李學(xué)峰,周啟星,羅 義

(南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,環(huán)境污染過(guò)程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300071)

苯系物(BTEX)是苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzen)和二甲苯的 3種同分異構(gòu)體(o-,m-,p-xylene)的統(tǒng)稱.BTEX 是揮發(fā)性單芳香烴,是石油及其副產(chǎn)品汽油、柴油燃料的主要組成成分,并作為殺蟲、塑料和合成纖維的原材料廣泛使用[1-2]. BTEX具有較高的水溶性和毒性,容易被水生生物吸收,易于從溢出或泄漏的儲(chǔ)油罐進(jìn)入地下水和飲用水,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、水生生物和人類健康造成威脅[3].近年來(lái),關(guān)于苯的水生態(tài)毒性有較多報(bào)道,而甲苯、乙苯、二甲苯的水生態(tài)毒性相對(duì)較少. Holcombe等[4]研究了二甲苯對(duì)鰷魚、虹鱒魚、藍(lán)腮魚、金魚、水蚤和蝸牛的急性毒性;Niederlehner等[5]研究了甲苯、乙苯和二甲苯對(duì)角突網(wǎng)紋蚤的急性和慢性毒性;Masten等[6]研究了乙苯對(duì)于三種水生生物大西洋銀河魚、塘蝦、硅藻和水藻的急性毒性.然而國(guó)內(nèi)僅有范亞維等[7-8]研究了這3種污染物對(duì)斑馬魚、大型溞和霍普水絲蚓的急性毒性,缺少對(duì)不同種類水生生物的毒理研究,及對(duì)底棲生物毒性的探討.在實(shí)際水生生態(tài)系統(tǒng)中,通常存在多種污染物,它們彼此影響,產(chǎn)生拮抗,相加或協(xié)同作用,聯(lián)合毒性的研究對(duì)于客觀評(píng)價(jià)污染物的危害性以及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定更具實(shí)際意義,而甲苯、乙苯和二甲苯的聯(lián)合毒性效應(yīng)國(guó)內(nèi)尚未見報(bào)道.

中華新米蝦(Neocaridina denticulata sinensis)屬甲殼綱、十足目、匙指蝦科、米蝦屬,是一種小型經(jīng)濟(jì)蝦,可食用或作餌料,廣泛分布于我國(guó)稻田、池塘、溪流及湖泊等淡水水域;同時(shí),具有生活力強(qiáng)、繁殖快等特點(diǎn).

因此,本研究以中華新米蝦為受試生物,以甲苯、乙苯和二甲苯(TEX)為目標(biāo)化合物,基于等毒性溶液法、毒性單位法和混合毒性指數(shù)法研究了TEX污染物對(duì)水生動(dòng)物的聯(lián)合毒性效應(yīng),為今后3種化合物的水質(zhì)基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的制定、污染控制和安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 受試污染物及其溶液的配制

試驗(yàn)藥劑:甲苯、乙苯、二甲苯和二甲基亞砜購(gòu)于天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠,吐溫80購(gòu)于Sigma(美國(guó)),均為分析純.

母液配制:試驗(yàn)使用助溶劑二甲基二砜和乳化劑吐溫 80配制母液.母液每次試驗(yàn)前配得,不保存,其中助溶劑和乳化劑不超過(guò)100μL/L[9].

1.2 受試生物

試驗(yàn)生物中華新米蝦購(gòu)于無(wú)錫市南禪寺花鳥魚蟲市場(chǎng),體長(zhǎng) 1.2～1.5cm,體重 0.06～0.08g/只,置于魚缸中,以普通粉末狀魚食喂食,溫度保持在(23±1)℃左右,每 d喂食并換水 1次,所換水為曝氣24h以上自來(lái)水,試驗(yàn)前24h停止喂食,馴化兩周,馴化期間中華新米蝦沒(méi)有出現(xiàn)死亡.實(shí)驗(yàn)選用中華新米蝦行動(dòng)活潑,反應(yīng)靈敏,外觀正常,個(gè)體均勻.

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與條件

主要儀器:曝氣裝置,溫度計(jì),恒溫儀,電子分析天平,人工氣候培養(yǎng)箱(SPX-300I-C);pH計(jì)(Sartorius ,PB-10);溶解氧測(cè)定儀(HACH,HQ-10).

試驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)在 1L的大燒杯中進(jìn)行,試驗(yàn)溶液體積為1L,每個(gè)燒杯放入10只中華新米蝦.實(shí)驗(yàn)周期為 96h,期間不喂食.試驗(yàn)方式為半靜態(tài),12h換1次水;試驗(yàn)用水為曝氣48h以上的自來(lái)水,溶解氧(DO) 6.4mg/L(飽和度≥60%);pH 值為 7.0左右;溫度為(23±1)℃;光照周期為 16:8(day: night).

1.4 聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行中華新米蝦聯(lián)合毒性之前,分別測(cè)試其單一毒性.首先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),分別得到 TEX 對(duì)中華新米蝦全部存活和全部死亡的濃度范圍,設(shè)定6個(gè)濃度,每個(gè)濃度做3個(gè)平行,同時(shí)做空白對(duì)照和最高溶劑對(duì)照.根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,甲苯的正式試驗(yàn)濃度分別 6.8,9.1,12.3,16.6,22.4,30mg/L;乙苯和二甲苯的正式試驗(yàn)濃度均為 6.3,7.9,10.0,12.6,15.8,20mg/L.

在上述單一毒性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用等毒性溶液法(ETS)對(duì) TEX所組成的二元混合物的聯(lián)合毒性進(jìn)行評(píng)價(jià).為了便于計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的比較,張毓琪等[10]提出,在進(jìn)行混合物的生物監(jiān)測(cè)時(shí),一般可采用毒性單位(Toxic Unit, TU)這一概念.

將單一苯系物對(duì)中華新米蝦 96h-LC50值記為 1個(gè)毒性強(qiáng)度單位.每個(gè)二元混合物(甲苯-乙苯、乙苯-二甲苯和甲苯-二甲苯)按照毒性單位比例的不同,分為4個(gè)試驗(yàn)組(4:1;3:2;2:3;1:4).

運(yùn)用毒性單位法(TU)和混合毒性指數(shù)法(MTI)對(duì) TEX所組成的三元混合物的聯(lián)合毒性進(jìn)行評(píng)價(jià).根據(jù)修瑞琴等[11]提出按單一毒性最終LC50值進(jìn)行毒性單位1:1:1或濃度1:1:1的聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)是較為簡(jiǎn)便的.所以,本實(shí)驗(yàn)按照毒性單位1:1:1和濃度1:1:1分為2個(gè)試驗(yàn)組.利用常用等對(duì)數(shù)梯度1,1.8,3.2,5.6和10設(shè)置實(shí)驗(yàn)梯度,即按照毒性單位1:1:1設(shè)置5個(gè)濃度組的總毒性單位(Total TU)分別為1,1.8,3.2,5.6和10;按照濃度1:1:1設(shè)置 5個(gè)濃度組的總濃度為 10,18,32,56,100mg/L.每個(gè)實(shí)驗(yàn)組,3個(gè)平行,同時(shí)設(shè)計(jì)空白對(duì)照組和最高溶劑對(duì)照(100μL/L).記錄 48h和96h各濃度組中華新米蝦的死亡數(shù),并及時(shí)撈出死蝦.

1.5 聯(lián)合毒性分析方法

圖1 等毒性溶液法示意Fig.1 Curve for the explanation of equal toxicity solution method when examining the joint toxic action between two chemicals

等毒性溶液法(ETS)是一類經(jīng)典的經(jīng)驗(yàn)主義方法,具有簡(jiǎn)單、快速、可視化的優(yōu)點(diǎn),常常用來(lái)研究二元混合物的聯(lián)合毒性作用[12].試驗(yàn)結(jié)束后,計(jì)算按不同毒性單位混合的各試驗(yàn)組的平均死亡率及標(biāo)準(zhǔn)差,并將所得數(shù)據(jù)以不同混合比為橫坐標(biāo),致死率為縱坐標(biāo)作折線圖.如圖1所示,如果所做的毒性效應(yīng)曲線在兩種物質(zhì)半數(shù)致死率連線的上方,則為協(xié)同作用;若毒性效應(yīng)曲線在聯(lián)線的下方,則為拮抗作用;在連線上下波動(dòng)的是相加作用.

由 Sprague等[13]首先提出,Marking等[14]將這一概念推廣到評(píng)價(jià)混合物的聯(lián)合毒性.通過(guò)分別計(jì)算相加指數(shù)M和M0去確定特定二元混合物的聯(lián)合作用類型[15-16].根據(jù)毒性單位法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),公式如下:

式中:TUi為混合物中i的毒性單位;max(TUi)為混合物中各組分毒性單位最大值;M為混合物中各組分的毒性單位之和.當(dāng)M=1時(shí),聯(lián)合效應(yīng)為簡(jiǎn)單相加作用;當(dāng)1 M0為拮抗作用.

混合毒性指數(shù)法(MTI)是由 K?nemann[17]首次提出,評(píng)價(jià)多元混合物對(duì)魚的聯(lián)合毒作用的方法.MTI的定義為:

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng) MTI=1時(shí),為簡(jiǎn)單相加作用;當(dāng)MTI<0時(shí),為拮抗作用;當(dāng)MTI>1時(shí),為協(xié)同作用;當(dāng) MTI=0 時(shí),為獨(dú)立作用;當(dāng) 0

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以 3個(gè)平行組數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Means±SD)來(lái)表示.采用單位概率法(Probit Analysis)進(jìn)行回歸分析求得半致死濃度LC50值,采用單樣本K-S Test檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)分布性質(zhì),采用單樣本T檢驗(yàn)(One-SimpleTTest)對(duì)對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行差異顯著性分析,P**<0.05表明差異顯著,P*<0.01表明差異極顯著.

2 結(jié)果與分析

2.1 TEX對(duì)中華新米蝦的單一毒性

圖2 TEX對(duì)中華新米蝦的48h和96h單一毒性效應(yīng)Fig.2 The curves for single toxic effects of TEX on Neocaridina denticulata sinensis after a 48h or 96h exposure

在試驗(yàn)期間,空白和溶劑對(duì)照組均未出現(xiàn)中華新米蝦的死亡或異?，F(xiàn)象.當(dāng)甲苯,乙苯,二甲苯濃度超過(guò)5mg/L時(shí),中華新米蝦開始呈現(xiàn)明顯的中毒癥狀,身體失去平衡,快速無(wú)序游動(dòng),非常不安,隨后在水面出現(xiàn)側(cè)翻,腮部出現(xiàn)明顯充血癥狀.當(dāng)甲苯濃度達(dá) 30mg/L,暴露時(shí)間達(dá) 30h,乙苯和二甲苯濃度達(dá)20mg/L,暴露時(shí)間20h時(shí),中華新米蝦全部死亡.由圖2所示,隨著BTEX濃度的增加及暴露時(shí)間的延長(zhǎng),中華新米蝦的死亡率逐漸升高.

表1 TEX對(duì)中華新米蝦單一毒性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析Table 1 Statistical analysis of single toxicity data of TEX on Neocaridina denticulata sinensis

表2 中華新米蝦的LC50對(duì)TEX的回歸關(guān)系Table 2 Regression relationships between the mortality of Neocaridina denticulata sinensis and the concentration of TEX

2.2 TEX二元混合物對(duì)中華新米蝦的聯(lián)合毒性

由圖 3可見,甲苯和乙苯按不同毒性單位比(均為1個(gè)毒性單位)混合96h對(duì)中華新米蝦的致死率為 43.3%～56.7%,與甲苯或乙苯單獨(dú)作用時(shí)毒性效果相近,且所做的毒性效應(yīng)曲線在 1個(gè)毒性單位甲苯溶液與 1個(gè)毒性單位乙苯溶液致死率連線上下波動(dòng).因此,甲苯與乙苯所組成的二元混合物的聯(lián)合作用表現(xiàn)為相加作用.

圖3 甲苯-乙苯二元混合物對(duì)中華新米蝦聯(lián)合毒性Fig.3 The curve for joint toxicity of binary mixtures of toluene and ethylbenzene on Neocaridina denticulata sinensis

由圖4可見,乙苯和二甲苯同樣按不同毒性單位比(均為1個(gè)毒性單位)混合96h對(duì)中華新米蝦的致死率為 46.7%～56.7%,與乙苯或二甲苯單獨(dú)作用時(shí)毒性效果相近,且所做的毒性效應(yīng)曲線在1個(gè)毒性單位乙苯溶液與1個(gè)毒性單位二甲苯溶液致死率連線上下波動(dòng).因此,乙苯與二甲苯所組成的二元混合物的聯(lián)合作用同樣表現(xiàn)為相加作用.

由圖 5可見,甲苯、二甲苯按不同毒性單位比(均為1個(gè)毒性單位)混合96h對(duì)中華新米蝦的致死率為36.7%～60%,與甲苯或乙苯單獨(dú)作用時(shí)毒性效果相近,且所做的毒性效應(yīng)曲線在 1個(gè)毒性單位甲苯溶液與 1個(gè)毒性單位乙苯溶液致死率連線上下波動(dòng).因此,甲苯、乙苯所組成的二元混合物的聯(lián)合作用表現(xiàn)為相加作用.

圖4 乙苯-二甲苯二元混合物對(duì)中華新米蝦聯(lián)合毒性Fig.4 The curve for joint toxicity of binary mixtures of ethylbenzene and xylene on Neocaridina denticulata sinensis

圖5 甲苯-二甲苯二元混合物對(duì)中華新米蝦聯(lián)合毒性Fig.5 The curve for joint toxicity of binary mixtures of toluene and xylene on Neocaridina denticulata sinensis

在采用等毒性溶液法(ETS)評(píng)價(jià)甲苯,乙苯,二甲苯兩兩混合所組成的二元混合物96h聯(lián)合毒性時(shí),所做的毒性效應(yīng)曲線均在兩種物質(zhì)半數(shù)致死率連線上下波動(dòng),均表現(xiàn)為相加作用.這表明它們對(duì)水生生物的作用機(jī)理相近,總的毒性效應(yīng)為各因素單獨(dú)作用之和,并無(wú)顯著的拮抗或協(xié)同作用.

2.3 TEX三元混合物對(duì)中華新米蝦的聯(lián)合毒性

甲苯-乙苯-二甲苯按照毒性單位1:1:1混合,采用毒性單位法(TU)評(píng)價(jià)聯(lián)合作用效果,當(dāng)暴露時(shí)間為 48h時(shí),M0=2.998>M=1.574>1,故聯(lián)合作用表現(xiàn)為部分相加作用(表 3);當(dāng)暴露時(shí)間為96h,M=0.987 <1,聯(lián)合作用表現(xiàn)為協(xié)同作用.采用混合毒性指數(shù)法(MTI)評(píng)價(jià)聯(lián)合作用效果,當(dāng)暴露時(shí)間為48h,0 < MTI = 0.587< 1,聯(lián)合作用表現(xiàn)為部分相加作用;當(dāng)暴露時(shí)間為 96h,MTI =1.013>1,聯(lián)合作用表現(xiàn)為協(xié)同作用.甲苯-乙苯-二甲苯按照濃度1:1:1混合,采用毒性單位法(TU)評(píng)價(jià)聯(lián)合作用效果,暴露時(shí)間為48h,M0=2.672 >M=1.697>1,聯(lián)合作用表現(xiàn)為部分相加作用;當(dāng)暴露時(shí)間為96h時(shí),M=0.926 <1,聯(lián)合作用表現(xiàn)為協(xié)同作用.采用混合毒性指數(shù)法(MTI)評(píng)價(jià)聯(lián)合作用效果,當(dāng)暴露時(shí)間為 48h,01,聯(lián)合作用表現(xiàn)為協(xié)同作用.

由表 3可知,不論采用的方法是毒性單位法還是混合毒性指數(shù)法,當(dāng)暴露時(shí)間為48h時(shí),聯(lián)合作用方式均表現(xiàn)為部分相加作用,而當(dāng)暴露時(shí)間為96h時(shí),聯(lián)合作用均表現(xiàn)為協(xié)同作用.也就是說(shuō),隨著暴露時(shí)間的增加,三者聯(lián)合毒性作用從部分相加作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘栽黾拥膮f(xié)同作用.

3 討論

3.1 單一毒性

3種苯系污染物對(duì)中華新米蝦的單一急性毒性作用大小順序?yàn)?乙苯>二甲苯>甲苯,這與范亞維等[7-8]在研究 TEX對(duì)水生生物的急性毒性效應(yīng)時(shí)所得到的作用結(jié)果非常類似.TEX污染物在毒性作用上的差異很可能與其在分子結(jié)構(gòu)的差異密切相關(guān).TEX都屬于單芳香烴,但苯環(huán)上的取代基的數(shù)量及位置不同,這種分子結(jié)構(gòu)上的差異必然導(dǎo)致一些物理化學(xué)性質(zhì)的不同,從而導(dǎo)致其水生生態(tài)毒性的差異.TEX均屬于非極性麻醉型化合物,而非極性麻醉型化學(xué)物質(zhì)所引起的生物麻醉的能力與其疏水性成正比,主要表現(xiàn)為對(duì)生物體細(xì)胞膜的穿透性破壞作用[18].因此,非極性麻醉型化學(xué)物質(zhì)的生態(tài)毒性可以用辛醇-水分配系數(shù)(lgKow)來(lái)確定[19].甲苯、乙苯和鄰、間、對(duì)位二甲苯20℃辛醇-水分配系數(shù)lgKow分別是2.69、3.15、2.77、3.20和3.15,即3種物質(zhì)疏水性順序?yàn)?乙苯>二甲苯(總)>甲苯,驗(yàn)證了本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

3.2 聯(lián)合毒性

聯(lián)合毒性作用已經(jīng)得到越來(lái)越多的關(guān)注,相關(guān)理論也日益成熟.如今,當(dāng)預(yù)測(cè)化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用時(shí),通常認(rèn)為作用方式(Mode of Action)服從兩種基本模型,分別為 a)濃度相加(concentration addition, CA),指化學(xué)物質(zhì)遵循以相同方式作用于受體. Poch[20]以嚴(yán)格的作用機(jī)制角度,認(rèn)為這個(gè)模型僅僅適用于那些擁有相同分子結(jié)合部位的化合物.Berenbaum[21]以廣義現(xiàn)象學(xué)的角度,認(rèn)為不同化學(xué)物質(zhì)只要對(duì)生物的毒性響應(yīng)值相似,即可認(rèn)為符合濃度相加模型.但是,實(shí)際上,濃度相加模型已經(jīng)被視為是一種通用模型去預(yù)測(cè)混合物的聯(lián)合作用,尤其在缺乏研究物質(zhì)作用機(jī)制參考資料的條件下.b)獨(dú)立作用(independent action, IA),指化學(xué)物質(zhì)不以相同方式作用于受體. 雖然獨(dú)立作用被認(rèn)為在毒理學(xué)理論研究中意義重大,但是很多科學(xué)家懷疑它的實(shí)際應(yīng)用,特別是在整個(gè)生物體和種群水平,還有水污染控制研究方面.目前,這兩種參考模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生態(tài)毒理評(píng)價(jià)中,并收到了良好的效果[22-24].

表3 甲苯-乙苯-二甲苯三元混合物按毒性單位1:1:1和濃度1:1:1混合對(duì)中華新米蝦的聯(lián)合毒性Table 3 Joint toxicity of ternary mixtures of toluene, ethylbenzene and xylene on Neocaridina denticulata sinensis after a 48h or 96h exposure in toxic unit ratio 1:1:1 and concentration ratio 1:1:1

TEX具有極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì),基于文獻(xiàn)和上述毒性試驗(yàn)所得到的毒理數(shù)據(jù),可以看出 3種物質(zhì)對(duì)于不同水生生物的毒性強(qiáng)度也非常相似,均在一個(gè)數(shù)量級(jí)上.所以,理論上很容易理解 TEX應(yīng)當(dāng)具有相同的作用方式,進(jìn)一步假設(shè)認(rèn)為,TEX應(yīng)當(dāng)遵循濃度相加模型.因此,本文假設(shè)TEX的聯(lián)合作用方式符合濃度相加模型.

本論文基于等毒性溶液法研究了TEX二元混合物對(duì)中華新米蝦的聯(lián)合毒性,其聯(lián)合作用結(jié)果表現(xiàn)為相加作用.在采用毒性單位法和混合毒性指數(shù)法評(píng)價(jià)TEX三者混合所組成的三元混合物48h和96h的聯(lián)合毒性時(shí),聯(lián)合毒性效應(yīng)均表現(xiàn)為:隨著暴露時(shí)間的推移,由部分相加轉(zhuǎn)化為協(xié)同作用.這說(shuō)明聯(lián)合作用的類型,會(huì)隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)隨之發(fā)生變化[25-28].然而,即使96h聯(lián)合作用均表現(xiàn)為協(xié)同作用,但是協(xié)同作用的傾向不顯著,如M=0.987,0.926,MTI=1.013,1.077均非常接近于 1,這表明聯(lián)合作用接近于相加作用.由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在,M=1是個(gè)理想狀態(tài),實(shí)驗(yàn)室很難得到.所以,Broderius等[29]認(rèn)為只要實(shí)驗(yàn)組的總TU=1±0.2,就可將其作用結(jié)果視為相加作用.由表 4.2 可知,M值為 0.925～1.231,接近于 1 且在1±0.2范圍內(nèi),因此可理解為相加作用.因此, TEX三元混合物的聯(lián)合作用主要表現(xiàn)為相加作用.綜上,TEX污染物對(duì)中華新米蝦的聯(lián)合作用類型符合相加作用.

TEX是三種簡(jiǎn)單的單芳香烴,結(jié)構(gòu)非常相似.因此,它們具有相似的物理化學(xué)性質(zhì),例如分子量、密度、沸點(diǎn)和辛醇水分配系數(shù)等.另外,它們都是麻醉性化學(xué)物質(zhì),它們毒性作用方式同樣是麻醉性的,并且 TEX化合物都作用于生物細(xì)胞膜[30-31].而且通過(guò)上述水生動(dòng)物的毒理實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了TEX表現(xiàn)出了相似的毒性作用.所以,CA模型非常合理地預(yù)測(cè)了TEX混合物的單一毒性,而且完美的預(yù)測(cè)了TEX混合物的聯(lián)合毒性效應(yīng).

目前,對(duì)苯系物的中毒機(jī)制研究的還比較少,苯系物對(duì)水生生物的毒性數(shù)據(jù)也比較缺乏,而且,苯系物的聯(lián)合作用也是非常復(fù)雜的,受到多種因素的影響,不同評(píng)價(jià)和模型方法會(huì)得出不同的結(jié)論,所以對(duì)于苯系物對(duì)水生生物的聯(lián)合作用還有待進(jìn)一步的討論和深入的研究.但是,本論文提供了豐富的甲苯、乙苯和二甲苯對(duì)水生生物的單一急性和聯(lián)合毒性的毒理數(shù)據(jù),對(duì)于今后修訂苯系物水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和制定苯系物的水質(zhì)基準(zhǔn)有著深遠(yuǎn)的意義,而且在把甲苯、乙苯和二甲苯整體作為一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)時(shí),可以利用相加作用模型進(jìn)行分析與評(píng)價(jià).

4 結(jié)論

4.1 甲苯、乙苯和二甲苯對(duì)中華新米蝦的單一急性毒性試驗(yàn)中,96h-LC50分別為 13.8,10.4,11.3mg/L,均屬于中等毒性毒物,且毒性大小順序?yàn)?乙苯>二甲苯>甲苯.

4.2 基于等毒性溶液法,甲苯、乙苯和二甲苯的二元混合物的聯(lián)合毒性作用結(jié)果為相加作用.

4.3 基于毒性單位法和混合毒性指數(shù)法,甲苯、乙苯和二甲苯的三元混合物的聯(lián)合毒性作用結(jié)果表現(xiàn)48h部分相加作用,96h協(xié)同作用,但作用并不明顯,可以近似認(rèn)為是相加作用.

4.4 驗(yàn)證了甲苯、乙苯和二甲苯的聯(lián)合作用符合濃度相加(CA)模型,并進(jìn)一步驗(yàn)證了具有相同作用方式(MoA)的化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用很可能同樣符合濃度相加(CA)模型.

[1] 范亞維,周啟星.BTEX的環(huán)境行為與生態(tài)毒理 [J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2008,27(4):632-638.

[2] 張 巍,丁偉杰,應(yīng)維琪.生物活性炭去除水中揮發(fā)性苯系物的基礎(chǔ)研究 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2011,31(12):1965-1971.

[3] Elisabet A, Ernest M U, Gloria C, et al. Advanced oxidation of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers (BTEX) by Trametes versicolor [J]. Journal of Hazardous Materials, 2010,181:181-186.

[4] Holcombe G W, Phipps G, Sulaiman A H, et al. Simultaneous multiple species testing: acute toxicity of 13 chemicals to 12 diverse freshwater amphibian, fish, and invertebrate families [J].Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 1987,16:697-710.

[5] Niederlehner B R, John C J, Eric P S. Modeling acute and chronic toxicity of nonpolarnarcotic chemicals and mixtures to ceriodaphnia dubia [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety,1997,39:136-146.

[6] Masten L W, Boeri R L, Walker J D. Strategies employed to determine the acute aquatic toxicity of ethyl benzene, a highly volatile, poorly water-soluble chemical [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2002,27(3):335-348.

[7] 范亞維,周啟星.水體甲苯、乙苯和二甲苯對(duì)斑馬魚的毒性效應(yīng)[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2009,4(1):136-141.

[8] 范亞維,周啟星,王媛媛,等.水體 BTEX 污染對(duì)大型溞和霍普水絲蚓的毒性效應(yīng)及水環(huán)境安全評(píng)價(jià) [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(7):1485- 1490.

[9] OECD. Guideline for testing of chemicals – fish, acute toxicity test [C]//France: Organization for Economic Co-operation and Development, 1992.

[10] 張毓琪,陳敘龍.環(huán)境生物毒理學(xué) [M]. 天津:天津大學(xué)出版社,1990.

[11] 修瑞琴,許永香,傅迎春,等.水生毒理聯(lián)合效應(yīng)相加指數(shù)法 [J].環(huán)境化學(xué), 1994,13(3):269-271.

[12] Tan Y M, Clewell H, Campbell J. Evaluating pharmacokinetic and pharmacodynamic interactions with computational models in supporting cumulative risk assessment [J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2011,8:1613-1630.

[13] Sprague J B, Ramsay B A. Lethal levels of mixed copper-zinc solutions for Juvenile Salmon [J]. Journal of the Fisheries Research Board of Canada, 1965,22:425-432

[14] Marking L L, Dawson V K .Method of assessment of toxicity or efficacy of mixtures chemicals [J]. Investigation in Fish Control,1975,67:1-8.

[15] Peterson D R. Calculating the aquatic toxicity of hydrocarbon mixtures [J]. Chemosphere, 1994,29:2493-2506.

[16] Junghans M, Backhaus T, Faust M, et al. Application and validation of approaches for the predictive hazard assessment of realistic pesticide mixtures [J]. Aquatic Toxicology, 2006,76:93-110.

[17] K?nemann H. Fish toxicity tests with mixtures of more than two chemicals: a proposal for a quantitative approach and experimental results [J]. Toxicology, 1981,19:229-238

[18] MarzioW D, Saenz M E. QSARs for aromatic hydrocarbons at several tropic levels [J]. Environmental Toxicology, 2006,21(2):118-224.

[19] Schultz T W, Sinks G D, Bearden A P. QSAR in aquatic toxicology: a mechanism of action approach comparing toxic potency toPimephales promelas,Tetrahymena pyriformis, andVibrio fischeri. [C]//Devillers, J(ed). Comparative QSARs.London: Taylor and Francis, 1998.

[20] Poch G. Combined effects of drugs and toxic agents: modern evaluation in theory and practice [M]. Wien and New York:Springer-Verlag, 1993.

[21] Berenbaum M C. What is synergy [J]. Pharmacological Reviews,1989,41:93-141.

[22] Xu S, Nirmalakhandan N. Use of QSAR models in predicting joint effects in multi-component mixtures of organic chemicals [J].Water Research, 1998,32:2391-2399.

[23] Altenburger R, Backhaus T, Boedeker W, et al. Predictability of the toxicity of multiple chemical mixtures to Vibrio fischeri:mixtures composed of similarly acting chemicals [J].Environmental Toxicolology and Chemistry, 2000,19:2341-2347.

[24] Faust M, Altenburger R, Backhaus T, et al. Joint algal toxicity of 16 dissimilarly acting chemicals is predictable by the concept of independent action [J]. Aquatic Toxicology, 2003,63:43-63.

[25] 王桂燕,周啟星,胡筱敏,等.四氯乙烯和對(duì)二氯苯對(duì)草魚的聯(lián)合毒性 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2007,27(3):387-390.

[26] 端正花,鄭 敏,朱 琳.五氯酚和雙酚 A 聯(lián)合作用對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育的毒性 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2006,26:121-124.

[27] 李雪芹,徐禮根,馬建義.撲草凈和滲透劑OT對(duì)蛋白核小球藻的聯(lián)合毒性 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2005,25(4):432-436.

[28] 陳 芳,周啟星.模擬城市徑流中加樂(lè)麝香和鎘對(duì)大型水蚤的毒性效應(yīng) [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2009,29(1):58-62.

[29] Broderius S J, Kahl M, Hoglund M D. Use of joint toxic response to define the primary mode of action for diverse industria organic chemicals [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1995,14(9):1591-1605.

[30] Lazaroaie M M. Multiple responses of gram-positive and gram-negative bacteria to mixture of hydrocarbons [J]. Brazilian Journal of Microbiology, 2010,41(3):649-667.

[31] Li L, Goel R. Biodegradation of Naphthalene, Benzene, Toluene,Ethyl Benzene, and Xylene in Batch and Membrane Bioreactors[J]. Environmental Engeering Science, 2012,29(1):42-51.