許星鴻，劉統(tǒng)昊，朱曉瑩，丁子媛，劉 順，王松林，徐國(guó)成

( 1. 江蘇海洋大學(xué)，江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005； 2.江蘇海洋大學(xué) 海洋科學(xué)與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇 連云港 222005 )

單環(huán)刺螠(Urechisunicinctus)在我國(guó)主要分布于黃、渤海泥沙潮間帶及潮下帶，是底棲生物群落中的重要物種[1]。它營(yíng)養(yǎng)豐富、氨基酸種類(lèi)齊全，富含二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等脂肪酸及鈣、鎂、鐵、鋅等微量元素[2]，其提取物有一定抗腫瘤和提高免疫力的作用[3]，具有較高的藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值及良好的開(kāi)發(fā)利用前景。隨著沿海經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，交通、農(nóng)業(yè)和工業(yè)等行業(yè)大量排污，污水隨雨水匯入海洋，污染海洋環(huán)境，其中重金屬是重要污染因素之一。重金屬極易蓄積，嚴(yán)重危害水生生物的免疫、呼吸、生理生化活動(dòng)，產(chǎn)生基因毒性[4]，甚至造成生物中毒死亡，還會(huì)通過(guò)食物鏈嚴(yán)重威脅人體健康[5]。近年來(lái)，各近岸海域重金屬含量均有不同程度的增加。有研究表明，膠州灣、遼東灣、渤海灣、北部灣、黃河口、長(zhǎng)江口等海灣均有不同程度的鉛超標(biāo)現(xiàn)象[6]，其中以膠州灣鉛含量最高，成為膠州灣最主要的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子[7]。潮間帶是海洋與陸地的過(guò)渡地帶，生態(tài)環(huán)境極易受陸源污染物的影響，是重金屬元素重要的分布區(qū)[8-9]。

目前，關(guān)于甲殼類(lèi)[10-11]和貝類(lèi)[12]等底棲動(dòng)物的重金屬急性毒性研究較多。單環(huán)刺螠為底棲生活，移動(dòng)性差，極易受重金屬污染水域和底質(zhì)的影響，而迄今有關(guān)重金屬對(duì)單環(huán)刺螠急性毒性效應(yīng)的報(bào)道很少，僅見(jiàn)Cu2+、Hg2+、Cd2+3種重金屬離子對(duì)單環(huán)刺螠幼螠毒性的研究[13]。筆者欲探究不同質(zhì)量濃度Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO44種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠的毒性效應(yīng)，分析其安全質(zhì)量濃度，旨在為單環(huán)刺螠毒理學(xué)、養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控及海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用單環(huán)刺螠2018年11月購(gòu)自連云港市海寧路水產(chǎn)品市場(chǎng)，平均體長(zhǎng)(10.1±1.5) cm，平均體質(zhì)量(21.2±4.2) g，實(shí)驗(yàn)室暫養(yǎng)7 d后進(jìn)行試驗(yàn)。暫養(yǎng)時(shí)鹽度25，pH 7，水溫(15±1) ℃，自然光照，連續(xù)充氣，日投喂小球藻(Chlorellasp.)1次，藻液密度(3.0±0.5)×106個(gè)/mL，投喂量10 mL/L；選擇規(guī)格相近、體表無(wú)損傷及活力強(qiáng)者用于試驗(yàn)；暫養(yǎng)和后續(xù)試驗(yàn)所用海水均由曝氣自來(lái)水和海水晶(江西省海鼎科技有限公司)配制。

1.2 方法

采用急性毒性試驗(yàn)方法[14]，經(jīng)預(yù)試驗(yàn)確定出4種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠24 h未引起死亡的最大耐受質(zhì)量濃度和96 h全部致死的最小質(zhì)量濃度范圍，在此基礎(chǔ)上設(shè)定對(duì)照組和試驗(yàn)組，試驗(yàn)組重金屬質(zhì)量濃度見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)中4種重金屬鹽的質(zhì)量濃度 mg/L

分別用Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4(國(guó)產(chǎn)分析純，國(guó)藥公司)配制10 g/L的母液，調(diào)節(jié)各處理組重金屬離子質(zhì)量濃度。每組設(shè)3個(gè)平行，每個(gè)平行隨機(jī)放單環(huán)刺螠20條，飼養(yǎng)于50 cm×60 cm×60 cm塑料箱中，養(yǎng)殖條件與暫養(yǎng)時(shí)相同，每日定時(shí)換水1次，每次換水50%，并維持各組重金屬鹽質(zhì)量濃度，及時(shí)清除分泌物、排泄物以及死亡個(gè)體；試驗(yàn)期間不投喂。試驗(yàn)處理96 h，定期觀(guān)察單環(huán)刺螠的活動(dòng)情況，記錄24、48、72、96 h的死亡個(gè)數(shù)(蟲(chóng)體顏色發(fā)白，用玻璃棒連續(xù)觸碰時(shí)無(wú)明顯收縮反應(yīng)即為死亡)，計(jì)算出不同暴露時(shí)間的死亡率、半致死質(zhì)量濃度(LC50)以及安全質(zhì)量濃度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，統(tǒng)計(jì)單環(huán)刺螠死亡率，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子方差分析、鄧肯多重比較和LSD多重比較，顯著水平設(shè)為0.05，并得出4種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠急性毒性效應(yīng)的概率單位與濃度對(duì)數(shù)的回歸方程，以及48、72、96 h的半致死質(zhì)量濃度和95%置信區(qū)間。

2 結(jié) 果

2.1 累積死亡率

不同質(zhì)量濃度下4種重金屬鹽脅迫單環(huán)刺螠96 h內(nèi)的累積死亡率見(jiàn)表2。在24 h內(nèi)，除質(zhì)量濃度為70 mg/L的ZnSO4中單環(huán)刺螠的死亡率為21.67%外，其他3種重金屬組的單環(huán)刺螠均無(wú)死亡，與對(duì)照組差異不顯著；隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，相同重金屬鹽不同質(zhì)量濃度處理組單環(huán)刺螠的死亡率逐漸升高；且相同時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量濃度越高死亡率越呈劑量—效應(yīng)關(guān)系。在試驗(yàn)期間，4種重金屬鹽最高質(zhì)量濃度組的死亡率均顯著高于最低質(zhì)量濃度組和對(duì)照組(P<0.05)；最高質(zhì)量濃度Pb(NO3)2組(50.12 mg/L)單環(huán)刺螠的96 h死亡率為100%，最高質(zhì)量濃度CdCl2(80 mg/L)和 K2Cr2O7(200 mg/L)的72 h和96 h 死亡率均高達(dá)100%，而ZnSO4對(duì)單環(huán)刺螠的毒害作用更迅速、更顯著(P<0.05)，最高質(zhì)量濃度組(70 mg/L)在48～96 h致死率均高達(dá)100%。

表2 4種不同質(zhì)量濃度重金屬鹽脅迫下單環(huán)刺螠96 h內(nèi)的累積死亡率 %

2.2 半致死質(zhì)量濃度和安全質(zhì)量濃度

4種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠的致死率與染毒劑量具有較好的相關(guān)性(表3)，根據(jù)回歸方程，計(jì)算出4種重金屬鹽48、72 h和96 h半致死質(zhì)量濃度和相應(yīng)的95%置信區(qū)間；且隨著暴露時(shí)間的增加，半致死質(zhì)量濃度降低。Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對(duì)單環(huán)刺螠的安全質(zhì)量濃度分別為0.2177、1.8189、2.4035 mg/L和1.3131 mg/L。

表3 4種不同質(zhì)量濃度重金屬鹽脅迫下單環(huán)刺螠的半致死質(zhì)量濃度和安全質(zhì)量濃度

3 討 論

3.1 4種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠的急性毒性效應(yīng)

急性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，相同重金屬鹽不同質(zhì)量濃度組單環(huán)刺螠的死亡率隨脅迫時(shí)間的增加逐漸升高；且同一時(shí)間內(nèi)，單環(huán)刺螠的死亡率也隨重金屬鹽質(zhì)量濃度的增加而升高，具有劑量—效應(yīng)關(guān)系。試驗(yàn)期間，最高質(zhì)量濃度組的死亡率均顯著高于最低質(zhì)量濃度組和對(duì)照組，至處理96 h，4種重金屬鹽最高質(zhì)量濃度組的死亡率均達(dá)100%。這說(shuō)明隨暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，各重金屬離子在單環(huán)刺螠體內(nèi)均具有不同程度的累積作用；少量重金屬進(jìn)入單環(huán)刺螠體內(nèi)時(shí)，可能會(huì)啟動(dòng)體內(nèi)的解毒機(jī)制，如誘導(dǎo)金屬硫蛋白高度表達(dá)以螯合多余的重金屬離子，起到解毒的作用；隨著作用時(shí)間和毒物質(zhì)量濃度的增加，其體內(nèi)進(jìn)入大量的重金屬離子，超過(guò)解毒體系可以承受的限度時(shí)，多余的重金屬離子會(huì)與酶等生物分子相互作用，改變其構(gòu)像，使酶活性下降或喪失，影響其各項(xiàng)生理生化指標(biāo)，造成代謝紊亂、防御系統(tǒng)損壞，引起中毒，甚至死亡[5]。周湖明等[15]研究表明，近江牡蠣(Crassostrearivularis)體內(nèi)的重金屬含量與暴露濃度呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

半致死質(zhì)量濃度是衡量水中毒物對(duì)水生動(dòng)物毒性大小的重要參數(shù)，毒物的致死效應(yīng)與受試動(dòng)物暴露時(shí)間密切相關(guān)。本試驗(yàn)中，4種重金屬鹽對(duì)單環(huán)刺螠的48、72、96 h半致死質(zhì)量濃度：Pb(NO3)2分別為23.396、7.505、2.177 mg/L; CdCl2分別為68.748、34.512、18.189 mg/L;K2Cr2O7分別為139.005、50.691、24.035 mg/L; ZnSO4分別為40.978、24.962、13.131 mg/L。

3.2 單環(huán)刺螠及其他水生動(dòng)物對(duì)4種重金屬鹽的耐受性比較

不同物種以及相同物種不同生長(zhǎng)階段對(duì)相同重金屬離子的耐受性差異較大，相同物種對(duì)不同重金屬離子的耐受性差異也較大(表4)。唐永政等[13]報(bào)道，CdCl2對(duì)單環(huán)刺螠幼螠[體質(zhì)量(1.2±0.16) g]的48 h半致死質(zhì)量濃度和安全質(zhì)量濃度分別為1.789 mg/L和0.179 mg/L，顯著低于本試驗(yàn)中CdCl2對(duì)成螠[體質(zhì)量(21.2±4.2) g]的48 h 半致死質(zhì)量濃度(68.784 mg/L)和安全質(zhì)量濃度(1.1819 mg/L)，符合生物體成體耐受性一般高于幼體的規(guī)律。根據(jù)新化學(xué)物質(zhì)危害評(píng)估導(dǎo)則[37]，96 h半致死質(zhì)量濃度≤1 mg/L的毒物為極高毒性，半致死質(zhì)量濃度>1～10 mg/L為高毒性，半致死質(zhì)量濃度10～100 mg/L為中毒性，半致死質(zhì)量濃度>100 mg/L為低毒性。按上述毒物等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)：Pb(NO3)2對(duì)單環(huán)刺螠屬高毒性物質(zhì)，CdCl2、K2Cr2O7、ZnSO4屬中毒性物質(zhì)。

表4 4種重金屬鹽對(duì)部分水生動(dòng)物半致死質(zhì)量濃度和安全質(zhì)量濃度的比較 mg/L

《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[38]中規(guī)定，養(yǎng)殖水體中上述4種重金屬的含量：Pb≤0.05 mg/L，Cd≤0.005 mg/L，Cr≤0.1 mg/L，Zn≤0.1 mg/L。本試驗(yàn)結(jié)果表明，Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對(duì)單環(huán)刺螠的安全質(zhì)量濃度分別為0.2177、1.8189、2.4035、1.3131 mg/L，均高于《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的高限，說(shuō)明單環(huán)刺螠對(duì)上述4種重金屬的耐受性均較強(qiáng)。但重金屬易被水生生物體所富集，尤其是移動(dòng)性差的近岸底棲動(dòng)物，其生存環(huán)境中的重金屬污染較深海嚴(yán)重，對(duì)重金屬的富集能力較其他水生生物強(qiáng)，因此，從食品安全角度考慮，單環(huán)刺螠養(yǎng)殖應(yīng)盡量選擇水質(zhì)優(yōu)良的海區(qū)并及時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)。

4 結(jié) 論

Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對(duì)單環(huán)刺螠的96 h 半致死質(zhì)量濃度分別為2.177、18.189、24.035 mg/L和13.131 mg/L。Pb(NO3)2對(duì)單環(huán)刺螠屬高毒性物質(zhì)，CdCl2、K2Cr2O7、ZnSO4屬中毒性物質(zhì)。