摘要
随着人类工业化的进程，在过去几十年里环境中的重金属污染不断加剧，尤其是镉(Cd)、砷(As)等重金属已成为沿海和沉积物中常见的持久性污染物，这类重金属污染物在海洋环境中无法自然降解，导致其随食物链不断积累和放大，最后往往对较高营养水平的生物体造成严重的健康问题。而备受消费者喜爱的三疣梭子蟹由于其本身生活特性和行为习性对Cd、As等重金属具有较高的富集水平，这不仅严重影响了三疣梭子蟹的海水养殖，同时给人类健康也带来严重威胁。而目前关于三疣梭子蟹对Cd和As的蓄积特异性及污染防控尚未有人报道，因此，研究Cd和As在三疣梭子蟹体内的蓄积特异性及其防控措施对三疣梭子蟹的健康养殖和人类自身的健康都具有重要意义。 本文采用半静态双箱模型室内模拟实验，分析不同暴露时间和剂量下Cd和As在三疣梭子蟹主要可食用部位肝胰腺和肌肉中的含量，得到该两种组织中Cd和As的富集与释放效应同暴露浓度以及富集时间的相关规律；运用双箱动力学模型研究三疣梭子蟹对Cd和As的富集动力学过程，通过对肌肉和肝胰腺中Cd和As浓度变化进行非线性拟合分析，获得三疣梭子蟹肝胰腺和肌肉对于重金属Cd和As的生物富集系数、生物富集动力学参数，研究Cd和As在三疣梭子蟹中的富集迁移转化规律，揭示了三疣梭子蟹肝胰腺和肌肉中Cd和As的蓄积特异性。此外，在发现Cd的富集效应比较显著且主要集中富集在肝胰腺后，进一步探究了钙离子对Cd富集和释放的影响，以期为三疣梭子蟹的Cd污染防治措施提供理论基础。具体结果如下： 1.在三疣梭子蟹对于Cd的富集-释放实验中，设置了1μg/L、5μg/L、50μg/L三个不同Cd暴露浓度的实验组，结果表明: (1)在富集阶段，肝胰腺和肌肉的Cd富集均随着水体中Cd的暴露浓度升高而增强；在富集随时间变化规律上，较高浓度组5μg/L、50μg/L暴露组中肝胰腺的Cd富集速率均在前期较快，后期放缓，1μg/L暴露组中肝胰腺和三个暴露组中肌肉的Cd富集速率没有显示出明显的规律性。 (2)在释放阶段，三个暴露组肝胰腺和肌肉的释放与组织内富集的Cd浓度呈正相关；在释放随时间的变化规律上，三个暴露组肝胰腺和肌肉没有显示出明显的规律性。 (3)通过双箱动力学非线性拟合分析，1μg/L、5μg/L、50μg/L暴露组中肝胰腺对Cd的BCF分别是12.16、112.77和260.11，BCF随着水体中Cd的暴露浓度升高而升高；1μg/L、5μg/L、50μg/L暴露组中肌肉对Cd的BCF分别是1.85、2.45和1.97，BCF和水体中Cd的暴露浓度没有显示出明显的规律性；同时对比三疣梭子蟹肝胰腺和肌肉的Cd富集-释放结果，肝胰腺对于Cd的富集量、生物富集吸收速率k1、BCF均远高于肌肉，尤其是在富集量上，Cd在肝胰腺中的富集量可达到肌肉的100-1000倍，说明在三疣梭子蟹中肝胰腺是Cd富集的主要器官之一。 2.在三疣梭子蟹对于总砷的富集-释放实验中，设置了5μg/L、20μg/L、100μg/L三个不同总砷暴露浓度的实验组，结果表明: (1)在富集阶段，肝胰腺和肌肉总砷富集均是随着水体中As暴露浓度的升高而增加，此外肝胰腺和肌肉的总砷富集速度均在富集阶段前期较快，而在后期放缓。 (2)在释放阶段，肝胰腺和肌肉As的释放与水体中As的暴露浓度之间没有明显的规律，肝胰腺在整个释放阶段释放速率较为一致，而肌肉组织在释放前期的释放速率较快，后期速率缓慢。 (3)通过非线性拟合分析，在5μg/L、20μg/L、100μg/L暴露组中三疣梭子蟹肝胰腺对总砷的BCF分别是21.21、15.07和10.31，说明BCF随着水体中砷的暴露浓度升高而减少；5μg/L、20μg/L、100μg/L暴露组中肌肉对总砷的BCF分别是5.17、3.74和5.83，说明BCF和水体中砷的暴露浓度无明显关系。对比于第二章Cd的主要富集部位，在本章中总砷的富集也是肝胰腺要高于肌肉，说明肝胰腺也是总砷富集的主要器官之一。 3.基于以上实验结果，我们发现三疣梭子蟹对Cd的富集量要远高于As，且在较高Cd浓度下，三疣梭子蟹对Cd的富集与释放规律较为明显。于是我们选择在Cd的富集-释放实验基础上进一步设计实验以探究钙离子对三疣梭子蟹中Cd富集和释放的影响，以期为三疣梭子蟹养殖过程中Cd污染的防控提供理论基础和技术支撑。在实验中选用较高浓度5μg/L、50μg/L两组不同Cd浓度暴露组及其对应均加入50μg/L氯化钙的加钙暴露组，分别记为Cd5μg/L、Cd+Ca5μg/L、Cd50μg/L、Cd+Ca50μg/L。结果表明: (1)在富集阶段，Cd5μg/L和Cd50μg/L暴露组肝胰腺和肌肉的Cd富集量分别显著高于Cd+Ca5μg/L和Cd+Ca50μg/L(Plt;0.05)，说明钙的加入能够有效降低三疣梭子蟹对于Cd的富集作用。 (2)在释放阶段，Cd50μg/L和Cd+Ca50μg/L暴露组肝胰腺中Cd释放量之间没有没显著性差异(Pgt;0.05)，相比于第二章富集阶段富集Cd越多在释放阶段释放的Cd越多的结果，说明钙能够有效促进肝胰腺对Cd的释放；而钙对肌肉中Cd的释放无明显影响。 综上所述，三疣梭子蟹对Cd的蓄积能力要远大于As，肝胰腺是三疣梭子蟹体内Cd和As的主要蓄积器官之一，Cd在肌肉中含量极低。通过向Cd暴露的水体中添加钙，显著降低了肝胰腺对Cd的富集并促进了对Cd的释放，说明在水体中加入钙可能会是三疣梭子蟹养殖过程中Cd污染防治的有效措施。
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