青島潮間帶大型海藻重金屬含量特征分析

劉陽(yáng)　相杰友　張凡順

摘 要：研究調(diào)查了青島潮間帶大型海藻重金屬含量并進(jìn)行了富集分析。研究表明，青島潮間帶9種大型海藻生物中重金屬含量差異較大，Cu、Zn和Cd的最高值出現(xiàn)在海帶中，Pb、Cr和As的最高值出現(xiàn)在鼠尾藻中，Hg的最高值出現(xiàn)在珊瑚藻中;不同海藻對(duì)不同重金屬富集能力有差異，綜合富集能力由強(qiáng)到弱的順序?yàn)槭笪苍?石花菜>海帶>珊瑚藻>雞毛藻>孔石莼>裙帶菜>腸滸苔>亮管藻，海帶可以用于Cu、Cd的生態(tài)修復(fù)，鼠尾藻可以用于Pb、As和Cr的生態(tài)修復(fù)。

關(guān)鍵詞：青島潮間帶;大型海藻;重金屬

本研究采集了青島潮間帶常見(jiàn)的大型海藻，測(cè)定了重金屬銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、砷（As）及汞（Hg）的含量，并進(jìn)行了海藻對(duì)海水的富集能力分析。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2019年5-6月在青島潮間帶采集健康完整的大型海藻，用海水洗凈，按分類(lèi)放入聚乙烯袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室，-20 ℃冰箱中保存。

1.2 樣品處理與重金屬測(cè)定

樣品室溫解凍，用高純水清洗干凈，冷凍干燥機(jī)干燥，研缽研磨得樣品干樣，稱(chēng)取0.25 g干樣置于聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL硝酸及2 mL 過(guò)氧化氫，放置過(guò)夜，2.0 MPa 下消解10 min，消解完成后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯坩堝中，蒸至盡干，高純水定容至10 mL，使用原子吸收分光光度計(jì)石墨爐法測(cè)定Cu、Pb、Cd及Cr，火焰法測(cè)定Zn，原子熒光分光光度計(jì)測(cè)定As及Hg[1]。

1.3 海水重金屬的測(cè)定

取海藻周?chē)Ｋ疁y(cè)定重金屬銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、砷（As）及汞（Hg）的含量，使用原子吸收分光光度計(jì)石墨爐法測(cè)定Cu、Pb、Cd及Cr，火焰法測(cè)定Zn，原子熒光分光光度計(jì)測(cè)定As及Hg[2]。將海藻體內(nèi)特定重金屬元素含量除以海水中相應(yīng)元素的濃度，得到海藻對(duì)特定重金屬元素的富集系數(shù)[3]。

2 結(jié)果與討論

共采集海藻9種，其中褐藻門(mén)有鼠尾藻（Sargassum thunbergii）、海帶（Saccharina japonica）、裙帶菜（Undaria pinnatifida）、亮管藻（Hyalosiphonia caespitosa），綠藻有腸滸苔（Enteromorpha intestinalis）、孔石莼（Ulva pertusa），紅藻有雞毛藻（Pterocladia tenuis）、珊瑚藻（Corallina officinalis）、石花菜（Gelidium vagum）。

重金屬結(jié)果顯示（見(jiàn)表1），不同海藻中重金屬含量差異明顯，同種海藻中不同重金屬含量也存在明顯差異。9種海藻Cu含量均值為1.69 mg/kg，最高值出現(xiàn)在海帶（2.57 mg/kg），最低值出現(xiàn)在亮管藻（0.96 mg/kg）;Pb含量均值為0.79 mg/kg，最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（1.69 mg/kg），最低值出現(xiàn)在海帶（0.07 mg/kg）;Zn含量均值為1.48 mg/kg，最高值出現(xiàn)在海帶（2.30 mg/kg），最低值出現(xiàn)在亮管藻（0.61 mg/kg）;As含量均值為7.27 mg/kg，最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（12.86 mg/kg），最低值出現(xiàn)在海帶（4.72 mg/kg）;Hg含量均值為0.019 mg/kg，最高值出現(xiàn)在珊瑚藻（0.042 mg/kg），裙帶菜、雞毛藻及石花菜均未檢出;Cd含量均值為1.11 mg/kg，最高值出現(xiàn)在海帶（1.93 mg/kg），最低值出現(xiàn)在亮管藻（0.38 mg/kg）;Cr含量均值為2.18 mg/kg，最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（3.82 mg/kg），最低值出現(xiàn)在海帶（0.26 mg/kg）。與其他海區(qū)比較，Zn含量要明顯低于南麂列島、流沙灣、湛江近海及浙江近海等海區(qū)的海藻調(diào)查物種（見(jiàn)表2）[3-6]，Pb含量與湛江沿海海藻基本一致，Cd含量與南麂列島基本一致，Cu及Cd要略低于其他海區(qū)，而Cr的含量要高于南麂列島。

實(shí)驗(yàn)中還測(cè)定了大型海藻附近海水中重金屬的含量（見(jiàn)表3），經(jīng)計(jì)算得到不同藻類(lèi)對(duì)特定重金屬元素的富集系數(shù)。結(jié)果顯示，本研究中的9種海藻對(duì)Cu、As、Cd及Cr表現(xiàn)出了較強(qiáng)的富集能力（見(jiàn)表4）。對(duì)Cu的富集系數(shù)介于1 104～2 963之間，均值為1 942;對(duì)Pb的富集系數(shù)介于64～1 577之間，均值為736;對(duì)Zn的富集系數(shù)介于28～105之間，均值為67;對(duì)As的富集系數(shù)介于1 085～2 955之間，均值為1 671;對(duì)Hg的富集系數(shù)介于0～346之間，均值為159;對(duì)Cd的富集系數(shù)介于1 995～10 174之間，均值為5 816;對(duì)Cr的富集系數(shù)介于554～8 187之間，均值為4 672。綜合各種海藻對(duì)不同重金屬的富集能力，由強(qiáng)到弱的順序?yàn)槭笪苍?石花菜>海帶>珊瑚藻>雞毛藻>孔石莼>裙帶菜>腸滸苔>亮管藻。

大型海藻在重金屬生態(tài)修復(fù)中具有重要作用，在進(jìn)行特定重金屬生態(tài)修復(fù)時(shí)可以選擇特定的海藻，如海帶可以用在Cu、Cd的生態(tài)修復(fù)中，鼠尾藻可以用在Pb、As、Cr的生態(tài)修復(fù)中，而本研究中的9種海藻對(duì)Zn和Hg的富集能力較弱，需要篩選其他海藻。如果需要對(duì)海區(qū)進(jìn)行多種重金屬的生態(tài)修復(fù)，最好選擇能對(duì)不同重金屬元素具有較強(qiáng)富集能力的大型海藻組成修復(fù)生物群落[4，7-8]。

3 結(jié)論

不同海藻中重金屬含量差異明顯，同種海藻中不同重金屬含量也存在明顯差異。Cu含量最高值出現(xiàn)在海帶（2.57 mg/kg）;Pb含量最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（1.69 mg/kg）;Zn含量最高值出現(xiàn)在海帶（2.30 mg/kg）;As含量最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（12.86 mg/kg）;Hg含量最高值出現(xiàn)在珊瑚藻（0.042 mg/kg）;Cd含量最高值出現(xiàn)在海帶（1.93 mg/kg）;Cr含量最高值出現(xiàn)在鼠尾藻（328 mg/kg）。

與其他海區(qū)比較，Zn含量要明顯低于南麂列島、流沙灣、湛江近海及浙江近海等海區(qū)的調(diào)查物種，Pb含量與湛江沿海海藻基本一致，Cd含量與南麂列島基本一致，Cu及Cd要略低于其他海區(qū)，而Cr的含量要高于南麂列島。

各種海藻對(duì)不同重金屬的富集能力不同，綜合富集能力由強(qiáng)到弱的順序?yàn)槭笪苍?石花菜>海帶>珊瑚藻>雞毛藻>孔石莼>裙帶菜>腸滸苔>亮管藻，海帶可以用在Cu、Cd的生態(tài)修復(fù)中，鼠尾藻可以用在Pb、As、Cr的生態(tài)修復(fù)中。

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Characteristics of heavy metal contents in macroalgae from Qingdao intertidal zone

LIU Yang1，XIANG Jieyou2，ZHANG Fanshun1

（1. College of Marine Life， Ocean University of China， Qingdao 266000; 2. College of Marine Ecology and Environment， Shanghai Ocean University， Shanghai 200000）

Abstract：The contents of heavy metals in macroalgae from Qingdao intertidal zone were investigated and analyzed. Research found that the contents of heavy metals in 9 macroalgae were significantly different. The highest values of Cu， Zn and Cd were found in Saccharina japonica， the highest values of Pb， Cr and As were found in Sargassum thunbergii， and the highest value of Hg was found in Corallina officinalis. Algae showed different heavy metal enrichment ability and the comprehensive enrichment ability from strong to weak order was： Sargassum thunbergii>Gelidium vagum>Saccharina japonica>Corallina officinalis> Pterocladia tenuis>Ulva pertusa>Undaria pinnatifida>Enteromorpha intestinalis> Hyalosiphonia caespitosa. Saccharina japonica could be used in the ecological restoration of Cu and Cd. Sargassum thunbergii could be used in the ecological restoration of Pb， As and Cr.

Key words：Qingdao intertidal zone; macroalgae; heavy metals

（收稿日期：2019-10-15）