王珊，鄭凱靜，郭凱，趙文

(大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023)

石油烴已成為破壞水域環(huán)境的主要污染物之一［1］，對(duì)水生生物以及水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。目前，有關(guān)石油烴對(duì)海洋生物影響的研究已有相關(guān)報(bào)道，多集中于對(duì)浮游植物、大型藻類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)和棘皮動(dòng)物等的研究［2-6］，對(duì)浮游動(dòng)物的研究多集中于橈足類(lèi)［7-8］，而對(duì)枝角類(lèi)的研究相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)僅見(jiàn)路鴻雁等［9］利用大慶原油及成品油對(duì)蒙古裸腹溞的毒性效應(yīng)進(jìn)行了研究。蒙古裸腹溞Moina mongolica是一種可在海水中馴養(yǎng)的枝角類(lèi)，具有生活周期短、繁殖快、易培養(yǎng)、對(duì)有機(jī)污染物敏感等特點(diǎn)［10］，因此，其較適合作為海洋石油烴污染的受試生物。鑒于此，本研究中以蒙古裸腹溞作為試驗(yàn)對(duì)象，研究了船用0#柴油對(duì)該種生物的毒性效應(yīng)，旨在為探索建立一種新型、高效的水域環(huán)境石油烴污染檢測(cè)方法提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為正確評(píng)估溢油帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

蒙古裸腹溞取自遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)過(guò)程中投喂蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa，投喂密度為1×107cells/mL，培養(yǎng)用水取自經(jīng)過(guò)濾的黑石礁近海海水，溫度為 (25±1)℃，鹽度為30±1，pH 為 8．1±0．5，光照 12 h，光照強(qiáng)度為4000 lx。

1.2 方法

1．2．1 石油分散液 (WAF)和試驗(yàn)液的制備 試驗(yàn)用0#柴油購(gòu)于中國(guó)石化公司，將柴油樣品與經(jīng)過(guò)濾消毒的海水按照體積比為1∶9混合后置于5 L的三角錐瓶中，用電動(dòng)攪拌器攪拌24 h，靜置1 h后用虹吸法取下層水，即為母液［11］，以0#柴油為標(biāo)準(zhǔn)油，利用熒光分光光度法測(cè)定其質(zhì)量濃度［12］。試驗(yàn)期間現(xiàn)用現(xiàn)配，以保證濃度的準(zhǔn)確性。

1．2．2 急性毒性試驗(yàn) 通過(guò)預(yù)試驗(yàn)確定致死濃度的范圍，即48 h全致死的最小質(zhì)量濃度和24 h無(wú)死亡的最大質(zhì)量濃度，并根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)急性試驗(yàn)的石油分散液濃度為 0、0．05、0．10、0．50、1．00、2．00 mg/L。隨機(jī)挑取24 h內(nèi)的幼溞作為試驗(yàn)對(duì)象，放置于100 mL的細(xì)口玻璃瓶中，每瓶10只，每個(gè)石油濃度組設(shè)3個(gè)重復(fù)，并置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，光周期為12D∶12L，溫度、鹽度等條件與溞培養(yǎng)時(shí)相同。試驗(yàn)期間不投餌，瓶口用鋁箔紙覆蓋，每24 h更換一次新配試驗(yàn)液以消除由于揮發(fā)帶來(lái)的誤差，記錄溞類(lèi)的存活和死亡數(shù)，溞類(lèi)的死亡判斷標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)文獻(xiàn)［13］進(jìn)行。

1．2．3 慢性毒性試驗(yàn) 根據(jù)急性試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出安全濃度后，設(shè)計(jì)慢性毒性試驗(yàn)濃度為0、1×10-5、3×10-5、6×10-5、1×10-4mg/L。隨機(jī)挑取24 h內(nèi)的幼溞作為試驗(yàn)對(duì)象，放置于100 mL的細(xì)口玻璃瓶中，每瓶1只，每個(gè)濃度組設(shè)10個(gè)重復(fù)，并置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，試驗(yàn)設(shè)置及條件同急性毒性試驗(yàn)。試驗(yàn)期間每天投喂蛋白核小球藻，瓶口用鋁箔紙覆蓋，每24 h更換新配試驗(yàn)液以保持試驗(yàn)濃度的準(zhǔn)確性，每天觀測(cè)溞類(lèi)的死亡數(shù)，并在試驗(yàn)期間記錄新生幼溞數(shù)量、母溞第一次產(chǎn)幼時(shí)間、第一次產(chǎn)幼數(shù)、產(chǎn)幼總數(shù)等，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)到所有受試個(gè)體全部死亡。

1．2．4 指標(biāo)的計(jì)算

(1)半致死濃度 (LC50，mg/L)［14］，采用直線內(nèi)插法獲得。

(2)安全濃度 (SC，mg/L)［15］計(jì)算公式為

(3)內(nèi)稟增長(zhǎng)率 (rm)、凈生殖率 (R0)、平均世代時(shí)間(T)和周限增長(zhǎng)率(λ)［14］計(jì)算公式為

其中:x為日齡 (d);lx為x日齡時(shí)的存活率;mx為每只母溞每天的產(chǎn)仔數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進(jìn)行處理，用SPSS 18．0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Duncan多重比較，顯著性水平設(shè)為0．05。

2 結(jié)果與分析

2.1 0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的急性毒性

在24 h和48 h的急性試驗(yàn)期間，對(duì)照組中的溞類(lèi)全部存活，而各濃度組中溞類(lèi)的死亡率隨著石油烴濃度的不斷升高而增大。經(jīng)計(jì)算，0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的 24 h LC50和 48 h LC50分別為 2．00、0．09 mg/L，安全濃度為 5．47×10-5mg/L;方差分析表明，24 h時(shí)，0．50 mg/L及以上的濃度組蒙古裸腹溞的死亡率與對(duì)照組有顯著性差異 (P＜0．05);48 h時(shí)，各濃度組與對(duì)照組均有顯著性差異 (P＜0．05)(表1)。

表1 0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的急性毒性 (n=30)Tab.1 Acute toxicity of 0#diesel oil to water fleas Moina mongolica(n=30)

2.2 0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的慢性毒性

慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照組中的蒙古裸腹溞存活時(shí)間最長(zhǎng)，而各濃度組中溞類(lèi)的存活時(shí)間隨石油烴濃度的增加而縮短，其中，濃度相對(duì)較高的兩個(gè)試驗(yàn)組中溞類(lèi)存活時(shí)間最短。從圖1可見(jiàn):在試驗(yàn)開(kāi)始階段，對(duì)照組和濃度最低 (1×10-5mg/L)的試驗(yàn)組在第2天時(shí)存活率均為100%，而其他試驗(yàn)組在第1天就開(kāi)始有溞類(lèi)死亡;時(shí)間持續(xù)到第14天時(shí)，除對(duì)照組外其他試驗(yàn)組溞類(lèi)均全部死亡。

圖1 0#柴油濃度對(duì)蒙古裸腹溞的存活率的影響Fig.1 Effect of 0#diesel oil concentration on the survival rate of water fleas Moina mongolica

在不同0#柴油濃度下，蒙古裸腹溞的存活時(shí)間、第1次產(chǎn)幼時(shí)間及數(shù)量、單個(gè)母溞的產(chǎn)幼總數(shù)及產(chǎn)幼總胎數(shù)整體上均呈現(xiàn)出隨濃度的升高而減小的趨勢(shì)。從表2可見(jiàn):當(dāng)濃度為6×10-5mg/L及以上時(shí)，蒙古裸腹溞的存活時(shí)間與對(duì)照組有顯著性差異 (P＜0．05);當(dāng)濃度為 3×10-5、1×10-4mg/L時(shí)，母溞第一次產(chǎn)幼數(shù)均與對(duì)照組有顯著性差異(P＜0．05);當(dāng)濃度為3×10-5mg/L及以上時(shí)，單個(gè)母溞的產(chǎn)幼總數(shù)與對(duì)照組有顯著性差異 (P＜0．05);各濃度組單個(gè)母溞的產(chǎn)幼總胎數(shù)與對(duì)照組無(wú)顯著性差異 (P＞0．05);各試驗(yàn)組之間蒙古裸腹溞的第1次產(chǎn)幼時(shí)間均無(wú)顯著性差異 (P＞0．05)。

表2 0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞存活和繁殖的影響Tab.2 Effect of 0#diesel oil on survival and reproduction of water fleas Moina mongolica

從表3可見(jiàn)，對(duì)照組和柴油濃度最低 (1×10-5mg/L)的試驗(yàn)組中，蒙古裸腹溞的rm、λ、T和R0等指標(biāo)相對(duì)較高，而高濃度試驗(yàn)組中相對(duì)最低，整體上，這些指標(biāo)呈現(xiàn)出隨著柴油濃度的升高而降低的趨勢(shì)。

表3 0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響Tab.3 Effect of 0#diesel oil on population increase parameters of water fleas Moina mongolica

3 討論

由于石油烴成分復(fù)雜，不同種類(lèi)水生生物的耐受力也有一定的差異，從而導(dǎo)致不同種類(lèi)的石油烴對(duì)不同種類(lèi)水生生物的毒性效應(yīng)不同。張金亮等［16］研究了0#船用輕質(zhì)柴油和船用重質(zhì)燃料油對(duì)幼海膽的急性毒性，結(jié)果表明，兩種石油烴類(lèi)對(duì)幼海膽的96 h LC50分別為11．4、17．5 mg/L，安全濃度分別為0．11、0．18 mg/L;呂福榮等［6］研究了 0#柴油和船用燃料油對(duì)馬糞海膽浮游幼蟲(chóng)的急性毒性效應(yīng)，結(jié)果表明，0#柴油48 h和72 h的EC50分別為3．39、1．87 mg/L，船用燃料油分散液 48 h 和72 h 的 EC50分別為4．57、2．71 mg/L;鄭秀瑾等［4］研究了原油對(duì)斑馬魚(yú)的急性毒性效應(yīng)，結(jié)果表明，原油對(duì)斑馬魚(yú)的96 h LC50為59．71 mg/L;此外，呂福榮等［17］研究表明，0#柴油的毒性要高于船用柴油、船用重質(zhì)燃料油和原油，這是因?yàn)槭蜔N主要由芳香烴及烷烴類(lèi)等物質(zhì)組成，相比之下，芳香烴的毒性要大于烷烴類(lèi)。據(jù)測(cè)定，0#柴油中苯、萘、菲等芳烴類(lèi)物質(zhì)含量約為22．1%，烷烴類(lèi)約為50%，而船用燃料油中芳香烴含量約為11．3%，烷烴類(lèi)含量約為40%［17］，而原油中烷烴含量約為53．87%，芳香烴含量約為5．35%［4］。此外，同一種石油烴對(duì)不同水生生物的毒性效應(yīng)差異也很大。0#柴油對(duì)馬糞海膽浮游幼蟲(chóng)48 h和72 h的EC50分別為3．39、1．87 mg/L［6］，而對(duì)小球藻48 h 和72 h的 EC50分別為 14．39、13．20 mg/L［18］。

不同種類(lèi)的石油烴對(duì)同一類(lèi)群或者同一種水生生物的毒性效應(yīng)也是不同的。徐漢光等［19］研究表明，大慶原油、直餾柴油、70#汽油、航空煤油對(duì)中華哲水蚤的 48 h LC50分別為 19．8、15．8、6．1、3．5 mg/L;路鴻雁等［9］研究表明，大慶原油、直餾柴油、蒸發(fā)汽油、航空煤油對(duì)蒙古裸腹溞24 h LC50分別為 14．69、9．89、12．94、7．17 mg/L，48 h LC50分別為 6．55、3．52、4．55、3．48 mg/L;本研究結(jié)果表明，0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞24 h和48 h的 LC50分別為 2．00、0．09 mg/L，比較而言，0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的毒性要遠(yuǎn)高于其他石油烴類(lèi)。與其他生物相比，蒙古裸腹溞對(duì)石油烴類(lèi)的敏感性要高于其他受試生物，鑒于其易培養(yǎng)、繁殖快等優(yōu)點(diǎn)，用蒙古裸腹溞替代其他水生生物作為水域環(huán)境中石油烴污染監(jiān)測(cè)的受試生物是可行的。

0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞存活和繁殖的慢性毒效應(yīng)影響也是較明顯的。在不同柴油濃度下，除了第1次產(chǎn)幼時(shí)間外，蒙古裸腹溞的存活時(shí)間、第1次產(chǎn)幼數(shù)量、單個(gè)母溞的產(chǎn)幼總數(shù)和產(chǎn)幼總胎數(shù)等其他各項(xiàng)指標(biāo)整體上均呈現(xiàn)出隨柴油濃度的升高而降低的趨勢(shì)。相比之下，第1次產(chǎn)幼數(shù)和單個(gè)母溞的產(chǎn)幼總數(shù)是蒙古裸腹溞對(duì)柴油相對(duì)較為敏感的指標(biāo)。此外，0#柴油對(duì)蒙古裸腹溞的rm、λ、T和R0等指標(biāo)的影響也較為明顯，整體上各項(xiàng)指標(biāo)均隨著柴油濃度的升高而降低。當(dāng)柴油濃度達(dá)到或超過(guò)3×10-5mg/L時(shí)，rm和R0呈現(xiàn)較大幅度的降低，說(shuō)明rm和R0是蒙古裸腹溞對(duì)柴油相對(duì)較敏感的指標(biāo)，這一結(jié)果與路鴻雁等［9］的研究結(jié)果相同。

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