牡蛎中重金属镉、铅的富集及脱除方法的研究

论文摘要

随着工农业生产的加速发展，大量的工业废水和生活污水排入水环境中，使养殖海域中重金属含量不断增加。贝类是滤食性生物，能将水体中的重金属富集于体内，特别是广泛存在于环境中的镉（Cd）、铅（Pb），已对水产品的安全构成了较大的隐患。同时，重金属具有难降解、生物放大等特点，会通过食物链传递给人类，对人类的健康构成潜在威胁。目前，贝类净化主要是针对致病性微生物，对于重金属污染贝类还没有有效的处理方法，因此对有效减少或脱除贝类体内重金属残留的研究具有重要意义。壳聚糖（chitosan, CTS）具有来源广、无毒、可生物降解及螯合重金属等特点，本文通过采用火焰原子吸收法，研究壳聚糖及其衍生物N,O-羧甲基壳聚糖（N,O-carboxymethyl chitosan, N,O-CMC）对单一和混合溶液中重金属Cd2+、Pb2+的吸附性能；并将其应用到Cd2+、Pb2+污染的牡蛎模型，通过对蓄积的重金属含量和诱导的金属硫蛋白（metallothionein, MT）含量的测定，进行牡蛎活体重金属的排出研究。本论文可得到以下结论：（1）壳聚糖和N,O-CMC对水溶液中重金属Cd2+、Pb2+都有较好的吸附效果，且N,O-CMC的吸附效果更好。pH、温度、反应时间、吸附剂添加量和初始金属离子浓度对壳聚糖吸附单一溶液中Cd2+、Pb2+都有较大的影响，但温度对壳聚糖和N,O-CMC吸附混合溶液中Cd2+、Pb2+及N,O-CMC吸附单一溶液的影响不大。吸附剂对不同金属离子的吸附效果也不同，金属离子之间的相互作用影响吸附的进行。（2）壳聚糖和N,O-CMC对单一和混合溶液中Cd2+、Pb2+的吸附，都符合Lagergren速率方程二级吸附模型，主要发生化学吸附过程。壳聚糖和N,O-CMC对单一和混合溶液中Pb2+的热力学吸附都符合Langmuir等温式，为单分子层吸附。壳聚糖对单一溶液中Cd2+的吸附符合Langmuir等温式，但其对混合溶液中的吸附不符合；N,O-CMC对单一和混合溶液中Cd2+的吸附都只在一定的浓度范围内符合。（3）牡蛎对重金属Cd2+、Pb2+有很强的富集能力，具有时间和剂量效应。重金属暴露2d时各暴露组牡蛎体内相应重金属含量就基本都超标。同时，牡蛎对Cd2+的富集能力显著高于Pb2+的。（4）将壳聚糖和N,O-CMC应用到分别暴露Cd2+、Pb2+牡蛎，发现其对牡蛎体内Cd2+、Pb2+含量均有一定的清除作用。同体外实验相似，N,O-CMC处理组对Cd2+、Pb2+消除效果更好，其中用其处理的Pb2+轻度污染牡蛎体内Pb2+含量在第6d已经达到食用标准，为0.73mg/Kg。（5）Cd2+、Pb2+在牡蛎体内富集的同时会诱导MT的大量合成，它通过与重金属离子结合，形成无毒或低毒的配合物，起到缓解重金属毒性的作用。壳聚糖和N,O-CMC可能是通过与重金属-MT配合物的置换反应，脱除牡蛎体内重金属，但其机理还有待于进一步研究。我国贝类资源丰富，产量名列世界第一，但重金属污染问题在贝类中较为严重，已是水产品安全重大隐患之一。但目前还没有有效地去除活体贝类重金属残留的方法，本文研究了壳聚糖和N,O-CMC对污染牡蛎体内Cd2+、Pb2+的清除作用，为有效降低或脱除鲜活贝类重金属残留提供了一定的理论基础，为水产品安全、人类健康提供了一定的保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 水体中重金属镉、铅的危害
• 1.2 贝类安全性
• 1.3 镉、铅在贝类中的蓄积
• 1.4 生物富集机理
• 1.5 贝类中镉、铅的脱除
• 1.6 壳聚糖及其衍生物对重金属镉、铅的吸附
• 1.7 研究的目的、意义和内容
• 2+和 Pb²⁺的吸附作用研究'>2 壳聚糖对 Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附作用研究
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 2+和 Pb²⁺的吸附作用研究'>3 N,O-羧甲基壳聚糖对 Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附作用研究
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 牡蛎对镉、铅的蓄积及脱除
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 牡蛎中金属硫蛋白的提取及其研究
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 6 总结论与研究展望
• 6.1 总结论
• 6.2 创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介