柄海鞘中矿物元素含量分析.pdf

第3 1 卷第2 期 2012 年4 月 海洋环境科学 M A R I N EE N V I R O N M E N T A LS C I E N C E V 0 1 ．31 ．N o ．2 A p r i l 2 012 柄海鞘中矿物元素含量分析 许璇1 ，刘雪梅1 ，胡芸1 ，姜爱莉2 1 ．烟台大学化学生物理工学院，山东烟台2 6 4 0 0 5 ；2 ．烟台大学海洋学院，山东烟台2 6 4 0 0 5 摘要采用微波消解一火焰原子吸收分光光度法对烟台海域柄海鞘中M g ，F e ，C a ，M n ，Z n ，C o ，C u ，N i ，P b ，C r ，C d 共1 1 种矿 物元素的含量进行了测定。方法的相对标准偏差为0 ．0 7 ％～2 ．8 5 ％，回收率9 5 ％～1 0 3 ％。柄海鞘的外背囊和内囊中含 有人体必需的矿物元素C u ，z n ，F e ，M n ，C o ，N i ，C r ，C a ，M g 和少量的有害元素c d 和P b ，它们的含量顺序依次为M g M n F e N i C a Z n C u C r P b C o C d 。大规格的海鞘中的各种矿物元素含量均高于中、小规格的海鞘。各种元素在外被 囊中的含量要高于内囊。 关键词原子吸收分光光度法；柄海鞘；矿物元素 中图分类号Q 3 3 1 文献标识码A文章编号1 0 0 7 6 3 3 6 2 0 1 2 0 2 - 0 2 0 8 - 0 3 ’ A n a l y s i so fm i n e r a le l e m e n t si nS t y e l ac l a v a X UX u a n l ，L I UX u e ．m e i l ，H UY u n l ，J I A N GA i l i 2 1 ．S c h o o lo fC h e m i c a la n dB i o l o g i c a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，Y a n t a iU n i v e r s i t y ，Y a n t a i2 6 4 0 0 5 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lO fO c e a n ，Y a n - t a iU n i v e r s i t y ，Y a n t a i2 6 4 0 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t E l e v e nm i n e r a le l e m e n t sM g ，F e ，C a ，M n ，Z n ，C o ，C u ，N i ，P b ，C ra n dC d ，f o rS t y e l ac l a v af r o mY a n t a im a r i t i m es p a c e w e r ed e t e r m i n e db yu s i n gf l a m ea t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o p h o t o m e t r y A A S a f t e rm i c r o w a v ed i g e s t i o n ．T h i sm e t h o di sr a p i dw i t hh i g h p r e c i s i o na n da c c u r a c y ．T h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o na n dr e c o v e r yr a t ew e r e0 ．0 7 ％～2 ．8 5 ％a n d9 5 ％一1 0 3 ％．r e s p e c t i v e l y ． T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew e r en e c e s s a r ym i n e r a le l e m e n t si nc r u s ta n dv i s c e r ao fS t y e l ac l a r as u c ha sC u ，Z n ，F e ，M n ，C o ，N i ， C r ，C aa n dM g ；a sw e l la sh a r m f u le l e m e n t sl i k eC da n dP b ，w i t hM g M n F e N i C a Z n C u C r P b C o C da m o n g t h e m ．B i g g e ra s c i d i a nc o n t a i n sm o r em i n e r a le l e m e n t st h a nm i d d l ea n ds m a l lo n e s ，a n dt h ec o n t e n t so f11m i n e r a le l e m e n t si nc r u s t w e r eh i g h e rt h a ni n v i s c e r a ． K e yw o r d s A A S ；S t y e l ac l a r a ；m i n e r a le l e m e n t 柄海鞘 S t y e l ac l a r a 在分类学上属于脊索动物门、尾 索动物亚门、海鞘纲、内性目、柄海鞘科，在我国沿海均有 分布⋯。自从2 0 世纪8 0 年代以来，一些科学家陆续从多 种海鞘中发现了抗肿瘤、抗病毒以及调节免疫功能的生 物活性物质旧J 。 滤食性生物在进行正常生理活动的同时，通过过滤 大量的海水，可大量富集海水中的一些重金属离子‘3o 。 同时其自身由于代谢的混合氧化系统存在缺陷，因而其 体内化合物的释放较慢，结果造成其体内保持较高的富 集程度，对海洋环境中重金属的生物地球化学循环起着 重要作用。柄海鞘作为一种重要的固着性滤食动物，其 生物量大，滤水能力强，具有很高的富集重金属的能力， 且能够可靠地反映周围环境的重金属水平，在沿海海域 的重金属生态系统中占据重要角色。 为了探讨柄海鞘矿物元素的组成和含量，作者采用 火焰原子吸收光度法测定分析了烟台海域不同规格的柄 海鞘内囊和外背囊中矿物元素的含量，以期为利用柄海 鞘进行海洋环境质量的评价和改善提供重要参考资料。 收稿日期2 0 1 1 ．3 一l O ，修订日期2 0 1 l - 0 4 - 0 6 基金项目国家自然基金项目 3 1 0 7 0 3 6 8 ；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金计划 B S 2 0 1 0 H Z 0 2 2 作者简介许璇 1 9 8 6 - ，女，山东冠县人，硕士研究生，主要从事原子吸收、原子荧光及其化学信息学和理论化学方面的研究， E m a i l x u x u a n 5 5 1 6 3 ．c o n 通讯作者刘雪梅，E ．m a i l l i u x u e m e i 3 0 5 2 1 6 3 ．c o m 万方数据 第2 期许璇，等柄海鞘中矿物元素含量分析 i 材料与方法 1 ．1 仪器和工作条件 岛津A A - 6 8 0 型原子吸收分光光度计及P R - 5 型数据 处理图示打印机，仪器工作条件见表1 。 表1 仪器工作条件 T a b ．1W o r k i n gc o n d i t i o n so ft h ei n s t r u m e n t 注 1 空气流速6L ／m i n 1 ．2 试剂 C a ，M g ，Z n ，F e ，C u ，M n ，N i ，P b ，C r ，C o 和C d 的标准储 备液均为国家标准溶液，浓度均为0 ．1 0 0g ／L ，光谱纯， 上海市计量测试技术研究院提供。H N O ，为优级纯，5 ％的 L a C l ， A R 溶液。实验所用水为双蒸水。 1 ．3 样品 柄海鞘取自山东渤海沿海养殖海区栉孔扇贝养殖网 笼上，由烟台水产研究所高级工程师袁继平鉴定。将海 鞘按湿重分为大中小三组 1 ．5 ～2 ．0g ，5 ．0 6 ．5g ，1 1 ．0 ～1 4 ．0g 。将海鞘解剖，分为外背囊和内囊两部分，晾 干，粉碎，冷冻保存备用。 1 ．4 样品处理 准确称取0 ．2 0g 的干燥粉末样品于聚四氟乙烯消解 罐中，加浓H N O ，2m L ，轻微振荡静置3 0m i n ，加双蒸水6 m L 后摇匀，安装好外壳保护套缩紧容器，连接温度探头， 按如下程序进行微波消解2 5 0W ，1m i n ；0W ，1m i n ；2 5 0 W ，6r a i n ；4 0 0W ，5m i n ；6 0 0W ，5m i n 。消解完毕后冷却 至室温，取出内罐，将消解液转移并定容到2 5m L 容量瓶 中，溶液呈澄清淡黄色。同时作试剂空白对照。 1 ．5 标准曲线绘制 精确吸取标准液，按浓度梯度定容到1 0 0m L 的容量 瓶中。标准系列工作液 m r , ／L 见表2 。按表1 的仪器工 作条件分别测量各元素标准系列工作液的吸光度值，以 各元素浓度值C m g ／L 为横坐标，吸光度值4 为纵坐标 绘制标准工作曲线。在本工作范围内，各元素线性关系 良好，回归方程和相关系数见表2 。 表2 标准溶液浓度系列、回归方程和相关系数 T a b ．2S t a n d a r ds o l u t i o ns e r i e s ，r e g r e s s i o ne q u a t i o na n di n t e r r e l a t e dc o e f f i c i e n t 2 结果与讨论 2 ．1 测定结果 三种规格的柄海鞘的外背囊和内囊中矿物元素含量 的测定结果见表3 。 从表3 的测定结果看出，柄海鞘的外背囊和内囊中 均含有被测的1 1 种矿物元素。这些包括人体必需的矿 物元素C u ，z n ，F e ，M n ，C o ，N i ，C r ，C a ，M g ；还含有少量的有 害元素C d 和P b 。按照1 1 种金属元素的含量 1 0 4 ，它 们的高低顺序依次为M g M n F e N i C a Z n C u C r P b C o C d 。这些微量元素在人体的生理功能中起 着特殊的生理作用[ 4 - 5 ] 。 滤食性生物对矿物元素的累积包括两条重要途径 对颗粒态元素的消化作用和对溶解相元素的吸收作用。 由于它们具有很高的滤水能力，因此，对溶解态元素的吸 收可能是机体累积矿物元素的一个非常重要的来源MJ 。 不同规格的柄海鞘的矿物元素含量相比较，大规格的海 鞘中的各种矿物元素含量均高于中、小规格的海鞘。大 规格海鞘生活时间长于中小规格海鞘，因此有更长的时 间从海水中富集各种矿物元素。这说明在柄海鞘生长过 程中，不断从海水中富集各种矿物元素。 对外背囊和内囊中的元素含量比较可以看出，各种 元素在外被囊中的含量要高于内囊。这是由于柄海鞘为 了减少过量的金属元素对身体的损害，通过体内代谢、运 输等途径，将各种脏其中的矿物元素不断运输到外背能 万方数据 2 1 0海洋环境科学 第3 1 卷 种贮存起来。 2 ．2 测定方法的精密度 在表1 的工作条件下，对样品进行6 次平行测定的 结果 见表3 可以获得相对标准偏差 R S D 为0 ．0 7 ％ ～2 ．8 5 ％。另外采用标准加入法对实验方法可靠性进行 考察，回收率在9 5 ％～1 0 3 ％。说明试验测定结果准确、 可靠。 2 ．3 讨论 柄海鞘的外背囊和内囊的矿物元素含量均比海水中 的金属离子含量高出几个数量级，说明柄海鞘在生长过 程中通过滤水作用大量富集了海水中的这些矿物元素， 并且可能通过一种有效的转移途径，将这些可能对身体 有害的过量金属元素转移到外背囊中贮存起来，以减少 对自身的危害。其体内的矿物元素含量与海水中的金属 元素应有一定的相关性。如能进一步确定其相关性，则． 通过测定其体内的矿物元素含量，可估算出其生活海域 海水中的金属水平及污染状况，这对将柄海鞘用于海洋 环境监测，具有重要的意义。另外，柄海鞘很少作为其他 动物或人类的食物，其体内富集的重金属将不会通过食 物链进行传递造成二次污染，因此可以利用柄海鞘对污 染海域进行有效的生物修复。 3 结论 1 柄海鞘的外背囊和内囊中含有人体必需的矿物 元素c u ，z n ，F e ，M n ，C o ，N i ，C r ，C a ，M g 和少量的有害元素 C d 和P b ，它们的含量顺序依次为M g M n F e N i C a Z n C u C r P b C o C d 。 2 大规格的海鞘中的各种矿物元素含量均高于中、 小规格的海鞘。 3 各种元素在外被囊中的含量要高于内囊。 4 方法的相对标准偏差为0 ．0 7 ％～2 ．8 5 ％，回收率 9 5 ％～1 0 3 ％． 参考文献 [ 1 ] 郑成兴．中国沿海海鞘的物种多样性[ J ] ．生物多样性， 1 9 9 5 ，3 4 2 0 1 - 2 0 6 ． [ 2 ] 姜爱莉，于贞，蔡文贵，等．柄海鞘对锌的富集作用[ J ] ．哈 尔滨工业大学学报，2 0 1 0 ，4 2 2 2 8 1 - 2 8 6 ． [ 3 ] 李学鹏，励建荣，段青源，等．泥蚶对重金属铜、铅、镉的生物 富集动力学[ J ] ．水产学报，2 0 0 8 ，3 2 4 5 9 2 - 6 0 0 ． [ 4 ] 邢荣莲，王长海，汤宁，等．八种海洋底栖硅藻细胞中矿物元素 含量分析[ J ] ．光谱学与光谱分析．2 0 0 7 ，2 7 1 0 2 1 3 1 - 2 1 3 3 ． [ 5 ] 李春娣，颜n 文，龙爱民，等．c u 暴露条件下翡翠贻贝 P e r r t a v i r i d i s 消化腺内金属和类金属硫蛋白的变化[ J ] ．环境科学， 2 0 0 7 ，2 8 8 1 7 8 8 - 1 7 9 5 ． [ 6 ] 励建荣，李学鹏，王丽，等．贝类对重金属的吸收转运与累积 规律研究进展[ J ] ．水产科学，2 0 0 7 ，2 6 1 5 1 - 5 5 ． 万方数据