中以离子状态存在的重金属或吸附在有机体和有机颗粒表面的重金属形成的(孙维萍等, 2010)。山东省近岸养殖区贝类对重金属的富集状况如表 5所示，贝类对重金属的富集能力从大到小为Cu、Cd、Hg、Pb、Cr、As，Cu、Cd富集系数较高，其他重金属富集系数较低。

山东省近岸养殖区贝类对重金属的富集能力与贝类体内重金属含量高低并不一致。贝类体内重金属含量一方面与生物种类及其生理特性相关，另一方面也受海水中重金属含量水平的影响。贝类体内Cu含量最高，是因为Cu是海洋生物生命必需的元素，生物体对必需元素的主动吸收能力十分明显(Sun et al, 2004)。贝类血液运载的主要是含Cu的血蓝蛋白，因而，Cu优先被贝类选择性地吸收，其在贝类体内的同化速率明显高于其他重金属元素，而贝类对重金属的排出率大致相同，导致贝类体内的Cu含量明显高于其他重金属含量(王文雄等, 2004)；同时，海水中Cu含量较高，贝类体内Cu含量最高也可能受海水中Cu含量影响所致(孙维萍等, 2010)。贝类体内Cd含量也相当高，仅次于Cu、As的含量，其富集系数仅次于Cu。研究发现，Cd经常作为“替代性”营养盐型重金属元素被生物所吸收(孙维萍等, 2010)。Cd具有与生命必需元素—Ca相似的地球化学性质，大部分贝类直接吸收溶解在海水中的石灰质作为制造贝壳原料的同时，对Cd的“替代吸收”也加强，从而使贝类组织中的Cd含量也相应提高(翁焕新等, 1996)。以此推测，Cd还有可能在人体中进一步富集。因此，环境中的Cd对贝类食品安全的威胁更大，应该对此引起足够的重视。同时，不同贝类对重金属的富集也存在种间差异，四角蛤对Cd和Pb具有较强的富集作用，牡蛎对Cu和Cr具有较强的富集作用，海湾扇贝对Hg具有较强的富集作用，部分结果与庄树宏(1998)研究结果不一致，这可能与本次测定统计数据量较小有关。

Kenage(1980)研究认为，只有当浓缩系数超过1000时，才被认为具有潜在的生物累积危害。由表 5可见，调查海域贝类体内Cu、Cd的浓缩系数超过了1000，富集较为明显。其他4种重金属Hg、Pb、Cr和As在贝类体内的浓缩系数都不高，在10²数量级范围内，说明这4种重金属在研究海域贝类体内的蓄积并不严重。

2.5 重金属质量安全风险分析

世界卫生组织/联合国粮食和农业组织(WHO/ FAO)的食品添加剂联合专家委员会(JECFA)推荐的Cd、Pb、As、Cr和Hg暂定每周耐受摄入量(PTWI)分别为7、25、15、15.2和5 μg/kg。参考2002年总膳食调查和文献资料(唐洪磊等, 2009; 孟祥周等, 2006)，将消费人群分为成年组和儿童组，其体重取值分别为60 kg和30 kg，每日贝类的消费量取20 g，计算贝类的膳食暴露量(表 6)。据表 6数据，无论是成人组还是儿童组，山东省近岸养殖区贝类体中5种重金属的膳食暴露量较低，仅四角蛤和海湾扇贝中Cd在儿童组的膳食暴露量超过PTWI的50%，其他重金属膳食暴露量占JECFA推荐值的比例很小，处于安全范围内。同时研究表明，大多数扇贝内脏团的重金属含量高于扇贝柱的重金属含量，平均高约2倍(刘桂荣, 2005)¹⁾，内脏是重金属元素富集的主要部位，建议居民在食用贝类产品时，尽量去除内脏后食用。

1) Liu GR. The residue of heavy metal and safety assessment as food of scallop. Master's Thesis of Ocean University of China, 2005 [刘桂荣.扇贝中重金属残留及食用风险分析.中国海洋大学硕士研究生学位论文, 2005]

3 结论

山东省近岸贝类养殖区海水中Hg、Cd、Pb、Cr、Cu和As平均含量分别为0.0512、0.359、0.678、2.28、2.73和3.23 μg/kg，海水中重金属含量均符合Ⅱ类海水水质标准，重金属污染指数低，超标风险较小，水质状况良好；沉积物中Hg、Cd、Pb、Cu、As和Cr平均含量分别为0.0621、0.238、17.3、13.1、7.36和28.2 mg/kg，沉积物中重金属均符合Ⅰ类海洋沉积物质量标准。

贝类体内Hg、Cd、Pb、Cu、As和Cr平均含量分别为0.0230、0.337、0.171、3.19、0.401和0.214 mg/kg，贝类体Hg、Cd、Pb和Cr符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》标准，Cu符合Ⅰ类海洋生物质量标准。

贝类对重金属的富集能力从大到小为Cu、Cd、Hg、Pb、Cr、As，Cu、Cd富集系数较高，其他重金属富集系数相对较低，重金属在研究海域贝类体内的蓄积情况并不严重。

重金属质量安全风险分析表明，贝类体中Cd、Pb、As、Cr和Hg的膳食暴露量较低，处于安全范围内，建议去除内脏后食用。

致谢: 感谢滨州市海洋环境监测站、东营市海洋与渔业环境监测中心、潍坊市海洋环境监测中心站、烟台市海洋环境监测预报中心、威海市海洋与渔业监测减灾中心、日照市海洋环境监测预报中心为本项研究进行的样品采集与分析工作！