工业废物处置区附近湖泊鱼类的金属含量分析

摘要

本研究分析了印度尼西亚三个接近工业废弃物处理的湖泊中几种鱼类的Fe、Cu、Cd、Cr、Pb含量。这些鱼的样本取自Muara Angke、Weda和Morowali三个湖泊。来自Morowali的样本于2019年4月进行了分析，来自Weda的样本于2019年11月至12月进行了分析，来自Muara Angke的样本于2018年6月进行了分析。所有样本随后在印度尼西亚大学数学与自然科学系化学系化学实验室和IPB综合实验室进行分析。主要结果表明，Morowali和Weda的所有鱼类都不再安全食用，因为它们的Fe、Cu、Cd和Cr含量超过了金属污染阈值。同时，Muara Angke的所有鱼类，除了ayam-ayam仍可安全食用。这项研究的结果可以作为有关安全食用鱼类和鱼饲料中金属含量的信息来源。鉴于鱼类的高消费率和重金属对人体健康的危害，必须进一步开展这方面的研究。

1.介绍

每项活动都会对环境产生影响。影响一词本身因国家而异；同时，在印度尼西亚，根据法律法规，它被解释为变化。变化可以是一个积极的方向，这意味着积极的影响，也可以是一个消极的方向，这意味着消极的影响可持续发展的理念是尽量减少负面影响，最大限度地发挥积极影响。活动的规模和活动所在地活动的复杂性将与其所造成的影响高度相关。可能导致景观变化、土地利用变化和土地利用变化的各种活动必须从一开始就预测可能造成废物和环境污染的能源和活动，以便继续发展影响。

采矿业是指在其活动中从地下开采矿物材料的行业。1］.印尼幅员辽阔，矿产资源丰富，矿业发展机遇巨大。印尼的矿业是由国内公司(国有和私营)和跨国公司经营的[2］.采矿活动有三个重要组成部分，包括勘探、采矿和加工。在采矿的早期阶段，提倡者必须掌握有关矿山位置的资料，并估计在勘探阶段将获得的矿物矿床的价值。如果矿产勘查阶段证明有足够大的矿产，发起者将开始矿山开发过程[1］.采矿业获得经济矿物的过程可以采用萃取法。提取法是把矿物从岩石中分离出来，然后再把它们分离成不再需要的矿物的过程。不必要的矿物将成为采矿业的废物，并可能造成环境污染(Ostensson & Roe 2017)。

工业大厦的长远发展和社会上工业界别的不断增加，如不加以控制，将会对区域结构和环境污染(例如水污染)造成影响[3.］.水中的重金属被鱼鳃吸收后，会在鱼类等生物体体内积聚[4］.由于这种累积，进入鱼体内的重金属无法从鱼体内清除。因此，这些重金属将继续存在于食物链中。此外，这种积累最终会损害鱼的器官，导致其死亡。如果这些鱼随后被人类食用，就会导致慢性和急性中毒。例如，铁含量过高会导致中毒(呕吐)、肠道损伤、维生素和矿物质吸收障碍以及同色症[5］.硒和铅等其他重金属可干扰氧化酶的产生，从而阻碍细胞代谢，影响生长[6］.

由于鱼类是人类的一种常见食物，因此已经进行了几项研究，以确定鱼类所含的金属污染物[7］.鉴于鱼类的高消费率和重金属对人体健康的危害，必须进一步开展这方面的研究。这项研究旨在分析从印度尼西亚靠近工业废料处理的湖泊中采集的鱼类中的金属含量。

2.材料和方法

2．1．研究背景

这些鱼的样本取自三个湖泊，即Muara Angke、Morowali和Weda。前5个样本于2019年4月从Morowali采集，即layur、sarong、tracan、taking和krau鱼种。随后的鱼类样本于2019年11月从Weda采集，即黄塞拉鱼、飞鱼、oci和黄鱼。与此同时，在Muara Angke，鱼的样本包括ayam-ayam，黑鲳鱼，红鲷鱼，库威鱼，鲭鱼和鲭金枪鱼。

2．2.数据收集

2019年4月，印度尼西亚大学数学和自然科学学院化学系化学实验室对来自Morowali的鱼样本进行了分析;2019年11月至12月在同一工厂对威达的鱼样本进行了分析。与此同时，2018年6月，IPB综合实验室对Muara Angke的鱼样本进行了分析。

2．3.仪器与数据分析

在这项研究中使用的工具是透明塑料袋，冷却盒，标签纸，原子吸收分光光度计相机，烤箱，数字天平，热板，滤纸，培养皿，瓷灰浆，干燥剂，分析天平，和常见的实验室玻璃器皿。通过与国家标准化机构(National Standardization Agency)的原始数据进行描述性比较，分析了从测量中获得的数据。国家标准化机构设定了鱼粉中金属污染物的重量限制。

通过对每个变量的数据分布分别进行单变量分析。这个演示分析产生了能够代表环境质量的值。

２.４.实验的细节

抽样方法:选择渔民捕获最多、居民消费最多的三种鱼类。采样技术是在距离湖边15英里的地方进行的，每5英里分配3个点(图)1(一)- - - - - -1 (c)）.样本数量:三种鱼各代表30个样本。该样本量根据健康环境风险评价标准样本量最小值计算。样品制备:(1)鱼洗后称重(kg)，测量(cm)。鱼的身体是从骨头中取出来的。(3)将鱼捣碎，称重0.5 g。(4) 5 ml 65% HNO_3.添加到标本中，标本在酸室中放置15分钟，此相是用来溶解标本中的有机化合物。(5)将标本置于200℃的微波炉中保存20分钟。该相的优点是没有挥发性元素的消失，所需的时间相对不太长。(6)标本冷却后，用蒸馏水冲洗，转移到容量瓶中。(7)从容量瓶中取标本放入试管中，150 rpm离心10分钟。这一步的目的是分离悬浮分子。(8)最后将样品放入原子吸收分光光度计(AAS)中直观观察其浓度。

2.5. 健康风险评估：Muara Angke中的铅

本研究采用风险商(RQ)分析来衡量食用研究鱼的健康风险评估。按最小样本量计算，选取年龄≥17岁，在周边湖泊定居1年以上的渔民96名[8］.

受访者的个人特征，包括体重(Wb)及消费率(R)，并测量暴露时间(Dt)和频率(fE)。这些标准被用来衡量被调查者的摄入量(CDI)。通过比较CDI与参考剂量(RfD)得到RQ。RfD是根据综合风险信息系统(IRIS)作为Pb (4 × 10)的国际标准制定的⁻³ 毫克/千克/日）[9］.RQ假设存在，当RQ值>1时需要管理[10］.

3.结果和讨论

铁含量最高的是饮食（69.60%） mg/kg）。铜含量最高的是沙龙（0.18%） mg/kg）。krau的镉和铬含量最高（2.30%） mg/kg和8.41 mg/kg）。莫罗瓦利的所有鱼类样品中均不含铅（表1）1）.

铁含量最高的是黄selar (24.15 mg/kg)。铜含量最高的是黄selar 3 (0.48 mg/kg)。从威达采集的所有鱼类样品中均不含镉、铬和铅(见表)2）.

鱼中Cd和Pb含量最高的是ayam-ayam，分别为0.0345 mg/kg和0.428 mg/kg3.）.

鱼体内的重金属含量与其栖息地(如河流、湖泊和海洋)及其周围的工业废物处置密切相关[11］.鱼类体内重金属的积累是由于鱼类与含有重金属的水生介质接触而引起的。这种积聚可以通过多种方式发生，例如通过呼吸和食物通道，以及通过皮肤[12］.这些金属被鱼的血液吸收到鱼肉中，与血液中的蛋白质结合，然后分布到身体的所有组织中。13］.金属积累最多的部位通常是肝脏和肾脏。重金属在人体组织中的积累首先发生在鳃、肝脏，然后是鱼肉[14］.鱼类吸收和分布重金属的数量取决于污染物的化合物形式和浓度、微生物的活性、沉积物的质地和附近鱼类的种类。

3．1.莫罗瓦里鱼的金属含量

Morowali鱼样品中金属含量由高到低依次为Fe、Cr、Cd、Cu、Pb。与国家标准化机构(2009年)关于食品中铁污染的数据相比，Morowali的所有鱼样本都超过了1毫克/公斤的限量。鱼类样品中的铬含量与POM关于食品中铬污染的第03725/B/SK/89号法令总干事的数据进行了比较;所有鱼类样本均超过阈值(每公斤2.5毫克)[15］.

layur和krau的Cd含量超过了食物中Cd污染的上限，即每公斤0.2毫克[15］.纱笼中的铜含量超过了每公斤0.02毫克的食品标准。所有Morowali鱼的铅含量仍低于阈值0.3 mg/kg [15］.总之，来自Morowali的鱼样本超过了金属污染的阈值，不再安全食用。

3．2.威达鱼的金属含量

从威达提取的鱼样本中只含有铁和铜。与国家标准化机构(2009年)关于食品中铁污染限值的数据相比，Morowali的所有鱼样本都超过了1毫克/公斤的限值。鱼样品中的铜含量也与国家标准化机构(2009)关于食品中铜污染限度的数据进行了比较。黄色selar(2和3)和oci超过了规定的阈值(0.02 mg/kg)。同时，从威达采集的所有鱼类样品中均未检测到Cr、Cd和Pb。总而言之，威达的鱼样本中超过了金属污染阈值，不再安全食用。

3．3.木阿拉昂科鱼的金属含量

与国家标准化机构(2009)关于食品中铅污染限值的数据相比，只有ayam-ayam样品超标0.3 mg/kg。样本中的镉含量均未超过食物中的镉污染限量。因此，只有ayam是不安全的消费。

Morowali和Weda的所有样品中的高铁浓度可能是由几个来源造成的(即，除了土地以外，发生在大陆上的人类活动)，例如，含铁生活污水的排放，含铁水库，工业废物沉积，以及对通往海洋的含铁金属水管的腐蚀。此外，海浪和风的冲击对矿物岩石的侵蚀，以及生锈的船只和港口的腐蚀，也会导致铁的浓度增加[16］.

铁在酶氧化、细胞色素和呼吸色素(血红蛋白)过程中具有重要作用，但过量的铁可导致中毒。它会导致呕吐，肠道受损，过早衰老导致猝死，易怒，关节炎，出生缺陷，牙龈出血，癌症，肝硬化，便秘，糖尿病，腹泻，头晕，疲劳，皮肤发黑，头痛，肝脏疼痛和衰竭，肝炎，多动，感染，失眠，心理健康问题，嘴里有金属味、风湿病、细胞减少症、维生素和矿物质吸收障碍，以及单色症[17］.

Morowali产鱼中铬含量高可能是由纺织(如织物染色)、油漆、皮革鞣制、金属涂层或电池行业的活动造成的。铬污染进入食物链沉积在鱼类体内可引起中毒。铬是碳水化合物代谢中的一种重要营养素，但浓度较高时，它可能是有毒的[18］.它对肝脏、肾脏和细胞中的原生质有负面影响，产生致癌物(导致癌症)、致畸物(抑制胎儿生长)和诱变物[19］.

此外，来自Morowali和Weda的鱼类中存在的铜可以从防污剂中提取，这种防污剂广泛用于渔船。防污剂用于密封船舶，减少生物对船舶的损害。鱼类在恶劣环境条件下的存在也会导致鱼类积累重金属。之所以出现这种情况，是因为捕鱼地点与工业废料和船舶运输枢纽有关。航运业和运输业是水体重金属污染的主要来源。

来自Morowali和Muara Angke的鱼中镉污染表明这些湖泊中存在镉污染物。镉污染可能是由于工业废物处理，使用镉的电气和电镀膜过程中，因为镉是无腐蚀性的。金属镉中毒的特征是数年的背痛症状和最终的骨软化或骨和脊柱骨折的软化。

Muara Angke所有样品的铅含量表明，铅污染是由燃料船污染造成的。通过对Muara Angke地区鱼类样品中Pb含量的分析，只有ayam-ayam超标，其他鱼类样品仍可安全食用。然而，过度暴露于铅会破坏人体的造血系统、神经系统、肾脏系统、胃肠系统、心血管系统和生殖系统。

3．4．根据食用研究鱼进行健康风险评估

RQ通常用于估计由于接触可能影响人类健康的风险。RQ值代表致癌效应的非致癌性和过度癌症风险(ECR) [20.］.非致癌效应的风险商可以用以下公式计算:

CDI可以通过 CDI是摄入量(0.4 mg/kg/日)C是Pb的浓度（0.4 mg/kg阿亚姆鱼），R其中，fE为暴露频率(64天/年)，Dt为暴露持续时间(15年)，Wb为体质量(58.300 kg)， tavg为暴露时间(30年× 365天)。

RfD = 4 × 10⁻³毫克/公斤/每天,因此

根据RQ结果<1，可以得出目前食用ayam-ayam鱼仍然是相当安全的。此外，如果我们计算长期的暴露持续时间，例如10年、20年和30年，RQ仍然低于1(表1)4）.这意味着，即使再过30年，食用这种鱼也是相对安全的(图)2）.

通过调整研究结果，可以估计金属作为污染物的贡献。可通过减缓与健康环境有关的可持续发展，来管理湖泊表面所构成的生态风险[20.］.此外，还需要根据地区法规执法[21，这一行动将有力地优化工业废物对环境的危害。

4.结论

总之，来自莫罗瓦里的所有鱼类都不再安全食用，因为它们含有微量的Fe、Cu、Cd和Cr，超过了金属污染的阈值。来自威达的所有鱼类也不再安全食用，因为它们含有的铁和铜含量超过了各自的阈值。同时，Muara Angke的所有鱼类，除了ayam-ayam，是安全的消费。

数据可用性

用于支持本研究发现的数据可根据要求从通讯作者处获得。本文的内容以前在预印本服务器上公开https://www.researchgate.net/publication/344531734_Content_Analysis_of_Metals_in_Fish_from_Waters_That_are_Closely_to_Disposal_of_Industrial_Waste。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。

作者的贡献

SWU、FR、BW和HK对研究进行概念化;SWU负责方法和资源，参与项目管理和资金获取;AA负责软件和可视化研究;SWU和AA对数据进行验证;FR进行形式化分析并对数据管理做出贡献;SWU和FR对研究进行了调查并起草了原始草案;所有作者审查和编辑手稿;BW和HK进行研究监督。所有作者都已阅读并同意该手稿的出版版本。

致谢

这项研究由印度尼西亚大学环境与工业健康研究中心(PKKLI-UI)支持。作者要感谢这项研究地图上的空间制图师，公共卫生硕士Aries Prasetyo先生的帮助。

工具书类

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