台灣西南沿海地區養殖生態系統物種砷之時空分布及生物累積

• Main Authors: 林高弘, Lin, Kao-Hung
• Other Authors: 劉振宇, 臺灣大學：生物環境系統工程學研究所
• Format: Thesis
• Language: Chinese; English
• Published: 2004
• Subjects: 吳郭魚; 養殖生態系統; 烏腳病地區; 砷物種; 牡蠣; 烏魚; 文蛤; 生物累積; oyster; clam; bioaccumulation; tilapia; aquacultural ecosystem; mugil; blackfoot disease area; Arsenic species; Crassostrea gigas
• Online Access: http://ntur.lib.ntu.edu.tw/handle/246246/56060; http://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56060/1/ntu-93-D89622007-1.pdf

摘要 本研究以台灣西南部養殖魚貝為對象，調查養殖生態系統中牡蠣、烏魚、文蛤及吳郭魚在不同生長環境下物種砷累積分布。並根據組織器官中物種砷之累積含量，推測4種魚貝類砷累積途徑。研究區域以含有高砷地下水之烏腳病盛行區及西南沿海地區為主，調查種類包含水質(地下水、養殖池及海水)、生物體(軟體組織、魚肉、魚卵等)及池底沈積物。分析項目則為總砷、As(III)、As(V)、DMA及MMA。在水質調查方面烏腳病地區60個養殖池水總砷平均濃度為63.9 Abstract This study analyzed the spatiotemporal distribution and bioaccumulation of arsenic (As) species in the aquacultural ecosystem for different aquacultural conditions in the coast of southwestern, Taiwan. The analyzed aquacultural fishes and shellfishes included tilapia, oyster (Crassostred gigas), mugil (Mugil cephalus) and clam (Meretrix lusoria). The bioaccumulation paths were investigated according to the As species contents in different tissues of four aquacultural fishes and shellfishes. The study area focused on the blackfoot disease and coastal areas where groundwater contains high As. The analyzed components of the aquacultural ecosystem contained the As species concentrations in groundwater, aquacultural ponds and sea, in biological tissues (including soft organ, muscle, ovary etc.) of the fishes and shellfishes, and in pond sediments. The analyzed As species included total As, arsenate As(Ⅴ)and arsenite As（Ⅲ）, monomethylarsonic acid（MMA）, and dimethylarsinic acid（DMA）. The As concentrations of the aquacultural ponds positively correlate with those used groundwater (R=0.51, p<0.01) in the study areas, while the correlation in the aquacultural ponds of tilapia (R=0.73, p<0.01) is the highest among the others. The dating of groundwater of high As concentrations in the blackfoot disease(BFD) area is close to that in Kouhu township of Yunlin but the formation depths of these two area are different. For one year survey of oyster, the average total As and inorganic As concentrations are 9.85 總目錄 摘要……………………………………………………………………….I Abstract…………………………….………………………………….IV 總目錄………………………………………………………………….VII 表目錄………………………………………………….…………….IX 圖目錄………………………………………………………………….XII 第一章 前言……………………………………………………….……1 1-1研究背景及目地………………………………………….….….1 1-2研究步驟及流程………………………………….…….……….6 第二章 文獻回顧……………………………………………….………8 2-1砷之化性與毒性…………………………………………….……8 2-2土壤之砷含量………………………………………….……….11 2-3水體之使用與其砷含量………………………………….….….12 2-3-1地下水……………………………………………….…….12 2-3-2養殖池水……………………………………………….….15 2-3-3海水……………………………….………………….……17 2-4水產生物之砷含量…………………………………….….…….18 2-4-1海產生物…………………………………………….….…18 2-4-2雙貝類……………………………………………….……23 2-4-3牡蠣…………….………………………….…….………25 2-4-4淡水魚類…………………………………………….….…36 2-4-5烏魚…………………………………………….……….…39 第三章 材料與方法………………………………………….……….47 3-1現場採樣……………………………………………….……….47 3-1-1養殖生態系統…………………………………….……….47 3-1-2西南沿海牡蠣…………………………….……….………54 3-1-3養殖與海生烏魚………………………………….……….55 3-2現場前處理………………………………………….…………56 3-3試劑………………………………………………….….………57 3-4總砷分析…………………………………………….…….……58 3-4-1樣品之消化…………………………………….….….……59 3-4-2 HG-AAS上機分析………………….……….…….…….60 3-5物種砷分析………………………………………….………….61 3-5-1水體樣品過濾處理………….………………….………….63 3-5-2魚貝類樣品萃取與純化……………………….………….63 3-5-3沈積物萃取………………….………………….………….63 3-5-4 HPLC-HG-AAS上機分析………………….….………….64 3-6品質保證與管制…………………………………….….………65 3-7統計分析……………………………………………….………66 第四章 結果與討論…………………………….…………….………69 4-1養殖用水砷之分布及來源………………………………….….69 4-1-1烏腳病地區淡水養殖砷含量分布……………….……….69 4-1-2雲林口湖鄉養殖池砷含量分布……………………….….76 4-1-3烏腳病地區與口湖鄉地下水來源之比較……….……….78 4-2台灣主要牡蠣集散地砷物種之分布………….……………….82 4-2-1統計分析…………………………………………….…….82 4-2-2層析圖譜…………………….………………….……….109 4-2-3數據討論………………………………………….…….115 4-2-4牡蠣AsS之累積…………………………….………….120 4-3台灣養殖與洄游烏魚砷物種之分析……….…………………123 4-3-1統計分析………………….……….……………….…….123 4-3-2烏魚砷累積來源……………………………….……….149 4-3-3不同生長環境下BCF之差異…….…………….……….155 4-3-4鹽份因子之考量…………………….……………….….157 4-4烏腳病地區文蛤養殖生態系統……………………………….160 4-4-1養殖文蛤砷物種之分布………………………………….160 4-4-2文蛤體內總砷與各介質之關係………………………….173 4-5烏腳病地區吳郭魚養殖生態系統…………………….………176 4-5-1吳郭魚養殖池水與地下水之關係……………………….179 4-5-2吳郭魚體重與體內總砷之關係…………………….……181 4-5-3吳郭魚體與池水總砷之關係…………………………….184 4-5-4吳郭魚養殖池沈積物與池水總砷之關係……………….186 4-5-5吳郭魚各組織器官之總砷分析…….……………….….189 4-6安全攝食量與水產用水標準………………….………………192 4-6-1無機砷分析之重要性………………………….….…….192 4-6-2水產食品每日安全攝食量…………….………….…….194 4-6-3砷之水產用水標準探討…………….…………….…….198 第五章 結論與建議………………………………….……………….200 5-1結論……………………….……………………………………200 5-2建議……………………….………………….……………….203 參考文獻………………………………………………………………205 附錄……………………………………………………………………225 表目錄 表1-1-1水生環境系統中生物所含砷化物……………………….……3 表2-4-1牡蠣砷分析之相關研究………………………………………33 表2-4-2烏魚之年齡與體長關係………………………………………40 表2-4-3 鯔科(mullet)魚類砷分析之相關研究…………………….….45 表 4-1-1 烏腳病地區養殖池水總砷含量檢驗結果……………….…70 表 4-1-2 口湖鄉養殖魚塭池水總砷含量檢驗結果…………….……77 表4-2-1 台灣西南部養殖牡蠣物種砷之統計分布…………….…….87 表4-2-2 牡蠣樣本數之分類…………………………………….…….87 表4-2-3 牡蠣中As(III)之地區、季節及海域分布平均值………….…88 表4-2-4 牡蠣中As(V)之地區、季節及海域分布平均值……….……88 表4-2-5 牡蠣中DMA之地區、季節及海域分布平均值……….……89 表4-2-6 牡蠣中MMA之地區、季節及海域分布平均值……….……89 表4-2-7 牡蠣中無機砷之地區、季節及海域分布平均值………….…90 表4-2-8 牡蠣中總砷之地區、季節及海域分布平均值………….……90 表4-2-9牡蠣砷物種之地區(i)、季節(j)及海域(k)多變異數分析……91 表4-3-1 烏魚體型與生殖腺之基本數據………………………….…124 表4-3-2 烏魚各器官在不同生長地區與性別間總砷濃度分布….…126 表4-3-3 所有烏魚總砷濃度各因子間之相關性……………….……130 表4-3-4 海生烏魚總砷濃度各因子間之相關性……………….……132 表4-3-5 養殖烏魚總砷濃度各因子間之相關性………………….…134 表4-3-6 雌性烏魚總砷濃度各因子間之相關性………………….…136 表4-3-7 雄性烏魚總砷濃度各因子間之相關性………………….…138 表4-3-8 烏魚不同器官組織物種砷平均值及分布範圍………….…140 表4-3-9 烏魚不同器官組織、性別及生長環境之物種砷平均值.…142 表4-3-10多變異數分析烏魚砷物種之器官組織(i)、性別(j)、 生長環境(k)因子顯著性……………………….……….146 表4-4-1 冬季(12月)不同體型之文蛤體內物種砷濃度分布…….…161 表4-4-2 冬季(12月)不同養殖池各項介質之物種砷濃度….………162 表4-4-3 文蛤體內總砷及物種砷濃度分布………………………….169 表4-4-4 文蛤總砷及物種砷之體型(i)、月份(j)多變異數分析…….171 表4-5-1 吳郭魚養殖生態系中各介質之總砷濃度分布…………….178 表4-5-2 底泥總砷分析結果………………………………………….187 表4-6-1 水產生物之無機砷濃度分布及安全攝食量……………….196 圖目錄 圖1-1-1台灣西南部烏腳病地區與雲林口湖養殖區之地理位置…….4 圖1-1-2吳郭魚、文蛤、牡蠣及烏魚生活水域之示意圖………….….5 圖1-2-1 研究流程……………………………………………………….7 圖2-4-1 DMA經生物轉換至AsB之途徑……………….…….…….20 圖2-4-2 2002年台灣本島牡蠣月份產量表…………………………27 圖2-4-3 2002年台灣牡蠣主要生產縣市產量表………………….27 圖2-4-4 台灣西部沿海牡蠣養殖區………………………………….28 圖2-4-5 牡蠣體內各組織器官之分布……………………….……….32 圖2-4-6 2002年台灣主要縣市烏魚養殖面積統計…………………42 圖2-4-7 鯔科(mullet)體內血液循環系統 …………………….…….44 圖3-1-1 學甲鎮村里分布地理位置………………………………….48 圖3-1-2 使用Arc View查詢魚塭位置分布………………………….50 圖3-1-3烏腳病地區4鄉鎮養殖魚塭分布圖………………….…….51 圖3-1-4 雲林縣口湖鄉養殖池與地下水井位置分布……………….53 圖3-7-1、多變量變異數分析流程…………………………………….68 圖 4-1-1 學甲鎮養殖池位置與池水總砷濃度分布.….……….72 圖 4-1-2 布袋鎮養殖池位置與池水總砷濃度分布.….….….73 圖 4-1-3 義竹鄉養殖池位置與池水總砷濃度分布…………….……74 圖4-1-4 雲林縣台17線上YL6與YL7監測井歷年總砷濃度分布.79 圖4-2-1 A 牡蠣在不同季節As(III)之Box-Whisker圖.……….….94 圖4-2-1 B 牡蠣在不同地區As(III)之Box-Whisker圖………….……94 圖4-2-2 A 牡蠣在不同季節As(V)之Box-Whisker圖……….…….…95 圖4-2-2 B 牡蠣在不同地區As(V)之Box-Whisker圖…………….…95 圖4-2-3 A 牡蠣在不同季節DMA之Box-Whisker圖………………96 圖4-2-3 B 牡蠣在不同地區DMA之Box-Whisker圖………….……96 圖4-2-4 A 牡蠣在不同季節MMA之Box-Whisker圖………………97 圖4-2-4 B 牡蠣在不同地區MMA之Box-Whisker圖……………….97 圖4-2-5 A 牡蠣在不同季節之無機砷Box-Whisker圖………….……98 圖4-2-5 B 牡蠣在不同地區之無機砷Box-Whisker圖……….……98 圖4-2-6 A 牡蠣在不同季節之總砷Box-Whisker圖………….……99 圖4-2-6 B 牡蠣在不同地區之總砷Box-Whisker圖…………….……99 圖4-2-7 牡蠣在不同養殖海域之總砷Box-Whisker圖…….………100 圖4-2-8 牡蠣As(III)分地區、季節之Box-Whisker圖………….…101 圖4-2-9 牡蠣As(V)分地區、季節之Box-Whisker圖………………102 圖4-2-10 牡蠣DMA分地區、季節之Box-Whisker圖………………103 圖4-2-11 牡蠣MMA分地區、季節之Box-Whisker圖……….……104 圖4-2-12 牡蠣無機砷分地區、季節之Box-Whisker圖……….……105 圖4-2-13 牡蠣總砷分地區、季節之Box-Whisker圖………….……106 圖4-2-14 牡蠣總砷分季節、海域養殖之Box-Whisker圖…….……107 圖4-2-15 牡蠣總砷分地區、海域養殖之Box-Whisker圖……….…108 圖4-2-16 台灣牡蠣(Crassostrea gigas)物種砷之層析圖譜……….110 圖4-2-17西班牙牡蠣(Crassostrea gigas)物種砷之層析圖譜……….112 圖4-2-18 AAS與AFS原子分析裝置簡略圖………………….….112 圖4-2-19牡蠣查核樣品SRM 1566a物種砷之層析圖譜.114 圖4-3-1 烏魚不同器官總砷濃度之Box-Whisker圖…………….…127 圖4-3-2 烏魚不同器官及生長地區總砷濃度之Box-Whisker….…128 圖4-3-3 烏魚不同器官及性別總砷濃度之Box-Whisker圖….……128 圖4-3-4 烏魚不同器官組織物種砷之Box-Whisker圖……….……140 圖4-3-5 烏魚不同器官組織及性別各物種砷之Box-Whisker圖….143 圖4-3-6 烏魚不同器官組織及生長環境各物種砷Box-Whisker圖.144 圖4-3-7 Lake Macquarie 各營養階層砷之累積關係………….…154 圖4-4-1 冬季不同體型文蛤總砷之之Box-Whisker圖………….…164 圖4-4-2 冬季不同體型文蛤物種砷之Box-Whisker圖………….…165 圖4-4-4 不同體型文蛤物種砷之Box-Whisker圖……………….…172 圖4-4-5 不同季節文蛤物種砷之Box-Whisker圖……………….…172 圖4-4-6 瓣鰓軟體動物累積和排出重金屬之途徑……………….…175 圖4-5-1 長期監測之4個吳郭魚養殖池地理位置……………….…177 圖4-5-2養殖池水總砷濃度及地下水總砷濃度之迴歸分析…….…180 圖4-5-3 吳郭魚體重與魚肉砷含量之分布.…………….….183 圖4-5-4養殖池水總砷濃度及魚體總砷濃度之迴歸分析……….…185 圖4-5-5 底泥總砷推估值與實測值之關係分析………………….…188