全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0120045206
两种淡水腹足类动物对90 Sr 的浓
集与分布的生物学特性 3
陈舜华　钟创光　赵小奎　张奕强
(中山大学生命科学院同位素室　广东广州　510275)
摘 　要 :本文报道了两种淡水腹足类动物对90 Sr 的浓集与分布的过程 ,大瓶螺 ( A m2
pullaria gigas Spix) 4h 开始便迅速浓集90 Sr 并转至螺体各个部位 ,小个体各器官组
织对90Sr 的浓集系数大于大个体 ,刚孵化的幼螺在 15min 内便对90 Sr 有浓集作用 ,并
随时间的延长而增加。石螺 ( Bellarnya purif icata) 对90 Sr 于 4h 开始有吸收浓集作
用 ,但其浓集系数低于大瓶螺 ,在各自积累高峰期大瓶螺的贝壳对90 Sr 的浓集系数为
石螺的 14 倍。两种母螺的卵和子螺的90 Sr 比活度均高于同时间两种螺贝壳的比活
度 ,说明90Sr 通过母体迅速转移至子体。
关键词 :淡水生态系统 ;90Sr ;浓集 ;分布 ;大瓶螺 ;石螺
收稿日期 :1999201222
基金项目编号 :大亚湾海洋放射性生物监测粤科技字[ 1997 ]77 号
作者简介 :陈舜华 (1934～) ,女 ,广东人 ,教授 ,从事放射生态学研究。3 陈启光同志参加部分工作。
围绕核事故进行的放射生态学的研究已有多年的历史 ,由于核事故有可能对水域造成污
染 ,因而水域生态系统的模拟实验[1～3 ]及现场放射性水平的调查受到重视[4 ] ,并设计了放射
性核素从水域生态系统转移至生物的一种参数 ———浓集系数[3 ] ,它代表放射性核素在水域生
态系统中转移的特性 ,并受多种因素的影响。我们在应用海洋生物对核裂变产物90 Sr 吸收和
积累实验时发现 ,不同种类的海生贝壳对90 Sr 的浓集系数差别很大[6 ] ,有的种类贝壳对90 Sr 显
示特殊的浓集能力 ,分析其原因 ,可能因种类不同 ,贝壳的结构组分存在差异 ,为此我们选择了
淡水腹足类两种动物———大瓶螺 (卵生)和石螺 (卵胎生) ,同步测定这两种动物对90 Sr 的吸收、积
累与分布 ,为进一步探索水域中90Sr 被淡水生物吸收浓集的生物学特性提供科学数据。
1 　材料与方法
111 　材料
大瓶螺采自中山大学鱼类研究室鱼塘 ,选健康且大小均匀的个体 ,大螺每只体重 7～
815g ,小螺平均体重 116g ,卵孵化之幼螺第 1 批 3～4mg/ 只 ,第 2 批 4～515mg/ 只。
石螺 5～6g/ 只 ,采自上述鱼塘。90 Sr (NO3) 2 由北京 401 所提供 ,配制成 12183Bq/ L 水剂。
玻璃水族箱 (50cm ×50cm ×30cm) 。消化液为高氯酸、过氧化氢、辛醇 ;闪烁液为 PPO、Triton2
54　核 农 学 报　2001 ,15 (1) :45～50Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
X2100、甲苯。
112 　方法
11211 　大瓶螺及石螺 　实验前均清洗外壳 ,暂养。
11212 　大瓶螺卵块所孵化之幼螺的收集 　将鱼塘岸边水生植物叶片上的卵块取下 ,移至塑料
网柜 ,下接一盛有清水的玻璃缸收集孵化的幼螺。
11213 　90 Sr 水溶液的配制 　用 20L 自来水配制90 Sr 水溶液于水族箱中 ,充分搅拌均匀 ,并用
气泵进行微通气 ,24h 后取水样 ,测定未投入试验动物之前90 Sr 水溶液的比活度。
11214 　试验动物的标记及取样时间 　试验期间进行微通气 ,投入大瓶螺及石螺后分别于 4h
和 1、2、3、4、9、10、15d 取大瓶螺和石螺 ,在第 3d 和第 11d 取大瓶螺的小个体。每次各取 3 个 ,
用自来水充分冲洗。
孵化幼螺的标记 :选取刚孵化幼螺各 100 只 ,分别放入盛有与水族箱相同比活度的90 Sr 水
溶液中 (各 100ml 于 A、B 两个 200ml 的烧杯中) ,第 1 批实验于 1h 和 1、2 和 6d ,第 2 批实验于
15、30min 和 1、2、3、5d 分别取样 ,每次取 A、B 杯各 10 只幼螺于玻璃漏斗的滤纸上 ,然后用清
水充分冲洗 ,在取动物样品之前各取水样。标记试验期间在空调条件下保持室温 25 ℃,不投
饵不换水。
11215 　解剖及制样 　大瓶螺壳薄 ,可用解剖剪刀从壳口往里剪 (避免剪破内部器官) ,也可用
解剖刀游离与壳口 (内唇)粘连的部分肌肉 ,然后用镊子夹住腹足顺螺纹方向转动 ,整个螺的软
体部可完整从贝壳取出 ,然后分离壳、腹足、厣、口球、胃、肝。由于石螺壳厚且坚硬 ,故需小心
敲破螺壳 ,分离贝壳、腹足、内脏团。
样品的制备 :所有样品均采用湿消化法制成可供液闪测量的放射性液体样品 ,样品称量后
加入适量的高氯酸、过氧化氢、辛醇 ,加内外盖在 60～70 ℃消化 2～5h ,冷却后加入闪烁液充分
摇均 ,用液闪谱仪测定90 Sr ,数据处理后按前文计算浓集系数[4 ] 。
2 　结果与讨论
211 　大瓶螺对90Sr 的浓集与分布
21111 　大瓶螺大个体对90Sr 的浓集与分布 　吸收 4h～15d 的试验期间 ,大瓶螺贝壳对90 Sr 的
浓集系数 (CF)最高 ,不是直线上升 (中间有下降过程) ,至第 11d 和 15d 贝壳对90 Sr 的积累迅速
增高 ,其 CF 分别为 116 ×103 和 2 ×103 。从第 2d 开始 ,贝壳对90 Sr 的 CF 在各部分中最高 ,高
于其他各器官组织的 10～100 倍以上。除贝壳对90 Sr 有高度的浓集作用外 ,厣对90 Sr 的积累
也比较高 ,吸收 4h 至第 1d 其 CF 高于或稍高于贝壳 ,第 2d 至第 9d 其 CF 低于贝壳居第 2 位 ,
第 15d 其 CF 低于贝壳一个数量级 ,稍低于肝脏的 CF ,高于其他部位。腹足、口球、胃的90 Sr
CF 均低于上述部位 ,腹足略高于口球。胃在吸收90 Sr 实验过程中 ,第 3d 前有两个急剧的高
峰 ,然后下降而后再升高 ,不论哪个部位 ,至 11d 和 15d 其 CF 都呈现上升的趋势。由于所测
定的内脏器官均属消化器官 ,吸收积累过程 CF 数值出现升降现象 ,可能与这种腹足动物在一
时期的摄食量较大有关。有关研究认为 ,10g 左右的大瓶螺新陈代谢旺盛 ,体重增加需要大量
食物才可保证 ,但由于本试验期间不投饵 ,并与石螺混养 ,有可能相互摄食了水中的排泄物 ,故
在前期的样品其 CF 有升降 ,而后期的样品其 CF 有上升趋势。
21112 　大瓶螺大小个体对90 Sr 的 CF 的比较 　实验结果表明 ,大瓶螺的大个体和小个体对
64 核　农　学　报 15 卷
90 Sr积累有明显差别 ,以浓集系数为指标 ,结果如表 2 所示。
表 1 　大瓶螺各部分对90Sr 的浓集系数
Table 1 　Concentration factors of 90 Sr in various parts of A m pillaria gigas Spix
器官组织
organ or tissue
时间 time (d)
0117 1 2 3 4 9 11 15
壳 shell 8. 6 40. 7 154. 2 473. 4 654. 3 152. 1 1694. 7 2202. 7
厣 operculum 36. 5 64. 9 131. 7 77. 6 118. 1 146. 1 176. 1 186. 6
足 foot 2. 4 6. 8 13. 1 21. 3 24. 1 19. 0 40. 0 34. 6
口球 buccal cavity 1. 8 6. 2 9. 8 16. 5 16. 8 10. 6 18. 0 22. 3
胃 stomach 13. 0 45. 5 23. 0 64. 0 21. 8 19. 7 51. 9 89. 9
肝 liver 4. 0 18. 1 34. 4 51. 5 29. 5 95. 5 81. 2 193. 2
表 1、2 中数据显示 ,小螺各种器官组织对90 Sr 浓集系数除第 3d 贝壳稍低于大螺外 ,其余
各部分均比大螺高 ,当吸收积累至 11d 时 ,小螺各种器官组织的 CF 比第 3d 高 2～5 倍 ,而大
螺对90 Sr积累量的变化远比不上小螺大 ,增加比较多的部位是贝壳和厣 ,但也仅是增加 1 倍
多 ,尤其突出的是小螺的胃和肝脏对90Sr 的 CF 分别高于大螺的 516 倍和 416 倍 ,这反映了大
瓶螺的小个体对90 Sr 的代谢速率比大个体快得多。
(注 :由于实验材料中小个体的数量比较缺乏 ,故只做第 3d 和第 11d 两个时间点与大个体
作对比。)
表 2 　大瓶螺的大小个体对90Sr 的 CF的比较
Table 2 　Comaprison of concentration factors of 90 Sr in smaller and
bigger individuals of A m pullaria gigas Spix
器官组织
organ or tissue
时间 time (d)
3 5
小 small 大 bigger 小 small 大 bigger
壳 shell 42818 47314 225818 169417
厣 operculum 11411 7716 29018 17611
足 foot 2115 2113 5217 4010
口球 buccal cavity 2113 1615 5018 1810
胃 stomach 7417 6410 28814 5119
肝 liver 14213 7513 37018 8112
21113 　刚孵化幼螺对90 Sr 的吸收 　为观察刚孵化之幼螺整体 (刚孵化的幼螺其壳顶部呈红色
透明 ,并已具有角质的厣和螺层) 对90 Sr 吸收特性 ,利用刚孵化之幼螺对90 Sr 进行吸收浓集实
验。实验结果列于表 3。由表 3 可看出两批实验的 CF 差别比较大 ,这是由于所采集的卵块来
自不同的母螺 ,幼螺重量也有差异 ,第 1 批平均重量为 313～315mg/ 只 ,第 2 批为 414～
518mg/ 只 ,说明刚孵化的幼螺体重小的 CF 大于体重稍大的个体 ,在第 1 批实验中吸收 1h 时
幼螺整体对90Sr 的吸收已为水中的 1315 倍 ,以后随时间的延长对90 Sr 的 CF 迅速增加 ,第 1d
为 1h 的 8 倍多 ,以后均成倍增加。第 2 批实验的取样时间间隔较短 ,在 24h 前所设计的 6 个
时间点中 ,最短的时间是 15min ,此时可看到幼螺对90Sr 的 CF 已达 2177 ,以后随时间的延长幼
螺对90 Sr 的 CF 呈现有规律地增加 ,没有出现波动。
212 　石螺对90Sr 的吸收浓集与大瓶螺的比较
石螺对90Sr 的浓集也很快 ,当吸收 4h 时 ,90 Sr 已分布在石螺的各种器官组织 ,厣的 CF 最
74　1 期 两种淡水腹足类动物对90Sr 的浓集与分布的生物学特性
高 ,至第 11d 厣的 CF 达 18318 ,其次是贝壳 ,至第 4d 和第 9d ,其 CF 分别为 10919 和 11911 ,内
脏的 CF 也比较高 ,腹足最低 (表 4) 。
表 3 　刚孵化的幼螺对90Sr 的 CF
Table 3 　Concentration factors of 90 Sr in the newly
hatched juveniles of A m pullaria gigas Spix
取样时间
sampling time
实验批数 times
第 1 批
first time
第 2 批
second time
15min 2177
30min 319
1h 1315 411
2h 817
18h 3516
1d 11818 5411
2d 22317 11919
3d 19517
5d 24011
6d 40911
表 4 　石螺各部分对90Sr 的浓集系数
Table 4 　Concentration factors of 90Sr in various parts of Bellarnya purf icata
器官组织
organ or tissue
时间 time (d)
0117 1 2 3 4 9 11
壳 shell 214 719 1810 7513 10919 11911 3412
厣 operculum 2310 5216 10417 15212 8116 15118 18318
足 foot 218 516 618 3512 2014 4618 2919
内脏 viscera 2210 4811 4617 5215 6913 7617 15011
石螺与大瓶螺虽然都是淡水腹足类动物 ,但由于种类不同 ,因此两种动物对90 Sr 的吸收浓
集差异比较大。尤其是贝壳的 CF ,两者相差比较悬殊 ,而厣对90 Sr 的 CF 两者比较接近 ,为方
便比较 ,把数据列入表 5。
表 5 显示 ,大瓶螺的贝壳对90 Sr 的 CF 高出石螺贝壳 113～4916 倍 ,而比较各自的高峰期 ,
大瓶螺的贝壳之 CF 高于石螺 14 倍。两种螺的厣对90 Sr 的 CF 则比较接近 ,差别不大。
213 　90 Sr 在两种母螺体内向子螺的转移
21311 　受标记大瓶螺所产卵的比活度 　在吸收积累实验期间 ,我们发现在水族箱壁上距水面
10 多 cm 处 ,标记实验进行第 1d 和第 2d 时 ,在不同位置产下两个卵块 ,为探索受标记的母螺
体内90 Sr 转移至子体的情况 ,对这两个卵块进行测定 ,待其卵块完全变硬几天后 ,小心移开这
两个卵块 ,分别用清水冲洗 ,去除母螺在产卵过程中所带来水中90 Sr 对卵块的表面粘污 ,吸干
水份 ,每个卵块分成 3 份 ,制成样品 ,其比活度的平均值为 :标记 1d 产下的卵比活度 :3320Bq/
g ;标记 2d 产下的卵比活度 :6856Bq/ g。
标记第 2d 产下的卵其比活度高于标记第 1d 的 1 倍多 ,看来母螺从水中吸收的90 Sr 很快
到达生殖器官 ,迅速转移至卵 ,并随时间的延长而增高 ,这两个卵块的比活度分别为当天大瓶
螺贝壳比活度的 812 倍和 515 倍。这里要说明的是由于大瓶螺产卵过程比较复杂 ,加上母螺
爬到水族箱壁上一定的高度才产卵 ,且不是一次能成功的 ,同时产卵时足部肌肉伸缩 ,卵产出
84 核　农　学　报 15 卷
时靠母螺足缘腺体及卵本身粘液物质互相粘连在一起[7 ] ,因此卵块受到此过程带来的水中
90 Sr的污染可能不能完全被冲洗掉 ,但这种污染毕竟是很少量的 ,因为水中90 Sr 的比活度远低
于卵的比活度。
表 5 　大瓶螺与石螺贝壳及厣对90Sr 的比较
Table 5 　Comparision of concentration factors of 90 Sr in shell and
operculum of A m pullaria gigas Spix and Bellarnya purif icatia
部位
part
种类
species
时间 time (d)
0117 1 2 3 4 9 11
壳
shell
厣
oper2
culum
大瓶螺 A m pull ria gigas S pi x 8. 6 40. 7 154. 2 473. 4 654. 3 152. 1 1694. 7
石螺 Bellarnya puif icatia 2. 4 7. 9 18. 0 75. 3 109. 9 119. 1 34. 2
大瓶螺/ 石螺
A m pull ria gigas Spirx/ Bel2
larnya puificatia
3. 6 5. 2 8. 6 6. 6 6. 0 1. 3 49. 6
大瓶螺 A m pull ria gigas Spix 36. 5 64. 9 131. 7 77. 6 118. 1 146. 1 176. 1
石螺 Bellarnya puif icatia 23. 0 52. 6 104. 7 152. 2 81. 6 151. 8 183. 8
大瓶螺/ 石螺
A m pull ria gigas Spirx/ Bel2
larnya puificatia
1. 6 1. 2 1. 3 0. 5 1. 4 0. 96 0. 96
21312 　受标记的石螺体内卵子的比活度 　当吸收实验进行第 9d 和第 11d 时 ,解剖石螺的卵
巢 ,小心取出子螺进行测定 ,结果为 :第 9d 子螺90 Sr 比活度为 3130Bq/ g ;第 11d 子螺90 Sr 比活
度为 2396Bq/ g。
上述两批子螺的比活度分别为当天石螺贝壳的 318 倍和 1317 倍 ,这些来自卵巢的子螺没
受外界水中90 Sr 的污染 ,看来应是母螺转移的结果。
3 　讨 　论
大瓶螺的大小个体及刚孵化的幼螺对90Sr 能快速吸收 (包括吸附) ,在吸收积累的高峰期 ,
贝壳对90 Sr 的 CF 比同实验生态系统中的石螺高 14 倍 ,而两者的厣之 CF 比较接近 (表 4) ,分
析其原因 ,可能是由于贝壳本身的结构比厣复杂。另外与动物种类、大小、生理状态等有关。
大瓶螺壳薄而脆、易破损 ,用剪刀容易剪开 ,而石螺壳厚、坚硬。在相同的重量下 ,大瓶螺的贝
壳占有的表面积比石螺大得多 ,加上贝壳薄疏松 ,90 Sr 离子易被吸附和沉积并进一步掺入贝
壳。K. N. Yu 等[3 ]指出放射性核素从水环境中转移至鱼体 ,首先被鱼体表面所吸附 ,然后所吸
附的一部分转入鱼的组织 ;放射性核素进入鱼组织的另一途径是通过摄入消化而吸收 ,他们认
为 CF 受动物不同生理状态和不同动物种类的代谢速度以及动物外形大小等的直接影响。虽
然大鱼摄入更多的放射性物质并有更多的放射性物质吸附在其表面 ,但以单位质量计算时 ,小
鱼将会有比大鱼有更大的积累量。这些过程在骨骼的不同部位、动物的不同年龄以及骨骼质
层和棱柱层的不同比例、不同的表面积和不同的转换率其掺入率是有差别的。因此 CF 表示
放射性核素在水生态系统中转移的特性受到多种因素的影响。90 Sr 是一种亲骨元素 ,能大量
浓集并掺入骨骼和含钙丰富的贝壳[5 ,6 ] ,但实验证明它是受多种因素的影响而有很大的变化 ,
本实验也获得类似结果。
4 　结 　语
11 淡水腹足类动物大瓶螺和石螺对90 Sr 在 4h 开始便已吸收浓集并分布至螺体各个部
94　1 期 两种淡水腹足类动物对90Sr 的浓集与分布的生物学特性
位 ,两者的贝壳对90 Sr 的 CF 差别较大 ,厣的 CF 数值比较接近 ,大瓶螺的小个体 CF 大于大个
体 ,刚孵化的幼螺在 15min 对90 Sr 已有浓集作用。
21 90 Sr 被这两种母螺吸收后迅速转移至子体 ,其比活度大于当天两种螺贝壳的比活度 ,
显示90 Sr 被母螺吸收即迅速转移至子体的现象。
31 用 CF 表示放射性核素从水生态系统中转移至生物体受各种因素的影响 ,淡水腹足类
动物也有类似的规律性。
参考文献 :
[ 1 ] 　Sasaaki Miyake , Misako Motegi , et al. Radioecological studies of 137 Cs in limnological ecosystems2accumulation and excretion
of Cs in Goldfish , Carassium aurat us auat us , from diets. Radioisotopes. 1996 ,45 (6) :360～368
[ 2 ] 　Ken2ichi Kimura , Ryushi Ichikawa. Accumulation and metention of ingested rathenium2106 by Genuine goby. Bull Jap Soc
Sci Fish. 1969 ,35 (5) :434～440
[ 3 ] 　Yu K N , Cheung T , Young E C M , et al. The Biococentration of 131 I in fresh water fish. Health Phys. 1996 ,71 (51) :719
～722
[ 4 ] 　Taishi Ueda , Yuzuru Suzuki , Ryoichi Nakamura. Accumulation of Sr in marine organisms ———the level of 90Sr in marine or2
ganisms from the coastal sea of Japan. Bull Jap Soc Sci Fish. 1975 41 (6) :691～698
[ 5 ] 　Stather J W. Distribution of 32P , 45Ca , 85Sr and 133Ba as A function of age in the mouse skeleton. Health Physics Pergmon
Press. 1974 ,26 (Jan) ,71～79
[ 6 ] 　陈舜华 ,钟创光 ,余肖峰 ,赵小奎. 利用单双标记示踪技术研究两种海洋动物对90Sr 和125 I 的积累与分布. 潘金培 ,王肇
鼎等. 研究年报第二期 (1994～1996) . 北京 :科学出版社
[ 7 ] 　梁羡国 ,刘景旋编著. 大瓶螺 (福寿螺) . 广州 :中山大学出版社 ,1986
BIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF CONCENTRATION FACTORS
AND DISTRIBUTION OF 90Sr IN TWO KINDS
OF FRESH WATER GASTROPODS
CHEN Shun2hua 　ZHON G Chuang2guang 　ZHAO Xiao2kui 　ZHAN G Yi2qiang
( L aboratory of Isotopes , School of L if e S icences , Zhongshan U niversity , Guangz hou , Guangdong prov . 　510275)
ABSTRACT :The concentration factors( CFs) and the distribution of 90 Sr in t wo kinds of fresh
water gastropod , Ampulla ria gigus Spix and Bella rnya purif icata1 A1Gigas were studied. Spix
absorbs and transfers 90Sr rapidly within 4 hours. The CFs of the organs or tissues in smaller in2
dividuals are higher than those of the bigger ones. The newly hatched juveniles absorb 90Sr in a
very short period of time ( 15min) , and the 90Sr concentration increases with time. B . purif i2
cata also accumulates 90Sr in 4h , but the CFs are lower than those of A . gigas Spix. The CF
peak of 90Sr in the shell of A . gigas Spix is fourteen times higher than that of B . purif icata . It
shows that the specif ic radioactivity of 90 Sr in the juveniles of both gastropods is higher than
that of the parents in the same period of time , demonstrating that 90Sr is transferred from the
parents to their descendants.
Key words :limological ecosystem ; 90 Sr ; concentration ; dist ribution ; A m pullaria gigas Spix ;
Bellarnya purificata
05 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2001 ,15 (1) :45～50