《Journal of Hazardous Materials Advances》：Toxic and trace elements in tissues of Pirarucu (
Arapaima gigas) in the lower Amazon, Brazil: a toxicological risk assessment
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摘要
手工金矿开采及其他人为活动造成的汞污染是亚马逊淡水生态系统面临的主要环境问题，对严重依赖鱼类作为主要蛋白质来源的河岸社区构成重大健康风险。巨骨舌鱼（*Arapaima gigas*）是世界上最大的有鳞淡水鱼，在亚马逊地区具有重要的生态和营养意义，并受到
摘要
手工金矿开采及其他人为活动造成的汞污染是亚马逊淡水生态系统面临的主要环境问题，对严重依赖鱼类作为主要蛋白质来源的河岸社区构成重大健康风险。巨骨舌鱼（*Arapaima gigas*）是世界上最大的有鳞淡水鱼，在亚马逊地区具有重要的生态和营养意义，并受到基于社区可持续管理方案的管控。研究人员分析了在巴西帕拉州圣塔伦附近一处社区共管洪泛区渔场捕获的巨骨舌鱼六种组织中的汞及其他有毒和必需元素的分布情况，并评估了与鱼类消费相关的毒理学风险。所有样品中砷、铅和镉的浓度均较低，低于监管限值。汞在鱼片和腹肉中的平均浓度分别为0.257和0.281 mg/kg鲜重，在肝脏中为0.452 mg/kg；9.5%的肝脏样品超过了1 mg/kg的监管限值。肌肉中的汞浓度随鱼类体型增大而显著增加（r=0.845，p<0.001），预计体重超过约120 kg且体长超过315 cm的个体将超出监管限值。在保守的最坏情景下，高鱼类摄入量（462 g/天）的河岸人群通过食用巨骨舌鱼摄入的汞可能超出安全阈值达16倍。考虑到巴西全国平均鱼类消费量，每日摄入24 g巨骨舌鱼是安全的。肝脏中的硒浓度提示其对汞毒性具有潜在的缓解作用，但这一相互作用需要谨慎解读。这些发现强调了对巨骨舌鱼制定消费指南和持续开展汞监测的必要性，尤其是针对较大个体和高鱼类依赖型社区。
论文解读：巴西亚马逊下游巨骨舌鱼组织中重金属蓄积特征与食用健康风险评估
**一、研究背景与科学问题**
亚马逊流域拥有地球上现存面积最大的热带雨林，在调节全球气候、净化水源和吸收碳方面发挥着至关重要的作用。然而，自20世纪以来，与手工金矿开采及其他采矿活动相关的汞污染已成为亚马逊淡水生态系统面临的严重环境问题。亚马逊河沿岸社区约33万居民和420个原住民社区直接依赖当地自然资源获取水和食物，渔业不仅是这些社区最主要的蛋白质来源，还为约40%的渔业社区家庭提供生计。巨骨舌鱼作为世界上最大的有鳞淡水鱼，雌鱼3-4岁达到性成熟，体长可达4.5米、体重超过250公斤，是亚马逊流域最具标志性的鱼类物种。过去几十年间，由于过度捕捞、栖息地破碎化和水污染，巨骨舌鱼野生种群数量显著下降，在许多地区已濒临灭绝。近15年来，亚马逊地区实施了基于社区的协作管理计划，巨骨舌鱼的可持续管理已成为结合生物多样性保护与当地居民福祉改善的双赢保护典范。
作为一种处于食物链顶端捕食性物种，巨骨舌鱼高度暴露于环境污染物中。此前亚马逊淡水生态系统的生物监测研究主要集中于鱼类肌肉组织中的汞蓄积，大量研究已报道巨骨舌鱼及其他肉食性鱼类肌肉组织中的高浓度汞往往超过联合国粮农组织建议的最高限量。汞、砷和铅是对人体健康危害最大的元素之一，尤其对儿童和孕妇等脆弱群体具有差异性毒性：汞可通过胎盘屏障蓄积于脐带血中损害胎儿神经发育。然而，关于汞在巨骨舌鱼不同组织（如高经济价值的腹肉和较少研究的肝脏等器官）中分布特征的综合数据仍然稀缺。基于上述背景，本研究旨在系统分析巨骨舌鱼多种组织中有毒元素的蓄积模式和必需元素的浓度分布，探究有毒元素与必需元素之间的相互作用（尤其是硒对汞毒性的保护作用），并为当地河岸居民食用巨骨舌鱼的健康风险评估提供科学依据。
**二、主要技术方法**
研究人员在巴西亚马逊河下游帕拉州圣塔伦市附近圣米格尔岛社区共管洪泛区渔场采集了21尾巨骨舌鱼（体重7-60 kg，体长94-189 cm），于捕获后立即采集鳃、肝脏、肾脏、骨骼肌（鱼片和腹肉）及心脏共126份组织样品。样品经冷冻干燥后采用微波消解前处理，使用电感耦合等离子体质谱仪测定砷、镉、汞、铅四种有毒元素及钴、铬、铜、铁、锰、钼、镍、硒、锌九种必需元素的浓度。质量控质通过空白样品扣除、标准参考物质（DORM-3）验证及加标回收实验保障。健康风险评估采用美国环保署标准方法，计算估算每日摄入量、危害商数、总目标危害商数和目标癌症风险，并采用硒健康益处值评估硒汞相互作用。数据经自标度化处理后，应用主成分分析和层次聚类分析进行多元统计与化学计量学解析。
**三、研究结果**
**3.1 化学计量学可视化分析**
对126×13自标度化数据矩阵进行主成分分析，前三个主成分保留了总数据方差的80.6%。三维得分图中肝脏样品明显形成独立分组，与其他组织显著分离；肾脏及较小程度的鳃和心脏也各自形成具有特征性金属含量的样品组。然而，两种骨骼肌组织（鱼片和腹肉）样品明显重叠，表明二者具有共同的金属蓄积模式。层次聚类分析结果与之一致：肝脏形成独立簇，肾脏、鳃和心脏分别形成不同簇但彼此具有一定相似性，鱼片和腹肉则归为单一簇。上述结果表明不同组织含有不同金属谱图，提供不同的化学信息。
**3.2 有毒元素在不同组织中的蓄积**
汞是浓度最高的有毒元素。鱼片和腹肉中的平均汞浓度分别为0.257和0.281 mg/kg鲜重，均未超过巴西及其他国家设定的1 mg/kg鲜重监管限值；肝脏中汞平均浓度为0.452 mg/kg，9.5%的样品（21份中2份）超出最大残留限值。鱼片汞浓度与体重（r=0.845，p<0.001）和体长（r=0.850，p<0.001）呈显著强正相关，腹肉亦呈显著相关（体重r=0.731，体长r=0.718，p<0.001）。基于回归模型预测，体重超过117.60 kg且体长超过315.7 cm的个体肌肉汞浓度将超过1 mg/kg监管限值。肝脏和鳃中汞浓度与体型亦呈显著相关，但心脏中汞与体型无显著关联。砷在肌肉组织中的浓度较高，在鱼片和腹肉中与鳃中砷浓度显著相关，但未发现砷蓄积量随体型变化的显著趋势。镉在所有鱼片和腹肉样品中均低于检出限，主要蓄积于肝脏（平均残留量为肾脏的5倍）。铅同样以肝脏为主要蓄积器官（平均残留量为肾脏的3倍），但所有样品均低于监管限值。砷、镉、铅在任何组织中的浓度均未超过巴西及其他国家规定的食品最高限量。
**3.3 必需微量元素分布**
肝脏是大多数主要微量元素浓度最高的器官（锌除外，其在肾脏中浓度最高），浓度比骨骼肌高1-2倍。鳃中铬、镍和锰的浓度相对较高，提示这些元素可能主要通过水途径暴露。肌肉组织中微量元素浓度与其他器官之间未发现显著统计相关性，微量元素浓度与标本体型之间亦无显著关联，表明巨骨舌鱼体内微量元素暴露处于基线水平且受稳态机制良好调控。
**3.4 组织内元素间关联性分析**
汞与硒在所有组织中均呈现一致且强烈的正相关关系，这源于二者之间的高亲和力，可形成HgSe等生物惰性络合物从而降低汞毒性。铅与铁在所有组织中也显著相关，可能与二者共同经DMT1转运体摄取、与含巯基蛋白结合以及在肝脏和肾脏等解毒组织中共蓄积有关。肝脏中大多数元素对之间存在显著相关性，而鳃中关联较弱，提示暴露主要通过食物链途径。层次聚类分析显示：鳃中砷、铬、镍、锰和铅聚为一簇（反映水生暴露途径），镉和汞与硒聚为另一簇（反映膳食摄入途径）；肝脏中汞、镉和硒紧密关联，铜与锌和钼聚集，铅与铁相关联；肾脏化学计量学谱图与肝脏相似但钼与硒相关联；心脏中元素间关联模式类似肝脏，而骨骼肌中关联较弱（汞和硒关联除外）。砷与汞在肌肉组织中的负相关可能反映二者不同的蓄积动态。
**3.5 食用健康风险评估**
在保守最坏情景下（假设所有消费鱼类均为巨骨舌鱼），高鱼类摄入量河岸人群（462 g/天）的甲基汞危害商数超出安全阈值达16倍。按巴西全国平均鱼类消费量（24 g/天）计算，汞摄入未超过安全阈值。但每周食用两份标准份量（150 g/份）的巨骨舌鱼即可超过甲基汞安全摄入限值（鱼片HQ=1.57；腹肉HQ=1.72），腹肉汞含量比鱼片高约10%。致癌风险评估中，无机砷和铅的目标癌症风险值分别为1.63×10??和1.46×10?1?，远低于美国环保署10??的指导值。肝脏中硒浓度相对汞较高，硒健康益处值为正值，提示器官水平存在硒介导的汞解毒机制。
**四、讨论总结与研究结论**
本研究表明巨骨舌鱼组织中存在两种截然不同的有毒元素蓄积模式：砷和汞优先蓄积于肌肉组织（鱼片和腹肉），而镉和铅则富集于肝脏。与哺乳动物不同，鱼类肾脏中镉蓄积量远低于肝脏，这与鱼类较低金属硫蛋白合成能力有关。与市场采购标本相比，来自社区共管渔场的巨骨舌鱼汞负荷较低，提示社区管理除促进种群恢复外，还可能有利于产出有毒元素负荷较低的鱼类。汞是主要健康风险驱动因素：虽然平均浓度未超监管限值，但体型超过约118 kg和316 cm的个体肌肉汞浓度将接近限值。河岸高鱼类消费人群在最坏情景下甲基汞暴露量超安全阈值16倍；巴西全国平均水平下消费安全，但每周两份标准份量即超安全阈值。研究建议巨骨舌鱼消费每周不应超过一份，尤其应避免食用大型个体。本研究首次全面表征了社区共管洪泛区渔场巨骨舌鱼六种组织（鳃、肝脏、肾脏、鱼片、腹肉和心脏）中有毒元素（砷、镉、汞、铅）和必需微量元素的分布特征，强调了针对高鱼类依赖型社区制定消费指南和持续开展汞监测的必要性。未来研究应纳入环境介质以更完整地刻画暴露途径，并将分析扩展到亚马逊流域其他受管理和未受管理的种群。
