侯 銀，鄭 欣，劉欣宇，凌佳楠，魏 超，趙 楨

1. 上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，上海 201306

2. 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，北京 100012

短鏈氯化石蠟(short-chain chlorinated paraffins,SCCPs)是一類正構(gòu)烷烴氯化衍生的復(fù)雜混合物，其碳原子數(shù)為10～13個(gè)，氯化程度為16%～78%，因絕緣性好、揮發(fā)性低、阻燃性好等優(yōu)點(diǎn)，常被用作阻燃劑、增塑劑、金屬加工潤(rùn)滑劑以及黏合劑等[1-2]. 目前，SCCPs全球年產(chǎn)量達(dá)16.5×104t，相比之前雖有所降低，但仍處于上升趨勢(shì)[3]. 近年來，美國(guó)、歐盟、日本、加拿大陸續(xù)將SCCPs列入有毒物質(zhì)排放清單[4]. 因SCCPs具有持久性、生物累積性、遠(yuǎn)距離遷移性和生物毒性，2017年SCCPs被正式列入《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》的受控清單. 為有效管控SCCPs，我國(guó)在2017年正式將其列入《優(yōu)先控制化學(xué)品名錄(第一批)》，但在制定源頭管理制度和執(zhí)法能力建設(shè)等方面與西方國(guó)家相比還不夠完善，目前我國(guó)沒有頒布強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)限制氯化石蠟(CPs)產(chǎn)品中SCCPs的添加量[5-8].

我國(guó)是氯化石蠟第一生產(chǎn)大國(guó)，占全球生產(chǎn)總量的20%～30%. Zhang等[9]根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有SCCPs生產(chǎn)量和消費(fèi)量估算得到SCCPs的排放清單，2010—2014年我國(guó)SCCPs排放總量大幅增長(zhǎng)，2014年排放總量為3 083.88 t，僅釋放到水體中的總量就高達(dá)2 189.07 t. 研究[10]表明：大氣中的SCCPs可以經(jīng)干、濕沉降過程進(jìn)入地表土壤，并緩慢向地下水、表層水中遷移；其次，SCCPs在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、產(chǎn)品制造及使用過程中可釋放進(jìn)入水體[11]. 關(guān)于我國(guó)地表水中SCCPs濃度的報(bào)道較少，長(zhǎng)江中游SCCPs濃度為1 131～65 640 ng/L[12]，白洋淀水體中濃度為1 562.8～56 305.9 ng/L[12]，珠江口水體中濃度為180～460 ng/L[13]，上海淡水水體中濃度為15～1 640 ng/L[14]. 于國(guó)龍[15]對(duì)遼寧普蘭店灣海水中SCCPs進(jìn)行測(cè)定，其濃度為493.87～1 490.05 ng/L. 研究[16-17]表明，SCCPs作為亞洲廢水中最主要的化合物之一，其濃度范圍為144～4 700 ng/L，并顯著高于歐洲廢水中SCCPs濃度(50～300 ng/L). SCCPs生物降解性較差，且具有疏水性，在沉積物中的含量也較高[18]. 調(diào)查[19]顯示，我國(guó)太湖、巢湖、洱海、滇池等9大湖泊沉積物中SCCPs平均濃度(以干質(zhì)量計(jì))為41～400 ng/g.

由于SCCPs普遍存在于水體中，且具有較高的脂溶性，因此能夠從水體中轉(zhuǎn)移并富集于水生生物體內(nèi). 珠海河口5種魚和6種無脊椎動(dòng)物體內(nèi)SCCPs濃度范圍(以脂質(zhì)量計(jì))分別為210～2 800和990～21 000 ng/g[20]. Du等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在青藏高原5個(gè)高山湖泊和拉沙河的51種魚類樣品中均檢測(cè)到SCCPs，其濃度范圍(以干質(zhì)量計(jì))為3.9～107 ng/g. SCCPs對(duì)水生生物的毒性較高，根據(jù)《歐盟風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告》[22]，大型溞24 h半數(shù)效應(yīng)濃度(EC50)為0.3～11.1 mg/L，21 d無觀察效應(yīng)濃度(NOEC)為5 μg/L. 藻類96 h的EC50范圍為0.012～3.7 mg/L. SCCPs水生態(tài)毒性數(shù)據(jù)較為缺乏，通過篩選數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)多數(shù)為魚類數(shù)據(jù)，包括羊角月牙藻(Selenastrum capricomutum)、大型溞(Daphnia magna)、搖蚊(Chironomus tentans)、斑馬魚(Danio rerio)、虹鱒(Oncorhynchus mykiss)、青鱂(Oryzias latipes)和歐白魚(Alburnus alburnus)，而作為水生態(tài)系統(tǒng)中較敏感的浮游生物，對(duì)其毒性研究相對(duì)較少，不足以綜合評(píng)估其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，因此亟需開展浮游動(dòng)植物的毒性效應(yīng)研究. 藻類作為生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)者和重要的敏感性指示生物，其體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)也極易吸收水體中的持久性有機(jī)污染物(POPs)，對(duì)其生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而影響到更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，使得POPs在生物體內(nèi)富集和放大，對(duì)水生生物產(chǎn)生更嚴(yán)重的危害. 因此將藻類作為對(duì)象，研究POPs對(duì)其產(chǎn)生的毒性效應(yīng)，可以探究POPs的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn). 大型溞是小型浮游甲殼類動(dòng)物，在全球范圍內(nèi)分布，也是淡水食物鏈中重要的組成成分[23]. 因其易培養(yǎng)、生長(zhǎng)快、繁殖能力強(qiáng)、對(duì)污染物反應(yīng)敏感，被廣泛用于毒理試驗(yàn)以及水生態(tài)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)模式生物[24-26].萼花臂尾輪蟲因其繁殖快且對(duì)水體中的污染物敏感性高，也是急慢性毒性試驗(yàn)的理想受試動(dòng)物[27].

物種敏感性分布法(species sensitivity distribution，SSD)是描述不同物種對(duì)某一化學(xué)物質(zhì)敏感性差異遵循的概率分布規(guī)律. 目前SSD普遍應(yīng)用于水生生物基準(zhǔn)推導(dǎo)，根據(jù)化學(xué)物質(zhì)對(duì)不同物種的毒性試驗(yàn)結(jié)果，選用適宜的分布模型擬合，推算出5%物種危害濃度(HC5)[28]. 本文通過開展SCCPs對(duì)4種藻類、大型溞以及萼花臂尾輪蟲的急慢性試驗(yàn)獲得了它們的毒性數(shù)據(jù)，并評(píng)估了SCCPs對(duì)各物種敏感性，結(jié)合通過篩選文獻(xiàn)中的慢性數(shù)據(jù)，采用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、邏輯斯諦和對(duì)數(shù)邏輯斯諦模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和評(píng)價(jià)，推導(dǎo)SCCPs的淡水水生生物長(zhǎng)期基準(zhǔn)(long-term water quality criteria for aquatic organisms, LWQC)[29-30]，以期為SCCPs的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供支撐.

1 材料與方法

1.1 試劑和設(shè)備

試驗(yàn)試劑SCCPs (C10～C13，氯含量為56.6%)購(gòu)于北京百靈威科技有限公司. 用二甲基亞砜(DMSO)作助溶劑配制3 g/L的SCCPs儲(chǔ)備液，4 ℃冰箱保存.

使用Milli-Q超純水(Milli-Q超純水機(jī)，上海恪瑞儀器科技有限公司)配置試驗(yàn)生物培養(yǎng)基，將配置好的藻類培養(yǎng)基使用滅菌鍋(DSX-18L-Ⅰ型，上海申安醫(yī)療器械廠)進(jìn)行滅菌，在超凈臺(tái)上進(jìn)行藻類的轉(zhuǎn)接，將藻類放置在光照培養(yǎng)箱(SPX-250-A型，上海鉑溫儀器有限公司)中擴(kuò)大培養(yǎng). 在體式顯微鏡(ECLIPSEE200型，Nikon，日本)下使用血球計(jì)數(shù)板對(duì)藻類進(jìn)行計(jì)數(shù)并觀察其生長(zhǎng)情況，使用酶標(biāo)儀(SpectraMaxi3x型，成都立德賽科技有限公司)測(cè)定藻類吸光度，以建立藻細(xì)胞濃度與吸光度值之間的線性回歸曲線. 在生物顯微鏡〔NikonSMZ745型，尼康精機(jī)(上海)有限公司)〕下觀察輪蟲以及攜卵和產(chǎn)輪蟲情況，使用熒光顯微鏡(M165FC型，Leica，德國(guó))測(cè)量大型溞的體長(zhǎng).

1.2 受試生物

蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、舟形藻(Naviculasp.)、四尾柵藻(Scenedesmus quadricauda)和羊角月牙藻均購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫(kù). 將舟形藻和其余3種藻類分別接種到CSI和BG11培養(yǎng)基中，放置在24 ℃、光暗比為12 h∶12 h、光照強(qiáng)度約3 000 lx的培養(yǎng)箱中培養(yǎng).

大型溞由本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期馴養(yǎng)，試驗(yàn)正式開始前，用曝氣48 h的Elendt M4培養(yǎng)基進(jìn)行馴化，溫度為24 ℃，光暗比為16 h∶8 h，光照強(qiáng)度為1 000 lx. 每天喂食蛋白核小球藻濃縮液，每48 h更換一次培養(yǎng)基.

萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)由本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期馴養(yǎng)，每天投喂蛋白核小球藻，培養(yǎng)溫度為25 ℃，光暗比為16 h∶8 h，光照強(qiáng)度為4 000 lx. 培養(yǎng)期間，每天更換培養(yǎng)基并檢查輪蟲產(chǎn)卵狀況.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 藻類生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[31]開展SCCPs對(duì)4種藻類的生長(zhǎng)抑制試驗(yàn). 選取指數(shù)生長(zhǎng)期的藻類開展試驗(yàn)，培養(yǎng)基和試驗(yàn)所用的器皿均經(jīng)121 ℃高壓滅菌30 min，所有試驗(yàn)操作在滅菌后超凈工作臺(tái)進(jìn)行. 正式試驗(yàn)前開展預(yù)試驗(yàn)確定試驗(yàn)濃度范圍. 正式試驗(yàn)每種藻均設(shè)置0.01% DMSO溶劑對(duì)照組、空白對(duì)照組和5個(gè)SCCPs濃度組，每個(gè)濃度組設(shè)置3個(gè)平行，SCCPs濃度設(shè)置如表1所示. 250 mL錐形瓶中加入100 mL培養(yǎng)基，接種指數(shù)生長(zhǎng)期的藻類，使其在試驗(yàn)液中的初始細(xì)胞濃度滿足要求，按濃度設(shè)置加入SCCPs，放置在光照培養(yǎng)箱中保持與前期相同的培養(yǎng)條件. 試驗(yàn)周期持續(xù)72 h，在試驗(yàn)的第24、48和72小時(shí)分別使用血球計(jì)數(shù)板記錄藻細(xì)胞個(gè)數(shù).

表1 藻類生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)SCCPs濃度設(shè)置Table 1 Algal growth inhibition test concentration of SCCPs

1.3.2 大型溞毒性試驗(yàn)

1.3.2.1 急性毒性試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[32-33]進(jìn)行大型溞急性毒性試驗(yàn). 首先，設(shè)置預(yù)試驗(yàn)濃度為1、100和1 000 μg/L. 根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，正式試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)濃度(5、10、20、40和80 μg/L)，同時(shí)設(shè)置0.01% DMSO溶劑對(duì)照組和空白對(duì)照組，試驗(yàn)液為曝氣48 h的ElendtM4培養(yǎng)基. 每個(gè)濃度組設(shè)置5個(gè)平行，在每個(gè)盛有50 mL試驗(yàn)液的100 mL燒杯中放入5只出生6～24 h的非頭胎幼溞. 試驗(yàn)周期為48 h，期間不喂食，不換試驗(yàn)液，保持與馴化條件相同. 試驗(yàn)開始24和48 h后，觀察并記錄大型溞的活動(dòng)和生存情況，及時(shí)取出死溞.

1.3.2.2 慢性毒性試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[34-35]進(jìn)行大型溞慢性毒性試驗(yàn). 根據(jù)大型溞急性試驗(yàn)結(jié)果，正式試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)濃度(0.5、1、2、4、6和8 μg/L)，同時(shí)設(shè)置0.01% DMSO溶劑對(duì)照組和空白對(duì)照組. 每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置10個(gè)平行，在每個(gè)盛有20 mL試驗(yàn)液的25 mL燒杯中放入1只出生6～24 h的非頭胎幼溞. 試驗(yàn)周期為21 d，每隔48 h更換一次試驗(yàn)液. 試驗(yàn)開始后，每天喂食蛋白核小球藻并記錄親溞存活、脫殼、孵化情況，及時(shí)取出幼溞和死亡親溞. 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，在顯微鏡下測(cè)量親溞21 d的體長(zhǎng)(不包括尾刺).

1.3.3 萼花臂尾輪蟲毒性試驗(yàn)

1.3.3.1 急性毒性試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[36]進(jìn)行萼花臂尾輪蟲急性毒性試驗(yàn).設(shè)置預(yù)試驗(yàn)濃度為1、100和1 000 μg/L. 根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，正式試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)濃度(50、100、200、400和800 μg/L)，同時(shí)設(shè)置0.01% DMSO溶劑對(duì)照組和空白對(duì)照組. 每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置10個(gè)平行，試驗(yàn)容器為24孔板，每個(gè)孔中加入2 mL的試驗(yàn)液并放入2只蟲齡小于2 h的幼體輪蟲，試驗(yàn)周期為24 h，試驗(yàn)條件保持與馴養(yǎng)條件相同. 試驗(yàn)結(jié)束后，觀察記錄輪蟲的活動(dòng)和生存情況，及時(shí)取出死亡輪蟲.

1.3.3.2 慢性毒性試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[37]進(jìn)行萼花臂尾輪蟲慢性毒性試驗(yàn).根據(jù)急性試驗(yàn)結(jié)果，慢性試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)濃度(5、10、20、40和80 μg/L)，同時(shí)設(shè)置0.01% DMSO溶劑和空白對(duì)照. 使用24孔板作為試驗(yàn)容器，試驗(yàn)周期48 h，每個(gè)濃度組設(shè)置8個(gè)平行，期間喂食密度為1.0×106cells/mL的蛋白核小球藻，其他試驗(yàn)條件同急性毒性試驗(yàn). 試驗(yàn)開始24和48 h后，觀察記錄輪蟲的生存、活動(dòng)、攜卵和產(chǎn)幼體輪蟲的個(gè)數(shù)，及時(shí)取出幼體輪蟲和死亡輪蟲.

1.4 數(shù)據(jù)處理

藻類EC50、輪蟲24 h EC50以及大型溞24和48 h EC50采用概率單位法在Excel軟件中進(jìn)行分析. 運(yùn)用SPSS 23.0軟件中的單因素方差分析(ANOVA)對(duì)慢性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[38].

1.5 LWQC推導(dǎo)

長(zhǎng)期水質(zhì)基準(zhǔn)外推公式：

式中：LWQC為水生生物長(zhǎng)期水質(zhì)基準(zhǔn)，μg/L或mg/L；LHC5為基于慢性毒性數(shù)據(jù)推導(dǎo)的5%物種危害濃度，μg/L或mg/L；AF為長(zhǎng)期水質(zhì)基準(zhǔn)的評(píng)估因子，一般取值為2～5，由于本文有效毒性數(shù)據(jù)包括的物種數(shù)量小于15，AF取值為3.

2 結(jié)果與討論

2.1 藻類生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)

使用血球計(jì)數(shù)板在體視顯微鏡下對(duì)4種藻進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)不同藻類的生長(zhǎng)情況，使用相應(yīng)的培養(yǎng)基將4種藻稀釋成不同的藻細(xì)胞濃度. 使用酶標(biāo)儀在650 mm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度，同時(shí)以相應(yīng)的培養(yǎng)基作為空白測(cè)定吸光度. 4種藻細(xì)胞濃度與吸光度之間的線性回歸曲線如圖1所示，線性回歸方程及R2如表2所示. 由表2可見，4種藻的細(xì)胞濃度與吸光度之間均具有良好的線性關(guān)系，可通過吸光度值預(yù)測(cè)4種藻的細(xì)胞濃度，繪制4種藻的生長(zhǎng)曲線(見圖2).

圖1 4種藻細(xì)胞濃度與其吸光度之間的線性關(guān)系Fig.1 Linear relationship between the concentration of 4 kinds of algae cells and their absorbance

圖2 在不同SCCPs濃度下4種藻72 h的生長(zhǎng)曲線Fig.2 The growth curves of 4 kinds of algae at different concentrations of SCCPs at 72 h

表2 4種藻分類以及藻細(xì)胞濃度與吸光度之間的線性回歸方程Table 2 Linear regression equation between concentration and absorbance of 4 kinds of algae cells and classification of algae

由圖2可見：暴露24 h后，不同濃度的SCCPs對(duì)四尾柵藻、舟形藻、蛋白核小球藻和羊角月牙藻的毒性效應(yīng)與空白對(duì)照組無差異；暴露48 h后，除四尾柵藻外，SCCPs對(duì)其他3種藻的毒性效應(yīng)開始顯現(xiàn)，這可能與藻細(xì)胞的類型有關(guān)，四尾柵藻多為四聯(lián)體細(xì)胞，其藻細(xì)胞形態(tài)隨SCCPs濃度升高發(fā)生變化. 蛋白核小球藻、舟形藻和羊角月牙藻均為單細(xì)胞藻類，因此四尾柵藻遲于單細(xì)胞藻類產(chǎn)生毒性效應(yīng)[39]. 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，與空白對(duì)照組相比，9.6 μg/L的SCCPs對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)無影響，48.0和240.0 μg/L的SCCPs均對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)抑制不明顯，但不同濃度的SCCPs對(duì)舟形藻、蛋白核小球藻和羊角月牙藻的生長(zhǎng)均有一定抑制作用. 隨SCCPs濃度的升高，SCCPs對(duì)4種藻的生長(zhǎng)抑制作用增強(qiáng)，其中最高濃度SCCPs的生長(zhǎng)抑制最強(qiáng)，其對(duì)舟形藻的抑制率高達(dá)91%.

SCCPs對(duì)4種藻的72 h毒性效應(yīng)方程、相關(guān)系數(shù)(R2)、EC50和95%置信區(qū)間如表3所示. EC50可以反映SCCPs對(duì)藻類毒性的強(qiáng)弱，依據(jù)EC50的大小，蛋白核小球藻對(duì)SCCPs最敏感，其EC50為168 μg/L，對(duì)SCCPs最不敏感的是四尾柵藻. Stratton[40]指出，原核和真核藻類對(duì)菊酯類殺蟲劑的敏感性差異，是由于2種藻類的基本細(xì)胞組分不同，同時(shí)有機(jī)污染物對(duì)不同綱、不同目甚至不同屬藻類產(chǎn)生的毒性效應(yīng)有所差異. 因此，藻類對(duì)SCCPs的敏感性不同可能與藻類的基本細(xì)胞組分密切相關(guān). 雖然SCCPs對(duì)4種藻類的毒性效應(yīng)有差異，但其對(duì)藻類的生長(zhǎng)均產(chǎn)生了一定的抑制作用.

2.2 大型溞急性和慢性毒性試驗(yàn)

2.2.1 急性毒性結(jié)果

SCCPs對(duì)大型溞24、48 h的毒性效應(yīng)方程、相關(guān)系數(shù)(R2)、EC50和95%置信區(qū)間如表3所示. 急性試驗(yàn)中，隨SCCPs濃度和暴露時(shí)間的增加，活動(dòng)受抑制的大型溞數(shù)量增加，表明SCCPs對(duì)大型溞的毒性效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，呈現(xiàn)出良好的劑量-效應(yīng)關(guān)系. 通過計(jì)算得到，SCCPs對(duì)大型溞的24和48 h EC50分別為37和9.5 μg/L. 根據(jù)GB 30000.28—2013《化學(xué)品分類和標(biāo)簽規(guī)范 第28部分：對(duì)水生環(huán)境的危害》[41]中化學(xué)品對(duì)甲殼類動(dòng)物急性水環(huán)境毒性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(即48 h LC50≤1 mg/L為Ⅰ級(jí)毒性，1 mg/L＜48 h LC50≤10 mg/L為Ⅱ級(jí)毒性，48 h LC50＞10 mg/L為Ⅲ級(jí)毒性)，SCCPs為Ⅰ級(jí)毒性. 研究[26,42]發(fā)現(xiàn)，雙酚AF (BPAF)和雙酚A (BPA)對(duì)大型溞的48 h LC50分別為5.02和12.8 mg/L，其中BPAF屬于Ⅱ級(jí)毒性，而BPA屬于Ⅲ級(jí)毒性，可見SCCPs毒性要比BPAF和BPA強(qiáng).

2.2.2 慢性毒性結(jié)果

由圖3(a)可見，空白對(duì)照組大型溞平均蛻殼次數(shù)為15次，除SCCPs濃度為8 μg/L時(shí)大型溞蛻殼次數(shù)(12次)與空白對(duì)照組存在顯著差異(p＜0.05)外，其他SCCPs濃度組與空白對(duì)照組無顯著差異. 慢性試驗(yàn)結(jié)束后，使用熒光顯微鏡對(duì)親溞測(cè)量體長(zhǎng)〔見圖3(b)〕，其中對(duì)照組中親溞平均體長(zhǎng)可達(dá)5.10 mm，增加了近2.5倍，大型溞的體長(zhǎng)可反映其生長(zhǎng)情況.親溞平均體長(zhǎng)隨SCCPs濃度升高而減小，SCCPs濃度為6和8 μg/L時(shí)，親溞平均體長(zhǎng)與空白對(duì)照組呈極顯著差異(p＜0.01). 由圖3(c)可見，空白對(duì)照組中大型溞平均首次產(chǎn)溞時(shí)間為5.3 d，并且隨SCCPs濃度的增加呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，SCCPs濃度為6和8 μg/L時(shí)大型溞平均首次產(chǎn)溞時(shí)間分別與空白對(duì)照組存在極顯著差異(p＜0.01）和顯著差異（p＜0.05). 由圖3(d)可見，試驗(yàn)結(jié)束后，空白對(duì)照組中大型溞平均總產(chǎn)溞數(shù)量為143個(gè)，隨SCCPs濃度的增加，平均總產(chǎn)溞數(shù)量呈下降趨勢(shì)，SCCPs濃度為6和8 μg/L時(shí)大型溞平均總產(chǎn)溞數(shù)量明顯減少，分別為66和93個(gè)，與空白對(duì)照組均存在極顯著差異(p均小于0.01)，SCCPs濃度為8 μg/L時(shí)對(duì)大型溞平均總產(chǎn)溞數(shù)量的抑制率為35.4%. 由圖3(e)可見，空白對(duì)照組中大型溞平均產(chǎn)溞胎數(shù)為8次，隨SCCPs濃度的增加，平均產(chǎn)溞胎數(shù)呈下降趨勢(shì)，與大型溞平均總產(chǎn)溞數(shù)量變化趨勢(shì)一致，SCCPs濃度為4 μg/L時(shí)大型溞平均產(chǎn)溞胎數(shù)與空白對(duì)照組存在顯著差異(p＜0.05)，SCCPs濃度為6和8 μg/L時(shí)均與空白對(duì)照組存在極顯著差異(p均小于0.01).綜上，SCCPs對(duì)大型溞的最低觀察效應(yīng)濃度(LOEC)為6 μg/L，NOEC為4 μg/L，最大容許毒物濃度(MATC)經(jīng)計(jì)算為4.9 μg/L.

圖3 不同濃度SCCPs下大型溞21 d慢性試驗(yàn)觀察指標(biāo)Fig.3 Observation index of 21 d chronic test of D. magna at different concentrations of SCCPs

SCCPs對(duì)大型溞的存活、生長(zhǎng)和繁殖都存在影響(見圖3). SCCPs可能破壞了大型溞抗氧化防御系統(tǒng)，抑制其攝食行為導(dǎo)致體內(nèi)能量?jī)?chǔ)備減少，從而影響大型溞的存活、生長(zhǎng)和繁殖[43-44]. SCCPs濃度為8 μg/L時(shí)大型溞平均脫殼次數(shù)、平均產(chǎn)溞胎數(shù)和平均總產(chǎn)溞數(shù)量均與空白對(duì)照組存在顯著差異(p均小于0.05)，大型溞脫殼次數(shù)減少其相關(guān)繁殖指標(biāo)也下降，說明大型溞的脫殼與其繁殖密切相關(guān)，這與Hirano等[45]研究結(jié)果一致. 平均首次產(chǎn)溞時(shí)間隨著SCCPs濃度的增加而延長(zhǎng)，說明SCCPs可能推遲了大型溞的性成熟時(shí)間，從而降低了平均產(chǎn)溞胎數(shù)和平均總產(chǎn)溞數(shù)量. 在SCCPs達(dá)到一定濃度(≥6 μg/L)后，大型溞的生長(zhǎng)、繁殖均受到顯著抑制，表明大型溞的生長(zhǎng)和繁殖對(duì)SCCPs都比較敏感，這與雙酚A、壬基酚聚氧乙烯醚和草甘膦對(duì)大型溞的慢性試驗(yàn)研究結(jié)果[26,46-47]一致.

2.3 萼花臂尾輪蟲急性和慢性毒性試驗(yàn)

2.3.1 急性毒性試驗(yàn)

SCCPs對(duì)萼花臂尾輪蟲的24 h毒性效應(yīng)方程、相關(guān)系數(shù)(R2)、LC50和95%置信區(qū)間如表3所示. 與大型溞急性試驗(yàn)結(jié)果一致，即SCCPs對(duì)輪蟲的毒性效應(yīng)呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系，SCCPs可通過輪蟲皮膚進(jìn)入其體內(nèi)并對(duì)各組織器官產(chǎn)生直接的毒性效應(yīng)，從而對(duì)輪蟲的存活和繁殖產(chǎn)生影響，并且SCCPs易在水生生物體內(nèi)大量富集造成更大的損害[48-50].

2.3.2 慢性毒性試驗(yàn)

通過輪蟲慢性毒性試驗(yàn)可以研究SCCPs對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響，種群增長(zhǎng)抑制率反映輪蟲種群的變化. 基于空白對(duì)照組得到DMSO溶劑對(duì)照組和不同SCCPs濃度組的種群增長(zhǎng)率如圖4所示. 由圖4可見，隨SCCPs濃度的增加，輪蟲種群增長(zhǎng)抑制率均顯著上升，SCCPs濃度為5和10 μg/L時(shí)均與空白對(duì)照組差異不顯著(p均大于0.05)，SCCPs濃度為20 μg/L時(shí)與空白對(duì)照組存在顯著差異(p＜0.001)，其中SCCPs濃度為80 μg/L時(shí)輪蟲的種群增長(zhǎng)抑制率最高，在90%以上. 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，SCCPs對(duì)輪蟲的LOEC為20 μg/L，NOEC為10 μg/L，MATC經(jīng)計(jì)算為14.1 μg/L.

圖4 不同濃度SCCPs對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的抑制率Fig.4 Growth inhibition of rotifers at different concentrations of SCCPs

2.4 SCCPs的LWQC推導(dǎo)

將本文獲得的藻類EC50、浮游動(dòng)物MATC以及從ECOTOX毒性數(shù)據(jù)庫(kù)(https://cfpub.epa.gov/ecotox/search.cfm)和文獻(xiàn)篩選獲得的慢性數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總(見表4). 比較SCCPs對(duì)不同生物類群產(chǎn)生的毒性效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)SCCPs最敏感的是大型溞，其次是輪蟲，魚類和搖蚊居中，藻類相對(duì)不敏感. 在物種敏感度分布中，一般情況下魚類對(duì)污染物的敏感性要低于浮游甲殼類動(dòng)物(大型溞等)和軟體動(dòng)物(無褶螺等)，但高于昆蟲類(搖蚊幼蟲等)，在利用SSD法推導(dǎo)硝基苯、四溴雙酚A、苯并芘和熒蒽水質(zhì)基準(zhǔn)的研究中同樣存在該現(xiàn)象[55-58]. 無脊椎動(dòng)物比脊椎動(dòng)物敏感性更高，可能是因?yàn)楦叩壬飳?duì)食物鏈中污染物的生物累積越來越耐受[59]. Jeram等[60]的研究同樣表明，水溞(無脊椎動(dòng)物)通常是對(duì)各種污染物最敏感的類群.

表4 SCCPs對(duì)淡水水生生物的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)Table 4 Ecotoxicity data of SCCPs on freshwater aquatic organisms

將表4中慢性數(shù)據(jù)排序后取對(duì)數(shù)，計(jì)算每個(gè)物種的累計(jì)頻率，選取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、邏輯斯諦和對(duì)數(shù)邏輯斯諦模型進(jìn)行SSD模型擬合. 根據(jù)模型擬合優(yōu)度評(píng)價(jià)參數(shù)均方根誤差(RMSE)和概率P值(A-D檢驗(yàn))評(píng)價(jià)模型的擬合度，RMSE越接近于0，表明模型擬合的精確度越高；P＞0.05，表明擬合通過A-D檢驗(yàn)，模型符合理論分布. 結(jié)合2項(xiàng)參數(shù)，擬合優(yōu)度評(píng)價(jià)結(jié)果為正態(tài)分布模型＞對(duì)數(shù)邏輯斯諦模型＞邏輯斯諦模型＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型. 選擇擬合較好的正態(tài)分布模型，擬合得到SSD曲線如圖5所示，模型的RMSE為0.049 2，曲線與數(shù)據(jù)點(diǎn)吻合良好，外推得出的水質(zhì)基準(zhǔn)具有合理性和可靠性[30]. SCCPs的LHC5為5.77 μg/L，推導(dǎo)SCCPs的LWQC為1.92 μg/L.

圖5 SCCPs的物種敏感度分布曲線Fig.5 Species sensitivity distribution curve of SCCPs

對(duì)比相關(guān)研究推導(dǎo)的SCCPs預(yù)測(cè)無效應(yīng)濃度(0.425 μg/L[61]和0.5 μg/L[62])，本文推導(dǎo)的基準(zhǔn)值較高，無數(shù)量級(jí)差別，可能是有以下兩方面原因：一方面，相較于之前的研究，本文在構(gòu)建SCCPs的SSD曲線時(shí)使用藻類毒性數(shù)據(jù)較多，測(cè)試的藻類EC50均較高，說明藻類對(duì)SCCPs的敏感性較浮游動(dòng)物和魚類低；同時(shí)，4種藻類所屬門類也不同，EC50之間也存在著差異. 因此，使用藻類數(shù)據(jù)占比較高的數(shù)據(jù)構(gòu)建SSD曲線可能導(dǎo)致其尾部擬合較差，擬合度相對(duì)較低[30,63].另一方面，采用不同的模型軟件和擬合模型也可能造成結(jié)果的差異[63-64]. 基于繁殖相關(guān)的毒性數(shù)據(jù)，采用SSD推導(dǎo)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸丁基芐酯、三氯生和雙酚A的水質(zhì)基準(zhǔn)分別為0.62、4.71、0.25和7.55 μg/ L[65-67]，與本文推導(dǎo)的SCCPs的LWQC在同一數(shù)量級(jí)上.

3 結(jié)論

a) 藻類生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)表明，SCCPs與4種藻生長(zhǎng)均呈良好的劑量-效應(yīng)關(guān)系，SCCPs濃度越高對(duì)藻的生長(zhǎng)抑制作用越強(qiáng). EC50可以反映SCCPs對(duì)藻類毒性的強(qiáng)弱，依據(jù)其大小，發(fā)現(xiàn)蛋白核小球藻對(duì)SCCPs最敏感，EC50為168 μg/L，對(duì)SCCPs最不敏感的是四尾柵藻.

b) 大型溞48 h急性毒性試驗(yàn)的EC50為9.5 μg/L，根據(jù)《化學(xué)品分類和標(biāo)簽規(guī)范 第28部分：對(duì)水生環(huán)境的危害》中化學(xué)品對(duì)甲殼類動(dòng)物急性水環(huán)境毒性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，SCCPs屬于Ⅰ級(jí)毒性，說明其對(duì)大型溞的毒性較強(qiáng). 21 d慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明,在SCCPs達(dá)到一定濃度(≥6 μg/L)后，大型溞的生長(zhǎng)、繁殖均受到顯著抑制，表明大型溞的生長(zhǎng)和繁殖指標(biāo)都對(duì)SCCPs比較敏感.

c) 輪蟲的急慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，SCCPs對(duì)輪蟲的存活和繁殖均產(chǎn)生影響且呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系，其中80 μg/L的SCCPs對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)抑制作用最強(qiáng)，其抑制率高達(dá)90%.

d) 綜合試驗(yàn)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)比較各物種敏感性發(fā)現(xiàn)，對(duì)SCCPs最敏感的是大型溞，其次是輪蟲、魚類和搖蚊，藻類最不敏感. 通過SSD曲線外推獲得SCCPs的LWQC為1.92 μg/L，其可為SCCPs的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供支撐.