蒙自三种水体鲤鱼体内重金属含量测定毕业论文(设计).doc

2013年度本科生毕业论文（设计）

蒙自三种水体鲤鱼体内重金属含量测定

Determine the Content of Heavy mental in Carp from three waters at Mengzi

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

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作者签名： 指导教师签名：

日期： 日期：

刘荣光 毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单

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主席（组长）

红河学院本科毕业论文 (设计)
摘 要

本文采用微波消解法和原子吸收分光光度计分析蒙自大屯海、长桥海、红寨水库中鲤鱼体内鳃、鳞、皮肤、肌肉和肠等组织中的锌（Zn)、铜(Cu)、铅（Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、5种重金属的含量。研究结果表明，三处水体均受到污染：其中铜和锌含量未超过国家标准，而大屯海的铅、铬、镉（含量分别为12.100mg/kg、7.100mg/kg、4.100mg/kg）长桥海的铅、铬、镉（含量分别为12.300mg/kg、4.600mg/kg、3.800mg/kg）红寨水库的铅、铬、镉（含量分别为12.200mg/kg、5.500mg/kg、4.300mg/kg）均超过国家标准（铅：0.500mg/kg，铬：2.000mg/kg，镉：0.100mg/kg）。

关键词：鲤鱼；重金属；蒙自；微波消解；原子吸收分光光度计

I

ABSTRACT

In this paper, the contents of zinc (Zn), copper(Cu), lead(Pb), chromium(Cr) and cadmium(Cd) were measured by Microwave digestion instrument and atomic absorption spectrophotometer in gills, scales, skin, muscle and intestines of carp from Datunhai, Changqiaohai and Hongzhai reservoir of MengZi. The result showed as follows: three waters were contaminated by heavy metals, of which the contents of Cu and Zn were lower than that of the national standard of water quality while the contents of Pb,Cr and Cd were beyond the national standard of water quality(Pb<0.500kg/mg,Cr<2.000kg/mg and Cd<0.100kg/mg) in Datun Hai (12.100kg/mg, 7.100kg/mg and 4.100kg/mg, respectively), in Changqiao Hai (12.200mg/kg, 5.500mg/kg and 4.300mg/kg, respectively) and in Hongzhai reservoir(12.200kg/mg,5.500kg/mg and 4.300kg/mg, respectively).

Key words: Cyprinus carpio；heavy metal；Mengzi；Microwave digestion；atomic absorption spectrophotometer

II

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目 录

1.前言 1
1.1鲤鱼介绍 1
1.2重金属介绍 1
1.3 原子吸收分光光度计 2
2.材料与方法 3
2.1样品采集 3
2.3组织处理 3
2.4含量测定 4
3.结果与分析 5
3.1三种水体中鲤鱼体内组织的各重金属含量测定表 5
3.2数据分析 7
4.讨论 9
4.1三种水体总中各重金属在与体内的富集情况 10
4.2大屯海、长桥海、红寨水库三个水体的污染情况 10
4.3出现上述结果的原因 10
4.4后期研究工作 11
5.结论 11
参考文献 12
致谢 14
附录 15

IV

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1.前言
1.1 鲤鱼介绍
鲤鱼（Cyprinus carpio）别名：鲤拐子、鲤子。鲤科（Cyprinidae）体长且粗的绿褐色鱼。原产亚洲，后引进欧洲、北美及其他地区。鳞大，上腭两侧各有二须，单独或成小群地生活于平静、水底有生长着水草的底泥的池塘、湖泊、河流中，杂食性，是常见食用和观赏鱼。鲤鱼的蛋白质不但含量高，而且质量也佳，人体消化吸收率可达96%，能为人体供给必需的氨基酸、矿物质、维生素A和维生素D，每100g肉中含蛋白质17.6g、脂肪4.1g、钙50mg、磷204mg及多种维生素[1]。观赏用的锦鲤鱼，在全世界养殖，以日本最的最为突出，是由各种颜色美丽的鲤鱼交配出来的。颜色虽不同，但都属于同一种类[2]。
1.2 重金属介绍
重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视。重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因，并已经严重威胁和影响人类的生存和发展[3]。重金属对人体及其他生物的危害非常大，例如铅一但进入人体很难排除。直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。锌过量时会得锌热病[4]。
鲤鱼是重要经济鱼类，因此对于它体内受重金属污染情况的研究也越来越多，有许多学者报告了其研究结果：90年代末珠江入海河口包括鲤鱼在内的主要经济鱼类肌肉体内重金属含量与80年代相比，铅、锌、铬含量有显著差异，其中铅含量增加，锌和铬下降，其他金属无明显变化[5]。在武汉一带地区中锌的含量最高，其次是铜，部分地区铜和镉的含量都已超过淡水养殖水域水质标准[6]。
长桥海、大屯海和红寨水库是蒙自县主要的水体，由于社会经济的迅速发展以及人们环保意识的降低，使得这三个水体的污染情况日益严重。为保证该水体及其周边的生态系统稳定，保证可持续发展战略的顺利进行，因此对这三个水体的保护和污染监控便迫在眉睫。所以对该三处水体的污染情况进行调查分析就显得十分重要[7]。

2

前言
1.3 原子吸收分光光度计
火焰原子吸收分光光度计是利用各元素的原子蒸汽对光选择吸收的特性而制成的分光光度计。它的原理是利用所测元素的共振辐射，通过其原子蒸汽，测定其吸光度的装置。它有单光束，双光束，双波道，多波道等结构形式。其基本结构包括光源，原子化器，光学系统和检测系统。它主要用于痕量元素杂质的分析，具有灵敏度高及选择性好两大主要优点。广泛应用于特种气体，金属有机化合物，金属醇盐中微量元素的分析[8]。但是检测不同元素需要更换不同对应的阴极灯，因此在测定种类数量较多的元素时，最好一次性将同种元素的所有样品都测完再换下一种元素，这样可以节约很多时间。
火焰原子化法的优点是：火焰原子化法的操作简便，重现性好，有效光程大，对大多数元素有较高灵敏度，因此应用广泛。缺点是：原子化效率低，灵敏度不够高，而且一般不能直接分析固体样品。

2

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2.材料与方法
2.1 样品采集
2.1.1 材料
从大屯海、长桥海、红寨水库三处水体中各取新鲜活鱼（见附录图A）三条并依次称量体长作好记录。
表1 所取鱼样的体长及体重
水体
体长
体重
体长
体重
体长
体重
大屯海
22.370cm
3.225kg
19.570cm
2.895kg
24.380cm
4.032kg
长桥海
26.280cm
3.832kg
20.130cm
2.532kg
22.660cm
3.583kg
红寨水库
26.490cm
4.212kg
25.250cm
4.356kg
25.620cm
3.998kg
2.1.2 试剂，器械
浓硝酸（分析纯，成都市科龙化工试剂厂）、双氧水（天津市风船化学试剂科技有限公司）、超纯水、蒸馏水；试管，胶头滴管，500ml量筒，50ml容量瓶300个。
2.1.3 仪器
消解罐（4个，分别标上序号①②③和空白）、原子吸收分光光度计（PAS-990）（见附录图B)、电子分析天平（BSA223S）、微波消解仪（MD6C-4H）。(见附录图C)
2.2 组织提取
将活鱼放入解剖盘内，用手术刀切开鱼的腹部后，将鱼的内脏和身体分开放置（注意不能相互接触，以免发生相互污染）。从内脏团中将肠和鳃分别分离出来置于离心管中。之后从鱼身体上将鱼鳞、皮肤和肌肉分离下来并分别装入离心管内。所有组织样本做好标记并放入冰箱中冷藏备用。
2.3 组织处理
将冷藏的组织样品从冰箱中取出并在室温下解冻，解冻以后用分析天平称取每种组织各0.5g，分别装入消解罐中，每个消解罐中用移液管分别加入2ml
3

材料与方法
双氧水和10ml浓硝酸。试剂添加完成之后将消解罐外壳的盖子拧紧放入如微波消解仪。
4

材料与方法
微波消解仪使用规范：（1）使用前先往仪器外的排水管里面注入超纯水，然后关闭注水阀。（2）将压强测量器与标有空白的消解罐连接，然后把温度测量棒插入管中。将4个罐子对称放入消解仪的转盘上并固定好，将消解仪盖子盖好。（3）调节消解仪的工步调节器。首先选择工步1，调节温度至120℃，时间设置为3，斜率为8℃/min：其次调节工步2，温度调节为150℃，时间与斜率和工步1相同：最后调节工步3，温度调节至180℃，时间设置为5，斜率为8℃/min。调节完成后便可以启动消解仪，然后将仪器侧面的控制开关拨到自动挡。消解完成后取出消解罐，打开盖子将有害气体排除后讲消解完成的的溶液倒入事先做好标记的50ml容量瓶中（每个消解罐对应一个容量瓶），加入超纯水定容至50ml，定容完成后将瓶口密封好放入冰箱的冷藏室内保存。
2.4 含量测定
利用原子吸收光谱仪对消解完成后的组织溶液进行重金属的定量分析。所得数据用Spass软件进行统计与整理。

7

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3.结果与分析
3.1 三种水体中鲤鱼体内组织的各重金属含量测定表
下图是长桥海水体当中所取鲤鱼体内重金属含量的分析结果，表中个数据均是实验过程中实际所测的数值经过减去空白对照组的数据以后整理所得。
表2 长桥海水体中鲤鱼体内各组织中的重金属含量（mg/kg）
组织编号
组织名称
元素种类
锌(Zn)
铜(Cu)
铅(Pb)
铬(Cr)
镉(Cd)
C2
鳃
2.700
1.300
9.600
8.300
5.100
C3
鳃
3.000
2.000
12.400
2.300
5.300
C4
鳃
3.800
1.900
8.400
3.000
4.800
平均含量
鰓
2.375
1.300
7.600
3.400
3.800
C2
肠子
8.000
3.300
13.800
7.800
5.300
C3
肠子
8.400
1.800
11.100
9.200
5.100
C4
肠子
7.300
2.700
11.700
7.400
5.200
平均含量
肠子
5.925
1.950
9.150
6.100
3.900
C2
肌肉
6.400
1.800
11.000
2.400
5.400
C3
肌肉
7.900
2.100
14.600
11.900
5.400
C4
肌肉
7.500
0.800
17.900
11.700
5.400
平均含量
肌肉
5.450
1.175
10.875
6.500
4.050
C2
鳞
14.300
0.700
19.400
18.500
6.100
C3
鳞
21.000
0.400
27.500
15.800
6.600
C4
鳞
20.100
0.900
22.700
3.800
6.300
平均含量
鳞
13.850
0.500
17.400
9.525
4.750
C2
皮肤
18.200
0200
19.200
14.700
5.900
C3
皮肤
21.900
0.900
22.000
11.900
5.900
C4
皮肤
22.800
1.300
20.600
12.900
5.900
平均含量
皮肤
15.725
0.600
15.450
9.875
4.425
国家标准[16]
50.000
50.000
0.500
2.000
0.100

5

结果与分析
下图是红寨水库水体当中所取鲤鱼体内重金属含量的分析结果，表中个数据均是实验过程中实际所测的数值经过减去空白对照组的数据以后整理所得。

6

结果与分析
表3 红寨水库水体中鲤鱼体内各组织中的重金属含量（mg/kg）
组织编号
组织名称
元素种类
锌(Zn)
铜(Cu)
铅(Pb)
铬(Cr)
镉(Cd)
C2
鳃
7.700
0.800
24.500
0.600
6.600
C3
鳃
7.100
0.900
24.200
2.200
5.500
C4
鳃
7.600
0.900
26.500
1.100
6.700
平均含量
鰓
5.600
0.650
18.800
0.975
4.700
C2
肠子
4.700
8.400
17.300
5.700
5.500
C3
肠子
5.100
3.000
21.800
7.400
6.200
C4
肠子
7.900
1.800
21.600
6.000
6.400
平均含量
肠子
4.425
3.300
15.175
4.775
4.525
C2
肌肉
5.000
0.400
6.600
5.100
5.600
C3
肌肉
4.000
0.400
4.500
2.000
5.600
C4
肌肉
3.500
0.300
6.800
0.500
5.300
平均含量
肌肉
3.125
0.275
4.475
1.900
4.125
C2
鳞
20.500
1.100
29.700
20.200
6.700
C3
鳞
23.900
0.900
27.600
16.100
6.400
C4
鳞
23.200
0.700
26.000
14.300
7.000
平均含量
鳞
16.900
0.675
20.825
12.650
5.025
C2
皮肤
17.400
1.300
4.500
5.600
1.400
C3
皮肤
15.900
0.900
2.600
2.400
0.600
C4
皮肤
19.700
0.800
2.400
2.800
0.600
平均含量
皮肤
13.250
0.750
2.375
2.700
0.650
国家标准[16]
50.000
50.000
0.500
2.000
0.100

7

红河学院本科毕业论文 (设计)
下图是大屯海周边养殖水体当中所取鲤鱼体内重金属含量的分析结果，表中个数据均是实验过程中实际所测的数值经过减去空白对照组的数据以后整理所得。

7

结果与分析
表4 大屯海周边养殖水体水体中鲤鱼体内各组织中的重金属含量（mg/kg）
组织编号
组织名称
元素种类
锌(Zn)
铜(Cu)
铅(Pb)
铬(Cr)
镉(Cd)
C2
鳃
12.200
0.700
10.000
6.400
5.400
C3
鳃
12.300
0.700
10.700
4.100
5.300
C4
鳃
10.600
0.900
10.500
1.900
5.600
平均含量
鰓
8.775
0.575
7.800
3.100
4.075
C2
肠子
6.100
2.100
15.200
1.500
5.600
C3
肠子
6.200
2.400
13.100
1.000
5.800
C4
肠子
6.500
2.100
12.600
1.300
5.500
平均含量
肠子
4.700
1.650
10.225
0.950
4.225
C2
肌肉
3.700
0.900
16.900
9.900
6.000
C3
肌肉
3.000
0.100
19.600
11.400
5.900
C4
肌肉
2.400
0.200
20.200
7.900
6.000
平均含量
肌肉
2.275
0.300
14.175
7.300
4.475
C2
鳞
24.400
1.100

21.500
28.400
6.200
C3
鳞
20.000
0.600
19.100
17.500
5.900
C4
鳞
21.000
1.100
21.200
14.100
5.800
平均含量
鳞
16.350
0.700
15.450
15.000
4.475
C2
皮肤
26.700
1.100
18.700
0.400
5.600
C3
皮肤
19.300
0.300
18.300
2.300
5.300
C4
皮肤
11.200
0.300
17.700
1.000
5.500
平均含量
皮肤
14.300
0.425
13.675
0.925
4.100
国家标准[16]
50.000
50.000
0.500
2.000
0.100

3.2数据分析
3.2.1 长桥海
表2结果表明：锌元素在皮肤中含量较多(22.800mg/kg)，在鳃中含量较少(2.700mg/kg)；铜元素在肠子中的含量较多(3.300mg/kg)，在皮肤中含量较少(0.200mg/kg)；铅(27.500mg/kg)、铬(18.500mg/kg)、镉(6.600mg/kg)元素在鳞中含量较多，在鳃中含量较少。总体来看食用部分和非食用部分的铅、铬、镉元素超过了国家相关标准。
3.2.2 红寨水库
表3结果表明：铜元素在肠子中的含量较多(8.400mg/kg)，在肌肉中含量较少(0.300mg/kg)；锌(23.900mg/kg)、铅(29.700mg/kg)、铬(20.200mg/kg)和镉(0.700mg/kg)元素在鳞中含量较多，在皮肤和肌肉中含量较少。食用部分的铬和镉元素超过了国家相关含量标准。
3.2.3 大屯海养殖水体
表4结果表明：锌元素在皮肤中含量较多(26.700mg/kg)，在肌肉中含量较少(2.400mg/kg)；铜元素在肠子中的含量较多(2.400mg/kg)，在肌肉中含量较少(0.100mg/kg)；铅(21.500mg/kg)、铬(28.400mg/kg)、镉(6.200mg/kg)元素在鳞中含量较多，铅在鳃中含量较少(10.000mg/kg)，铬(0.400mg/kg)、镉(5.300mg/kg)在皮肤中含量较少。食用部分的铅元素和镉元素超过了国家标准。

8

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4.讨论
4.1 三种水体总中各重金属在与体内的富集情况　
下图说明了五种重金属在鲤鱼体内各组织中的富集情况，可以看出铅元素的含量在除了皮肤以外的组织中都为最高，锌元素在各组织中含量最少。鳞的重金属含量在五种组织中普遍都高于其他组织。

图1. 三种水体里各元素在五种组织中的平均含量（mg/kg）
从下图中可以看出三种水体中的铜元素和锌元素含量都明显低于国家标准，而铅、镉、铬三种元素含量都高于国家标准，五种重金属含量高低在三种水体当中走势都基本一致：铅元素含量最高，锌元素最少。

9

讨论
图2. 不同水体中各重金属在鲤鱼体内所有组织中的平均含量（mg/kg）
4.2 大屯海、长桥海、红寨水库三个水体的污染情况
从图1和图2中可以看出：同一组织中不同重金属含量差异较为明显（P≤0.01）。各种金属在各组织中的含量比较为锌：鳞＞皮肤＞肠子＝鳃＞肌肉；铜：肠子＞鳃＝肌肉＝鳞＝皮肤；铅：鳞＞肠子＝皮肤＝鳃＞肌肉；铬：鳞＞肌肉＞皮肤＞肠子＞鳃；镉：鳞＞肌肉＞＝鳃＝肠子＞皮肤。三个水体中五种重金属含量大小顺序为铅＞锌＞铬＞镉＞铜。五种元素中，只有铅元素与国家标准差异较小（P≤0.05），其余元素与国家标准差异明显(P≤0.01)。
4.3 出现上述结果的原因
由于在生物体内的不同组织对重金属的富集量不同，所以对于同一条鱼，由于其每个组织与环境进行物质交换和接触的程度不同，所以导致某些组织器官重金属含量较多而某些器官有较少[17]。例如由于鳞存在于鱼体的最外侧，而且在正常情况下从其出生直至死亡都一直存在所以导致鳞与水体和底泥等生活环境接触最为多，所以导致鳞中的重金属含量较其他组织要多。对于重金属而言，不同重金属在生物体内的富集量也不同，原因是某些元素是生物体生命活动中必须的元素，而且需求量较大，例如铜和锌元素等：因此，该类重金属元素会比其他元素的富集量较为突出。但是某些元素的含量却异常多余其他元素含量，例如铅元素在大多数器官中的含量就高于铜和锌元素，出现该种情况的原因一般就是该水体受到该种重金属元素的污染，导致铅元素含量高于正常情况下应该最多的铜和锌。
4.4 后期研究工作
由于此次研究只针对水体进行研究，因此数据结果可能存在不够完善和普遍性较低等问题。因此下一步研究可以将范围扩大到该三处水体的水源等地方，云南省地处高原，平均海拔都在3000米以上，因此下步研究目标应选在三处水体附近的山川河流及水源地中。若要判断是否确实因为某元素污染了该水体，就必须找到该水体的水源，并对其中的生物和水体等进行测量，再与此次是要结果进行对比，就能判断是污染造成铅元素的含量过高，还是其他地形等原因。
10
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11
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5.结论
鲤鱼的组织中鳞的重金属含量最多，其次是肠子和鳃，最少的是肌肉。肠子中的铜元素较其他组织含量较多
蒙自的长桥海、红寨水库和大屯海养殖地三处水体的五种重金属中铜(Cu)和锌(Zn)在鲤鱼体内的含量均显著(P≤0.05)低于国家鲤鱼体内重金属含量的相关标准值，而铅(Pb)、铬(Cr)和镉(Cd)这三种元素都高于国家相关标准(P≤0.05),三处水体都受到重金属的污染。所以应当进行污染治理并且加强环境保护力度。出现上述结果的原因有很多，在此对可能性较大的集中原因进行讨论分析。
最主要的可能是地理位置，由于在红寨水库附近有各种工厂（例如永金选矿厂），并且处于人口较稠密地区所以导致水体污染比较严重。大屯海由于是选用养殖水体进行研究，所以水体污染程度相对较低。
另一个原因可能是实验本身的原因，有可能是消解不彻底，消解方法有误，获取鱼体内组织时可能混杂有污泥等。若确实是这类问题，将在以后试验当中进行改善并多次重复实验。

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致　谢

至此，论文已经到尾声了。在此由衷地感谢我的导师杜民老师，虽然他刚来到我们学校时间不久，与我相处的时间不长，但是他给我的感觉就如同之前已经相处了好多年年一样，他严谨细致、一丝不苟的工作作风是我工作和学习中的榜样。从开始选题，到开题答辩再到现在的论文答辩，整个过程当中，杜民老师都一直敬业地指导我。由于第一次接触这类问题，所以我有很多不懂的地方，经常出错，但是导师却细心地一一帮我指出并指导我改正。所以，这篇论文有一大半来源于导师的辛劳和帮助。再次感谢杜民老师的辛勤指导，没有他，只靠我一个人是完不成这篇论文的。
其次我还要感谢全舒周老师等负责实验室的老师，在试验阶段多亏各位老师给予积极地配合。我在借用实验仪器和试剂的时候，他们都尽力帮助我：我对于实验仪器操作上有疑问时，老师都会细心地教我，没有他们我的实验无法完成。
感谢在学院里帮助和教导过我的所有老师，谢谢你们在大学的4年当中给与我教导，使我不仅学习到了有用的科学知识和做人的心得，为我在毕业之后步入社会提供了坚实的基础。
最后我要感谢我的父母，没有他们我永远无法走到如今这一步。人人都说“供一个大学生不容易。”但是他们却做到了，他们不仅养育了我20多年，而且将他们所有的爱和温暖都奉献给了我。如今他们的“苦日子”终于到头了，因为我终于能够有机会将他们给予我的东西十倍地以我的方式给予他们。

2013年6月

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附录

图A鲤鱼鱼样

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图B原子吸收分管光度计 图C微波消解仪

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