北京市场四种食用鱼的总汞和甲基汞的含量分析.pdf

新应用 New Application北京市场四种食用鱼的总汞和甲基汞的含量分析孙瑾 陈春英 李柏 李玉锋 王江雪 高愈希 柴之芳中国科学院核分析技术重点实验室和中国科学院高能物理研究所 （北京 100049）汞是一种有毒的重金属元素，有来自自然界的，也有来自人类活动的，后者主要来自汞资源的开采和利用、发电厂的废气排放，其他工业废物排放和废弃物处理。汞的毒性依赖于它的化学形式，其中甲基汞的毒性最大。甲基汞暴露对于人类的风险在于它的生物致畸作用、免疫毒性，最重要的，是它的神经毒性效应1。汞在合适的自然环境条件下，会发生一系列复杂的化学变化，生成甲基汞2。由于甲基汞具有脂溶性的特点，易于穿透生物膜在生物体中大量积累，具有很高的稳定性，并在组织中长期存在难以消除。因此，甲基汞特别容易富积在捕食动物体内。除了职业暴露外，鱼被认为是人类汞暴露的主要来源3,4。鱼在世界许多地方被广泛食用，因为它具有高蛋白质含量，低饱和脂肪酸并且还含有丰富的有益健康的不饱和脂肪酸等优点。但是除了上述提到的重要营养物质外，鱼还能在它们的组织器官中积累重金属物质，因此成为这些元素进入人体的一个主要食物来源。在水体中各种形式的汞可通过微生物作用转化为甲基汞，从而显著地增加了其毒性。汞通过食物链的积累大多数是甲基汞。有研究表明，鱼通过食物链可富集水中纳克级甲基汞 1020 万倍，对无机汞的富集倍数在 103数量级上5因此，研究水生生物的甲基汞的浓度和分布对于预测和评价它对人类潜在的影响是非常有必要的。我国国家食品卫生标准规定，淡水鱼总汞含量小于等于 0.3 mg/kg，其中甲基汞含量小于等于 0.2 mg/kg6。本文研究了四种北京市场上人们经常食用的，具有不同生活习性和食性的鱼的肌肉组织，肝脏和鳃的总汞和甲基汞的含量，旨在预测和评价汞对人类健康的潜在的影响，从而指导人们科学饮食。1 材 料 与 方 法1.1 样品加拿大国家研究委员会(NRCC)研制的标准参考物质狗鲨鱼肝(NRC DOLT-3)、狗鲨鱼肉(NRC DORM-2),作为分析方法的质量控制。另从北京市场购得北京地区养殖的鲜活的鲤鱼(Cyprinus carpio)，草鱼(Ctenopharyngodon idellus)，鳙鱼(Aristichthys nobilis)和黑鱼(Channa maculata)各 8 条。宰杀，取鱼鳃，肝脏，剔去鱼刺取背部一定量肌肉组织，冷冻干燥，干透后用玛瑙研钵研碎，装入预先经酸浸泡和去离子水清洗烘干的聚乙烯小瓶中存放待用。1.2 仪器与试剂仪器：电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,Thermo Scientific X7 series)；超声波清洗仪离心机。所有容器均用30的硝酸浸泡 2 天，使用前用去离子水清洗干净。试剂：氯化甲基汞溶于 2(v/v)HNO3配成浓度为 1 g Hg/L 储备液，于 4C 冰箱中保存。1000 g/mL Hg2+标准储备液 GBW。100g/mL In 标准储备液 GBW 080270。所需工作溶液在实验当天逐级稀释，现用现配。CH2Cl2；HNO3和 HCl 均为 MOS 级；2 巯基乙醇；Milli-Q 超纯水。1.3 样品处理称 取 0.10.3g 样 品 于 5mL 离 心 管 中，加 入 2mL 6mol/L HCl 溶液，放置过夜，超声 2h，然后 4000rpm 离心 10min，取上层澄清溶液 0.5mL 用去离子水稀释 5 倍准备测量总汞；另取 1mL 上清液加入 1mL CH2Cl2,剧烈振荡，4000rpm 离心 10min取下层有机相，再于水相中加入 1mL CH2Cl2，重复上述步骤，两次有机相合并，加水 2mL，置于 60C 水浴加热并充入氮气，使有机相完全蒸发，加水定容至 4 mL，准备测量甲基汞。同时做空白试验7。1.4 ICP-MS 条件以 1g/L 的 Be，Co，In，U 混合标准溶液对仪器条件进行最优化选择。优化参数见表 1。1.5 测量用含 20ng/mL In 的 2%HNO3(v/v)溶液作为内标在线加入，样品直接进入 ICP-MS 检测，每个样品平行测量 3 次，样品之间用 2%HNO3(v/v)和 0.1%2 巯基乙醇的混合溶液清洗管路以减少汞的记忆效应8。2 结果2.1 标准工作曲线的绘制和方法的检出限MeHgCl 储备液用去离子水稀释，HgCl2标准储备液用 1.2mol/L HCl 分别配成浓度为 0，1，5，10，20，50 ng/mL 的 Hg 溶液，ICP-MS 测量并绘制标准曲线。回归方程，相关系数(r)和检出限(LOD)见表 2。检出限以 3 倍空白的标准偏差计算。2.2 标准参考物质的测定标准参考物质鱼肉（DORM-2）和鱼肝(DOLT-3)作基金项目：国家自然科学基金十五重大基金(10490180)以及国际原子能机构资助项目(No.13246/R0)表 4：北京市场不同鱼肉中总汞和甲基汞含量的测定(n=8)新应用 New Application总汞和甲基汞平均含量最高值，可排出如下顺序：黑鱼 鳙鱼 草鱼 鲤鱼,此结果与它们的生活习性和食性有关。鲤鱼和草鱼一般生活在水的上层，主要以草食性为主；鲢、鳙则生活在池塘的中央水层中，以浮游生物为主要食料，口一般较大鳃耙细长密集，其作用好似一个筛子，用来滤食水中的浮游植物和浮游动物；而黑鱼生活在水的下层，主要以捕食其他鱼虾为食，齿利、鳃耙少，食物链较长(至少有 4 个环节)，因此积累了更多的汞。由此，我们得出结论，不同鱼类总汞污染水平由高到低依次为：肉食性鱼类 杂食性鱼类 植物食性鱼类，底层鱼类 中、上层鱼类。因此鱼体中汞含量主要取决于不同鱼类的栖息水层和食物链的长短。另外，由表中可看出，尽管四种鱼的生活习性不同，在食物链中所处的位置也不相同，但在其肌肉组织中甲基汞所占总汞的比例是基本一致的，总汞高，甲基汞亦高，呈明显正相关性(图 1)。2.3.2 汞在鱼体不同组织和器官中的分布肝脏作为动物体内的解毒器官,一般认为无机汞主要积存于肝和肾内。有研究表明，在肝脏组织中，汞主要以无机汞的形式与蛋白结合。鳃作为鱼的呼吸器官，具有呼吸、保持酸碱平衡、排泄和调节渗透压等重要功能。鳃是表 1：ICP-MS 工作条件表 2：标准曲线和检出限表 3：标准参考物质的测定(x-s，g/g，n=3)*参考值为超声波辅助溶剂萃取电感耦合等离子体质谱法测定总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的质量控制，其测量值与标准值吻合很好。结果见表 3。2.3 北京鱼的总汞和甲基汞含量的测定2.3.1 不同鱼体汞的富集与食性的关系 表 4 列出每一种鱼肉 8 个样品测定的范围和平均值及甲基汞所占总汞的百分比。由此表可看出，按各种鱼肉中图 1：鱼肉中总汞与甲基汞的相关性表 5：鱼肝和鱼鳃中总汞和甲基汞含量的测定(n=8)新应用 New Application鱼在水体中进行气体交换和离子转移的器官，受水体重金属污染时，鳃比其他组织更迅速地积累这些化合物。因此，被认为是监测水质的非常有效的指示剂。表 5 列出汞和甲基汞在鱼鳃和鱼肝中的含量。汞进入鱼体的途径主要通过肠道和鳃进行吸收并且蓄积在体内。在鱼体中，总汞和甲基汞的含量以肌肉组织中最多，肝脏和鳃较少；甲基汞所占总汞的比例为：肌肉组织 鳃 肝脏，甲基汞主要蓄积在可食用的肌肉组织中。图 2 表明汞和甲基汞在不同鱼体的不同组织和器官中的分布。3 讨论鱼类汞浓度的高低能够反映当地汞污染的水平。鱼肉中的总汞和甲基汞的含量对于预测和评价其对人类存在的潜在的风险，指导人们健康饮食具有重要的意义。研究表明，汞主要存在于可食用的鱼的肌肉组织中，并且 80是以甲基汞的形式存在。长期食用被汞污染的鱼类产品是一般人群甲基汞暴露的主要来源，人体内汞含量轻微超标对成人的危害虽然并不明显，但却能破坏儿童的神经系统和认知行为，国际上对于孕妇和儿童食鱼与汞的暴露有相当多的研究。根据美国环保局(EPA)的报告，2000 年美国将近 500 万名妇女体内的汞含量高于安全标准，每年可能有高达 30 万名新生儿因为汞的侵害其智力和神经系统受到一定的影响。根据美国科学家的多年监测和研究发现，海洋鱼类肉中含有大量的甲基汞存在。专家建议儿童、孕妇应尽量少食用深海鱼类和深海鱼油。2004，美国食品及药品管理局(FDA)和 EPA 根据甲基汞含量修改了食用鱼贝类的建议，目的是防止孕妇、可能怀孕的女性、哺乳期妇女、婴儿摄取过量的汞。建议食用汞含量少的鱼贝类，每周摄入量不超过 340 克，而对于汞含量高的鱼贝类每周摄取量不要多于 170 克9。对于淡水鱼，汞的含量与不同种鱼所在的食物链的位置有关，捕食性的鱼的汞含量高于草食性的鱼。因此，我们宜选择食用汞含量低的鱼，限制性地食用汞含量高的鱼。2003 年世界卫生组织关于饮食中汞的摄入设立的指导原则建议汞的每周摄入量（PTWI）为每人不超过 300 g 总汞，其中甲基汞不超过 100 g，对于一个 60 公斤重的人，相图 2：汞在鱼体中的分布05101520253035404550参考文献1 王夔.生命科学中的微量元素.第 2 版.北京：中国计量出版社，1996，894 921.2 柴之芳,祝汉民.微量元素化学概论.北京：原子能出版社，1994，255 259.3 Holsbeek L,Das HK,Joiris CR.Mercury in human hair and relation to fish consumption in Bangladesh.The Science of the Total Environment,1996,186:181-188.4 Nakagawa R,Yumita Y,Hiromoto M.Total mercury intake from fish and shellfish by Japanese people.Chemosphere,1997,35:2909-2913.5 刘永懋，翟平阳.甲基汞在水生生物体内富集倍数的研究.水资源保护，1996，3:1-9.6 GB2736 94 淡水鱼类卫生标准.7 孙瑾，陈春英,李玉锋,等.超声波辅助溶剂萃取电感耦合等离子体质谱法测定生物样品中的总汞和甲基汞.光谱学与光谱分析.已接受.8 Li YF,Chen CY,Li B,et al.Elimination efficiency of different reagents for the memory effect of mercury in using ICP-MS.J.Anal.At.Spectrom.,DOI:10.1039.9 US EPA.What you need to know about mercury in fish and shellfish.2004.10 WHO.Summary and conclusions of the sixty-first meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives(JECFA),JECFA/61/SC,2003.当于每公斤体重每周摄入5 g 的总汞，1.6 g的甲基汞10。根据表 4 的结果，以含汞量最多的黑鱼为例，其总汞含量为 47.4 ng/g 湿重,甲基汞 38.1 ng/g 湿重，以甲基汞的限量来计算，那么每人每周可吃约 2.6 公斤的鲜鱼。一般来说，大部分人都不会达到这个限量。根据我国国家食品卫生标准规定，淡水鱼总汞含量小于等于 0.3 mg/kg，其中甲基汞含量小于等于 0.2 mg/kg。表 4 的结果表明，北京市场四种人们经常食用的鱼体汞含量均低于国家标准。因此，人们可以放心食用。