广州市白云山雀形目鸟体内汞、砷与硒残留分析.doc

邹发生等：广州市白云山雀形目鸟体内汞、砷与硒残留分析 323广州市白云山雀形目鸟体内汞、砷与硒残留分析邹发生1，杨琼芳1，崔昆燕21. 华南濒危动物研究所，广东 广州 510260；2. 中山大学测试中心，广东 广州 510275摘要：测定了广州市白云山白头鹎（Pycnonotus sinensis）、暗绿绣眼鸟（Zosterops japonicus）、大山雀（Parus major）和白眉鵐(Emberiza tristrami )飞羽、胸肌和肝脏中的汞、砷和硒残留量。汞和砷在鸟体内残留量的分布模式都是，羽毛肝脏肌肉；而硒在鸟体内残留量的分布模式是肝脏肌肉羽毛，与汞和砷的分布模式不同。鸟组织中的汞质量分数存在种间差异，但不同组织间差异程度不同，白眉鵐肝脏、肌肉中的汞质量分数极显著（或显著）高于暗绿绣眼鸟肝脏、肌肉中的汞质量分数，而2种鸟羽毛中的汞质量分数没有显著差异。鸟组织中砷和硒质量分数的种间差异不明显。羽毛对汞有高的富集作用，用羽毛监测环境中的汞污染比用肝脏和肌肉监测环境中的汞污染更灵敏。在鸟组织中，汞质量分数、砷质量分数和硒质量分数间的相关性较差，只有白眉鵐羽毛中的汞质量分数与硒质量分数存在显著相关性，其回归方程为Y汞=0.657X硒-0.237（p=0.025）。几个地区鸟组织中汞、砷和硒的质量分数的比较表明，广州市白云山受重金属和硒污染程度较低。关键词：汞；砷；硒；鸟；广州市白云山中图分类号：X174 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）03-0320-04环境中的重金属及其它金属元素会通过食物链在鸟体内富集，鸟体组织中的金属质量分数反映了鸟类所处环境背景中的金属质量分数的高低。例如，北京重工业区麻雀（Passer montanus）体内重金属和硒质量分数比对照区（非工业区）的高1。Erry等人2比较英格兰西南部高砷区与苏格兰低砷区红隼(Falco tinnunculus)体内砷富集状况，结果是英格兰红隼的肝、肾和肌肉中的砷质量分数约是苏格兰红隼肝、肾和肌肉中砷质量分数的3倍。大量的研究表明鸟类是环境监测较好的指示生物1, 36。因此通过测定不同地区（或不同历史时期）同种鸟相同部位同一组织的重金属质量分数，就可以比较不同地区（或不同历史时期）相同污染物的污染程度。汞对生物体的危害已得到公认。关于砷对鸟类的危害研究较少。硒是生物体内的基本元素，是食物中的主要成分，普遍存在于土壤、扬尘中。工厂和废水处理厂将大量的砷排放入港口河流中7。有研究指出，过量的硒能引起生物体繁殖能力减弱，发育出现畸形。Hoffman等8在美国加里福尼亚Kesterson水库研究美洲瓣蹼鹬（Fulica americana）、绿头鸭（Anas platyrhynchos）、黑颈长脚鹬（Himantopus mexicanus）和黑颈鷉鸊（Podiceps nigricollis）体内硒含量对鸟体繁殖力的影响，结果是因为水体中硒含量偏高，40%的巢至少有一只死鸟。白云山位于广州市的北面，面积约28 km2，是广州市著名的风景区，每年游客上千万。白云山的环境质量受到广州市政府和广州市民的密切关注，然而用鸟类监测白云山风景区的环境质量未见报道。本研究通过测定白云山几种雀形目鸟类组织中的重金属及硒的残留量，分析广州市白云山环境质量现状，为白云山和广州市的环境质量监测提供数据。1 材料与方法1999年11月至2000年1月在白云山捕获雀形目鸟类白头鹎（Pycnonotus sinensis）2只、暗绿绣眼鸟（Zosterops japonicus）5只、大山雀（Parus major）3只、白眉鵐(Emberiza tristrami )5只（在白云山，前3种鸟是留鸟，白眉鵐是冬候鸟）。鸟处死后，取鸟类的初级飞羽、胸肌和肝脏作为测试样品。存放在聚乙烯袋子中，置于-20 冰箱中保存，并于2000年9月进行测定。样品从冰箱中取出，放置至室温。羽毛称取约0.1 g（称准至0.1 mg），肌肉、肝脏称取约0.2 g。羽毛用去离子水洗涤三遍，去除羽毛表面上的杂质和杨尘，然后剪碎。所有样品在60 烘至恒质量，称质量后于圆底消化管中，加入硝酸10 ml、高氯酸2 ml，连接空气冷凝管，摇匀，插入沙浴池中，消化48 h至溶液基本澄清透明时冷却，定容至25 ml，摇匀。参考食品中汞、砷和硒的测定方法，用AFS-230型原子荧光光谱仪，分别对鸟的肌肉、肝脏和羽毛中的汞、砷和硒质量分数进行测定9, 10。数据处理用SPSS10统计软件中的曼-惠特尼U检验（Mann-Whitney U test）作平均数显著性检验。用皮尔逊积矩相关系数（Pearson）比较相关性。回归也用SPSS10软件统计。2 结果2.1 白云山雀形目鸟组织汞质量分数从表1可以看出，总体上羽毛中汞的质量分数比肝脏和肌肉中汞的质量分数高，在所有15个羽毛的样本中都检测出汞。而肝脏和肌内汞质量分数较低，白头鹎的1个肌肉样本、暗绿绣眼鸟2个肌肉样本和3个肝脏样本甚至没有检测出汞（检测下限是0.001 g/g）。比较4种鸟的肝脏、肌肉和羽毛中的汞质量分数，以白头鹎羽毛中的汞质量分数最高，达0.499 g/g，而以白头鹎肌肉中汞质量分数最低，仅0.001 g/g。对样本数较多的暗绿绣眼鸟和白眉鵐组织间平均汞质量分数进行比较，发现暗绿绣眼鸟的肝脏与羽毛间、肌肉与羽毛间汞质量分数有极显著差异，羽毛中汞质量分数显著高于肝脏和肌肉中的汞质量分数；而暗绿绣眼鸟的肝脏与肌肉之间，白眉鵐的肝脏与肌肉之间、肝脏与羽毛之间、肌肉与羽毛之间汞质量分数都没有显著差异（表2）。汞在雀形目留鸟组织中的质量分数分布模式是：羽毛肝脏肌肉。表2 暗绿绣眼鸟和白眉鵐各组织间汞、砷和硒质量分数显著性测验双尾概率值组织暗绿绣眼鸟白眉鵐汞肝脏-肌肉0.6160.424肝脏-羽毛0.0060.842肌肉-羽毛0.0050.159砷肝脏-肌肉0.0580.093肝脏-羽毛0.0090.009肌肉-羽毛0.0070.009硒肝脏-肌肉0.1750.009肝脏-羽毛0.0460.009肌肉-羽毛0.4650.009 表示差异显著；表示差异极显著（p0.05差异显著，p0.05无显著差异）2.2 白云山雀形目鸟组织砷质量分数 表1 几种雀形目鸟类组织中汞、砷和硒平均质量分数 g/g（干物计算）重金属 组织 统计项目白头鹎大山雀暗绿绣眼鸟白眉鵐汞肝脏平均值标准差0.1580.1370.2100.2500.0120.0170.2570.340范围0.0610.2550.0650.498ND0.0360.0400.854肌肉平均值标准差0.0010.0010.1080.1160.0060.0120.1080.095范围ND0.0020.0260.241ND0.0270.0230.271羽毛平均值标准差0.4990.3590.4600.3760.2420.0910.2180.117范围0.2450.7530.1630.8830.1790.4010.1250.481砷肝脏平均值标准差0.0760.1070.1800.2510.1090.0770.1070.053范围ND0.1520.0140.474ND0.1740.0470.186肌肉平均值标准差ND0.0500.0340.0220.0490.0430.047范围NDND0.0190.086ND0.109ND0.113羽毛平均值标准差1.6840.4741.9110.6481.9030.3751.2810.430范围1.3492.0191.1882.4401.3762.2930.6151.682硒肝脏平均值标准差3.8640.8484.5712.8323.1512.0523.1350.464范围3.2694.4682.7127.8301.9616.7592.6913.914肌肉平均值标准差1.8930.1001.8200.8921.8380.9891.9460.260范围1.8221.9641.0622.8020.7782.8601.5262.240羽毛平均值标准差0.5440.7442.9220.6181.5320.7110.6940.165范围0.0181.072.2083.2820.8662.7500.5500.960“ND”表示未检出白头鹎、大山雀、暗绿绣眼鸟和白眉鵐4种鸟组织砷质量分数都是以羽毛中的质量分数最高；最高的是大山雀羽毛中砷质量分数，达1.911 g/g；最小的是白眉鵐羽毛中砷质量分数，也达1.281 g/g。肝脏中砷质量分数比羽毛中砷质量分数要小得多，羽毛中砷质量分数是肝脏砷质量分数的10倍以上，相差最大的是白头鹎的羽毛与肝脏的砷质量分数，相比达22倍。肌肉中砷质量分数更低（其中白头鹎肌肉中的砷没有检出），羽毛中砷质量分数是肌肉中砷质量分数的几十倍。对样本数较多的暗绿绣眼鸟和白眉鵐各组织间平均砷质量分数作显著性检验，暗绿绣眼鸟肝脏与羽毛、肌肉与羽毛间砷质量分数有极显著差异，而肝脏与肌肉间砷质量分数没有显著差异；白眉鵐各组织间砷质量分数的显著性检验与暗绿绣眼鸟的相同，肝脏与羽毛间砷质量分数和肌肉与羽毛间砷质量分数有极显著差异，而肝脏与肌肉间砷质量分数没有显著性差异（表2）。总之砷质量分数在鸟组织中的分布模式也是：羽毛肝脏肌肉。2.3 白云山雀形目鸟组织硒质量分数鸟组织中硒质量分数的分布模式与汞质量分数和砷质量分数在鸟组织中的分布模式不同。除大山雀羽毛硒质量分数大于肌肉中硒质量分数而小于肝脏中硒质量分数外，硒在其它3种鸟组织中的分布模式是：肝脏肌肉羽毛，以肝脏中硒质量分数最高，而以羽毛中硒质量分数最低，白头鹎肝脏中硒质量分数是羽毛中硒质量分数的7倍，白头鹎肌肉中硒质量分数是羽毛中硒质量分数的3.45倍。分析暗绿绣眼鸟和白眉鵐各组织间硒质量分数差异的显著性可知，暗绿绣眼鸟只有肝脏与羽毛间硒质量分数有显著差异；而白眉鵐除肝脏与羽毛间、肌肉与羽毛间硒质量分数有极显著差异外，肝脏与肌肉间硒质量分数也有极显著差异。3 讨论3.1 鸟组织中金属含量的种间差异同一组织不同鸟间的汞质量分数存在差异。在肝脏中，白眉鵐汞质量分数最高，暗绿绣眼鸟汞质量分数最低，两者相差21倍；在肌肉中则是以白眉鵐和大山雀汞质量分数最高，而以白头鹎汞质量分数最低，最高值与最低值相差108倍；在羽毛中汞质量分数则是以白头鹎最高，而以白眉鵐最低，但相差较小，仅2.3倍。对暗绿绣眼鸟和白眉鵐各相应组织间汞质量分数作显著性检验，肝脏和肌肉汞质量分数存在种间差异，白眉鵐肝脏汞质量分数极显著高于暗绿绣眼鸟肝脏汞质量分数，白眉鵐肌肉汞质量分数显著高于暗绿绣眼鸟肌肉汞质量分数（表3）。同一组织间砷质量分数也有种间差异。对于肝脏砷质量分数，最高的是大山雀，最低的是白头鹎，但两种鸟肝脏砷质量分数相差仅2.4倍，而暗绿绣眼鸟和白眉鵐肝脏砷质量分数相近；对于肌肉砷质量分数，除白头鹎没有检查出砷含量外，最高的大山雀与较低的暗绿绣眼鸟砷质量分数相差较小，仅2.3倍；各种鸟的羽毛中砷质量分数接近，最高的大山雀是最低的白眉鵐的1.5倍。总之，砷在鸟类各组织中的质量分数种间差异不明显，对暗绿绣眼鸟和白眉鵐各相应组织间砷质量分数作显著性检验，只有羽毛间存在显著差异（表3）。硒在鸟体中的质量分数分布，以大山雀肝脏内硒的质量分数最高，达4.57 g/g，其它几种鸟肝脏中硒质量分数相近；4种鸟肌肉中的硒质量分数相近，而4种鸟羽毛中硒质量分数有差别，以大山雀含量最高，达2.922 g/g，而以白头鹎最低，仅0.544 g/g，最高质量分数是最低质量分数的5.3倍。对暗绿绣眼鸟和白眉鵐各相应组织间硒质量分数作显著性检验，只有羽毛间存在显著差异（表3）。总之，对于汞，白眉鵐的肝脏和肌肉中汞质量分数较高，而白头鹎羽毛中汞质量分数较高；对于元素砷和硒，都是以大山雀的组织含硒质量分数较高。汞在鸟组织中的质量分数种间差异大，而砷和硒在鸟组织中的质量分数种间差异小。3.2 暗绿绣眼鸟和白眉鵐组织中各元素间的相关性表4 暗绿绣眼鸟与白眉鵐各组织间汞、砷、硒的相关性组织汞-砷汞-硒砷-硒暗绿绣眼鸟-0.520-0.3040.409肝脏-0.3090.4960.540肌肉-0.0030.1470.393羽毛白眉鵐肝脏0.022-0.3310.751肌肉-0.680-0.8250.479羽毛0.3760.9240.648 表示显著相关分别分析各种鸟组织中汞、砷和硒质量分数的相关性，从表4可看出，只有白眉鵐羽毛中的汞与硒存在显著相关，其回归方程为：Y汞=0.657X硒-0.237（F=17.925，p=0.025）。在白眉鵐肝脏和肌肉中，汞质量分数与硒质量分数无相关性；白眉鵐肝脏、肌肉和羽毛中的汞质量分数与硒质量分数、砷质量分数与硒质量分数质量分数均无相关性。在暗绿绣眼鸟各组织间汞质量分数与砷质量分数、汞质量分数与硒质量分数、砷质量分数与硒质量分数均无相关性（表4）。3.3 鸟组织可以作为监测环境中重金属污染的指示生物表3 白眉鵐与暗绿绣眼鸟组织中汞、砷和硒质量分数种间差异显著性测验双尾概率值组织汞砷硒肝脏0.0080.9170.175肌肉0.0160.2900.754羽毛0.3470.0470.028 表示差异显著；表示差异极显著潘超等测定了北京麻雀组织中汞、硒和砷的残留量（60 时的质量分数），汞在胸肌、肝脏中的值分别为0.2465 g/g、0.6201 g/g；砷在胸肌、肝脏中的值分别为0.987 g/g、1.564 g/g；硒在胸肌、肝脏中的值分别为12.989 g/g、6.866 g/g 1。郭东龙等测得太原郊区喜鹊（Pica pica）胸肌和肝脏汞残留量，其值分别为0.120 g/g和0.181 g/g（60 时的质量分数）11。比较北京、山西太原和广州市白云山几种雀形目鸟类组织中的汞、硒和砷的残留量可知。广州市白云山4种雀形目鸟类组织中汞质量分数低于北京麻雀组织中汞质量分数；广州市白云山大部分鸟类组织中的汞质量分数低于山西太原郊区喜鹊组织中的汞质量分数（除大山雀和白眉鵐肝脏中的汞质量分数略高于山西太原郊区喜鹊肝脏中的汞质量分数外）。广州市白云山4种雀形目鸟类组织中的砷质量分数和硒质量分数大大低于北京麻雀组织中的砷质量分数和硒质量分数。虽然这3个地区测定的鸟种类不同，但它们都属于雀形目鸟类；有研究表明，雀形目鸟组织中金属（包括重金属）质量分数相近，种间差异不大12。上述比较可以说明，白云山鸟组织中汞、硒和砷的残留量小。因为，鸟组织中金属质量分数值反映了鸟类所处环境中金属背景值的高低，所以本研究结果表明广州市白云山风景区受汞、砷和硒的污染程度较低。致谢：在取样过程中，广州市白云山风景名胜区管理局的领导给予帮助与支持；鸟类国际（Birdlife International）的John Fellows博士对英文摘要给予修改，作者在此一并感谢。参考文献：1 潘超, 郑光美, 张正旺, 等. 北京城区麻雀体内污染物的研究J. 北京师范大学学报(自), 2001, 37(6): 820-824.2 ERRY B V, MACNAIR M R, MEHARG A A, et al. Arsenic residues in predatory birds from an area of Britain with naturally and anthropogenically elevated arsenic levelsJ. Enviornmental Pollution, 1999, 106: 91-95.3 LEWIS S A, BECKER P H, FURNESS R W. Mercury levels in eggs, tissues, and feathers of herring gulls Larus argentatus from the German Wadden Sea coastJ. Enviromental Pollution, 1993, 80: 293-299.4 THOMPSON D R, FURNESS R