全 文 ：第３３卷 第１期　　　　　 　　　　　 渔　业　科　学　进　展　 Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１
２　０　１　２ 年 ２ 月　　　　　　　　ＰＲＯＧＲＥＳＳ　ＩＮ　ＦＩＳＨＥＲＹ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ　 Ｆｅｂ．，２０１２
重金属在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上的传递与累积
汪远丽１，２　曲克明２＊　单宝田１　崔正国２
（１ 中国海洋大学化学化工学院，青岛２６６１００）
（２ 农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室 中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛２６６０７１）
摘　要　　在受控实验条件下，模拟了重金属铜、铅、镉在海水－小球藻－菲律宾蛤仔食物链中的累积
和传递，测定了小球藻、菲律宾蛤仔对铜、铅、镉的富集系数以及铜、铅、镉在小球藻－菲律宾蛤仔食物
链上的传递系数。结果显示，随着海水中重金属浓度的增加，小球藻、菲律宾蛤仔体内的重金属含量
逐渐增大，小球藻对铜、铅、镉离子的富集系数变化范围分别为１　６２６～３　１６１、３　２９５～７　７９９、５　４３８～
９　３１３；蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数变化范围分别为３６４～８２１、１　０８９～１　９３６、２４５～７３６；生物传递
因子变化范围分别为０．２２～０．２６、０．２５～０．４６、０．０３～０．１４。在本实验条件下，小球藻对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ
的富集系数远大于菲律宾蛤仔，Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上没有明显的生物放大效
应。
关键词　　小球藻　　菲律宾蛤仔　　重金属　　食物链　　富集
中图分类号　Ｘ５５；Ｑ１７８．５３　　　文献识别码　Ａ　　　文章编号　１０００－７０７５（２０１２）０１－００７９－０７
国家科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＤ１３Ｂ０４）、国家海洋局专项（ＤＯＭＥＰ（ＭＥＡ）－０２）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金
（２０６０３０２２０１１００２）共同资助
＊通讯作者。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｕｋｍ＠ｙｓｆｒｉ．ａｃ．ｃｎ
收稿日期：２０１１－０２－２６；接受日期：２０１１－０４－２６
作者简介：汪远丽（１９８４－），女，硕士研究生，主要从事生态毒理学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｙｌ１５２２＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ，Ｔｅｌ：（０５３２）８５８３６３４１
Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ
Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－Ｒｕｄｉｔａｐｅｓ　ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ
ＷＡＮＧ　Ｙｕａｎ－ｌｉ　１，２　ＱＵ　Ｋｅ－ｍｉｎｇ２＊　ＳＨＡＮ　Ｂａｏ－ｔｉａｎ１　ＣＵＩ　Ｚｈｅｎｇ－ｇｕｏ２
（１　Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１００）
（２　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，
Ｙｅｌｏｗ　Ｓｅａ　Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｉｓｈｅｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ　　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ（Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ）ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－
Ｒｕｄｉｔａｐｅｓ　ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ　ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｂｉｏｃｏｎｃｅｎ－
ｔｒａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ（ＢＣＦ）ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａａｎｄ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍａｎｄ　ｂｉｏｍａｇｎｉｆｉｃａ－
ｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ（ＢＭＦ）ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒ－
ｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａａｎｄ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐ－
ｐｉｎａｒｕｍｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｓｅａｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ　ＢＣＦｓ　ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　Ｃｈｌｏ－
ｒｅｌｌａｖａｒｉｅｄ　ｆｒｏｍ　１　６２６ｔｏ　３　１６１，３　２９５ｔｏ　７　７９９，ａｎｄ　５　４３８ｔｏ　９　３１３，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ＢＣＦｓ　ｏｆ
Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｖａｒｉｅｄ　ｆｒｏｍ　３６４ｔｏ　８２１，１　０８９ｔｏ　１　９３６，ａｎｄ　２４５ｔｏ７３６，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ＢＭＦｓ　ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ　ｖａｒ－
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　渔　业　科　学　进　展 第３３卷　
ｉｅｄ　ｆｒｏｍ　０．２２ｔｏ　０．２６，０．２５ｔｏ　０．４６，ａｎｄ　０．０３ｔｏ　０．１４，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ＢＣＦｓ　ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ，ａｎｄ　Ｃｄ　ｂｙ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ　ｗｅｒｅ　ｍｕｃｈ　ｌａｒｇｅｒ　ｔｈａｎ　ｂｙ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａ－
ｒｕｍａｎｄ　ｔｈｅ　ＢＭＦ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｗａｓ　ｎｏ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｂｉｏｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－Ｒ．
ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ．
ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ　　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ　　Ｒｕｄｉｔａｐｅｓ　ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ　　Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　　Ｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ
Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
重金属元素的环境污染一直以来都是国内外海洋生态环境研究的热点（Ｓｈｕａｉ　ｅｔ　ａｌ．　２００１；Ｌｉｕ　ｅｔ　ａｌ．　
１９９１；刘发义等　１９９８）。重金属可通过食物链及生物的富集作用危害人体健康，日益引起研究者的关注。微
藻是水域中的主要初级生产者，是海洋生物赖以生存的物质基础。小球藻Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属于单胞藻，直径３～
８μｍ，具有较大的比表面积，对环境中重金属有较强的吸附和富集作用，并且可在较短时间内达到吸附平衡，其
吸附行为可以用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温吸附模型描述（李志勇等　１９９７；潘进芬等　２０００；吴能表等　
２００５）。双壳贝类属滤食性生物，由于自身用于代谢的混合氧化系统存在缺陷，体内重金属的释放比鱼类和甲
壳类动物慢得多，导致体内保持较高的富集含量。国内外研究者普遍认为，贝类既能吸收溶解态重金属，也能
吸收食物中的颗粒态重金属（Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．　１９９９ａ、ｂ）。在海洋生物对某些元素累积过程中，有超过５０％来自
食物相暴露，例如硒，生物体对其食物相累积可超过总累积量的９５％（Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．　１９９８）。王文雄等（２００４）
发现在海洋生态系统中，高浓度的金属一般都是通过食物链传递，而关于重金属在海洋食物链中的积累与传递
规律的研究，目前少见文献报道。本工作研究了人工培养条件下，重金属离子铜、铅、镉在海水、小球藻、菲律宾
蛤仔中的积累和转移，研究结果对深入探讨重金属污染物对海洋生态系统的影响，评价海洋环境质量具有重要
意义。
１　材料与方法
１．１　实验材料
小球藻Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ藻种由中国水产科学研究院黄海水产研究所提供，采用ｆ／２培养基培养，光照强度为
４　０００ｌｘ，光暗周期为Ｌ／Ｄ＝１２／１２，温度为２０±１℃，盐度为３１～３２．５，ｐＨ为８．０７～８．２０，每天摇动２～３次。
菲律宾蛤仔采自青岛红岛养殖场，选择体重１０ｇ、体长４ｃｍ左右的健壮个体，用灭菌的海水清洗干净后，
置于水族箱中暂养７ｄ，备用。
实验海水取自青岛海水浴场，经沉淀，温度为２０±１℃，盐度为３１～３２．５，ｐＨ为８．０７～８．２０。培养用海
水经孔径０．４５μｍ滤膜过滤、煮沸灭菌，冷却后配制培养液。
１．２　小球藻对Ｃｕ、Ｐｂ和Ｃｄ等重金属的富集试验
设置Ｃｕ、Ｐｂ和Ｃｄ　３个实验组，每组３个浓度系列，即１０、５０和１００μｇ／Ｌ，并设置３个平行样，实验水量为
５０Ｌ，接种密度为１×１０４个／ｍｌ。
每天定时取藻液，在紫外可见分光光度计６８０ｎｍ处测定其吸光度值，观察小球藻的生长情况（吕旭阳等
２００９）。并从３个实验组的３个浓度系列分别取２００ｍｌ藻液，用０．４５μｍ滤膜过滤，收集滤液，用原子吸收分
光光度计测定滤液中的金属离子浓度，间接计算小球藻积累的重金属含量。
１．３　菲律宾蛤仔通过滤食小球藻对重金属的富集试验
待小球藻对重金属富集达到平衡后，投放菲律宾蛤仔，开始菲律宾蛤仔通过摄食小球藻富集重金属的实
验。实验设置如１．２所述的小球藻液。
该实验在５Ｌ的敞口玻璃缸中进行，实验水体４Ｌ，投放菲律宾蛤仔４０只。实验期间每天换藻液１次，该
０８
　第１期 　　汪远丽等：重金属在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上的传递与累积
实验共持续３０ｄ。每天测定温度、盐度和ｐＨ，并控制环境条件为：温度２０±１℃，盐度３１～３２．５，ｐＨ８．０７～
８．２０。在第０、２、５、１０、１５、２０、２５、３０天 取生物样，每组取４只，用去离子水冲洗外壳，然后剥离其软组织部分
装入塑料密封袋中，迅速置于－２０℃冰箱中冷冻保存。
１．４　样品处理及测定分析方法
取２００ｍｌ藻液，用０．４５μｍ滤膜过滤，收集滤液，滤液中重金属测定按ＧＢ　１７３７８．４－２００７规定方法进行；
加去离子水使滤膜上的小球藻再悬浮，洗去残留金属溶液，过滤，重复洗涤两次后收集于塑料密封袋中，置于
－２０℃冰箱中冷冻保存。小球藻、菲律宾蛤仔体内重金属测定标准方法见ＧＢ　１７３７８．６－２００７，重金属含量均以
湿重来表示。
藻对重金属的富集系数ＢＣＦＺ＝ＣＺ／ＣＷ
蛤仔对重金属的富集系数ＢＣＦＢ＝ＣＢ／ＣＷ
小球藻到菲律宾蛤仔的传递系数ＢＭＦ＝ＢＣＦＢ／ＢＣＦｚ
式中，ＣＷ为水体中的重金属浓度（ｍｇ／Ｌ），ＣＺ为藻体中的重金属浓度（ｍｇ／ｋｇ），ＣＢ为蛤仔体内的重金属浓
度（ｍｇ／ｋｇ）。
２　结果
２．１　小球藻富集重金属的实验
图１（ａ）显示小球藻分别在浓度为５０μｇ／Ｌ的Ｃｕ
２＋、Ｐｂ２＋和Ｃｄ２＋溶液中的生长情况。小球藻的生长分为
４个时期，第１～３天处于生长的延迟期，吸光度值基本不变，小球藻颜色微绿；第４～７天增加量明显，处于对
数生长期，吸光度值加快增大，生长旺盛；第８～１５天达到生长的稳定期，ＯＤ增加平稳，生长正常；１５ｄ以后藻
类开始进入死亡期，生长停滞，开始衰退。重金属对小球藻的毒性大小为：Ｃｄ２＋＞Ｐｂ２＋＞Ｃｕ２＋。
ａ．小球藻生长曲线；ｂ．水体中的Ｃｕ变化；ｃ．水体中的Ｐｂ变化；ｄ．水体中的Ｃｄ变化
ａ．Ｇｒｏｗｔｈ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ；ｂ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；Ｃ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｂ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｄ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｄ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
图１　小球藻生长曲线及富集实验水体中Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的变化
Ｆｉｇ．１　Ｇｒｏｗｔｈ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋ａｎｄ　Ｃｄ２＋ｉｎ　ｓｅａｗａｔｅｒ
１８
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　渔　业　科　学　进　展 第３３卷　
图１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）分别表示小球藻海水中Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和Ｃｄ２＋的浓度变化情况。由图１可看出，小球藻对
Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和Ｃｄ２＋的吸附主要集中在第１天，其中小球藻对Ｃｄ２＋的富集量最高，达到８０％以上，在５０μｇ／Ｌ
Ｃｄ２＋溶液中小球藻的富集量最高达８５．６４％，占平衡时的９３％，对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋的富集量也分别在３５．７４％～
５３．５７％、４０．３９％～７２．３２％。之后，小球藻富集重金属的速率逐渐降低。这是由于小球藻对重金属的富集起
初是表面吸附起主导作用，即重金属是通过与藻细胞表面的官能基团如—ＣＯＯＨ、—ＯＨ等发生配合反应，因
而吸附速率较快（张亚楠　２００３）。在第４～７天是小球藻的对数生长期，小球藻的生物量迅速增加，海水中的
重金属浓度持续下降，对重金属的积累量增加，但累积速率降低，这是由于表面吸附的重金属主动转移至藻细
胞内是个缓慢的迁移过程。第８天以后，小球藻体内的重金属与水体中的重金属浓度均保持稳定，即达到平衡
状态。随重金属浓度的增加，小球藻体内的重金属含量增大。在Ｃｕ、Ｐｂ和Ｃｄ的浓度为１００μｇ／Ｌ的体系中，
达到平衡状态时，小球藻体内的重金属含量分别为５１．３２、５６．４１、６４．０４ｍｇ／ｋｇ；水体中的金属含量分别为
３１．５６、１７．１２、１２．７９μｇ／Ｌ。
２．２　菲律宾蛤仔富集重金属试验
图２（ａ）、（ｂ）和（ｃ）显示菲律宾蛤仔体内Ｃｕ、Ｐｂ和Ｃｄ含量随时间的变化曲线。由图２可知，菲律宾蛤仔对
Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的生物富集能力较强，蛤仔体内重金属的含量随着暴露时间的增加而显著上升，到第３０天时升到
最高，蛤仔体内的Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ最高浓度分别达到１１．５１、１８．６６、３．１４ｍｇ／ｋｇ。比较蛤仔对３种金属的吸收，蛤
仔体内的重金属含量为Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｄ。对单一金属不同浓度的比较，蛤仔体内的重金属含量随环境中金属离
子浓度的增大而增加。如Ｐｂ２＋为１００、５０、１０μｇ／Ｌ的浓度系列组，蛤仔体内的Ｐｂ浓度分别为１８．６６、１１．２８、
７．０７ｍｇ／ｋｇ。
ａ．菲律宾蛤仔对Ｃｕ的生物累积；ｂ．菲律宾蛤仔对Ｐｂ的生物累积；ｃ．菲律宾蛤仔对Ｃｄ的生物累积
ａ．Ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ２＋；ｂ．Ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｂ２＋；ｃ．Ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｄ２＋
图２　菲律宾蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的生物累积曲线
Ｆｉｇ．２　Ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ，Ｐｂ　ａｎｄ　Ｃｄ　ｉｎ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ
２．３　重金属在海水－小球藻－菲律宾蛤仔食物链中的传递与放大
表１显示在试验的第３０天时，重金属Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ在海水－小球藻－菲律宾蛤仔食物链中的富集情况。由
表１可知，随水体中Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋浓度的增加，小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的富集量增加，富集系数ＢＣＦ先
增大后减小。小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的最大富集浓度分别为５１．３２、５６．４１、８４．０４ｍｇ／ｋｇ，富集系数ＢＣＦ
最高值分别为３　１６１、７　７９９、９　３１３。
随着系统中的Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ浓度的增加，蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ富集量增加，富集系数ＢＣＦ和传递系数ＢＭＦ
值均呈现明显的降低趋势。蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数ＢＣＦ变化范围分别为３６４～８２１、１　０８９～１　９３６、２４５
～７３６，生物传递因子ＢＭＦ变化范围分别为０．２２～０．２６、０．２５～０．４６、０．００３～０．１４。蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富
集系数ＢＣＦ大小：Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ，生物传递因子ＢＭＦ的大小：Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ。
２８
　第１期 　　汪远丽等：重金属在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上的传递与累积
表１　稳态时重金属在海水－小球藻－菲律宾蛤仔食物链中的分布
Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｏｏｄ　ｃｈａｉｎ　ｏｆ　ｓｅａｗａｔｅｒ－Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ－Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍｉｎ　ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ
重金属
Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ
重金属浓度 Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ｃ０（μｇ／Ｌ） ＣＷ（μｇ／Ｌ） ＣＺ（ｍｇ／ｋｇ） ＣＢ（ｍｇ／ｋｇ）
富集系数Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ＢＣＦｚ ＢＣＦＢ ＢＭＦ
１０　 ３．４７　 １０．９７　 ２．８５　 ３　１６１　 ８２１　 ０．２６
Ｃｕ　 ５０　 １１．７３　 ２６．２７　 ６．２０　 ２　２３９　 ５２８　 ０．２４
１００　 ３１．５６　 ５１．３２　 １１．５１　 １　６２６　 ３６４　 ０．２２
１０　 ３．６５　 ２８．４７　 ７．０７　 ７　７９９　 １　９３６　 ０．２５
Ｐｂ　 ５０　 ７．７３　 ２４．７２　 １１．２８　 ３　１９８　 １　４５９　 ０．４６
１００　 １７．１２　 ５６．４１　 １８．６６　 ３　２９５　 １　０８９　 ０．３３
１０　 １．１５　 ６．２５　 ０．８４７　 ５　４３８　 ７３６　 ０．１４
Ｃｄ　 ５０　 ４．４０　 ４０．９８　 １．２８　 ９　３１３　 ２９０　 ０．０３
１００　 １２．７９　 ８４．０４　 ３．１４　 ６　５７０　 ２４５　 ０．０３
　　注：Ｃ０：藻液中的重金属浓度初始浓度；ＣＷ：水体中的重金属浓度；ＣＺ：藻体中的重金属浓度；ＣＢ：蛤仔体内的重金属浓度（ｍｇ／ｋｇ）；ＢＣＦＺ：藻
对重金属的富集系数；ＢＣＦＢ：蛤仔对重金属的富集系数；ＢＭＦ：小球藻到菲律宾蛤仔的传递系数
Ｎｏｔｅ：Ｃ０：Ｉｎｉｔｉａｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ；ＣＷ：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　ｓｅａｗａｔｅｒ；ＣＺ：Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ；ＣＢ：Ｃｏｎ－
ｔｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ；ＢＣＦＺ：ＢＣＦｏｆ　Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ；ＢＣＦＢ：ＢＣＦｏｆ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ；ＢＭＦ：Ｂｉｏｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｆｒｏｍＣｈｌｏｒｅｌｌａ
ｔｏ　Ｒ．ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ
３　讨论
３．１　小球藻对重金属的富集分析
重金属对微藻生长繁殖的影响，国内外都进行了大量工作。小球藻对重金属有较高的耐受性，又有较强的
富集能力，常被用来处理含重金属的工业污水（浩云涛等　２００１）。由本实验可知小球藻对于Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和
Ｃｄ２＋具有很强的富集能力。在５０μｇ／Ｌ时，小球藻对３种重金属的吸附率最高，分别为７６．５％、９１．２％和
９４．５％。单个金属离子的富集能力为Ｃｄ２＋＞Ｐｂ２＋＞Ｃｕ２＋，小球藻对Ｃｄ２＋的富集性能明显高于其他重金属离
子，这与吴海锁等（２００４）的研究结果一致。小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和Ｃｄ２＋３种金属离子的平均吸附率分别为
７０．１％±５．８％、８９．０％±２．０％和７７．０％±１１．７％。李英敏等（２００２）研究了活性小球藻对Ｐｂ２＋的生物吸附，
指数生长期的小球藻在吸附液ｐＨ值为７左右时对Ｐｂ２＋的吸附能力最强，吸附率为７５％。吸附的动力学研究
表明，小球藻可在较短时间内达到吸附平衡。小球藻对Ｃｕ２＋、Ｃｄ２＋和Ｚｎ２＋的吸附可在２～３ｈ达到平衡（吴海
锁等　２００４），小球藻对Ｐｂ２＋吸附速度较快，１０ｍｉｎ即可达到平衡（李英敏等　２００２）。杨红玉等（１９９０）测得绿
藻中蛋白核小球藻对Ｃｄ的富集系数为６０～２　０００，斜生栅藻对Ｃｄ的富集系数为８０～３　９６０，本研究获得小球
藻对Ｃｄ的富集系数要高于文献值。
３．２　菲律宾蛤仔富集小球藻中重金属分析
贝类基本上是滤食性动物，水体中以离子状态存在或吸附在有机体和有机颗粒表面的重金属在贝类滤食
过程中摄入，形成重金属在贝类体内的富集（徐　韧等　２００７）。将蛤仔放入经重金属暴露７ｄ后的小球藻液中
后，通过摄食小球藻和直接吸收水体中的溶解态重金属，蛤仔体内的金属含量显著升高。蛤仔对重金属的的富
集主要从胃含物中直接吸收重金属，或将胃含物中的重金属转化为金属硫蛋白而吸收于体内（Ｒａｉｎｂｏｗ　
１９９７）。随着蛤仔体内金属含量的升高，蛤仔生理上产生抑制作用，导致摄食率降低，吸附速率减慢，解析速度
加快，进而减缓蛤仔体内金属含量的增加速率。
蔡立哲等（１９９８）测得菲律宾蛤仔对Ｚｎ、Ｐｂ的富集系数可达１　０００以上。刘明星等（１９８３）测得渤海菲律宾
蛤仔对Ｚｎ、Ｐｂ的富集系数均为１　９００。在Ｃｕ２＋为０．０３５～０．１１５ｍｇ／Ｌ的水体中，郭远明（２００８）测得菲律宾蛤
３８
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　渔　业　科　学　进　展 第３３卷　
仔对铜的富集系数范围为８５４．６～４６８．５。乔庆林等（２００６）测定菲律宾蛤仔对Ｐｂ、Ｃｄ的生物富集系数分别为
９３５、３７８。本实验测得蛤仔对不同浓度Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数ＢＣＦ变化范围分别为３６４～８２１、１　０８９～１　９３６、
２４５～７３６，与文献值相近。
３．３　重金属在食物链中传递分析与比较
生物累积可分为生物浓缩和生物放大两个部分。生物浓缩又称生物富集作用，指生物机体从环境介质中
吸收并累积外来物质，且使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象。它突出累积者所处的环境介质是
水。生物放大作用又称生物学放大，是指生物体内某种元素或难分解化合物的浓度随生态系统中食物链营养
级的提高而逐步增大的现象（李建明　２００２）。生物富集系数ＢＣＦ描述了生物对水体中溶解相中重金属的富
集，传递系数ＢＭＦ描述生物对食物中重金属的吸收。重金属在环境中不会被降解，只会发生形态和价态变
化，因而可在环境中长期存在。重金属污染物在环境中进行迁移时，一旦进入食物链，就可能由于生物浓缩和
生物放大作用在生物体内累积。一般而言，污染物在沿着食物链的传递过程中，经过不同的营养级传递后其浓
度被生物放大还是稀释，取决于食物链营养级的组成以及污染物自身的理化性质。
王文雄等（２００４）发现在海洋生态系统中，高浓度的金属一般都是通过食物链传递，而非由水传递。污染物
沿食物链的生物放大效应可以用生物放大因子即传递系数ＢＭＦ衡量。当ＢＭＦ大于１时，表明该污染物在食
物链上具有生物放大效应（吴江平等　２０１０）。在本实验中，测得Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上的
传递系数ＢＭＦ变化范围分别０．２２～０．２６、０．２５～０．４６、０．０３～０．１４，ＢＭＦ值均小于１，说明Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ在小
球藻－菲律宾蛤仔食物链上没有明显的生物放大效应。大多数金属经过食物链传递被生物富集的规律目前尚
难以准确地掌握，但是对某些金属人们已经有了较深入的了解，例如沿浮游植物→浮游动物→鱼类这一浮游生
物食物链的传递过程中，Ｃｄ的浓度通常会随着营养级的升高而降低，Ｈｇ却相反（王文雄等　２００４）。而小球
藻和菲律宾蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数都很大，说明其生物富集能力很大，且小球藻对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集能
力大于菲律宾蛤仔。
４　结论
本试验在受控环境条件下，模拟了重金属铜、铅、镉在海水－小球藻－菲律宾蛤仔营养食物链中的积累和传
递情况。实验结论如下：
１）小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的吸附集中在第１天，随后富集速率逐渐变慢，到第８天以后小球藻体内的
重金属含量与水体中的重金属维持在稳定值，达到动态的平衡。
２）小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋有较强的富集能力，随水体中的Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的浓度增加，小球藻对
Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的富集量增大，富集数ＢＣＦ先增大后降低。小球藻对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋的富集系数ＢＣＦ值：
Ｃｄ２＋＞Ｐｂ２＋＞Ｃｕ２＋。
３）菲律宾蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的生物富集能力较强，蛤仔体内重金属的含量随着时间的增加而显著上升，
到第３０天时升到最高，海水－小球藻－菲律宾蛤仔３部分的重金属含量相对稳定，形成动态平衡。
４）随系统中的Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ含量的增加，蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ富集量增加，富集系数ＢＣＦ和生物传递因子
ＢＭＦ 值均呈现明显的降低趋势。蛤仔对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数ＢＣＦ大小为Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ，传递系数ＢＭＦ的
大小为Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ。
５）小球藻对Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ的富集系数ＢＣＦ远大于菲律宾蛤仔，Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ在小球藻－菲律宾蛤仔食物链上
没有明显的生物放大效应。
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