泥蚶(Tegillarcagranosa)隶属于软体动物门，俗称花蚶、血蚶、粒蚶等，分布于印度洋及太平洋的热带、亚热带的近岸海域，在中国主要分布于南部沿海地区。随着工业化和城市化进程的加快，贝类的养殖环境受到较严重的污染。大量的有毒有害物质通过水环境进入到水产品中，而水产品是人类食物中主要蛋白质来源之一，在人们的食物构成中占有重要部分，同时也是人类摄入有毒物质砷的一种重要来源。养殖贝类主要通过摄食微型藻类和有机碎屑以及呼吸等生理活动而吸收、富集海水中砷。人体通过进食贝类而将部分砷富集于体内，从而引发机体不可逆损伤，产生致畸致癌作用，对人类的健康造成潜在的危害^[1-3]。在人们日常饮食中大约90%的砷来自于水产品，目前国际上均以无机砷的形式进行卫生学评价，因此无机砷成为水产品检验的一项必检项目。

本文以溪邳村滩涂养殖泥蚶为研究对象，通过调查一个生长周期中泥蚶的体长、体重与砷和无机砷的相关性，探讨泥蚶不同生长阶段对砷和无机砷的吸收积累速率。通过化学污染物膳食暴露量及砷和无机砷潜在生态危害指数等方法，评估不同阶段贝类的食用安全风险，为海洋环境质量评价和生态风险评估提供参考，为贝类的安全养殖、加工、净化、食用提供科学依据。

1   材料与方法

1.1   样品的采集和处理

在福建宁德三沙湾海区设置6个贝类养殖区(见图 1)，从2013年12月苗蚶开始养殖，到2015年6月，共采集6批次样品。样品采集、贮存与运输依据《海洋监测规范》^[4]第3部分GB17378.3-2007进行。样品采集后立即用密封袋保存，置于保温箱中迅速带回实验室置于冰箱低温保存。采集的泥蚶将外壳冲洗干净，先用纱布擦掉外壳表面的水珠，再用滤纸吸干外壳水分，分别测定其体长、体宽，并称贝类全重。

图  1  养殖泥蚶采样区

Fig.  1  Location of Tegillarcagranosa area

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1.2   样品的检测

匀浆样品自然解冻后，样品消解分析依据《海洋监测规范》第6部分GB17378.6-2007进行，样品分析采用湿重计算。监测元素是：总砷和无机砷。测定仪器：北京吉天仪器有限公司AFS-9130双道原子荧光光度计。仪器条件：光电倍增管负高压300 v，原子化器温度200℃，原子化器高度8 cm，空心阴极灯电流60 mA，载气流量300 mL/min，屏蔽气流量1000 mL/min。同时内插二份平行GBW10024扇贝成分分析标准物质校核^[5]。生物体总砷和无机砷检出限分别为0.20×10^-6和0.04×10^-6。

1.3   计算方法和风险评价

根据养殖贝类体中总砷和无机砷的积累量和养殖时间，计算养殖贝类体中总砷和无机砷的日积累速率(V_总砷、V_无机砷)。其计算公式：

式中：C^T_总砷、C^T_无机砷分别为贝类样品中总砷和无机砷的含量(×10^-6)； C⁰_总砷、C⁰_无机砷为贝类苗种体内总砷和无机砷的含量(×10^-6)；T为从苗种至样品贝的养殖时间(d)。

本文使用的质量评价按照《海洋生物质量》^[6]GB18421-2001和NY/T 5073-2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》^[7]标准进行评价。贝类评价采用单因子污染物指数评价法，即：

式中：I_i监测项的污染指数；C_i监测项的浓度值；S_i监测项的生物质量标准值。

依据被评价海区的主体功能为水产养殖功能区，按照《海洋生物质量》评价标准选择第一类标准进行评价。根据《海洋生物质量监测技术规程》^[8]要求，质量评价以单因子污染指数1.0作为该因子是否对生物产生污染的基本界限，单因子污染指数小于1.0视为该生物未受该因子污染，而大于1.0表明该生物已受到该因子的污染。

健康风险评估(health risk assessment)是综合研究人类暴露于毒性污染物中对健康造成的不同程度影响。无机砷采用每周评估摄入量(estimated weekly intake，EWI)，与世界卫生组织(WHO)制定的暂定每周允许摄入量(provisional tolerable weekly intake，PTWI)进行比较，做出风险评估^[9-12]。

2   结果与讨论

2.1   泥蚶体中总砷和无机砷的积累量

通过跟踪调查宁德三沙湾设置的F1~F6养殖区中泥蚶的总砷和无机砷，结果表明，从2013年12月到2015年6月F1站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~2.46×10^-6，平均值1.82×10^-6，无机砷含量0.10×10^-6~0.26 ×10^-6，平均值0.16×10^-6；F2站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~3.02×10^-6，平均值2.05×10^-6，无机砷含量0.08×10^-6~0.21×10^-6，平均值0.14×10^-6；F3站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~2.98×10^-6，平均值2.02×10^-6，无机砷含量0.11×10^-6~0.22×10^-6，平均值0.16×10^-6；F4站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~2.96×10^-6，平均值1.90×10^-6，无机砷含量0.12×10^-6~0.22 ×10^-6，平均值0.15×10^-6；F5站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~2.34×10^-6，平均值1.84×10^-6，无机砷含量0.11×10^-6~0.21×10^-6，平均值0.16×10^-6；F6站位上泥蚶的总砷含量0.79×10^-6~2.48×10^-6，平均值1.87×10^-6，无机砷含量0.12×10^-6~0.22×10^-6，平均值0.16×10^-6。总体上，6个站位养殖泥蚶(2013.12~2015.7)中的平均总砷(1.82×10^-6~2.05×10^-6)和平均无机砷(0.15×10^-6~0.16×10^-6)的含量差异不大，说明养殖滩涂环境变化不大。

由图 2可知，泥蚶随着养殖时间的增长，体内总砷含量也随之较快增加。苗蚶从2013-12~2014-04总砷含量增加了0.85倍；2014-04~2014-09总砷增加了0.32倍；2014-09~2014-12总砷增加了0.08倍；2014-12~2015-03总砷增加了0.22倍；2015-03~2015-06总砷增加了0.07倍。无机砷表现为随着养殖时间增长，体内无机砷含量缓慢增加，到养殖1 a时间无机砷含量达到最高值的0.22×10^-6，而后又开始逐渐降低，但总体变化不大。泥蚶对总砷的积累效应较强，但泥蚶对无机砷的积累有一个吸收和释放的过程。

图  2  泥蚶中平均总砷和无机砷含量变化

Fig.  2  The content change of total arsenic and inorganic arsenic in Tegillarcagranosa

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2.2   泥蚶体内总砷和无机砷的日均积累速率

近年来，重金属对海洋生物，尤其是底栖滤食性双壳贝类的污染愈来愈严重。抽样调查中发现，贝类产品尤其是泥蚶中重金属砷超标较严重。本文以泥蚶为研究对象，在预选区域从苗种开始对泥蚶整个养殖过程中总砷和无机砷含量变化进行监测，旨在找出泥蚶对砷和无机砷的积累速率。

由表 1可知，滩涂养殖泥蚶随着养殖天数的增加，累积的砷含量也随之逐渐增加。一个养殖约540 d的泥蚶体，F1~F6站位中砷的日均积累速率分别为0~6.33 μg/(kg·d)、0~5.78 μg/(kg·d)、0~6.44 μg/(kg·d)、0~5.89 μg/(kg·d)、0~5.73 μg/(kg·d)和0~5.67 μg/(kg·d)，均为先逐渐增加后降低。F1~F6站位中无机砷的日均积累速率分别为-1.78~0.667μg/(kg·d)、-1.78~0.667μg/(kg·d)、-1.44~0.333 μg/(kg·d)、-0.667~0.250 μg/(kg·d)、-0.111~0.400 μg/(kg·d)和-1.11~0.333 μg/(kg·d)，无机砷含量随养殖天数先逐渐增加后又降低。由此可知，对于泥蚶而言总砷含量随养殖天数增加而逐渐增加，无机砷是先增加后又逐渐降低，大约养殖到1 a左右时，无机砷含量达到最高值，后又逐渐释放降低。

表  1  滩涂养殖泥蚶中总砷和无机砷的日均积累速率

Tab.  1  Average daily accumulation rate of total arsenic and inorganic arsenic in aquaculture Tegillarcagranosa

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由此表明，同种生物体在养殖不同阶段对砷和无机砷的积累速率有差别；泥蚶对砷的积累呈正相关关系，对无机砷的积累无相关性。

2.3   养殖泥蚶的壳长和肥满度与其体中总砷和无机砷含量的关系

在生物学研究中，常常需要一种表征动物生理或营养状况的形态生理指数^[13]。为了测量方便、不用伤害研究对象，研究中经常使用动物个体的体重与身体大小(长轴)，建立评估生理、营养状况的指数，国内一般将这类指数称为肥满度(relative fatness)，而外文文献则更多的称为身体状况指数(body condition index，condition factor)^[9-12]。动物的生理和营养状况本身是个很模糊的概念，在实际应用中一般认为，动物个体的生理或营养状况与其体内储存的能量物质有着正相关关系，而体内存储的能量物质与体重则呈正相关关系；而同样身体大小(长轴)的个体中，体重越大的个体生理状况和营养状况越好，其肥满度指数也就越高。肥满度指数应用于脊椎动物各大类群：鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、兽类；此外，在无脊椎动物中也有类似应用，如：软体动物、甲壳动物、蛛形纲动物等。

泥蚶属软体动物，是双壳纲帘目贝类动物，中国沿海各地均有分布，8~10月份产卵期为生产旺季。泥蚶体中污染物的积累随贝类体长或贝龄的增长而升高^[2]，这只是对同一时期所采贝类样品而言。由于泥蚶不同时期的生殖差异，受测软体部中砷、无机砷的含量相差较大。故用泥蚶的肥满度指数与其体内砷、无机砷积累量的关系，更能客观地反映贝类的生长对体内砷和无机砷的影响。泥蚶肥满度主要是指泥蚶随着养殖时间的增长，泥蚶的体重和壳长之间的关系。本文肥满度用比值法，公式为:

式中:F为肥满度指数；f为体重；k为身体指数(即体长和体高)。

将2013-12~2015-06所采的泥蚶样品中砷、无机砷及其肥满度指数进行统计分析，由图 3可知，泥蚶的肥满度指数与其体内总砷含量成正相关关系，且相关性高度显著(R²=0.8708~0.9799)；无机砷含量与其肥满度没有线性相关。由此表明，泥蚶中肥满度指数与体内总砷的积累量关系密切，这与测定泥蚶体内总砷含量时，测定的是体液和软体部分一起匀浆的样品。当泥蚶体肥满度较差时，匀浆样品中体液所占的比例较高，且肉质较瘦，性腺尚未发育，性腺指数较小，由此，所测的砷含量明显较低；在泥蚶肥满度较高时，在匀浆样品中体液所占比例较低，且贝类需摄取更多的饵料来提供性腺发育，对海水、底质和饵料中的砷的吸收提高，所以样品中砷的含量也随之提高^[14-15]。

图  3  F1~F6站位中泥蚶体肥满度与其体内总砷和无机砷的相关性

Fig.  3  Correlation between F1 to F6 stations in tegillarcagranosa fatness and body of the total arsenic and inorganic arsenic

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2.4   养殖泥蚶体中砷和无机砷的污染评价

本文用的质量评价按照《海洋生物质量》GB18421-2001进行。泥蚶评价采用单因子污染物指数评价法。依据被评价海区的主体功能为水产养殖功能区，按照《海洋生物质量》评价标准选择第一类标准进行评价(1.0×10^-6)。无机砷采用NY 5073-2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》标准进行评价(0.5×10^-6)。

从表 2可知，泥蚶中砷的污染指数0.79~3.02，除了苗蚶未受污染外，其余均是受到总砷污染；无机砷的污染指数0.16~0.52，全部样品均未受到无机砷污染。由于砷的不同形态具有完全不同的化学和毒理性质。其中的无机砷(As^v、As^III)的毒性很高；而有机砷中仅有MMA和DMA有较小的毒性，其它的有机形态大多无毒，所以也可以简单的认为无机砷的含量基本能够反映有毒砷的含量。同时，根据文献报道海生动物型食品中的主要砷形态AsB、AsC和少量的DMA^[16-18]。虽然测出的总砷大部分都超标，但无机砷均未超标，所以总的来说，此次实验养殖的泥蚶还是较安全的。

表  2  泥蚶体内总砷和无机砷污染评价结果

Tab.  2  Results the total arsenic and inorganic arsenic pollution assessment in Tegillarcagranosa

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2.5   砷的膳食暴露量风险评价

养殖泥蚶中的砷大部分是以有机砷的形式存在，无机砷仅占一小部分。由于砷的不同形态具有完全不同的化学和毒理性质。其中的无机砷(As⁺⁵、As⁺³)的毒性很高，进入人体后能与蛋白质中的巯基(-SH)结合，从而抑制酶的活性，引起细胞代谢障碍，神经系统病变，损害毛细管，使肾小管上皮细胞坏死，而有机砷因与巯基没有亲和力，故有机砷的毒性较小，通常认为不具致癌性^[16-20]。所以也可以简单的认为无机砷的含量基本能够反映有毒砷的含量，故用无机砷的限值标准来评价海产品质量较为合适。

人们所摄入的食物遭受到重金属污染的有害程度，很关键是要清楚各种污染物的饮食摄入量，这个量一定要在规定的安全范围内。对于砷和无机砷，世界卫生组织(WHO)制定了一个人类暂定每周允许摄入量(provisional tolerable weekly intake，PTWI)：无机砷为15 μg/kg·bw。重金属每周评估摄入量(estimated weekly intake，EWI)的表达式如下^[21-22]：

式中：c是各类食品中无机砷含量(×10^-6)；FIR为食物摄入量(g)；WAB为体重(kg)^[13]。

根据《中国居民营养与健康现状》(2002年)，中国城市居民鱼虾类水产品的平均摄入为44.9 g(人·d)，而《中国居民膳食指南》(2007年)建议每人每日摄入鱼虾类50~100 g。考虑沿海居民水产品的消费量偏高，按100 g计，假定贝类占水产品摄入的一半，以50 g(人·d)估算贝类产品的人均日摄入量。由表 3可知，此次养殖泥蚶中无机砷的EWI值均小于PTWI，占PTWI的5.5%~6.2%，总体处于安全水平。

表  3  泥蚶中无机砷的风险评估

Tab.  3  Risk assessment of inorganic arsenic in Tegillarcagranosa

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3   结论

(1) 泥蚶随着养殖时间的增长，体内总砷也持续增加，无机砷的变化不显著，泥蚶对总砷的积累效应较强，但对无机砷的积累而言，有一个吸收和释放的过程。泥蚶在整个养殖过程中，无机砷的含量变化不大，说明无机砷在贝类体内可能存在一定的平衡浓度，达到这一平衡值，无机砷的含量不再上升。这可能与贝类体内的金属硫蛋白有关。

(2) 泥蚶的肥满度指数与其体内总砷含量成正相关关系(R²=0.8708~0.9799)，相关性高度显著；无机砷含量与其肥满度没有线性相关。由此表明，泥蚶中肥满度指数与体内总砷的积累量关系密切。

(3) 泥蚶中砷的污染指数0.79~3.02，除了苗蚶未受污染外，其余均受到总砷污染；无机砷的污染指数0.16~0.52，全部样品均未受到无机砷污染。由于砷的不同形态具有完全不同的化学和毒理性质，所以也可以简单的认为无机砷的含量基本能够反映有毒砷的含量，故用无机砷的限值标准来评价海产品质量较为合适。此次养殖泥蚶中无机砷的EWI值均远小于PTWI，仅占PTWI的5.5%~6.2%，其消费引起的潜在致癌风险均为可接受风险。