劉文權(quán)，宋文華，袁 敏

（1.天津薊縣環(huán)境保護(hù)局，天津 301900；2.天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，天津 300191）

1 引言

重金屬是突發(fā)污染事件中常見的一類污染物，水廠現(xiàn)行工藝對(duì)重金屬去除效果較差，飲用水水源地一旦發(fā)生重金屬類污染，就會(huì)給居民的飲水安全造成巨大威脅。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，其生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)過程中排放的有毒物質(zhì)（如重金屬離子）必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，尤其是對(duì)水體的污染最為嚴(yán)重。在水產(chǎn)品污染中，較為嚴(yán)重的重金屬有銅、鋅，這兩種重金屬都是環(huán)境優(yōu)先污染物，可以作為實(shí)驗(yàn)毒物研究其對(duì)水生生物的毒性作用。兩種或多種化學(xué)物同時(shí)作用于生物體時(shí)，往往會(huì)引起與單一毒物作用不同的毒性反應(yīng)。有關(guān)復(fù)合污染以及污染物之間的交互作用，由于更與現(xiàn)實(shí)環(huán)境污染相一致而受到日益重視，進(jìn)行聯(lián)合毒性研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

魚類是水體中的主要生物，對(duì)水環(huán)境中發(fā)生的物理、化學(xué)和生物性的各種變化都十分靈敏。魚類急性毒性試驗(yàn)中，作為初級(jí)消費(fèi)者，金魚是使用較為普遍的試驗(yàn)魚，它飼養(yǎng)方便，對(duì)污染物敏感，當(dāng)水中污染物達(dá)到一定濃度時(shí)，金魚會(huì)產(chǎn)生中毒反應(yīng)，直至死亡。

加強(qiáng)重金屬對(duì)水生生物毒性試驗(yàn)研究，不僅可以用于化學(xué)品毒性測(cè)定，水體污染程度檢測(cè)，廢水及其處理效果檢測(cè)，還可以為制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量和管理廢水排放提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 設(shè)備儀器

水硬度計(jì)、溫度計(jì)、pH值計(jì)、分析天平、燒杯、玻璃棒、滴管、水槽、容量瓶。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及材料

CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、NaHCO3、KCl、NaOH、HCl、CuSO4·5H2O、ZnCl2、飲用水、去離子水實(shí)驗(yàn)材料為金魚。

2.2 方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)魚的供養(yǎng)

臨實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)魚應(yīng)在符合下列條件的環(huán)境中至少馴養(yǎng)7d：與實(shí)驗(yàn)用稀釋水水質(zhì)相同，每天光照15h，溫度適宜，每天投食，至實(shí)驗(yàn)開始前24h為止。馴養(yǎng)開始48h后，記錄死亡率，并按下列標(biāo)準(zhǔn)處理：7d內(nèi)死亡率小于5%，可用于實(shí)驗(yàn)，死亡率在5%～10%之間，繼續(xù)馴養(yǎng)7d，死亡率超過10%，該組魚全部不能使用。

2.2.2 配制標(biāo)準(zhǔn)稀釋水

將11.76g CaCl2·2H2O溶于水中，稀釋至1L；將4.93g MgSO4·7H2O 溶于水中，稀釋至1L；將2.59g NaHCO3溶于水中，稀釋至1L；將0.23g KCl溶于水中，稀釋至1L；將這4種溶液各25mL加以混合并用水稀釋至1L，溶液中Ca2＋和 Mg2＋的總和是2.5mmol·L－1，Ca∶Mg的比例為4∶1，Na∶K的比例為10∶1。稀釋用水須經(jīng)曝氣直至飽和為止，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.3 預(yù)實(shí)驗(yàn)

系列濃度0.1、1、10、100、1000mg·L－1，每個(gè)濃度組放入7尾魚，用靜態(tài)方式進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)持續(xù)48～96h，每日至少兩次記錄各容器內(nèi)死魚數(shù)，并及時(shí)取出死魚。

2.2.4 正式實(shí)驗(yàn)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果，在包括使魚全部死亡的最低濃度和96h魚類全部存活的最高濃度之間設(shè)5個(gè)濃度組，則Cu2＋的濃度梯度為0、0.75、1.5、2.5、5、7.5、10 mg·L－1，Zn2＋的濃度梯度為0、1、2、4、6、8、10mg·L－1，聯(lián)合作用時(shí) Cu＋和Zn2＋濃度比為1∶1，濃度梯度為0、0.25、0.5、0.75、1、2、3mg·L－1。每個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度組設(shè)3個(gè)平行組，每一個(gè)系列設(shè)一個(gè)空白對(duì)照，每組用10尾魚。實(shí)驗(yàn)溶液調(diào)節(jié)至相應(yīng)溫度后，從魚群中隨機(jī)取出魚并隨機(jī)迅速放入各實(shí)驗(yàn)容器中，同一試驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)用魚應(yīng)在10min內(nèi)分組完畢。在實(shí)驗(yàn)開始后觀察各組魚的狀況，24h、48h、72h、96h后檢查受試魚的狀況，記錄死魚數(shù)目后，將死魚從容器中取出。實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)要測(cè)pH值、溫度和受試物的濃度，實(shí)驗(yàn)期間每天至少測(cè)一次pH值和溫度。

3 結(jié)果

（1）Cu2＋對(duì)金魚的毒性效應(yīng)見表1。

表1 金屬Cu2＋對(duì)金魚的單一毒性試驗(yàn)結(jié)果

（2）Zn2＋對(duì)金魚的毒性效應(yīng)見表2。

表2 金屬Zn2＋對(duì)金魚的單一毒性試驗(yàn)結(jié)果

（3）Cu2＋和Zn2＋的聯(lián)合作用對(duì)金魚的毒性效應(yīng)見表3。

表3 金屬Cu2＋和Zn2＋濃度1：1對(duì)金魚的聯(lián)合毒性試驗(yàn)結(jié)果

3 討論

3.1 重金屬銅、鋅的單一作用及其聯(lián)合作用對(duì)金魚的影響

對(duì)照組行為正常，游動(dòng)自如；試驗(yàn)組金魚接觸受試物后，可觀察到明顯的中毒癥狀，尤其是高濃度試驗(yàn)組，短時(shí)間內(nèi)金魚即表現(xiàn)出局促不安、劇烈游動(dòng)、上下游動(dòng)和打轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。之后，其運(yùn)動(dòng)速度逐漸減慢、反應(yīng)遲鈍，直至死亡，相對(duì)高濃度組低濃度組出現(xiàn)中毒癥狀的時(shí)間比較晚。

3.2 Cu和Zn對(duì)魚類的急性毒性效應(yīng)

魚類的棲息環(huán)境很容易遭受到來自工業(yè)排污的各種污染物的污染。研究重金屬對(duì)魚類的急性毒性效應(yīng)，對(duì)于用魚類進(jìn)行污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等意義重大。本實(shí)驗(yàn)研究了不同濃度的Cu2＋、Zn2＋及其聯(lián)合作用對(duì)金魚的急性毒性效應(yīng)。

Cu2＋濃度為0.75mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為3尾，1.5mg／L 時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為 3.33尾，2.5mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為8尾，5mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為8.33尾，7.5mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為10尾。隨著濃度增加和時(shí)間的加長(zhǎng)，Cu2＋對(duì)金魚的毒性作用逐漸加強(qiáng)，金魚死亡尾數(shù)逐漸增加，存活金魚的運(yùn)動(dòng)速度和反應(yīng)也逐漸緩慢。

Zn2＋濃度為1mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為2.67尾，2mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為4.67尾，4mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為5.33尾，6mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為2.67尾，8mg／L時(shí)96h時(shí)金魚死亡尾數(shù)為10尾。隨著濃度增加和時(shí)間的加長(zhǎng)，Zn2＋對(duì)金魚的毒性作用逐漸加強(qiáng)，金魚死亡尾數(shù)逐漸增加，存活金魚的運(yùn)動(dòng)速度和反應(yīng)也逐漸緩慢。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，重金屬對(duì)金魚的毒性效應(yīng)Cu＞Zn。此外，本實(shí)驗(yàn)得到的金魚Cu2＋和Zn2＋的安全質(zhì)量濃度均高于我國(guó)漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB11607－89，銅≤0.01mg／L，鋅≤0.1mg／L）的限定，表明金魚對(duì)Cu2＋和Zn2＋具有較強(qiáng)的耐受特性，容易產(chǎn)生富集，在重金屬濃度較高的環(huán)境條件下不易表現(xiàn)出明顯的受脅迫癥狀。因此，金魚對(duì)重金屬的中毒反應(yīng)和死亡情況具有較強(qiáng)的時(shí)間依賴性和濃度依賴性。

3.3 Cu和Zn的聯(lián)合作用對(duì)魚類的急性毒性效應(yīng)

聯(lián)合作用中，96h時(shí)濃度為0.25mg／L金魚死亡3尾，濃度為0.75mg／L金魚死亡3.67尾，濃度為2mg／L金魚死亡10尾。隨著濃度增加和時(shí)間的加長(zhǎng)，Cu2＋和Zn2＋聯(lián)合作用對(duì)金魚的毒性作用逐漸加強(qiáng)，金魚死亡尾數(shù)逐漸增加，存活金魚的運(yùn)動(dòng)速度和反應(yīng)也逐漸緩慢。24h時(shí)金魚全部死亡的濃度為3mg／L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單一因子作用時(shí)的濃度。根據(jù)聯(lián)合毒性試驗(yàn)結(jié)果，在濃度1∶1配比的情況下，銅離子和鋅離子共存時(shí)，對(duì)金魚的聯(lián)合作用為毒性增強(qiáng)的協(xié)同作用。對(duì)聯(lián)合毒性產(chǎn)生機(jī)理的研究對(duì)于更好的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)重金屬聯(lián)合毒性作用具有重要的意義。在評(píng)價(jià)自然水體的重金屬污染時(shí)，如果僅考慮單一金屬離子的生物毒性，忽略各種金屬離子之間的聯(lián)合作用，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的評(píng)估各種金屬離子的污染程度。

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