重金属在水生环境鱼体中积累及分布一、实验目的与要求1．通过本实验了解重金属在水生环境鱼体中的迁移、积累及分布特征，加深对环境污染物在生态环境中迁移转化的理解。
2．学习生物样品的重金属测定方法（样品的制备，消化前处理、火焰原子吸收分光光度计的原理及使用方法等）。
二、实验方案1．实验药品（1）Cr标准贮备溶液（2）浓硝酸（3）高氯酸2．实验仪器（1）鱼缸（2）不锈钢解剖刀（3）勺子（4）直尺（5）烧杯（6）移液管（7）电子天平（8）研磨碗及研磨棒（9）比色管（10）剪刀（11）冰柜，冷冻干燥机（12）原子吸收分光光度计（13）电热板3．实验步骤（1）测定鱼的体重及体长；（2）用三把解剖刀对鱼进行解剖，避免相互污染，取用鱼的肉、鳞及肝脏作为样本，并且用刀及研磨用具将肉及内脏匀浆，用剪刀将鱼鳞尽量剪碎；（3）准备三个烧杯，称量空干烧杯的重量，记为G杯，以及加入样品后的湿重，记为G 湿，在-20℃冰柜中冷冻24h，然后置冰冻干燥机冰冻干燥48—72h 后称重，记为G干，计算含水率；（4）称取大约1g干样于50ml高型烧杯中，加入10ml浓硝酸，在电热板上加热到没有泡沫，取下，在加入10ml浓硝酸，在电热板上加热到近干，然后在加入5ml高氯酸，在电热板上加热到白烟冒尽，转移到50ml比色管中，定容到刻度线，摇匀，静置。
三、实验结果与数据处理1．数据分析列表：表一第一大组第二小组数据记录表2：计算步骤计算含水率【含水率%=（G湿-G干）/( G湿-G杯)*100%】第一大组（第2小组）草鱼各部位的含水率计算如下：鱼肉：含水率%=[（44.36-41.40）/(44.36-40.45）] *100%=76%内脏：含水率%=[（41.96-38.84）/(41.96-37.57 )] *100%=71%鱼鳞：含水率%=[（47.40-46.00）/(47.40-43.31) ] *100%=34%求富集系数【BCF=Cr测定值/0.05】综合科学1、2班各组各种鱼的各部位对重金属Cr的富集系数计算如下：福寿鱼鱼肉：BCF=Cr测定值/0.05= 0.9175/0.05=18.35鱼鳞：BCF=Cr测定值/0.05= 1.235/0.05=24.7内脏：BCF=Cr测定值/0.05= 1.415/0.05=28.3草鱼鱼肉：BCF=Cr测定值/0.05= 0.9275/0.05=18.55鱼鳞：BCF=Cr测定值/0.05= 1.27/0.05=25.4内脏：BCF=Cr测定值/0.05= 1.42/0.05=28.4白鲫鱼鱼肉：BCF=Cr测定值/0.05= 0.6904/0.05=13.808鱼鳞：BCF=Cr测定值/0.05= 0.95/0.05=19内脏：BCF=Cr测定值/0.05= 1.326/0.05=26.52鲤鱼鱼肉：BCF=Cr测定值/0.05= 0.52/0.05=10.3333333鱼鳞：BCF=Cr测定值/0.05= 0.9266670.05=18.53333内脏：BCF=Cr测定值/0.05= 1.32/0.05=26.52大头鱼鱼肉：BCF=Cr测定值/0.05= 1.19/0.05=23.8鱼鳞：BCF=Cr测定值/0.05= 1.37/0.05=27.4内脏：BCF=Cr测定值/0.05= 1.7175/0.05=34.35图一各种鱼以及各部位富集系数图求方程【C=aGb】求解方法：通过确立关系式logC=blogG+loga，求解参数a、b，再来确定C=aGb的关系，具体步骤如下：以鲤鱼为研究对象，从实验数据中可提取出鲤鱼鱼肉的重金属Cr浓度C与鱼重G，进而分析其关系，具体如表3-2和图3-2所示。
图二鲤鱼体重G与鱼肉铬含量C关系图由图表分析可知，存在线性关系：y = 0.725x - 2.1489（R2 = 0.9983，相关性较好），即logC= 0.725logG-2.1489，所以可解得a=0.007097，b=0.725。
所以可得草鱼鱼体重量对鱼肉重金属的富集影响的数学模型：C=0.007097G0.725其中：C——鱼肉中重金属Cr的含量，mg/kg；G——鱼体重量，g；图三鲤鱼身长L与鱼肉铬含量C关系图由图表分析可知，存在线性关系：y = 2.045x – 3.2297（R2 = 0.9548，相关性较好），即logC= 2.045logG-3.2297，所以可解得a=0.00058925，b= 2.045。
所以可得草鱼鱼体重量对鱼肉重金属的富集影响的数学模型：C=0.00058925G2.045其中：C——鱼肉中重金属Cr的含量，mg/kg；G——鱼体长度，cm。
四、结论1．数据可靠性本实验通过对重金属Cr在水生环境鱼体中的积累和分布的研究和分析发现：（1）重金属Cr在鱼体不同部位的积累系数BCF的分布状况为：内脏>鱼鳞>鱼肉，由此可见在鱼体中内脏对重金属Cr的富集作用是最强的，鱼鳞次之，鱼肉相对较低。
这是与其生理功能密切相关的。
鱼体内的重金属主要来源于鱼生活的水体，鱼通过内脏吸收进入体内，鱼体不同的部位对重金属的积累分布是不同的。
（2）由实验结果分析可知，一般情况鱼体内的重金属富集量随鱼体重量的增加而增加。
本实验通过对鲤鱼各部位及其不同重量对其富集重金属Cr的异同的研究，分析可得重金属Cr浓度（C，mg/kg）与鱼重（G，g）的关系： C=0.007097G0.725，重金属Cr浓度（C，mg/kg）与鱼长（L，cm）的关系此方程式C=0.00058925G2.045,表明了不同重量的鲤鱼对重金属Cr的富集规律。
这与鱼体的代谢有关，一般鱼体的重量越大，其代谢速率越大。
也就是说鱼体对重金属Cr的吸收能力越强，但是一旦它进入鱼体内就被积存在鱼体组织中，代谢和被清除的速度缓慢，所以就被累积下来。
（3）不同鱼种对重金属Cr的积累规律如下：大头鱼>草鱼>福寿鱼>白鲫鱼>鲤鱼。
这主要与鱼在水体中的生活习惯有关，越是靠近水体底层，重金属积聚越多，浓度越大，生活在靠近水体底层的鱼类对重金属的吸收能力和适应能力都比较强，所以在其体内重金属累积会越大。
（4）不同鱼种的含水率的规律如下：大头鱼>鲤鱼>草鱼>白鲫鱼>福寿鱼，鱼体中不同部位的水分分布状况如下：鱼肉>内脏>鱼鳞。
一般含水率越高的鱼价格也越高。
2．预防措施由于农药、抗生素、磺胺及其他药剂的使用仍是目前防治动植物病虫害，促进畜禽及农作物生长的重要措施之一，这些化学药剂在农牧渔业中的继续使用是不可避免的，而且使用的品种和数量还在不断地增加。
工业“三废”对环境的污染仍然是一个严重问题。
因此，为了保护环境，防止对动物性食品的污染，需要采取防治措施，主要措施可归纳为以下几方面：（1）积极治理工业“三废”消除其对动物性食品的有毒化学物质污染，有关工矿企业要积极改革工艺。
把工业“三废”消灭在生产过程中。
同时，要积极开展环境分析和食品卫生检测工作。
（2）加强对剧毒农药生产、使用的管理停止使用汞、砷制剂农药。
积极研制高效、低毒、低残留农药新品种，以减少水产品中的药物残留量。
（3）加强鱼用药物的使用和管理对使用的药品种类、对象、使用方法、剂量及使用条件等作出必要的规定，防止滥用。
对于容易导致产生耐药性的抗生素，应禁止使用。
规定休药期，水产品起捕前应有一定的休药期。
（4）禁止滥用食品添加剂食品生产必须使用添加剂时，要把无毒、无害、营养卫生放在首位。
应该尽量不用或少用食品添加剂。
使用添加剂时，应当严格执行国家规定的食品添加剂卫生标准，严禁超量滥用。
（5）积极开展动物性食品的污染和残留毒的检测工作认真执行我国食品卫生标准中有关有毒化学物质允许剂量的规定，不得超过。
加强鱼贝类重金属含量的检测，如发现某水域鱼贝类污染严重，应规定禁止捕捞出售和禁止食用。
随着人民生活水平的提高和中国加入WTO，对安全无毒副作用的水产品的需求会显著增加，这就要求有足够的绿色水产品供应市场的需要。
要获得绿色水产品必须有绿色饲料的供应，这也对水产饲料的研究和开发提出了更高的要求。
可持续渔业既要求保证或增加水产养殖产量，又要求保护水域生态环境，而我国现有的渔业生产技术难以达到这一要求。
要开发对水域环境污染小、对鱼体和人体均无害的新型水产饲料，即“绿色、环保新型水产饲料”，其核心包括：不添加任何药物；应用营养平衡理论按照可消化营养素进行饲料配制的饲料配制技术；科学的饲料加工技术如膨化饲料加工技术；实施按照鱼类生长发育规律的饲料定额投喂的投饲技术。
五、问题与讨论1．举例说明重金属对动植物有哪些危害。
答：镉长期食用遭到镉污染的食品，可能导致“痛痛病”，即身体积聚过量的镉损坏肾小管功能，造成体内蛋白质从尿中流失，久而久之形成软骨症和自发性骨折。
长期饮用受镉污染的自来水或地表水，并用受镉污染的水进行灌溉(特别是稻谷)，会致使镉在体内蓄积，造成肾损伤，进而导致骨软化症，周身疼痛，称为“痛痛病”。
从动物实验和人群的流行病学调查中发现，镉还可使温血动物和人的染色体发生畸变。
研究显示，镉污染途径以水型污染为主(废水→土壤→稻米→人体)，米镉含量、人体镉摄入量可反映环境污染程度。
铅铅的危害主要表现在对神经系统、血液系统、心血管系统、骨骼系统等终生性的伤害上：铅对多个中枢和外围神经系统中的特定神经结构有直接的毒害作用。
在中枢神经系统中，大脑皮层和小脑是铅毒性作用的主要靶组织；而在周围神经系统中，运动神经轴突则是铅毒害的主要靶组织。
铬六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。
通过呼吸道进入的则易积存在肺部。
用含铬废水灌溉农田，铬离子可在土壤中积累，会抑制作物生长发育，如果累积过多，可与植物体内细胞原生质的蛋白质结合使细胞死亡。
动物急性中毒后会出现呕吐、流涎、腹泻、呼吸和心跳加快，胃黏膜发炎、破损、出血、溃疡、肝、肠、肾等器官冲血。
2．如何理解环境污染物在生态环境中的迁移及转化。
答：重金属迁移指重金属在自然环境中空间位置的移动和存在形态的转化，以及由此引起的富集与分散问题。
重金属在生态环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。
机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运。
迁移过程服从水力学原理。
物理化学迁移是指重金属以简单离子、络离子或可溶性分子，在环境中通过一系列物理化学作用（水解、氧化、还原、沉淀、溶解、络合、螯合、吸附作用等）所实现的迁移与转化过程。
这是重金属在水环境中的最重要迁移转化形式。
这种迁移转化的结果决定了重金属在水环境中的存在形式、富集状况和潜在生态危害程度。