李文華,簡敏菲,**,余厚平,陽文靜,劉淑麗,倪才英,江玉梅

(1：江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西省亞熱帶植物資源保護與利用重點實驗室，南昌 330022)(2：江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室，南昌 330022)

中國是一個漁業(yè)大國，2017年水產(chǎn)品消費總產(chǎn)量6901.25萬噸[1]. 水產(chǎn)品中含有豐富的能量、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)都對人類健康有益[2]. 同時還能降低多基因疾病、心血管疾病、癌癥和阿爾茨海默癥等風險[3]. 然而，水產(chǎn)品中殘留的各種污染物如微塑料和重金屬等則可能引發(fā)致癌、致突和致畸等問題[4-5]. 微塑料是一種粒徑<5 mm的新型污染物，主要來源于工業(yè)制備中產(chǎn)生的微米級初生塑料顆粒[6]和工農(nóng)業(yè)、日常生活中廢棄產(chǎn)生的大塑料碎片裂解后形成的次生塑料顆粒[7]. 重金屬分為必需元素(Zn、Cu、Mn、Se和Fe)和潛在有毒元素(Ni、Cd、Pb和Hg). 目前國內(nèi)外圍繞水產(chǎn)品中微塑料與重金屬的來源及分布特征已開展了大量研究[8-9]，但對微塑料與重金屬污染物的生物累積和復(fù)合污染的研究尚較缺乏[10]. 而水產(chǎn)品中微塑料與重金屬的生物累積量卻是決定其安全食用與否的關(guān)鍵所在，過量微塑料和重金屬都會對生物體自身的生理活動造成影響，且微塑料可作為重金屬遷移運輸?shù)妮d體，通過食物鏈或直接接觸在體內(nèi)逐漸傳遞并富集，最終可危及到人類健康[11-12]. 因此，兩者復(fù)合污染對水產(chǎn)品的安全乃至整個食物鏈的影響可能比單一的污染源更持久、更復(fù)雜.

魚類是水環(huán)境污染物的有效指示生物，水體中污染物的有效濃度、生物的生理過程及攝食行為是影響魚體生物積累程度的主要因素[13-14]. 污染物在魚體不同組織(肌肉、鰓和消化道)中的累積是不一樣的，肌肉是魚類可食用的主要組織，肌肉組織中的累積含量直接決定水產(chǎn)品的安全食用性[15]；鰓部和消化道是微塑料的主要攔截和累積部位[16]. 已往的研究多針對魚體各組織中的微塑料、重金屬的單一污染效應(yīng)開展研究[9]，而相同環(huán)境中魚類的種類、攝食習(xí)慣對二者共同污染效應(yīng)方面的研究并不充分，以及將生存環(huán)境(污染的源)、鰓部及消化道(污染交換通道)、肌肉(污染的匯)統(tǒng)一聯(lián)系起來的研究非常少. 因此，對魚體內(nèi)微塑料和重金屬的累積效應(yīng)及復(fù)合污染方面的研究具有重要意義.

鄱陽湖是中國最大的內(nèi)陸淡水湖，既是江湖徊游性魚類重要的攝食與育肥場所，也是一些過河口徊游性魚類重要的繁殖通道或繁殖場[17]. 饒河-鄱陽湖入湖區(qū)龍口段位于鄱陽湖饒河水系的下游，是饒河入鄱陽湖的匯集區(qū). 饒河上游流經(jīng)德興銅礦、鉛山鉛鋅礦等礦場開采區(qū)，礦山開采的酸性廢水導(dǎo)致水體存在重金屬污染問題[18]；中下游工業(yè)污染排放、居民生活垃圾傾倒、無序采砂等人類活動頻繁，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受到顯著污染[19]. 龍口所在區(qū)是采砂、航運及漁業(yè)活動較頻繁的區(qū)域；同時也是長江江豚出沒的重要場所，是江西省長江江豚省級自然保護區(qū)所在區(qū)域[20]. 本研究以鄱陽湖-饒河入湖段龍口為研究區(qū)，通過監(jiān)測分析水環(huán)境中微塑料與重金屬污染物的賦存現(xiàn)狀，并以主要優(yōu)勢種淡水魚類為研究對象，分析魚體內(nèi)微塑料與重金屬Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素的污染狀況與分布特征，探討微塑料與重金屬對水產(chǎn)品的復(fù)合污染，旨在為微塑料與重金屬的生態(tài)與健康風險評估提供一定依據(jù)，并為水產(chǎn)品生態(tài)安全提供一定參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集

于2018年10月，在饒河-鄱陽湖入湖區(qū)龍口段采集8種優(yōu)勢淡水魚，采樣點如圖1所示. 魚類樣品包括鯰魚(Silurusasotus)、鯽魚(Carassiusauratus)、烏鱧(Channaargus)、鯉魚(Cyprinuscarpio)、鰷魚(Hemicculterleuciclus)、刀魚(Coiliaectenes)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)、黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)，每種魚至少10尾，共采集魚類222尾，樣品采集后保存于冷藏箱；并采用拖網(wǎng)(網(wǎng)孔徑330 μm)的方式采集所在水域的水樣，保存于采樣瓶中，運回實驗室置于4℃冰柜中儲存待用，以備監(jiān)測水樣中的微塑料及重金屬含量. 所有采樣工具及保存容器事先均需在實驗室利用去離子水清洗干凈以防止污染.

圖1 采樣點位置Fig.1 Location of the sampling sites

1.2 魚體測量與預(yù)處理

魚樣帶回實驗室，鑒定種類、分析其食性，經(jīng)測定其體長及體重后，將各魚樣解剖后取消化道(包括腸、胃和食道)及鰓部并稱鮮重，用于微塑料的鑒定與分析，取肌肉組織(用不銹鋼刀具剔除魚刺)用于重金屬含量測定，所有樣品于-20℃冰箱中冷凍保存.

1.3 樣品微塑料的分離與鑒定

1.3.1 水體微塑料分離 按照3∶1(水樣∶消解液)的比例加入10% KOH以消解有機質(zhì)[21]，在恒溫振蕩箱(65℃)下加熱并振蕩直至水樣澄清. 使用真空抽濾裝置(GM-0.33A)進行抽濾，濾膜采用Φ50 mm×5 μm的醋酸-纖維素濾膜，將抽濾的濾膜放入玻璃培養(yǎng)皿中保存.

1.3.2 魚體微塑料分離 將解剖并解凍后的消化道與鰓分別置于250 mL錐形瓶中，根據(jù)樣品重量按照1∶30(W/V)的比例加入30% H2O2和65% HNO3(以1∶3比例混合)進行消解[22]，在恒溫振蕩箱(65～95℃)下振蕩16 h. 采用兩步分離法(NaCl-NaI飽和溶液)進行浮選分離[23]. 首先，按照1∶2(消解液∶浮選液)的比例往錐形瓶中加入飽和的NaCl浮選液，再以350 r/min轉(zhuǎn)速振蕩5 min后轉(zhuǎn)至離心管以4000 r/min離心3 min，上清液使用真空抽濾裝置進行抽濾，在抽濾過程中用60～95℃的表面活性劑溶液(十二烷基硫酸鈉溶液)沖洗得到脫脂的微塑料. 其次，按照1∶2(剩余殘渣：浮選液)的比例向上一步殘渣中加入NaI浮選液(1.6 g/cm3)，離心和抽濾流程同上. 將抽濾的濾膜放入玻璃培養(yǎng)皿中保存，整個過程盡量保持樣品不受周圍環(huán)境的污染，全部實驗中均設(shè)置空白對照組.

1.3.3 微塑料的鑒定 首先采用倒置生物顯微鏡下(XD-202)觀察微塑料的形態(tài)特征(顏色、粒徑大小、類型)，采用Nano Measuer 1.2軟件統(tǒng)計各樣點微塑料的豐度值(items/g, 以濕重計，簡稱WW)，微塑料粒徑以最長一邊的長度記為粒徑大小. 其次，對于不確定的顆粒或粒徑小于500 μm的微塑料，借助型號為S-3400N臺式掃描電子顯微鏡-能譜儀(SEM-EDS，日本日立電子)進一步觀察微塑料形貌及其表面附著物化學(xué)成分，放大倍數(shù)5～30000倍，加速電壓為15 kV，圖像儲存像素為640×480. 最后，取各類型的部分微塑料(n=122，確保每種魚體內(nèi)的微塑料鑒定數(shù)量不少于10個)鑒定其聚合物成分，與60℃下真空干燥的100 mg溴化鉀混合，在瑪瑙研缽中研磨，壓片，置于型號為Nicolet 6700 的紅外光譜儀測定樣品的紅外光譜圖. 掃描次數(shù)32次，分辨率為4 cm-1，掃描范圍400～4000 cm-1；通過與數(shù)據(jù)庫內(nèi)聚合物光譜數(shù)據(jù)比較，實現(xiàn)目標成分的識別.

1.4 樣品重金屬含量的測定

1.4.1 水體重金屬含量測定 將采集回來的水樣立即用5 μm濾膜抽濾，并將濾液加HNO3(1 mol/L) 酸化至pH < 2，利用等離子體發(fā)射光譜儀(725-ES)測定重金屬元素. 分析過程中利用國家標準樣品《GSB04-1742-2004》、平行樣、空白樣進行質(zhì)量控制，確保各元素的回收率均在90%～102%，相對標準偏差均小于12%.

1.4.2 魚體重金屬含量測定 測定前將樣品置于室溫下解凍，放入組織破碎器中均漿，準確稱取0.5 g鮮樣于消解罐中，加8 mL HNO3、2 mL H2O2后，采用微波消解儀進行消解. 消解結(jié)束后，將消解液移至50 mL容量瓶，并用超純水潤洗定容至50 mL. 采用等離子體發(fā)射光譜儀測定重金屬元素. 實驗過程中，采用粉狀盲樣(黃魚粉)及平行雙樣進行質(zhì)量控制，其中平行雙樣的相對偏差均小于15%，粉狀盲樣測定值均達到允許誤差. 分析過程中所用聚四氟乙烯容器均在10% HNO3溶液中浸泡48 h以上，玻璃容器浸泡24 h，超純水沖洗后晾干，分析所用酸均為優(yōu)級純，以消除樣品處理及測定過程中可能帶入的污染.

1.5 生物累積效應(yīng)評價

采用生物累積系數(shù)(BAF, Bioaccumulation Factor)評價生物對污染物的累積效應(yīng)，BAF是指生物體內(nèi)某種污染物濃度與其棲息環(huán)境背景濃度值之比，能有效地評價生物對外界環(huán)境中某污染物的生物有效利用程度[24].BAF計算方法如下：

BAF=Cbiota/CW

(1)

式中，當生物累積因子為微塑料時，Cbiota是魚體內(nèi)微塑料豐度(items/g, W.W.)，CW是魚類生存水環(huán)境中微塑料豐度(items/g，水密度以1.02 g/cm3計)[25]；當生物累積因子為重金屬時，Cbiota是魚體內(nèi)重金屬含量(mg/kg, W.W.)，CW是魚類生存水環(huán)境中重金屬含量(mg/kg；水密度以1.02 g/cm3計)[26].

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對魚體形態(tài)、微塑料豐度和重金屬含量等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并進行單因素方差檢驗(One-way ANOVA)，相關(guān)性分析則采用Pearson檢驗法. 所有數(shù)據(jù)結(jié)果均在顯著性水平P=0.05上進行檢驗并以O(shè)rigin 9.0軟件整理繪圖.

2 結(jié)果

2.1 魚類的形態(tài)指標及食性特征

8種優(yōu)勢淡水魚類的形態(tài)參數(shù)及食性特征如表1所示. 結(jié)果表明，魚類食性大多數(shù)為肉食性和雜食性，生活水層大多為底層或中下層；魚體長范圍為13.11～47.56 cm，體重范圍為32.34～1344.27 g. 草魚和烏鱧體長、體重均顯著高于其他淡水魚類(P<0.05).

表1 魚類形態(tài)參數(shù)及其食性特征*

*表中同列上標不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05).

2.2 魚類微塑料的豐度特征

2.2.1 魚類消化道及鰓部微塑料的豐度差異 8種淡水魚類體內(nèi)均檢測出微塑料，其中消化道檢出率為95%，鰓部檢出率為84%，微塑料豐度分布如圖2所示. 消化道微塑料豐度范圍為1.21～9.11 items/g，平均豐度為5.40 items/g；鰓部微塑料豐度范圍為0.61～5.00 items/g，平均豐度為2.87 items/g，消化道微塑料豐度大都高于鰓部(鯽魚和刀魚除外). 不同魚類體內(nèi)微塑料豐度也具有差異性，鯰魚、烏鱧、鰷魚、草魚和黃顙魚消化道微塑料豐度顯著高于鯽魚和刀魚，烏鱧、草魚鰓部微塑料豐度與鯰魚、鯉魚、鰷魚比較存在顯著差異(P<0.05). 總體結(jié)果表明，8種魚類消化道微塑料豐度與鰓部的微塑料豐度大多不具一致性(烏鱧和草魚除外).

圖2 魚類消化道與鰓部微塑料豐度特征(不同小寫字母表示各消化道間差異性顯著，不同大寫字母表示各鰓部間差異性顯著(P<0.05))Fig.2 Characteristics of microplastics abundance in digestive tract and gill of fishes

2.2.2 魚類及水體中微塑料的豐度特征 分別對8種優(yōu)勢淡水魚體及水體中微塑料的形態(tài)、粒徑、顏色和聚合物成分特征進行分析，結(jié)果如圖3所示.

按不同形態(tài)劃分，在魚體內(nèi)分別檢測出碎片類、纖維類、薄膜類和顆粒類4種形態(tài)，圖3a所示. 其中以纖維類和碎片類微塑料為主, 其平均值所占比例分別為50.62%和26.53%. 刀魚體內(nèi)纖維類微塑料占比最高，達到76.00%，鯉魚體內(nèi)碎片類微塑料高達50.33%.

按不同粒徑劃分，魚體內(nèi)檢測出的微塑料粒徑范圍在0.01～9.5 mm之間，圖3b所示. 絕大多數(shù)微塑料粒徑 > 0.5 mm，所占比例79.07%，粒徑>5 mm微塑料占12.65%. 不同魚類微塑料的粒徑范圍具有差異性，刀魚體內(nèi)未檢測出粒徑 ≤ 0.5 mm和 > 5 mm的微塑料，鯽魚和鯉魚體內(nèi)未檢測出粒徑 > 5 mm的微塑料.

按微塑料的顏色劃分，魚體內(nèi)檢測出的微塑料顏色主要有黑色、白色、透明及彩色(以藍色、綠色、黃色等為主)共4類，圖3c所示. 以透明和彩色為主, 其所占比例分別為33.51%和28.52%. 鯽魚、鯉魚和鰷魚體內(nèi)未檢測出黑色微塑料.

按聚合物主要成分劃分，不同魚體內(nèi)含有的微塑料聚合物成分主要有聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)以及低密度聚乙烯(LDPE)，圖3d所示. 低密度聚乙烯是微塑料的主要聚合物成分(百分比平均值達45.50%)，其次是聚乙烯. 碎片類成分主要為聚乙烯，纖維類成分主要為低密度聚乙烯，薄膜類成分主要為聚丙烯，顆粒類成分主要為聚苯乙烯.

魚類生存水環(huán)境中微塑料的豐度范圍10～64 items/L(平均值38.56 items/L). 圖3各結(jié)果顯示，水體中檢測出顆粒類(20.00%)、薄膜類(17.10%)、纖維(28.57%)和碎片類(34.33%)4種微塑料，這與魚體中檢測的微塑料一致，但微塑料形態(tài)所占比例有差異；還發(fā)現(xiàn)微塑料粒徑不同，水體中粒徑 ≤ 0.5 mm的微塑料比例(44.37%)高于魚體. 總體分析表明，魚體內(nèi)與其生存水環(huán)境中微塑料的豐度特征(形態(tài)、粒徑、顏色和聚合物類型組分比例)具有一定的相似性.

圖3 魚類及水體中微塑料的豐度特征Fig.3 Characteristics of microplastics in fishes and water

2.3 魚類重金屬的含量特征

5種重金屬元素在8種優(yōu)勢淡水魚體內(nèi)均有檢出，檢出率為98.40%，測定結(jié)果見表2. 結(jié)果表明，Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的含量范圍分別為1.10～7.24 mg/kg(平均值4.27 mg/kg)、0.02～0.31 mg/kg(平均值0.13 mg/kg)、0.07～0.75 mg/kg(平均值0.28 mg/kg)、4.02～18.32 mg/kg(平均值11.73 mg/kg)、0.08～0.98 mg/kg(平均值0.53 mg/kg)，5種重金屬含量的平均值基本符合以下規(guī)律：Zn>Cu>Cr>Pb>Cd.

一般情況下，通常將魚體肌肉組織中的重金屬含量用來評價人類攝食魚肉的安全性[27]. 根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的行業(yè)標準《NY 5073-2006無公害食品 水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》[28]，5種重金屬含量均低于相應(yīng)的限量標準，符合無公害水產(chǎn)品的要求；參考澳大利亞國家衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)研究理事會制定的人體消費衛(wèi)生標準中魚類重金屬的限定值[29]，5種重金屬含量均低于人體消費衛(wèi)生標準，屬于安全食用范圍.

2.4 魚類對微塑料與重金屬的累積效應(yīng)

2.4.1 魚類對微塑料的累積效應(yīng) 根據(jù)8種優(yōu)勢淡水魚類體內(nèi)微塑料總豐度(鰓部與消化道)及水體中微塑料豐度計算各類魚對微塑料的生物累積系數(shù)，結(jié)果如圖4所示. 微塑料累積系數(shù)達到77.80～285.27(平均值178.29)，8種魚類對微塑料累積能力的大小次序為：烏鱧、黃顙魚>鰷魚、草魚、鯰魚>鯉魚、刀魚、鯽魚(相同字母間累積能力大小無顯著性).

表2 魚體內(nèi)重金屬含量(mg/kg, WW)*

*表中同列上標不同小寫字母表示差異性顯著(P< 0.05).

圖4 魚類微塑料生物累積系數(shù)(不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05))Fig.4 Bioaccumulation factors of microplastics in fishes

2.4.2 魚類對重金屬的累積效應(yīng) 魚類生存水體環(huán)境中的Cu、Cd、Pb、Zn、Cr含量平均值分別為10.26、4.07、12.96、26.77、30.04 μg/L. 根據(jù)8種魚體和水體的重金屬含量計算魚類對重金屬的生物累積系數(shù)，結(jié)果見表3. 結(jié)果表明，Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的生物累積系數(shù)范圍分別為122.81～811.89(平均值416.54)、9.83～66.34(平均值32.56)、9.26～39.35(平均值21.51)、212.92～718.34(平均值437.66)和11.98～23.97(平均值17.68)，魚類對不同重金屬的累積大小次序為Zn>Cu>Cd>Pb>Cr. 不同魚類對不同重金屬的累積能力具有種類差異性，烏鱧對Cd、Zn、Cr的累積能力較強，黃顙魚和鯰魚對Cu、Zn的累積能力明顯高于其他魚類，鯉魚對Pb的累積能力較強，刀魚對Cd的累積能力較強.

表3 魚類對重金屬的生物累積系數(shù)*

*表中同列上標不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05).

2.4.3 魚類對微塑料與重金屬的聯(lián)合累積效應(yīng) 采用掃描電子顯微鏡(SEM)與能譜分析(EDS)相結(jié)合的方法，分析魚體內(nèi)粒徑小于500 μm的微塑料表面，結(jié)果如圖5所示.

圖5 魚體內(nèi)不同微塑料局部SEM-EDS圖(A. 碎片類；B. 薄膜類；C. 纖維類；D. 顆粒類)Fig.5 SEM-EDS images of different microplastics in fishes (A. Fragments; B. Films; C. Fibers; D. Pellets)

表4 魚體微塑料表面金屬元素的能譜分析

Tab.4 EDS analysis of metal elements on the surface of microplastics in fishes

金屬元素質(zhì)量比例/%原子比例/%Cu0.09±0.030.02±0.00Cd(CdO)0.16±0.040.02±0.00Pb(PbF2)2.56±0.120.27±0.11Zn0.16±0.040.03±0.01Cr0.12±0.050.03±0.01Fe(Fe2O3)6.50±0.802.21±0.20Mn0.17±0.020.14±0.01Ti(TiO2)0.60±0.800.24±0.09Al(Al2O3)9.17±2.606.46±2.80

EM圖像表明，微塑料表面多具粗糙、多孔、裂痕和撕裂等特征，碎片類表面呈不規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)及不規(guī)則的裂痕；薄膜類表面有礦物質(zhì)凸起，呈現(xiàn)層狀輪廓并一定程度粉化；纖維類表面含有形狀不一的溝壑和凸起的小球狀氣泡；顆粒類表面有氧化和風化的痕跡且附著有機質(zhì). 微塑料表面多樣化的形貌特征有利于增加其比表面積，提高微塑料對重金屬的吸附能力. EDS分析發(fā)現(xiàn)，大部分微塑料表面均含有C、O、S、Si、Ti、Cl和S元素，但不同結(jié)構(gòu)的微塑料對重金屬的親和力及吸附能力也表現(xiàn)出差異性. 例如，碎片類微塑料表面主要吸附有Fe、Cu、Pb、Cd、Pb、Zn、Cr，薄膜類吸附有Fe、Mn、Cr、Al、Cu、Pb、Cd、Pb、Zn，纖維類主要吸附有Cu、Cd、Pb、Zn、Mg、K、Cr、Fe元素，顆粒類主要吸附有Ca、K、Fe、Al、Cu、Cd、Pb、Zn，5種重金屬元素在各類型微塑料表面均檢測到，表明微塑料可作為重金屬污染物的附著載體.

進一步對微塑料表面附著物的重金屬能譜進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表4. Cd和Al主要以氧化態(tài)的形式存在，其化合物為一種常用的塑料穩(wěn)定劑；Pb主要以PbF2的形式存在，是一種常見的有毒、強腐蝕的助溶劑；Fe主要以可氧化態(tài)的有效形態(tài)(Fe2O3)存在；Ti為檢測濃度最高的金屬元素，TiO2是一種廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料的抗腐蝕性白色顏料. 未檢測出微塑料表面吸附的Cu、Zn、Cr和Mn元素的存在形態(tài)，僅測出其質(zhì)量比及原子比.

2.4.4 微塑料總豐度、魚體形態(tài)與重金屬的相關(guān)性 通過統(tǒng)計并分析微塑料總豐度、魚類形態(tài)與重金屬間的相關(guān)性，探討其復(fù)合污染和累積效應(yīng)，結(jié)果如表5. 微塑料總豐度與Cu呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Cd、Pb均呈顯著相關(guān)(P<0.05)，體長與微塑料總豐度、Cu均呈顯著相關(guān)(P<0.05).

表5 微塑料總豐度、重金屬含量與魚體形態(tài)指標的相關(guān)性

**表示在P< 0.01 水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)；*表示在P<0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；ns表示相關(guān)性不顯著.

3 討論

3.1 魚類微塑料的豐度特征

在研究過程中通過檢測微塑料在魚體鰓部及消化道內(nèi)的分布狀況，并根據(jù)微塑料在鄱陽湖主要優(yōu)勢淡水魚體內(nèi)的污染狀況，探索微塑料進入濾食性生物體內(nèi)的不同方式.結(jié)果顯示，各魚類消化道微塑料豐度較高，原因是微塑料通過鰓部呼吸作用過濾淡水殘留在鰓部，再通過細胞內(nèi)吞作用匯集到消化道[33]，這些不規(guī)則而鋒利的微塑料邊緣可能會對胃壁造成機械損傷及超負荷壓力.魚類體內(nèi)與其生存水環(huán)境的微塑料豐度特征具有相似性，體內(nèi)的微塑料累積可能與水環(huán)境中微塑料污染程度有關(guān)[34]，魚類和水環(huán)境中均以纖維類微塑料為主，主要來源于廢棄的漁線漁網(wǎng)碎裂成的細小纖維狀殘體[35]及生活廢水中排放的衣物洗滌纖維[36]，有研究表明生活污水中含有大量的合成纖維和人造纖維，在日常清洗衣物過程中，每次清洗可產(chǎn)生2900多個纖維進入廢水中，單位體積廢水中的纖維量可高達100 n/L以上[37]；此外，鄱陽湖頻繁的漁業(yè)活動中會產(chǎn)生大量老化的漁具，例如漁網(wǎng)、漁線和繩索. 魚體內(nèi)微塑料顏色以彩色為主，由于彩色微塑料顆粒與食物具有相似性，進入水體后在一定程度上混淆生物的視覺，而被生物誤食. 值得注意的是，魚體內(nèi)79.07%的微塑料粒徑>0.5 mm，這與Romeo和Rummel等[38-39]的結(jié)果一致，由于大型纖維類微塑料易與魚類食物纏繞而被帶入體內(nèi)，大型微塑料易在腸道的螺旋結(jié)構(gòu)中積累而難以通過消化系統(tǒng)排出，并進一步通過食物鏈或食物網(wǎng)向高等生物遷移或累積[40]. Jabeen等的研究表明，不管是在海水魚還是淡水魚中，小型微塑料都比大型微塑料更易于累積在體內(nèi)[41]. 此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，8種優(yōu)勢淡水魚對微塑料的累積能力具有一定的差異性，這可能與不同魚類的攝食特性及生活習(xí)性不同均有關(guān)[42]. 因此，不同魚類對微塑料的攝食行為和累積特性需要進一步研究.

3.2 魚類重金屬的含量特征

本文研究結(jié)果與鄱陽湖吳城魚類重金屬含量比較發(fā)現(xiàn)[30]，鯉魚和草魚體內(nèi)Cu和Pb含量高于吳城，Cd和Zn含量結(jié)果一致；鄱陽湖草魚中5種重金屬含量都高于長江流域，鯽魚、鰷魚和鯰魚中Cu和Zn含量均顯著高于長江中下游流域[31]. 其原因可能是龍口是樂安河支流入湖口，樂安河流經(jīng)德興銅礦和鉛山鉛鋅礦，Zn又是Cu的伴生礦，這些受重金屬污染的工業(yè)廢水流經(jīng)饒河龍口入湖段，最終匯入鄱陽湖[18]. 檢測出Zn含量最高，其原因可能是Zn一方面是魚體必需的微量元素，其在魚體內(nèi)具有一定功能，不僅參與生物體內(nèi)的多種代謝過程，還是許多酶的組成成分或激活劑[43]. Cu在魚體中含量也較高，可能是因為Cu在生物體內(nèi)的主要作用是參與氧化還原反應(yīng)，在生物系統(tǒng)中起著獨特的催化劑，其不僅參與造血過程中銅及鐵的代謝，同時還參與一些酶的合成與黑色素合成[44]. 5種重金屬元素在魚體內(nèi)的平均含量特性符合生物體必需元素(Zn、Cu)>非必需元素(Pb、Cd、Cr)含量.

本研究結(jié)果與匡薈芬等的鄱陽湖經(jīng)濟魚類重金屬累積系數(shù)對比發(fā)現(xiàn)[32]，龍口魚類5種重金屬累積系數(shù)均顯著高于鄱陽湖流域，表明饒河龍口魚類受到重金屬的嚴重污染. 此外，不同魚類間重金屬累積系數(shù)也差異較大，可能是由于不同魚類的食性及習(xí)性不同導(dǎo)致.不同魚類間重金屬累積系數(shù)差異較大結(jié)果表明肉食性或雜食性魚類重金屬含量水平相對較高，而草食性魚類重金屬含量水平較低.從食物鏈角度分析，高營養(yǎng)級的生物累積程度略高于低營養(yǎng)級的生物，肉食性魚類在其食物鏈中處于較高的營養(yǎng)級，因此其體內(nèi)累積重金屬的程度要高于雜食性和草食性魚類[45-46]；從魚類的生活習(xí)性分析，肉食性魚類和雜食性魚類多棲息于水體中下層，而草食性魚類多活動于水體中上層，重金屬通過遷移轉(zhuǎn)化或吸附作用多沉積于水體沉積物中，肉食性和雜食性魚類攝食過程中吸收和接觸受污染的沉積物較多[47]，從而導(dǎo)致體內(nèi)重金屬累積程度較高.

3.3 微塑料與重金屬的生物累積和復(fù)合污染效應(yīng)

塑料在生產(chǎn)過程中往往會通過添加穩(wěn)定劑來提高塑料制品的交聯(lián)穩(wěn)定性，而穩(wěn)定劑中通常含有Pb、Cd、Ba和Sn等有毒的金屬離子，這也是微塑料毒性的重要來源之一[48]. 本研究通過SEM-EDS分析發(fā)現(xiàn)，5種重金屬元素在微塑料表面均被檢測到，同時不同微塑料表面位置上的金屬元素具有差異性，結(jié)果表明微塑料攜帶的金屬元素并非完全是塑料生產(chǎn)過程中的添加物，還可以積聚周圍環(huán)境中的重金屬元素[49]. 這一吸附過程可能與塑料表面附著的有機物質(zhì)對表面的改性有關(guān)[50]，金屬陽離子或絡(luò)合物可與微塑料表面的帶電位點或中性區(qū)域相互作用，并與水合氧化物共同沉淀或吸附[51]. 相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，微塑料的存在一定程度上增強了Cu、Cd和Pb的累積效應(yīng)，微塑料和Cu在魚體內(nèi)不斷累積和逐級傳遞，還可能產(chǎn)生復(fù)合污染效應(yīng). 魚體通過攝食或鰓部呼吸作用將微塑料積累在體內(nèi)后，重金屬在消化道內(nèi)的酸性條件下會從微塑料上解吸下來，并通過血液循環(huán)輸送到肌肉組織中[52]. 值得注意的是，這些金屬元素可能在水生生物體內(nèi)的酸性、酶富集的消化系統(tǒng)中被激活，從而影響它們的繁殖與發(fā)育，并干擾其體內(nèi)重要的生物代謝過程[53-54]. 而且，微塑料與重金屬產(chǎn)生的復(fù)合污染效應(yīng)還可能影響生物種群、生態(tài)系統(tǒng)功能甚至威脅人類健康.

4 結(jié)論

1)8種淡水魚類消化道內(nèi)微塑料豐度范圍為1.21～9.11 items/g，平均豐度為5.40 items/g；鰓部豐度為0.61～5.00 items/g，平均豐度為2.87 items/g. 微塑料類型主要有碎片類、纖維類、薄膜類和顆粒類4種，其聚合物成分分別為聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯；顏色以透明及彩色為主；微塑料粒徑范圍為0.01～9.5 mm，粒徑>0.5 mm的微塑料所占比例為79.07%.

2)8種淡水魚受到不同程度的重金屬污染，但均符合無公害水產(chǎn)品的要求且低于人體消費衛(wèi)生標準，屬于安全食用范圍. 魚體內(nèi)重金屬Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的平均含量分別為4.27、0.13、0.28、11.73、0.53 mg/kg，基本符合以下特性：生物體必需元素(Zn、Cu)含量>非必需元素(Pb、Cd、Cr)含量.

3)微塑料的生物累積系數(shù)范圍為77.80～285.27(平均值為178.29)，不同魚類對微塑料的生物累積系數(shù)大小次序為：烏鱧、黃顙魚>鰷魚、草魚、鯰魚>鯉魚、刀魚、鯽魚；5種重金屬元素在魚體中的累積含量大小次序為Zn>Cu>Cd>Pb>Cr，不同魚類對不同重金屬的累積能力具有種類差異性；各類型微塑料表面均檢測到5種重金屬元素，證實微塑料可能成為水環(huán)境中重金屬污染物的附著載體，相關(guān)性表明微塑料與Cu呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Cd、Pb均呈顯著相關(guān)(P<0.05)；微塑料的存在一定程度上會增強Cu、Cd與Pb在生物體內(nèi)的累積效應(yīng)，從而產(chǎn)生復(fù)合污染效應(yīng).