王洪盼，趙艷民，秦延文，劉憲斌

1. 天津科技大學(xué)，天津市海洋資源與化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 3004572. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家環(huán)境保護(hù)河口與海岸帶環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

Cu2+和Cd2+對(duì)日本青鳉(Oryzias latipes)早期發(fā)育階段的急性毒性效應(yīng)研究

王洪盼1,2，趙艷民2，秦延文2，劉憲斌1,*

1. 天津科技大學(xué)，天津市海洋資源與化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 3004572. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家環(huán)境保護(hù)河口與海岸帶環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

為探究并比較淡水魚(yú)種日本青鳉早期發(fā)育階段對(duì)Cu2+和Cd2+等重金屬脅迫的響應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)半靜態(tài)方式，對(duì)日本青鳉受精卵和仔稚魚(yú)分別進(jìn)行了48 h和96 h急性毒性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：Cu2+對(duì)日本青鳉胚胎24、48 h-LC50分別為8.164 mg·L-1和6.965 mg·L-1；Cd2+對(duì)日本青鳉胚胎24、48 h-LC50分別為63.084 mg·L-1和53.093 mg·L-1；較低濃度組Cu2+(≤1.97 mg·L-1) 時(shí)日本青鳉胚胎的發(fā)育速率快于對(duì)照組，而較高濃度組(≥3.87 mg·L-1)胚胎的發(fā)育速率則慢于對(duì)照組；與Cu2+略有不同，無(wú)論濃度高低Cd2+對(duì)胚胎的孵化速率均產(chǎn)生抑制作用；Cu2+和Cd2+質(zhì)量濃度分別高于1.97 mg·L-1和19.68 mg·L-1時(shí)，兩種重金屬離子均顯著降低胚胎的孵化率(P<0.05)。Cu2+對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)24、48、72和96 h-LC50分別為5.361 mg·L-1、2.844 mg·L-1、2.020 mg·L-1和1.352 mg·L-1；Cd2+對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)24、48、72和96 h-LC50分別為15.907 mg·L-1、10.550 mg·L-1、7.986 mg·L-1和6.346 mg·L-1；Cu2+對(duì)日本青鳉稚魚(yú)24、48、72和96 h-LC50分別為5.732 mg·L-1、4.037 mg·L-1、2.498 mg·L-1和1.955 mg·L-1；Cd2+對(duì)日本青鳉稚魚(yú)的24、48、72和96 h-LC50分別為16.419 mg·L-1、11.745 mg·L-1、8.516 mg·L-1和6.776 mg·L-1。與其它淡水水生生物相比，日本青鳉仔稚魚(yú)對(duì)銅和鎘離子較為敏感。

日本青鳉；重金屬；發(fā)育階段；急性毒性

日本青鳉(Oryziaslatipes)隸屬于輻鰭魚(yú)綱(Actinopterygii)、鶴鱵目(Beloniformes)、異鳉科(Adrianichthyidae)，成年個(gè)體體長(zhǎng)20～40 mm之間，廣泛分布于日本、朝鮮及我國(guó)華北、華東及華南地區(qū)，是研究魚(yú)類胚胎發(fā)育、遺傳變異及生理特性的好材料，也是水生毒理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用魚(yú)之一。

銅和鎘是環(huán)境中普遍存在的兩種重金屬。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多研究者針對(duì)銅、鎘對(duì)水生動(dòng)物的毒性影響開(kāi)展了相關(guān)研究，涉及的水生動(dòng)物如無(wú)脊椎動(dòng)物的克氏原螯蝦(Procambarusclarkia)、紅裸須搖蚊幼蟲(chóng)(Propsilocerusakamus)和羽搖蚊幼蟲(chóng)(Chironomusplumosus)等，脊椎動(dòng)物如鳙(Aristichthysnobilis)、草魚(yú)(Ctenopharynodonidellus)、唐魚(yú)(Tanichthysalbonubes)、中華鳑鲏?mèng)~(RhodenssinensisGunthe)和斑馬魚(yú)(Brachydaniorerio)等[1-11]，而關(guān)于銅和鎘對(duì)日本青鳉早期發(fā)育階段的急性毒性效應(yīng)研究則相對(duì)較少。同一物種在不同發(fā)育階段對(duì)銅、鎘的敏感性不同，一般而言，胚胎及仔稚魚(yú)階段是對(duì)重金屬污染物敏感階段[12-14]，本研究以日本青鳉胚胎、仔稚魚(yú)為研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)半靜態(tài)方式，對(duì)日本青鳉受精卵和仔稚魚(yú)分別進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果有助于了解重金屬對(duì)青鳉的毒性影響機(jī)制，同時(shí)為構(gòu)建銅、鎘的環(huán)境基準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 試驗(yàn)用日本青鳉

日本青鳉由中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院人工模擬養(yǎng)殖基地馴養(yǎng)，成魚(yú)體長(zhǎng)(2.8±0.3) cm，體重(0.42±0.12) g。將其養(yǎng)殖在20 L的矩形玻璃鋼中，每天定點(diǎn)投喂2次新鮮孵化24 h的豐年蟲(chóng)幼蟲(chóng)；實(shí)驗(yàn)室溫度控制在(24±1) ℃，光照周期為16 h：8 h(晝：夜)。

顯微鏡下選擇色澤透亮飽滿、發(fā)育正常的受精卵用于胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)；選擇同一批受精卵孵出，體質(zhì)健康、反應(yīng)靈敏、表現(xiàn)活潑的仔稚魚(yú)作為試驗(yàn)對(duì)象開(kāi)展仔稚魚(yú)的暴露試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)藥物配制

試驗(yàn)藥物為CuSO4·5H2O和CdCl2·2.5H2O，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純。試驗(yàn)前分別稱取CuSO4·5H2O 3.906 g和CdCl2·2.5H2O 2.036 g，定容1L，配制成Cu2+和Cd2+質(zhì)量濃度為1 g·L-1的母液備用，根據(jù)實(shí)際需要稀釋成不同濃度系列的試驗(yàn)用液。

1.3 試驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)用水為暴氣自來(lái)水。暴露過(guò)程中pH值為7.1～7.4，溶解氧為6.8～8 mg·L-1，總硬度(均值) 250 mg·L-1(以CaCO3計(jì))，水溫(24±1) ℃。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

采用半靜態(tài)實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)容器為180 mm的結(jié)晶皿，胚胎(受精后4 h)實(shí)驗(yàn)用水400 mL，每組50枚；仔魚(yú)(孵出2 d后)、稚魚(yú)實(shí)驗(yàn)用水200 mL，每組10尾。水溫(24±1) ℃。正式實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，以確定24 h內(nèi)Cu2+和Cd2+的全致死濃度和全不致死濃度。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果按等對(duì)數(shù)間距設(shè)置5個(gè)濃度組，同時(shí)設(shè)1個(gè)空白對(duì)照組，每組設(shè)置3個(gè)平行。本研究設(shè)置的濃度見(jiàn)表1。

對(duì)照組患者接受簡(jiǎn)單的前路減壓手術(shù)。對(duì)患者進(jìn)行全身麻醉后。將患者從右頸椎前方橫切,并用X射線定位以去除軟骨板,髓核和增生性刺。植入簡(jiǎn)單的髂骨或自鈦網(wǎng),鈦板與頸椎固定。

表1 兩種重金屬試驗(yàn)用液濃度Table 1 The concentrations of the experimental heavy metals

胚胎暴露試驗(yàn)進(jìn)行48 h，胚胎于重金屬溶液中暴露48 h后，每日更換未添加重金屬的實(shí)驗(yàn)用水，試驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)觀察胚胎發(fā)育情況，記錄胚胎各實(shí)驗(yàn)組孵化率和孵化時(shí)間(暴露開(kāi)始到所有存活胚胎均孵化完成的時(shí)間)，并及時(shí)清除死亡胚胎(卵發(fā)白不透明或卵膜內(nèi)物質(zhì)凝聚為一白色的小點(diǎn)即判斷為死亡)[10]。仔稚魚(yú)試驗(yàn)進(jìn)行96 h，每日觀察仔稚魚(yú)的存活情況，記錄初孵仔魚(yú)和稚魚(yú)在不同濃度重金屬溶液中24、48、72和96 h的死亡數(shù)，并計(jì)算出初孵仔魚(yú)和稚魚(yú)各組的平均死亡率。為保證暴露試驗(yàn)中重金屬濃度的穩(wěn)定，試驗(yàn)期間每24 h需換液1次。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

本實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均用SPSS19.0軟件進(jìn)行處理。分別建立 24 h、48 h 兩個(gè)不同觀察時(shí)段的日本青鳉胚胎和24 h、48 h、72 h 和 96 h 四個(gè)不同觀察時(shí)段的仔稚魚(yú)的毒性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性回歸方程，并計(jì)算半致死濃度(LC50)；組內(nèi)采用單樣本T檢驗(yàn)，組間采用單因素方差分析(one-way ANOVA)檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)的表示方法為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，p<0.05為顯著差異。

2 結(jié)果(Results)

2.1 胚胎急性毒性試驗(yàn)

Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉胚胎急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。暴露48 h后，對(duì)照組青鳉胚胎死亡率為15.3%，1.00和1.97 mg·L-1的Cu2+暴露組日本青鳉胚胎死亡率分別為18.0%和20.0%，相比對(duì)照組沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)，而3.87、7.62和15.00 mg·L-1的暴露組日本青鳉胚胎死亡率分別高達(dá)48.0%、53.3%和75.3%，均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。

本研究設(shè)置的鎘暴露濃度中，除10.00 mg·L-1的鎘濃度組日本青鳉胚胎平均死亡率為18.7%與對(duì)照組相比不具有顯著性差異外(p>0.05)，其余各暴露組日本青鳉胚胎死亡率均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，150 mg·L-1的鎘濃度組日本青鳉胚胎平均死亡率高達(dá)91.3%。

采用機(jī)率單位法計(jì)算兩種重金屬離子對(duì)日本青鳉胚胎24、48 h的半致死濃度，結(jié)果見(jiàn)表3。銅對(duì)日本青鳉胚胎的24、48 h半致死濃度分別為8.164和6.965 mg·L-1；鎘對(duì)日本青鳉胚胎24、48 h半致死濃度為63.084和53.093 mg·L-1。二者毒性比較結(jié)果為：Cu2+>Cd2+。

表2 暴露于Cu2+、Cd2+48h后日本青鳉胚胎死亡率Table 2 Embryonic mortality of Oryzias latipes exposing to Cu2+or Cd2+ for 48 h

注: 小寫字母不同代表Cu2+暴露組間差異顯著 (p<0.05)；大寫字母不同代表Cd2+暴露組間差異顯著(p<0.05)。

Note: The different small letters indicate a significant difference between different Cu2+exposure groups (p<0.05)；The different capital letters indicate a significant difference between different Cd2+exposure groups (p<0.05).

表3 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉胚胎毒性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性回歸分析Table 3 The linear regression analysis of Cu2+、Cd2+ on toxicity experimental data of Oryzias latipes

圖1 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉胚胎孵化率和孵化時(shí)間的影響注: 各個(gè)折線圖上字母相同表明組間差異不顯著(p>0.05)； 反之表明差異顯著(p<0.05)。Fig. 1 Effects of Cu2+and Cd2+ on hatching rate and hatching times of Oryzias latipesNote: Same letters on each line chart show no significant difference between the groups (p>0.05)；conversely show significant difference (p<0.05).

2.2 重金屬對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)的急性毒性

Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示，1.00和1.50 mg·L-1的Cu2+暴露48 h后初孵仔魚(yú)出現(xiàn)死亡，死亡率分別為6.7%和26.7%，72 h后死亡率分別為16.7%和40%，96 h后死亡率分別為36.7%和56.7%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。2.24、3.35和5.00 mg·L-1的銅處理組暴露24 h后即出現(xiàn)初孵仔魚(yú)死亡現(xiàn)象，平均死亡率分別為10.0%、26.7%和40.0%，均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，死亡率逐漸升高。

鎘暴露濃度中，4.00 mg·L-1的Cd2+暴露72 h后初孵仔魚(yú)出現(xiàn)死亡，死亡率為10.0%，96 h死亡率為20.0%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。5.57 mg·L-1的鎘濃度組暴露48 h后初孵仔魚(yú)開(kāi)始出現(xiàn)死亡，死亡率為6.7 %，72 h和96 h死亡率分別為23.3%和40.0%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，7.77、10.84和15.00 mg·L-1的鎘處理組暴露24 h后即出現(xiàn)初孵仔魚(yú)死亡現(xiàn)象，平均死亡率分別為6.7%、16.7%和40.0%，而且10.84和15.00 mg·L-1的處理組死亡率顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，而且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，死亡率呈上升趨勢(shì)。

表4 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)死亡率的影響Table 4 Effects of Cu2+and Cd2+ on mortality of newly-hatched larvae of Oryzias latipes

注:小寫字母不同代表Cu2+暴露組間差異顯著 (p<0.05)；大寫字母不同代表Cd2+暴露組間差異顯著(p<0.05)。

Note: The different small letters indicate a significant difference between different Cu2+exposure groups (p<0.05)；The different capital letters indicate a significant difference between different Cd2+exposure groups (p<0.05).

采用機(jī)率單位法計(jì)算兩種重金屬離子對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)24、48、72和96 h的半致死濃度見(jiàn)表5。銅對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)的24、48、72和96 h半致死濃度分別為5.361、2.844、2.020和1.352 mg·L-1；鎘對(duì)日本青鳉初孵仔魚(yú)24、48、72和96 h半致死濃度分別為15.907、10.550、7.986和6.346 mg·L-1。二者毒性比較結(jié)果為：Cu2+>Cd2+。

2.3 重金屬對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)的急性毒性

Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。1.00 mg·L-1的Cu2+暴露72 h后30 d稚魚(yú)出現(xiàn)死亡，死亡率為10.0%，96 h死亡率為20.0%，均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。1.50 mg·L-1的Cu2+暴露48 h后30 d稚魚(yú)出現(xiàn)死亡，死亡率為6.7%，72 h和96 h死亡率分別為20.0%和30.0%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。2.24、3.35和5.00 mg·L-1的銅處理組暴露24 h后即出現(xiàn)30 d稚魚(yú)死亡現(xiàn)象，平均死亡率分別為10.0%、16.7%和33.3%，均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，死亡率逐漸升高。

鎘暴露濃度中，4.00 mg·L-1的Cd2+暴露72 h后30 d稚魚(yú)出現(xiàn)死亡，死亡率為6.7%，96 h死亡率為16.7%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。5.57和7.77 mg·L-1的鎘濃度組暴露48 h后30 d稚魚(yú)開(kāi)始出現(xiàn)死亡，死亡率分別為6.7%和30.0%，72 h后死亡率分別為30.0%、和56.7%，96 h后死亡率分別為40.0%和70.0%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，10.84和15.00 mg·L-1的鎘處理組暴露24 h后即出現(xiàn)30 d稚魚(yú)死亡現(xiàn)象，平均死亡率分別為10.0%和26.7%，均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，而且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，死亡率呈上升趨勢(shì)。

表6 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉30d稚魚(yú)死亡率的影響Table 6 Effects of Cu2+and Cd2+ on mortality of larvae of 30 days of Oryzias latipes

注：小寫字母不同代表Cu2+暴露組間差異顯著 (p<0.05)；大寫字母不同代表Cd2+暴露組間差異顯著(p<0.05)。

Note: The different small letters indicate a significant difference between different Cu2+exposure groups (p<0.05)；The different capital letters indicate a significant difference between different Cd2+exposure groups (p<0.05).

采用機(jī)率單位法計(jì)算兩種重金屬離子對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)24、48、72和96 h的半致死濃度，結(jié)果見(jiàn)表7。銅對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)的24、48、72和96 h半致死濃度分別為5.732、4.037、2.498和1.955 mg·L-1；鎘對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)24、48、72和96 h半致死濃度分別為16.419、11.745、8.516和6.776 mg·L-1。二者毒性比較結(jié)果為：Cu2+>Cd2+。

3 討 論(Discussion)

3.1 日本青鳉不同發(fā)育階段對(duì)Cu2+、Cd2+的急性致毒效應(yīng)分析

生物對(duì)污染物脅迫響應(yīng)的敏感程度受其自身進(jìn)化程度、棲息環(huán)境、代謝能力及發(fā)育狀況等多種因素影響[16]。McKim 等[14]評(píng)述了34 種污染物對(duì)4種魚(yú)類的56次生活周期的毒性實(shí)驗(yàn)資料后指出，魚(yú)類胚胎、仔魚(yú)和早期幼魚(yú)生活階段是最為敏感的階段。本研究中兩種重金屬離子對(duì)青鳉仔稚魚(yú)的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于胚胎。葉素蘭等[10]認(rèn)為可能是卵膜對(duì)胚胎有一定的保護(hù)作用，重金屬離子不能有效地突破卵膜的保護(hù)而進(jìn)入胚胎，從而提供給胚胎更充足的時(shí)間來(lái)發(fā)育而減低了毒害作用。日本青鳉胚胎外覆蓋了卵膜，卵膜的主要成分是纖維蛋白，按照配位化學(xué)的理論，蛋白質(zhì)分子中的大量巰基(-SH)對(duì)二價(jià)金屬離子尤其重金屬離子具有極高的親和力，通過(guò)絡(luò)合綁定，使金屬?gòu)淖杂蓱B(tài)變成無(wú)毒狀態(tài)，從而降低了重金屬的毒性[17-20]。本研究中，高濃度組受精卵的絨毛膜隨暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而漸漸變得模糊、發(fā)白，進(jìn)而卵開(kāi)始凝固，可能是金屬離子與絨毛膜上蛋白質(zhì)結(jié)合導(dǎo)致蛋白變性失活而使得膜整體結(jié)構(gòu)改變[15]。高濃度組的胚胎孵化出膜后活力很弱，多數(shù)在短時(shí)間內(nèi)死亡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與葉素蘭等[10]報(bào)道Cu2+、Cd2+等重金屬離子對(duì)鳙胚胎和仔魚(yú)的急性毒性、吳玉霖等[21]報(bào)道對(duì)牙鲆(Paralichihysolivaceus)胚胎和仔魚(yú)的毒性影響的結(jié)果相一致。但與何斌等[5]報(bào)道對(duì)淡水石斑魚(yú)(Cichlasomnmangguen-se)胚胎的毒性大于仔魚(yú)、陳其晨等[22]報(bào)道的草魚(yú)(Ctenopharyngodonidel-lus)胚胎的毒性大于魚(yú)苗、吳鼎勛等[23]報(bào)道重金屬對(duì)鮸狀黃姑魚(yú)(Nibeamiichthioides)胚胎的毒性大于仔魚(yú)的結(jié)果相比有較大出入。何斌等[5]認(rèn)為其主要原因可能是重金屬離子進(jìn)入胚胎后，破壞其組織器官的形成和影響其正常的代謝活動(dòng)，而仔稚魚(yú)由于其體內(nèi)組織器官已經(jīng)趨于完善，對(duì)外界的重金屬離子有一定的抵抗和耐受能力。而其中草魚(yú)產(chǎn)漂浮性卵，蛋白少，卵膜的孔徑較大(吸水膨脹后膜徑大于4.5 mm)，可能因?yàn)闈B入的重金屬離子多而導(dǎo)致胚胎的毒性大于魚(yú)苗，這還需要進(jìn)一步研究[24]。

3.2 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉的急性毒性差異

本研究發(fā)現(xiàn)，Cu2+和Cd2+對(duì)胚胎發(fā)育期的日本青鳉急性毒性表現(xiàn)為Cu2+>Cd2+。研究結(jié)果與陳國(guó)柱等[25]報(bào)道重金屬對(duì)唐魚(yú)胚胎毒性和葉素蘭等[10]報(bào)道重金屬離子對(duì)鳙胚胎毒性的影響結(jié)果一致。然而，本研究發(fā)現(xiàn)兩種金屬離子對(duì)于日本青鳉胚胎孵化的影響方式存在差異，Cu2+較低濃度組(≤1.97 mg·L-1) 時(shí)日本青鳉胚胎的發(fā)育速率快于對(duì)照組，而較高濃度組(≥3.87 mg·L-1)胚胎的發(fā)育速率則慢于對(duì)照組，而Cd2+無(wú)論高低，均表現(xiàn)出對(duì)胚胎發(fā)育的抑制趨勢(shì)。銅元素隸屬于生物必需重金屬元素，只有超過(guò)一定量才會(huì)產(chǎn)生毒性，但這個(gè)閥值是很低的。低濃度時(shí)促進(jìn)青鳉胚胎發(fā)育，初步的解釋認(rèn)為這可能是重金屬對(duì)不同生物的孵化酶激活或破壞不同所致[9]，其機(jī)理將有待于進(jìn)一步研究；而鎘則為非必需重金屬元素，對(duì)青鳉胚胎的毒性影響作用較為明顯。

表7 Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉30 d稚魚(yú)毒性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性回歸分析Table 7 The linear regression analysis of Cu2+、Cd2+ on toxicity experimental data of larvae of 30 days of Oryzias latipes

同一時(shí)間的Cd2+對(duì)仔稚魚(yú)的LC50值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Cu2+，表明Cu2+對(duì)日本青鳉的毒性高于Cd2+。與白秀娟等[26]，葉素蘭等[10]，黃辨非等[27]研究的結(jié)果相一致，但何斌等[5]對(duì)淡水石斑(Cichlasomnmangguen-se)仔魚(yú)的研究發(fā)現(xiàn)，Cd2+的LC50值小于Cu2+，表明Cu2+、Cd2+對(duì)仔稚魚(yú)的毒性可能存在著種間差異[10]。有研究表明，食性、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和體重的增長(zhǎng)速率是影響其種間差異的重要因素[28]。

研究發(fā)現(xiàn)，2種重金屬離子在較高的質(zhì)量濃度中對(duì)日本青鳉仔稚魚(yú)有較明顯的影響，使日本青鳉表現(xiàn)出不同程度的中毒反應(yīng)，甚至死亡。最低質(zhì)量濃度組的仔稚魚(yú)活動(dòng)狀況與對(duì)照組基本無(wú)差異，大多在實(shí)驗(yàn)容器中上水層靜止或緩慢游動(dòng)，死亡現(xiàn)象很少。較高濃度組日本青鳉仔稚魚(yú)放入實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)很快出現(xiàn)異常反應(yīng)，在容器內(nèi)作快速游動(dòng)狀，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，仔稚魚(yú)的活力開(kāi)始減弱，不時(shí)地在水中側(cè)游、打轉(zhuǎn)，上下直竄，逐漸開(kāi)始游動(dòng)緩慢，對(duì)外界的刺激反應(yīng)也變得遲鈍，慢慢的喪失了運(yùn)動(dòng)能力，最后死亡漂浮在水面。中毒死亡的個(gè)體體態(tài)呈白色，大多腹部側(cè)斜向上，魚(yú)體僵硬。

本研究結(jié)果表明，日本青鳉初孵仔魚(yú)對(duì)銅和鎘的安全質(zhì)量濃度分別為0.135、0.635 mg·L-1；稚魚(yú)對(duì)銅和鎘的安全質(zhì)量濃度分別為0.196、0.678 mg·L-1。Cu2+和Cd2+的安全質(zhì)量濃度均高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[29]和《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607—1989)[30]所規(guī)定的指標(biāo)，表明日本青鳉仔稚魚(yú)對(duì)Cu2+和Cd2+具有較強(qiáng)的耐受特性。

3.3 日本青鳉對(duì)Cu2+、Cd2+的敏感性評(píng)價(jià)

本研究總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)重金屬離子對(duì)淡水魚(yú)類的急性毒性結(jié)果，特別總結(jié)了處于早期敏感階段的 LC50數(shù)據(jù)情況(表8)，以對(duì)比分析日本青鳉對(duì)重金屬離子脅迫響應(yīng)的敏感程度。

從表6、7還能看出，Cu2+、Cd2+對(duì)青鳉仔稚魚(yú)的LC50值明顯高于葉素蘭等[10]，何斌等[5]分別報(bào)道重金屬離子對(duì)鳙仔魚(yú)(Aristichthysnobilis)和淡水石斑(Cichlasomnmangguense)仔魚(yú)的LC50值，低于卜艷珍等[31]，李浩等[4]報(bào)道重金屬對(duì)金魚(yú)幼魚(yú)(Carassiusauratus)、羽搖蚊幼蟲(chóng)(Chironomusplumosus)和紅裸須搖蚊幼蟲(chóng)(Propsilocerusakamus)的LC50值；說(shuō)明Cu2+、Cd2+對(duì)青鳉仔稚魚(yú)的毒性低于鳙仔魚(yú)和淡水石斑仔魚(yú)的毒性而高于對(duì)金魚(yú)幼魚(yú)、羽搖蚊幼蟲(chóng)和紅裸須搖蚊幼蟲(chóng)的毒性。

由表8可知，Cu2+和Cd2+對(duì)淡水水生動(dòng)物仔稚期LC50范圍分別為：0.023～209 mg·L-1和0.015～767 mg·L-1，而 Cu2+和Cd2+對(duì)日本青鳉仔稚魚(yú)LC50范圍分別為：1.352～1.955 mg·L-1和6.346～6.776 mg·L-1?？梢?jiàn)，日本青鳉仔稚魚(yú)與其它淡水水生動(dòng)物相比對(duì)Cu2+和Cd2+較為敏感。

本研究還發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)期間Cu2+對(duì)日本青鳉胚胎、仔稚魚(yú)的LC50值均小于Cd2+對(duì)其的LC50值，說(shuō)明Cu2+對(duì)日本青鳉胚胎、仔稚魚(yú)的敏感性大于Cd2+。而Cu2+、Cd2+對(duì)日本青鳉仔稚魚(yú)的LC50值小于胚胎的LC50值，從這一結(jié)果可以得知日本青鳉胚胎、仔稚魚(yú)對(duì)Cu2+、Cd2+兩種重金屬的敏感程度依次為：仔稚魚(yú)>胚胎。這與Yang 等[32]，陳中智等[33]，Kashiwada 等[34]研究的結(jié)論相吻合。其原因可能是胚胎卵膜硬化可以較好的阻塞污染物進(jìn)入胚胎的通路來(lái)抵御外界有毒的化學(xué)物質(zhì)[35]。

表8 Cu2+、Cd2+對(duì)淡水水生動(dòng)物的急性毒性數(shù)據(jù)Table 8 Acute toxicity of Cu2+ and Cd2+ to Freshwater aquatic animals

續(xù)表8

克氏原螯蝦Procambarusclarkia仔蝦Larvalshrimp96h5.2803.740[9]厚頜魴Megalobramapellegrini幼魚(yú)Juvenilefish96h0.2304.440[40]綠蟾蜍Bufoviridis幼仔Larvae96h1.100-[41]中華絨鰲蟹Eriocheirsinensis幼蟹Juvenilecrab96h-5.348[42]斑馬魚(yú)Brachydaniorerio幼魚(yú)Juvenilefish96h0.1746.497[1]中國(guó)林蛙Ranachensinensis幼仔Larvae96h2.990-[43]中華鳑鲏?mèng)~RhodenssinensisGunther幼魚(yú)Juvenilefish96h0.2367.270[11]金魚(yú)Carassiusauratus幼魚(yú)Juvenilefish96h-13.50[31]唐魚(yú)Tanichthysalbonubes初孵仔魚(yú)Larvae96h0.32320.59[8]羽搖蚊蟲(chóng)Chironomusplumosus幼蟲(chóng)Larvae96h91.00186.0[4]紅裸須搖蚊蟲(chóng)Propsilocerusakamus幼蟲(chóng)Larvae96h209.0767.0[4]

注：“—”為無(wú)相關(guān)記錄或未測(cè)定。

Note：“—” no relevant records or determined.

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AcuteToxicityEffectsofCopperandCadmiumontheEarlyDevelopmentalStageofOryziaslatipes

Wang Hongpan1,2，Zhao Yanmin2，Qin Yanwen2，Liu Xianbin1,*

1. Tianjin key Laboratory of Marine Resources and Chemistry，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，State Environmental Protection Key Laboratory of Estuary and Coastal Environment，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012， China

27 May 2014accepted30 June 2014

In order to explore and compare the toxicity responses ofOryziaslatipesat its early developmental stage under the exposure of Cu2+and Cd2+，static-renewal acute toxicity (48 h) on the embryo ofOryziaslatipesand acute toxicity (96 h) on the fry and fingerling were investigated. The results showed that the 24 and 48 h-LC50values were 8.164 and 6.965 mg·L-1，respectively，for Cu2+-exposed embryos ofOryziaslatipes；and were 63.084 and 53.093 mg·L-1，respectively，for Cd2+-exposed embryos ofOryziaslatipes. Embryo incubation time ofOryziaslatipeswas shortened in low Cu2+concentration (≤1.97 mg·L-1) while was prolonged in high Cu2+concentration (≥3.87 mg·L-1). In contrast，regardless of what the cadmium concentration was，all the embryo incubation time ofOryziaslatipesexposed to Cd2+were prolonged significantly. Cu2+and Cd2+could decrease the hatchability of the embryos when the concentrations were higher than 1.97 mg·L-1and 19.68 mg·L-1，respectively. The 24，48，72 and 96 h-LC50values forOryziaslatipeslarvae exposed to Cu2+were 5.361，2.844，2.020 and 1.352 mg·L-1，respectively；the 24，48，72 and 96 h-LC50values forOryziaslatipeslarvae exposed to Cd2+were 15.907，10.550，7.986 and 6.346 mg·L-1，respectively；the 24，48，72 and 96 h-LC50values forOryziaslatipesfingerling exposed to Cu2+were 5.732，4.037，2.498 and 1.955 mg·L-1，respectively；and the 24，48，72 and 96 h-LC50values forOryziaslatipesfingerling exposed to Cd2+were 16.419，11.745，8.516 and 6.776 mg·L-1，respectively. Compared with other freshwater aquatic organisms，theOryziaslatipesfry and fingerling were sensitive to copper and cadmium.

Oryziaslatipes；heavy metal；developmental stage；acute toxicity

2014-05-27錄用日期：2014-06-30

1673-5897(2014)4-793-10

： X171.5

： A

劉憲斌(1964—)，男，博士后，教授，主要從事環(huán)境生態(tài)調(diào)查與修復(fù)、海岸帶地質(zhì)環(huán)境研究。

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX7503)

王洪盼(1989-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樗鷳B(tài)毒理學(xué)，E-mail: wanghp0227@163.com；

*通訊作者(Corresponding author)，E-mail: lxb0688@tust.edu.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20140527001

王洪盼，趙艷民，秦延文, 等. Cu2+和Cd2+對(duì)日本青鳉(Oryziaslatipes)早期發(fā)育階段的急性毒性效應(yīng)研究[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2014, 9(4): 793-802

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