兩種水溫條件下鎘對菲律賓蛤仔的急性毒性

孫振興，孫鵬

（魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025）

兩種水溫條件下鎘對菲律賓蛤仔的急性毒性

孫振興，孫鵬

（魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025）

分別在兩種不同水溫條件下，采用靜水試驗(yàn)法，進(jìn)行了Cd2+對菲律賓蛤仔的急性毒性實(shí)驗(yàn)，以概率單位法求得Cd2+對菲律賓蛤仔的半致死質(zhì)量濃度（LC50）。結(jié)果表明，在12 ± 0.5℃水溫下，Cd2+對菲律賓蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分別為95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；在17±0.5℃水溫下，Cd2+對菲律賓蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分別為70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L。水溫12℃和17℃時(shí)，Cd2+對菲律賓蛤仔的96 h最大容許質(zhì)量濃度分別為0.113 mg/L和0.144 mg/L。Cd2+對菲律賓蛤仔屬于高度毒性物質(zhì)，并且隨著水溫的升高，Cd2+的毒性作用增強(qiáng)。

菲律賓蛤仔；鎘；急性毒性；水溫

海洋環(huán)境污染特別是重金屬污染，已對海洋生物尤其是底棲雙殼貝類的生長發(fā)育、繁殖和水產(chǎn)品食品安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[1-3]，其中Cd是海洋中最常見的重金屬污染之一。Cd是生物生命活動(dòng)中的非必需元素，其原子結(jié)構(gòu)使之極易進(jìn)入生物組織和細(xì)胞，同酶蛋白活性中心的巰基結(jié)合，引起酶空間構(gòu)象改變[4,5]，還能抑制借助分子伴侶進(jìn)行的蛋白質(zhì)折疊和裝配[6]，從而導(dǎo)致機(jī)體酶活性下降，使生物體受到毒害。

菲律賓蛤仔 (Ruditapes philippinarum) 是我國南北方沿海的一種重要灘涂養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)貝類，由于近年來海洋環(huán)境污染，導(dǎo)致其生存環(huán)境日趨惡劣，極大地制約了菲律賓蛤仔養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。因此，探明重金屬對菲律賓蛤仔的毒性作用，可以為評(píng)價(jià)菲律賓蛤仔養(yǎng)殖水環(huán)境、保障養(yǎng)殖菲律賓蛤仔的食品安全，提供科學(xué)依據(jù)。

有關(guān)重金屬對菲律賓蛤仔的毒性，國內(nèi)已開展了很多相關(guān)研究工作，劉瓊玉等[7]進(jìn)行了Zn、Pb對菲律賓蛤仔的急性毒性試驗(yàn)；戴家銀等[8]報(bào)道了Pb和Zn混合液在菲律賓蛤仔體內(nèi)的積累及其致毒效應(yīng)；周一兵等[9]測定了Hg2+、Cu2+和Zn2+慢性毒性作用對菲律賓蛤仔耗氧率和氨氮排泄率的影響；蔡立哲等[10]分析了菲律賓蛤仔對Zn、Pb的積累特征；韓明輔等[11]研究了菲律賓蛤仔在沉積物中對Cd的蓄積效應(yīng)；喬慶林等[12]測定了菲律賓蛤仔對4種重金屬Hg、Pb、Cd和As的生物富集動(dòng)力學(xué)參數(shù)。但有關(guān)Cd對菲律賓蛤仔的急性致毒效應(yīng)尚未見報(bào)道。本文在實(shí)驗(yàn)室兩種不同水溫條件下，進(jìn)行了Cd對菲律賓蛤仔（以下簡稱蛤仔）的急性毒性實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與試劑

實(shí)驗(yàn)用活體蛤仔購自煙臺(tái)水產(chǎn)品市場，選擇貝殼無破損、活力正常、大小基本一致的個(gè)體，在實(shí)驗(yàn)室水族箱內(nèi)暫養(yǎng)2～3天后用于實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用蛤仔為2齡貝，平均殼長為36.0 ± 4.2 mm，平均活體重為 8.5 ± 2.7 g。氯化鎘（CdCl2· 2? H2O）為國產(chǎn)分析純，用雙蒸水配成一定質(zhì)量濃度的母液，使用時(shí)用移液器加入海水中稀釋至所需質(zhì)量濃度。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件與方法

采用 96 h靜水試驗(yàn)法[13]，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)確定的Cd2+質(zhì)量濃度范圍，按等對數(shù)間距設(shè)置不同梯度的實(shí)驗(yàn)組，另設(shè)空白對照組。實(shí)驗(yàn)用海水鹽度30，pH 8.2，海水中Cd的本底值符合有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[14]，各實(shí)驗(yàn)組的質(zhì)量濃度值不包括海水本底值。實(shí)驗(yàn)期間水溫分別為12 ± 0.5℃、17 ± 0.5℃。實(shí)驗(yàn)容器為 4 L塑料桶，每個(gè)塑料桶內(nèi)放置 10只蛤仔，各實(shí)驗(yàn)組均設(shè)雙樣重復(fù)。實(shí)驗(yàn)期間不投餌，24 h全量換水1次，每次換水后將各容器中的 Cd2+調(diào)整到初始質(zhì)量濃度。觀察記錄蛤仔活動(dòng)狀況和死亡數(shù)，及時(shí)揀出死亡個(gè)體，以免影響水質(zhì)。蛤仔死亡個(gè)體的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：雙殼張開不能閉合、刺激時(shí)水管和足不能伸縮[7]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)組蛤仔的24 h、48 h、72 h和96 h死亡數(shù)，用StatPlus 2007軟件的Probit Analysis（概率單位分析）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立 Cd2+質(zhì)量濃度的對數(shù)（x）與蛤仔死亡率的概率單位（Y）之間的直線回歸方程，分別求出不同暴露時(shí)間下 Cd2+對蛤仔的半致死質(zhì)量濃度（LC50）及其95%置信區(qū)間，并按下式計(jì)算Cd2+對蛤仔的96 h最大容許質(zhì)量濃度（maximum permissible concentration，MPC）：MPC＝96 h LC50×0.01[15]。

2 結(jié) 果

2.1 蛤仔的中毒癥狀

無論在水溫12℃和17℃時(shí)，蛤仔對Cd2+的中毒癥狀基本相同。實(shí)驗(yàn)初始階段，在≤24.0 mg/L的實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)開始后至12 h左右，蛤仔的活動(dòng)狀況基本無異常，與對照組的蛤仔一樣，足伸縮自如，水管噴水活躍；12 h后個(gè)別蛤仔開始出現(xiàn)緊閉雙殼、不活動(dòng)的現(xiàn)象；在＞24.0 mg/L的實(shí)驗(yàn)組，蛤仔放入水中后，短時(shí)間內(nèi)即有部分個(gè)體表現(xiàn)出對 Cd2+的敏感性而緊閉雙殼，偶爾伸縮水管或足。隨著Cd2+暴露時(shí)間的持續(xù)，不同劑量的各實(shí)驗(yàn)組的蛤仔都相繼出現(xiàn)微微張開雙殼，對外界刺激反應(yīng)遲鈍，水管和足伸縮緩慢，繼而雙殼完全張開而死亡。在17℃實(shí)驗(yàn)組，蛤仔的中毒癥狀在時(shí)間上比12℃實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)得更早一些。

2.2 Cd2+對蛤仔的急性致死效應(yīng)

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，12℃和17℃條件下對照組的蛤仔均無一死亡。實(shí)驗(yàn)組 Cd2+對蛤仔的急性致死效應(yīng)如圖1所示。從圖中可以看出，在24 h，當(dāng)Cd2+≤37.0 mg/L時(shí)，12℃和17℃組蛤仔的死亡率都不超過10%；當(dāng)Cd2+≥42.0 mg/L時(shí)，蛤仔的死亡率由15%逐漸增大至40%，且17℃組的死亡率明顯高于12℃組，表明溫度升高加劇了Cd2+的毒性。

至48 h時(shí)，Cd2+劑量為37.0 mg/L實(shí)驗(yàn)組的蛤仔死亡率升高，其中以17℃組尤為明顯、死亡率達(dá)60%；在Cd2+＞37.0 mg/L的各實(shí)驗(yàn)組，死亡率均呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，56.0 mg/L的12℃、17℃組的死亡率分別達(dá)到65%和85%。

至72 h，各實(shí)驗(yàn)組蛤仔的死亡率持續(xù)增大，Cd2+≤37.0 mg/L的各組中，17℃組的死亡率均大于12℃組；在Cd2+劑量為49.0 mg/L和56.0 mg/L組，12℃和 17℃組蛤仔的死亡率均達(dá)到 100%，表明隨著Cd2+暴露時(shí)間的持續(xù)，其毒性已產(chǎn)生蓄積效應(yīng)。96 h時(shí)，由于Cd2+的蓄積毒性效應(yīng)進(jìn)一步加劇，12℃和17℃組蛤仔的累積死亡率基本相同、均達(dá)到65%以上，42.0 mg/L組的蛤仔也全部死亡。

2.3 Cd2+對蛤仔的半致死質(zhì)量濃度和最大容許質(zhì)量濃度

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)組蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h死亡率，建立Cd2+質(zhì)量濃度的對數(shù)（x）與蛤仔死亡率的概率單位（Y）之間的直線回歸方程，并根據(jù)這些方程分別求出了不同暴露時(shí)間下 Cd2+對蛤仔的LC50及其95%置信區(qū)間（表1）。從表1中可以看出，水溫 12℃條件下，Cd2+對蛤仔的 24 h、48 h、72 h和96 h的LC50分別為95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；水溫17℃條件下，Cd2+對蛤仔的24 h、48 h、72 h和96 h的LC50分別為70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L，表明隨著水溫的升高，Cd2+的毒性效應(yīng)增強(qiáng)。根據(jù)96 h LC50計(jì)算的MPC分別為：12℃時(shí)0.113 mg/L；17℃時(shí)0.144 mg/L。

圖1 Cd2+對菲律賓蛤仔的急性致死效應(yīng)Fig. 1 Acute lethiferous effect of Cd2+on clam Ruditapes philippinarum

表1 Cd2+對菲律賓蛤仔急性毒性作用的分析Tab. 1 Analysis of acute toxicity of Cd2+acting on clam Ruditapes philippinarum

3 討 論

本文中Cd2+對菲律賓蛤仔48 h和96 h的LC50，12℃時(shí)分別為46.87 mg/L和11.31 mg/L；17℃時(shí)分別為35.28 mg/L和14.38 mg/L。與其它重金屬相比，Zn對菲律賓蛤仔48 h和96 h的LC50分別為147.91 mg/L和16.40 mg/L；Pb對菲律賓蛤仔48 h和96 h的LC50分別為31.62 mg/L和14.28 mg/L[7]，這說明在Cd、Pb、Zn三種重金屬中，Cd與Pb對菲律賓蛤仔的毒性較為接近，而Zn對菲律賓蛤仔的毒性較小。參照化學(xué)物質(zhì)對魚類的毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[16]，LC50＜ 1 mg/L為劇毒；LC50=1～100 mg/L為高毒；LC50=100～1 000 mg/L 為中等毒性；LC50=1 000 ～10 000 mg/ L為低毒；LC50＞ 10 000 mg/L為微毒。結(jié)合本文結(jié)果可以看出，Cd2+對菲律賓蛤仔的毒性屬于高毒。韓明輔等[11]進(jìn)行的菲律賓蛤仔在加標(biāo)沉積物中對Cd的蓄積實(shí)驗(yàn)表明，Cd的質(zhì)量濃度越高，菲律賓蛤仔體內(nèi)的Cd蓄積量越大，當(dāng)蛤仔體內(nèi)的Cd蓄積量在96 h內(nèi)達(dá)到3.0 μg /g左右，就能導(dǎo)致其死亡，這也說明了Cd對菲律賓蛤仔的毒性很大。

重金屬對各種生物的毒性作用，與重金屬本身的存在形態(tài)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、環(huán)境的理化因子、實(shí)驗(yàn)條件等因素密切相關(guān)，還因生物種類及其個(gè)體大小、生物體對重金屬的耐受程度而異。有關(guān)Cd2+對雙殼貝類毒性作用的研究表明，Cd2+對5月齡海灣扇貝 (Argopecten irradians) 的24 h、48 h和96 h LC50分別為5.85 mg/L、4.52 mg/L和3.45 mg/L[17]；Cd2+對青蛤 (Cyclina sinensis) 幼貝的96 h LC50為14 mg/L[18]。由此可見，菲律賓蛤仔對Cd2+的耐受性較強(qiáng)，與青蛤類似。

由本文估算得出的Cd2+對菲律賓蛤仔的96 h最大容許質(zhì)量濃度分別為：12℃時(shí)0.113 mg/L，17℃時(shí)0.144 mg/L；喬慶林等[12]通過測定菲律賓蛤仔對Cd的生物富集動(dòng)力學(xué)參數(shù)，得出的菲律賓蛤仔養(yǎng)殖水體中Cd的安全限量為0.026 mg/L。雖然不同條件和方法所得到的指標(biāo)參數(shù)值不同，但需要指出的是，無論是96 h最大容許質(zhì)量濃度還是安全限量，它們所表示的僅僅是菲律賓蛤仔對Cd的忍受程度，而并非養(yǎng)殖菲律賓蛤仔的水質(zhì)Cd指標(biāo)。上述指標(biāo)都遠(yuǎn)高于菲律賓蛤仔養(yǎng)殖技術(shù)規(guī)范中Cd≤0.005 mg/L的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[14]規(guī)定，這意味著在Cd含量超標(biāo)的海水中蛤仔也能正常存活和生長，這是一個(gè)值得注意的問題?？紤]到毒性物質(zhì)的蓄積效應(yīng)和養(yǎng)殖蛤仔的食品安全，在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)按照現(xiàn)行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制養(yǎng)殖用海水的水質(zhì)，不應(yīng)在超標(biāo)海水中進(jìn)行養(yǎng)殖，并加強(qiáng)對養(yǎng)殖貝類產(chǎn)品中重金屬含量的檢測，以防止重金屬超標(biāo)[19]。

4 結(jié) 論

a ) 水溫12℃條件下，Cd2+對菲律賓蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分別為95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；水溫17℃條件下，Cd2+對菲律賓蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分別為70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L。

b ) 12℃和17℃時(shí)，Cd2+對菲律賓蛤仔的96 h最大容許質(zhì)量濃度分別為0.113 mg/L和0.144 mg/L。

c ) Cd2+對菲律賓蛤仔的毒性屬于高度毒性物質(zhì)，且隨著水溫的升高，毒性作用增強(qiáng)。

d ) 菲律賓蛤仔在Cd含量超標(biāo)的海水中也能正常存活和生長，這是一個(gè)值得注意的問題。為保障養(yǎng)殖蛤仔的食品安全，在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)殖用海水的水質(zhì)，不應(yīng)在超標(biāo)海水中進(jìn)行養(yǎng)殖。

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Acute toxicity of cadmium to clam (Ruditapes philippinarum)under two different water temperatures

SUN Zhen-xing, SUN Peng
( College of Life Science, Ludong University, Yantai 264025, China )

The acute toxicity of cadmium to clam (Ruditapes philippinarum) was determined in still water under two different water temperatures respectively, and median lethal concentration (LC50) of Cd2+to clam was computed with method of probit analysis. The results showed that the LC50of 24 h, 48 h, 72 h and 96 h of Cd2+acting on clam was 95.05, 46.87, 32.65 and 11.31 mg/L at the water temperature of 12 ± 0.5 ℃, respectively. The LC50of 24 h, 48 h, 72 h and 96 h of Cd2+acting on clam was 70.08, 35.28, 22.36 and 14.38 mg/L at the water temperature of 17 ± 0.5 ℃,respectively. The maximum permissible concentration of 96 hours of Cd2+to clam was 0.113 and 0.144 mg/L at the 12 ℃ and 17 ℃, respectively. The Cd2+to clam was comparatively higher toxicant, and the toxicity effect of Cd2+was increased with the increasing water temperature.

clam (Ruditapes philippinarum); cadmium; acute toxicity; water temperature

X503.225；Q959.21

A

1001-6932(2010)03-0316-04

2009-08-11；

2009-10-30

魯東大學(xué)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助

孫振興 ( 1956－)，男，教授，研究方向?yàn)楹Ｑ鬅o脊椎動(dòng)物繁育與養(yǎng)殖。電子郵箱：sunzx@public.ytptt.sd.cn