长江下游及鄱阳湖长江江豚体内元素累积特征比较.docx

摘要：为研究长江下游长江江豚Neophocaenaasiaeorienta1isasiaeorientai1s体内元素的累积情况，采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES),对5头野外死亡长江江豚的心、肾、肺、肝、肌肉、皮肤、脂肪、胃和肠等9种器官组织样品中的14种元素(钾K、钙Ca、钠Na、镁Mg、钻Co、铁Fe、铜Cu.锌Zn、镒Mn、铅Pb、镉Cd、汞Hg、碑As、铭Cr)含量进行测定。结果表明：按干质量计算长江江豚体内的常量元素含量依次为K>Na>Ca>Mg,必需微量元素含量依次为Fe>Zn>Mn>Cu>Cr>Co,非必需微量元素含量依次为Pb>Hg>As>Cd;心、肾、胃中元素平均含量最高，脂肪、肌肉中含量最低；总体上，雄性个体体内Ca和Cr的平均含量显著大于雌性(A0.05),鄱阳湖个体体内K、Ca、Na、Mg的平均含量显著大于长江下游个体(K005),而长江下游个体体内Hg.As平均含量则显著大于鄱阳湖个体(人0.05)。研究表明，各元素在长江江豚组织中的累积特征与其生理特征及生活环境差异有一定相关性，本研究结果可为今后开展长江中下游长江江豚栖息地保护和长江江豚野外死亡个体溯源提供科学参考。关键词：长江江豚；长江下游；元素；累积特征长江江豚是一种主要分布于长江中下游干流及洞庭湖和鄱阳湖的小型齿鲸，是世界上唯一的江豚淡水亚种。自2007年白暨豚1ipotesPeX"/"r被宣告功能性灭绝以后，长江江豚已成为长江中栖息的唯一鲸类动物，也是长江水生生态系统是否健康的重要指示物种o从20世纪80年代至今，长江中下游干流长江江豚的分布范围呈萎缩趋势，分布呈现相对集中且日益斑块化的特征，各群体间的距离渐趋扩大。长江江豚已升级为国家一级重点保护野生动物，其种群极度濒危，保护形势非常严峻。2017年长江江豚科学考察结果表明，长江江豚种群数量约为1012头，其中干流约445头，洞庭湖约为110头，鄱阳湖约为457头。如果长江江豚种群数量持续衰退的趋势得不到有效遏制，10余年内长江江豚将重蹈白暨豚的覆辙，面临功能性灭绝的风险，因此，对于长江江豚的保护研究亟待深入。重金属由于能够抑制体内各种酶的活性，或取代必需金属元素，常直接干扰或损害生物体的正常生理生化功能，会对生物体产生急性或长期的毒理效应。水体重金属污染具有来源广、累积性强、不易降解，以及污染后不易被发现且难于恢复、容易被食物链富集放大等特点。而鲸类动物通常位于水生态系统食物链顶端，其体内组织器官中元素的分布和累积会受到自身代谢及栖息地环境特征的影响。目前，已有学者对相关物种的元素累积特征进行了研究报道，其中包括对长江江豚重金属元素的摄入与累积研究，也包括对东亚江豚、印太江豚和长江江豚等死亡个体组织器官累积特征的研究。由于中国鲸类动物均为国家重点保护野生动物，自然种群数量均较为稀少，野外死亡个体也不易获得，因此，总体上相关的研究报道较少。在长江江豚的主要分布水域，每年均有野外死亡个体的报道，根据长江流域渔业生态公报，2016、2017、2018年分别发现死亡江豚35、29、49头。农业农村部长江流域渔政监督管理办公室管理要求中规定：有关负责单位应及时处理长江江豚死亡样本，科学分析死亡原因，制定科学有效的保护措施。作为上述工作的重要内容之一，本研究中通过较为系统地采样测定和统计分析，探究了长江下游至鄱阳湖水域死亡长江江豚体内元素累积特征，为后期结合长江江豚主要栖息地环境元素特征进行比对分析，进而尝试开展长江江豚野外死亡个体溯源研究，明晰长江江豚死亡水域及致危因素做前期积累，并为长江江豚栖息地保护与修复提供科学参考。1材料与方法1.1 材料本试验中分析的5头长江江豚遗骸为20172018年在长江下游及鄱阳湖沿岸发现的野外死亡个体（表1）。样本收集后迅速带回实验室置于-20°C冰柜中保存。依照张先锋的鉴定方法确定年龄。样本解剖后，取其心、肾、肺、肝、肌肉、皮肤、脂肪、胃和肠9种器官和组织用于元素分析。参照张淮城等的具体取样方法，肌肉取背中部，肝取中部，心取左心室部分，肺和肾取左侧中部，胃壁取主胃，肠道取中段。样品用锡箔纸包裹后分别放在多聚乙烯袋中，置于-80C超低温冰箱中保存以备分析。表1长江江豚样本信息Tab.1InformationonYangtzefin1essporpoiseSamPIeS样本编号samp1eNo.采集地点11cctionsite性别SCX体质量kgbodymass体长/cmbody1ength年龄,aage腐烂程度rotdegreeA安徽安庆AnqingAnhui堆fema1e38.20137.05.6重度江西都昌Ih>changJiangxi雄mn!e19.27101.01.0中度C安敏安庆nqingAnhuiItfemnk16.50136.35.4轻度I)安做安庆AnqingAnhui堆nn!e49.93159.010.3虫度E江苏扬州Yang2houJiangsu雄fema1e18.0578.01.0轻度1.2 方法用解剖刀切取各组织样品，并称其湿质量。将样品匀浆后放入不锈钢盘中，然后置于-20°C冰箱冷藏，经真空冷冻干燥机干燥48h以上至恒重后，称其干质量，计算各组织器官的干湿质量比率。按照国家标准(GB17378.62007)和海洋行业标准(HY/T1322010)中的方法，准确称取0.1g干样于微波消解罐中，分别加入王水、氢氟酸各3m1,盖紧罐盖。将消解罐装入消解仪中，于150°C微波消解24h,直至溶液澄清，待溶液冷却至室温后转移至25m1容量瓶，用蒸储水定容。样本过膜(0.2um)后使用电感耦合等离子体发射光谱仪(赛默飞TCPA7400)测定，根据标准曲线算出各组织器官中钾K、钙Ca、钠Na、镁Mg、钻Co、铁Fe、铜Cu、锌Zn、镒Mn、铅Pb、镉Cd、汞Hg、碎As、格Cr元素的含量，每个样本测定一次。将长江江豚样本按照性别分为雌性组、雄性组，按照年龄分为S组(年龄3a)、M组(3a年龄(8a)和1组(年龄8a),按照发现水域将其分为长江下游组和鄱阳湖组。13数据分析试验数据均采用平均值土标准差（mean±S.D.）表示。采用SPSS19.O统计软件中的单因素方差分析（One-WayANOVA）法和Kruska1-Wa11is法对长江江豚各组织器官中的元素含量进行统计检验分析，用Person方法分析不同年龄组元素含量的相关性,显著性水平设为0.05o2结果与分析2.1 长江江豚不同组织中元素的累积特征长江江豚9种组织器官中的14种元素平均含量见表2o各样本组织中小了、岫、卜也4种常量元素在长江江豚体内含量变幅分别为448.045117.67、86.77-437.83、219.653099.00、35.98-284.30Hgg,平均含量依次为K>Na>Ca>Mg°K和Mg在心组织中的含量最高，Na和Ca在肠组织中的含量最高；4种元素在脂肪中含量均最低；K、Na和Mg元素在各组织中存在差异，而Ca则无显著性差异（处0.05）（表2）oZn、Fe.Cu.Co、Cr.Mn6种必需微量元素在长江江豚体内含量变幅分别为12.51-374.16.55.45-1092.88、0174.34、0.003-0.07、0.23-0.68.0.31-9.29Ugg,平均含量依次为Fe>Zn>Mn>Cu>Cr>Co;Zn在皮肤中的含量最高，Fe.CU和Mn在肝中的含量最高，Cr在心组织中的含量最高，Co在肾组织中的含量最高；Zn.Fe、Co和Mn在脂肪中含量最低；Zn、Fe、Cu、CO和Mn元素在各组织中存在差异，而Cr则无显著性差异（0.05）（表2）oPb、Cd、Hg、As4种毒性元素在长江江豚体内含量变幅分别为0.59131、0.013.92、0.02-0.10.0-0.76gg,平均含量依次为Pb>Cd>As>Hg;Pb和Hg在肝中的含量最高，Cd在肾中的含量最高，As在脂肪中的含量最高；Pb在脂肪中的含量最低，Cd在皮肤中的含量最低，Hg在胃中的含量最低，AS在肝中未检测到；Cd元素在各组织中存在差异，而Pb>Hg和As则无显著性差异(/>0.05)(表2)o表2长江江豚不同组织中各元素的平均含量Tab.2Averageconcentrationofe1ementsindifferenttissuesofYangtzefin1essporpoiseg/g元素心肝W胃肾场皮肤脂肪肌肉c1ementheart1iver1ung5tomachkidneyintestine5kinfatmuw1r5117.67±3230.25±3555.75±2042.90±3300.50±4381.25±1588.05±448.04±3055.31±K2633.83*1857.53fc*1659.76u755.39m1225.66a*2564.851300.55«842.55d2328.36%215.73±276.53±385.55士309.20±300.60±437.83士306.45±86.77±14S.30±75.60205.52178.13304.05】68.17187.66265.0061.1067.332748.67±1930±2485.85±1361.I7±2455.75±3099.00±963.92±219.65士1277.68±1650.08,b1572.08a1582.00a507.87*1405.44*1803.30,781.48k313.58*934.30bt284.30±258.20±163.68±104.70±159.78±256.15±167.63±35.98士222.07±MX132.66,115.11,92.87231.81t*41.63*bt125.64*138.30bt50.36'141.39*fc73.85±153.24±39.25±36.49±40.22±101.25±374.I6±I2.51±39.19士Zn31.61,86.70、23.69h15.75k9.88h49.12*418.7214.12fc28.52h345.13±I092.88±657.80±165.92±429.08±311.40±113.91±55.45±151.68±101.3Ow734.58*284.59b106.37'81.91*r17.021rm.55r87.46'93.OoCCu1.9±1.80fe4.34±3.89,0.24±O.32c0.17±0.09'1.3O±2.15,0.59±O.66'1.06±0.64'0.46±0.56r1.22±1.56cCo0.04±0.02,b0.02±O.02b0.05±0.03*b0.03±0.02h0.07±0.040.02±0.02b0.03±0.02*b0.003±0.01k0.0