氯化鈉鹽度和碳酸氫鈉堿度對(duì)達(dá)里湖鯽毒性影響的初步研究

周偉江,常玉梅,梁利群,唐然,李世國(guó),任波,張立民,竇新杰,陶然、3,韓國(guó)蒼,高玉奎

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所淡水魚(yú)類育種國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150070;2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海201306;3.寧波大學(xué)海洋學(xué)院,浙江寧波315211;4.達(dá)來(lái)諾日漁場(chǎng),內(nèi)蒙古赤峰025350)

氯化鈉鹽度和碳酸氫鈉堿度對(duì)達(dá)里湖鯽毒性影響的初步研究

周偉江1、2,常玉梅1,梁利群1,唐然1,李世國(guó)1,任波1,張立民1,竇新杰1、2,陶然1、3,韓國(guó)蒼4,高玉奎4

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所淡水魚(yú)類育種國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150070;2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海201306;3.寧波大學(xué)海洋學(xué)院,浙江寧波315211;4.達(dá)來(lái)諾日漁場(chǎng),內(nèi)蒙古赤峰025350)

對(duì)達(dá)里湖鯽Carassius auratus Linnaeus 3月齡幼魚(yú) (體長(zhǎng)為4.16 cm±0.47 cm)分別在不同濃度梯度下進(jìn)行鹽度和堿度急性脅迫試驗(yàn),分析鹽度、堿度以及鹽堿混合對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性影響,并在此基礎(chǔ)上采用水生態(tài)毒理聯(lián)合效應(yīng)相加指數(shù)法進(jìn)行了氯化鈉 (NaCl)和碳酸氫鈉 (NaHCO3)濃度的聯(lián)合毒性試驗(yàn),探討了在不同類型鹽堿水質(zhì)條件下開(kāi)展增養(yǎng)殖活動(dòng)的可行性。結(jié)果表明:在pH為7.0±0.5,堿度為0.44 mmol/L時(shí),鹽度對(duì)試驗(yàn)魚(yú)的 24、48、72、96 h的半致死濃度 (LC50)分別為11.57、11.14、10.89、10.61,安全值 (SC)為3.10;在pH為8.5±0.5,鹽度為1.9～4.3時(shí),堿度對(duì)試驗(yàn)魚(yú)的24、48、72、96 h的LC50分別為71.93、67.80、65.80、63.42 mmol/L,SC為18.07 mmol/L;在96 h內(nèi)NaCl和NaHCO3的關(guān)系全部為拮抗作用,且其拮抗效應(yīng)逐漸減弱并趨向于相加作用。本試驗(yàn)結(jié)果可為今后在內(nèi)陸鹽堿水域開(kāi)展達(dá)里湖鯽增養(yǎng)殖提供科學(xué)依據(jù)。

達(dá)里湖鯽;鹽度;堿度;急性脅迫;毒性

中國(guó)內(nèi)陸鹽堿水資源分布十分廣泛,尤以在中國(guó)西北和東北地區(qū)存在的碳酸鹽型水質(zhì)的鹽堿湖泊、沼澤及淺層地下半咸水居多。由于這部分水域存在高鹽、高堿及組分復(fù)雜等特點(diǎn),致使其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中難于利用。而普通淡水魚(yú)、蝦又難以生存,從而也導(dǎo)致這部分水域漁業(yè)生產(chǎn)力水平十分低下[1-2]。如何提高鹽堿水資源的利用率,引導(dǎo)周邊農(nóng)民開(kāi)展耐鹽堿魚(yú)類的增養(yǎng)殖,不僅能帶動(dòng)周邊地區(qū)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,而且對(duì)以漁治水改變水域生態(tài)環(huán)境也具有重要意義。

達(dá)里湖鯽Carassius auratus Linnaeus屬鯉形目、鯉科、鯽屬,是高寒地區(qū)高鹽堿湖泊——達(dá)里湖中的主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類之一,具有抗寒、耐鹽堿、品質(zhì)佳等優(yōu)點(diǎn)[3],是優(yōu)良的種質(zhì)資源。而作為一種對(duì)不良環(huán)境具有較強(qiáng)耐受性的土著魚(yú)類,達(dá)里湖鯽又是一個(gè)進(jìn)行耐鹽堿魚(yú)類良種選育、魚(yú)類耐鹽堿遺傳機(jī)制研究的良好材料。目前,對(duì)于達(dá)里湖鯽的研究已從基礎(chǔ)生物學(xué)[4]、生產(chǎn)性能[5]、人工增養(yǎng)殖、良種選育[6]等方面廣泛展開(kāi),但對(duì)于水生態(tài)因子對(duì)該魚(yú)本身的毒性影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究中,作者以人工選育的3月齡達(dá)里湖鯽為試驗(yàn)材料,分析在不同濃度梯度下的鹽度、堿度以及鹽堿混合對(duì)其急性脅迫及毒性影響,探討達(dá)里湖鯽在不同類型鹽堿水質(zhì)條件下開(kāi)展增養(yǎng)殖的可行性,以期為今后在中國(guó)三北地區(qū)內(nèi)陸鹽堿水域開(kāi)展達(dá)里湖鯽增養(yǎng)殖提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)魚(yú)來(lái)自本課題組人工選育的3月齡達(dá)里湖鯽F2,體長(zhǎng)為 (4.16±0.47)cm,選取體質(zhì)健壯、無(wú)傷病、規(guī)格整齊的鯽用于試驗(yàn)。試驗(yàn)前在水族箱內(nèi)暫養(yǎng)一周,試驗(yàn)魚(yú)在耐受試驗(yàn)前48 h停食。

試驗(yàn)用水為過(guò)濾、曝氣24h的自來(lái)水,各項(xiàng)指標(biāo)基本符合 《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB11607-89)。水溫為 (24±2)℃,pH為 7.25,溶解氧為 9.2 mg/L,氨氮為0.56 mg/L,鹽度為0.1,總堿度為0.44 mmol/L,總硬度為80.08 mg/L。試驗(yàn)容器為聚乙烯塑料水槽 (63 cm×43 cm×20 cm)。

試驗(yàn)用化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)用水鹽度 (NaCl)、堿度 (NaHCO3)梯度的設(shè)定 根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果,本試驗(yàn)中分別設(shè)置7個(gè)鹽度梯度和8個(gè)堿度梯度,每個(gè)試驗(yàn)梯度設(shè)置一個(gè)平行試驗(yàn)組,同時(shí)設(shè)置一個(gè)對(duì)照組 (曝氣自來(lái)水)。

稱取相應(yīng)量的NaCl 2、4、6、8、10、12、14 g/L共7個(gè)濃度梯度,配制試驗(yàn)用水,配制好后用鹽度計(jì) (型號(hào)SaltTestr11,美國(guó))測(cè)定水體鹽度,最終7個(gè)鹽度試驗(yàn)用水實(shí)測(cè)值為2.0、4.1、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0。

堿度梯度設(shè)置采用等對(duì)數(shù)間距法[7],以0.05等對(duì)數(shù)間距在40～90 mmol/L設(shè)置堿度梯度為40.00、 44.7、 50.00、 56.23、 63.09、 70.79、79.43、90.00 mmol/L共8個(gè)梯度,稱取相應(yīng)量的NaHCO3配制堿度梯度試驗(yàn)用水,配制好后用鹽酸滴定法標(biāo)定,最終8個(gè)梯度試驗(yàn)用水實(shí)測(cè)值為40.4、 46.0、 50.8、 55.6、 62.8、 69.2、 78.4、90.8 mmol/L。

試驗(yàn)期間水溫保持在 (24±2)℃,鹽度脅迫試驗(yàn)中,pH保持在7.0±0.5,用滴定法測(cè)得堿度為0.44 mmol/L;堿度脅迫試驗(yàn)中,pH保持在8.5± 0.5,用鹽度計(jì)測(cè)得鹽度為1.9～4.3。由于試驗(yàn)期間水環(huán)境中的pH會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象,為保證其穩(wěn)定性,當(dāng)水中pH大于9.0時(shí),用鹽酸和碳酸氫鈉按照天然水體pH調(diào)整方程[8]進(jìn)行計(jì)算調(diào)節(jié)。

1.2.2 耐受試驗(yàn) 試驗(yàn)前選取480尾健康的試驗(yàn)魚(yú)隨機(jī)放入已設(shè)置好的濃度梯度試驗(yàn)水槽中,每個(gè)水槽放15尾,試驗(yàn)前12 h連續(xù)觀察,試驗(yàn)開(kāi)始后24、48、72、96 h進(jìn)行定時(shí)觀測(cè)。觀察內(nèi)容包括試驗(yàn)魚(yú)生理反應(yīng)和生存狀況,并記錄死亡數(shù)和死亡時(shí)間。試驗(yàn)期間不做換液處理,24 h連續(xù)向水體充氣和循環(huán)過(guò)濾,及時(shí)撈出死亡個(gè)體并清理試驗(yàn)溶液中的雜質(zhì),以保證試驗(yàn)期間試驗(yàn)用水水質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定與清潔。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行回歸分析[9],得出概率單位與試驗(yàn)濃度之間的回歸方程以及達(dá)里湖鯽在各鹽度、堿度條件下的 LC50及95%置信區(qū)間,并計(jì)算其安全濃度 (SC):

采用Excel軟件繪制在各試驗(yàn)條件下濃度梯度與死亡率的關(guān)系曲線圖。

采用Marking相加指數(shù) (AI)法進(jìn)行聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)[10-11]。即先完成單因子試驗(yàn),得到鹽度、堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的LC50值,再將鹽度和堿度按照96 h時(shí)的LC50為一個(gè)毒性單位1∶1混合配制進(jìn)行試驗(yàn),求出鹽堿混合溶液對(duì)達(dá)里湖鯽的LC50值,再利用下式求出鹽堿聯(lián)合毒性相加作用之和 (S):

式中:A、B分別為單一毒性試驗(yàn)中NaCl和NaHCO3的 LC50值;Am、Bm分別為聯(lián)合毒性試驗(yàn)中NaCl和NaHCO3的LC50值。當(dāng)S＜1時(shí),AI=1/S-1;當(dāng)S≥1時(shí),AI=1-S。利用相加指數(shù)AI判斷聯(lián)合毒性:當(dāng)AI＞0時(shí)為協(xié)同作用,當(dāng)AI＜0時(shí)為拮抗作用,當(dāng)AI=0時(shí)為相加作用。

2 結(jié)果

2.1 鹽度對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性影響

在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)照組所有試驗(yàn)魚(yú)的游泳、呼吸等行為無(wú)顯著變化,水中無(wú)泡沫等雜質(zhì),水質(zhì)清潔。而NaCl應(yīng)激組則出現(xiàn)不同的表現(xiàn):在鹽度≤8的條件下,各試驗(yàn)組魚(yú)體無(wú)特殊應(yīng)激反應(yīng),游動(dòng)平緩,呼吸正常;在鹽度≥10的條件下,試驗(yàn)魚(yú)放入初期應(yīng)激反應(yīng)較為強(qiáng)烈,具體表現(xiàn)為急游、躁動(dòng)異常、鰓蓋扇動(dòng)頻率加快,呈狂躁環(huán)游狀態(tài),有個(gè)別魚(yú)會(huì)跳出水面產(chǎn)生嚴(yán)重的痙攣現(xiàn)象,一段時(shí)間后逐漸安靜,活動(dòng)減弱,鰓蓋扇動(dòng)頻率減慢,對(duì)環(huán)境刺激應(yīng)激反應(yīng)下降;當(dāng)魚(yú)體無(wú)法耐受該水體環(huán)境時(shí),魚(yú)體鰓部跟體表分泌大量黏液,迅速出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

鹽度對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)鹽度達(dá)到14時(shí),試驗(yàn)魚(yú)迅速出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)死亡速度加快。通過(guò)鹽度對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的毒性分析得知,達(dá)里湖鯽在24、48、72、96 h的LC50鹽度分別為11.57、11.14、10.89、10.61,計(jì)算得出達(dá)里湖鯽對(duì)鹽度的SC為3.10(表2)。

由以上結(jié)果可看出,達(dá)里湖鯽在鹽度為10的條件下,96 h內(nèi)試驗(yàn)魚(yú)的存活率可以達(dá)到80%,這與其96 h的LC50為10.61接近,表明達(dá)里湖鯽對(duì)于NaCl鹽度有一定的耐受能力,結(jié)合本研究結(jié)果,達(dá)里湖鯽幼魚(yú)對(duì)鹽度的耐受上限為10,該結(jié)果對(duì)于在高鹽度水質(zhì)條件下進(jìn)行達(dá)里湖鯽增養(yǎng)殖有著非常重要的指導(dǎo)意義。

表1 不同鹽度下達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的死亡數(shù)Tab.1 The death number of crucian carp juveniles in Dali Lake under different salinity conditions 尾

2.2 堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性影響

試驗(yàn)魚(yú)在對(duì)照組中無(wú)特別應(yīng)激現(xiàn)象,游動(dòng)平緩,呼吸正常,水質(zhì)清潔,無(wú)泡沫等雜質(zhì)。在NaHCO3試驗(yàn)組中,在堿度≤46 mmol/L的條件下,試驗(yàn)魚(yú)放入初期表現(xiàn)為快速游動(dòng),呼吸加快,1 h后有所減緩,整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)死亡現(xiàn)象。在堿度≥50.8 mmol/L的條件下,試驗(yàn)魚(yú)陸續(xù)出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為:焦躁不安,沿著水槽邊緣狂游,隨后身體失去平衡,側(cè)翻或倒游;體表和鰓部均有大量黏液分泌,部分魚(yú)身體扭曲,以尾部最為明顯;死后試驗(yàn)魚(yú)頭部發(fā)黑,體表泛青色,鰓片暗紅或紫褐色,部分試驗(yàn)魚(yú)腹部膨大或胸部呈微黃色;水中泛起大量泡沫,水質(zhì)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。

表2 鹽度對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的毒性分析Tab.2 The salinity toxicity to crucian carp juveniles in Dali Lake

堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性作用見(jiàn)表3。相對(duì)于鹽度條件下死亡數(shù)的急劇變化,堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性效應(yīng)表現(xiàn)為慢性效應(yīng)。從堿度對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的毒性分析得知,達(dá)里湖鯽在24、48、72、96 h的LC50分別為71.93、67.80、65.80、63.42 mmol/L,其對(duì)堿度的安全濃度為18.07 mmol/L(表4)。

由堿度脅迫試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)堿度為62.8 mmol/L時(shí),達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的存活率高于60%,其96 h的LC50為63.42 mmol/L,二者十分接近,由此將62.8 mmol/L作為鯽幼魚(yú)對(duì)堿度耐受的上限。

表3 不同堿度條件下達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的死亡數(shù)Tab.3 The death number of crucian carp juveniles in Dali Lake under various alkalinities尾

表4 堿度對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的毒性分析Tab.4 The alkalinity toxicity to crucian carp juveniles in Dali Lake

2.3 鹽堿混合條件對(duì)達(dá)里湖鯽的聯(lián)合毒性試驗(yàn)

(4)赤佬頂銻多金屬礦田已知礦床(點(diǎn))密集，且分布范圍廣，礦床類型均為銻、汞等低溫?zé)嵋旱V床，勘查深度較淺。其中最具規(guī)模的赤佬頂銻礦床的主礦體賦礦標(biāo)高為409～134m，目前最深開(kāi)采標(biāo)高至+170m左右。推測(cè)該礦田受隱伏巖體和構(gòu)造的控制，區(qū)域重、磁異常規(guī)模大(數(shù)十平方千米)，電磁法剖面反映隱伏巖體埋藏深(-600m標(biāo)高以下)，顯示該地帶找礦空間廣闊，具備尋找中大型中-高溫?zé)嵋旱V床的條件，是本區(qū)最具找礦前景的區(qū)域，有望成為粵北地區(qū)又一重要的多金屬礦集區(qū)。

依單一毒性試驗(yàn)結(jié)果可知,鹽度和堿度的96 h LC50數(shù)值接近2∶1,按照聯(lián)合毒性指數(shù)相加法,以毒性單位1∶1混合,實(shí)為以NaCl和NaHCO3質(zhì)量單位2∶1混合,根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果,分別設(shè)置3、4、5、6、7、8 g/L共6個(gè)混合物濃度梯度,每個(gè)梯度設(shè)2個(gè)重復(fù),每個(gè)水槽中放15尾試驗(yàn)魚(yú),同時(shí)設(shè)置對(duì)照組。

對(duì)照組中試驗(yàn)魚(yú)無(wú)異常應(yīng)激行為,而暴露在鹽堿混合溶液中的試驗(yàn)魚(yú)的應(yīng)激行為表現(xiàn)的較為明顯:體色逐漸變暗,體表和鰓部分泌大量黏液,水中泛起大量泡沫,部分試驗(yàn)魚(yú)的鰓蓋不能自由開(kāi)合,游動(dòng)緩慢甚至失去平衡,對(duì)外界刺激不敏感,隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng),試驗(yàn)魚(yú)逐漸出現(xiàn)死亡的現(xiàn)象。鹽堿混合溶液對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性作用見(jiàn)表5。隨著鹽堿混合溶液濃度的升高和暴露時(shí)間的延長(zhǎng),死亡個(gè)體持續(xù)增加。

對(duì)達(dá)里湖鯽進(jìn)行鹽堿聯(lián)合毒性作用分析可知:單鹽、單堿對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的LC50隨著其作用時(shí)間的延長(zhǎng)而減小;在鹽堿同時(shí)作用條件下,鹽度和堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的聯(lián)合毒性作用在96 h內(nèi)均表現(xiàn)為拮抗效應(yīng),且在24 h(AI=-0.376)時(shí)其拮抗作用表現(xiàn)得最為顯著,而后隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng),拮抗作用呈現(xiàn)出逐漸減弱趨勢(shì)(48 h,AI=-0.307; 96 h,AI=-0.212)并趨向相加效應(yīng)(AI=0)(表6)。3種不同處理方式在同一時(shí)間段內(nèi)得到的LC50(質(zhì)量百分比濃度)值表現(xiàn)為一致的大小關(guān)系:鹽堿混合＜?jí)A度＜鹽度,表明在對(duì)達(dá)里湖鯽毒性效應(yīng)方面,鹽堿聯(lián)合毒性強(qiáng)于單一鹽度或者單一堿度的作用,單一作用的堿度對(duì)魚(yú)體的毒性作用大于單一鹽度對(duì)魚(yú)體的毒性作用。

表5 鹽堿混合條件下達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的死亡數(shù)Tab.5 The death number of crucian carp juveniles in Dali Lake under various saline and alkaline mixed conditions 尾

表6 NaCl濃度和NaHCO3濃度對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的聯(lián)合毒性 (NaCl：NaHCO3=2：1)Tab.6 The joint toxicity of NaCl concentration and NaHCO3alkalinity to crucian carp juveniles in Dali Lake

3 討論

3.1 達(dá)里湖鯽對(duì)鹽度的耐受力

鹽度是影響魚(yú)類生長(zhǎng)、代謝及各種生理活動(dòng)的重要環(huán)境因子[12],鹽度的變化迫使魚(yú)類自身通過(guò)一系列生理變化來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)外滲透壓的動(dòng)態(tài)平衡。大部分魚(yú)類能夠良好的適應(yīng)水體環(huán)境,這與其具有完善的生理調(diào)節(jié)機(jī)制有關(guān),但這種調(diào)節(jié)作用只能局限于一定的鹽度范圍內(nèi),如果超出其耐受的極限則會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類生理失調(diào)甚至威脅到生命[13-14]。研究表明,當(dāng)廣鹽性魚(yú)類從淡水轉(zhuǎn)入海水的過(guò)程中,為適應(yīng)從低滲環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼B環(huán)境的過(guò)程,其魚(yú)鰓的結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能會(huì)產(chǎn)生明顯的適應(yīng)性改變,從而排出Na+、Cl-等離子。在此過(guò)程中,鰓絲中上皮細(xì)胞里的氯細(xì)胞數(shù)量、分布以及Na+/K+-ATPase活性等方面均會(huì)發(fā)生顯著性的變化[15-16],其中Na+/K+-ATPase活性的改變將會(huì)直接影響到細(xì)胞的離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和能量代謝等,從而導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能異常甚至凋亡[17]。本試驗(yàn)中當(dāng)NaCl濃度大于10 g/L時(shí),隨著鹽度的升高,試驗(yàn)魚(yú)死亡率迅速升高;之后死亡率趨于平緩。然而在96 h后仍有部分試驗(yàn)魚(yú)存活,表明達(dá)里湖鯽進(jìn)入高鹽環(huán)境之初,由于水環(huán)境中鹽度過(guò)高,魚(yú)體的滲透壓調(diào)節(jié)體系尚不能在較短時(shí)間內(nèi)通過(guò) “保水排鹽”的方式進(jìn)行滲透壓調(diào)節(jié)[18],造成細(xì)胞內(nèi)Na+/ K+-ATPase活性迅速下降,細(xì)胞膜通透性降低,離子交換受阻,進(jìn)而導(dǎo)致死亡。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究鹽度脅迫對(duì)魚(yú)體滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制影響時(shí)提出,在低滲環(huán)境中氯細(xì)胞主要參與體液調(diào)節(jié),泌氯功能不發(fā)達(dá);在高滲環(huán)境中氯細(xì)胞的泌氯功能和細(xì)胞代謝水平顯著提高,發(fā)揮Na+、K+、Cl-等離子的代謝調(diào)節(jié)作用[19]。當(dāng)環(huán)境中的鹽度高于魚(yú)體所需時(shí),魚(yú)體就需要耗費(fèi)體內(nèi)更多的能量以調(diào)節(jié)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡,此過(guò)程中外界離子的刺激會(huì)對(duì)體表以及鰓和皮膚等產(chǎn)生器質(zhì)性損傷,進(jìn)而影響其他身體機(jī)能,當(dāng)應(yīng)激時(shí)間超過(guò)一定限度時(shí),魚(yú)體則出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。但隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng),外界高滲環(huán)境的持續(xù)刺激會(huì)使得魚(yú)體內(nèi)離子外排機(jī)制被激活,體內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng),機(jī)體逐漸適應(yīng)了高鹽環(huán)境,自身內(nèi)環(huán)境逐漸趨于穩(wěn)定,這些可能就是96 h后仍有部分個(gè)體存活的原因。本試驗(yàn)中得到達(dá)里湖鯽在24 h LC50為11.57,高于彭澤鯽 (24 h LC50為9.996)、銀鯽 (24 h LC50為11.53),說(shuō)明達(dá)里湖鯽較其他鯽對(duì)高鹽具有較強(qiáng)的耐受能力。

3.2 達(dá)里湖鯽對(duì)堿度的耐受力

在中國(guó)內(nèi)陸鹽堿地區(qū),由于氣候等原因,水體硬度低,鹽堿池塘或者鹽湖內(nèi)水體蒸發(fā)濃縮,水中堿度逐漸升高,堿度成為魚(yú)類死亡的重要因素[24]。達(dá)里湖鯽原產(chǎn)地達(dá)里湖屬于碳酸鹽型半咸水湖泊,近年來(lái)由于氣候干旱等原因,湖水的鹽度和堿度分別達(dá)到6.46和53.6 mmol/L[29]。而達(dá)里湖鯽經(jīng)過(guò)對(duì)該水域環(huán)境的逐漸適應(yīng),具有一定耐受高堿環(huán)境的生存能力,相對(duì)于在高鹽度環(huán)境中的急劇死亡,高堿度環(huán)境對(duì)達(dá)里湖鯽的致死作用表現(xiàn)出一定的“慢性效應(yīng)”,即隨著魚(yú)體在高堿環(huán)境暴露時(shí)間的增加,堿度的毒性作用由不顯著到顯著。這與鄭偉剛等[28]在研究鹽度和堿度對(duì)銀鯽的毒性作用時(shí)發(fā)現(xiàn)堿度的毒性作用具有 “慢性效應(yīng)”的結(jié)論一致。有報(bào)道認(rèn)為,堿度對(duì)魚(yú)類的毒性作用可能通過(guò)等離子直接作用于魚(yú)類的鰓表面上皮細(xì)胞,從而對(duì)鰓造成器質(zhì)性損傷,并影響鰓小片表皮細(xì)胞外表面上的離子交換體系產(chǎn)生作用[20]。章征忠等[24]研究淡水白鯧幼魚(yú)對(duì)鹽堿的耐受性時(shí)發(fā)現(xiàn),在堿度為40～100 mmol/L時(shí),堿性作用在48 h甚至60 h或更長(zhǎng)時(shí)間才表現(xiàn)出來(lái)。另外,雷衍之等[20]在研究碳酸鹽堿度對(duì)鰱、鳙魚(yú)的毒性時(shí),發(fā)現(xiàn)在不同的pH范圍內(nèi),不同離子對(duì)試驗(yàn)魚(yú)的毒性作用也不盡相同。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),死亡個(gè)體出現(xiàn)腹部腫大、部分破裂出血、鰓部和魚(yú)體分泌大量黏液,甚至出現(xiàn)尾部扭曲現(xiàn)象,推測(cè)達(dá)里湖鯽在高堿度下鰓部組織可能受到了器質(zhì)性損傷,進(jìn)而造成機(jī)體的離子交換體系以及Na+/ K+-ATP酶的主動(dòng)調(diào)節(jié)功能受到影響,體內(nèi)酸堿緩沖體系和細(xì)胞膜通透性遭到破壞,打破了體內(nèi)滲透壓原有平衡,導(dǎo)致無(wú)法正常排出這些離子。

3.3 鹽堿混合條件對(duì)達(dá)里湖鯽幼魚(yú)的聯(lián)合毒性

目前,鹽度和堿度對(duì)水生生物的聯(lián)合毒性機(jī)理尚未明確,國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者通過(guò)不同的聯(lián)合作用評(píng)價(jià)方法得到的結(jié)果也不盡相同。常見(jiàn)的聯(lián)合作用評(píng)價(jià)方法主要有毒性單位法、相加指數(shù)法、混合毒性指數(shù)法等[30]。章征忠等[24,31]曾設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究了鹽堿對(duì)一些淡水魚(yú)類的毒性效應(yīng),結(jié)果表明,在一定條件下,鹽度和堿度對(duì)魚(yú)類的LC50值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,并隨著鹽度或堿度的升高,魚(yú)類對(duì)堿度或鹽度的耐受能力逐漸下降,鹽堿對(duì)魚(yú)類的致死可能表現(xiàn)為協(xié)同作用;鄭偉剛等[23]在研究鹽度和堿度對(duì)花鱸幼魚(yú)毒性時(shí)發(fā)現(xiàn),堿度對(duì)花鱸幼魚(yú)24 h的LC50與鹽度顯著相關(guān),鹽度和堿度之間可能存在一定的交互作用;李洪濤等[32]采用均勻設(shè)計(jì)法檢驗(yàn)鹽度和堿度對(duì)泥鰍Misgurnus anguillicaudatus的聯(lián)合毒性時(shí)發(fā)現(xiàn),鹽度和堿度有交互作用,且一致表現(xiàn)為拮抗作用;李洪濤等[33]以指數(shù)相加法研究了鹽堿聯(lián)合作用對(duì)克氏原螯蝦Procambarus clarkii的影響,表明鹽堿按1∶1毒性單位混合后對(duì)克氏原螯蝦的作用效果在不同時(shí)間段均表現(xiàn)為一定的拮抗作用;修瑞琴等[34]在研究氟與硒對(duì)魚(yú)類聯(lián)合毒性時(shí)提到,當(dāng)兩種藥物按不同濃度配比時(shí),其聯(lián)合毒性作用是不同的。本試驗(yàn)中采用鹽度和堿度按96 h時(shí)的LC50為一個(gè)毒性單位1∶1混合后,用指數(shù)相加法對(duì)得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知,當(dāng)水環(huán)境為鹽堿混合條件時(shí),鹽度和堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的聯(lián)合毒性作用在96 h內(nèi)均表現(xiàn)為一定的拮抗效應(yīng),且鹽度和堿度在一定范圍內(nèi)對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性作用隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱;在對(duì)達(dá)里湖鯽毒性效應(yīng)方面,鹽堿聯(lián)合毒性強(qiáng)于單一作用的鹽度或堿度,單一作用的堿度大于單一作用的鹽度對(duì)于魚(yú)體的毒性作用。

目前,關(guān)于魚(yú)類對(duì)于鹽度和堿度聯(lián)合作用的耐受機(jī)理尚未見(jiàn)明確報(bào)道。硬骨魚(yú)類能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)自身體內(nèi)的離子濃度,尤其是廣鹽性魚(yú)類[35]。鰓是魚(yú)類進(jìn)行滲透壓調(diào)節(jié)和離子運(yùn)輸?shù)闹饕鞴?鰓上皮的泌氯細(xì)胞中含有大量的Na+/K+-ATP酶,當(dāng)外界環(huán)境中的鹽度發(fā)生變化時(shí),此酶的活性也隨之產(chǎn)生變化[36],這種變化與鰓氯細(xì)胞的變化以及該酶的分泌活動(dòng)密切相關(guān),是鰓對(duì)體內(nèi)外離子運(yùn)輸?shù)倪m應(yīng)[14,19]。一般認(rèn)為,魚(yú)類對(duì)于鹽度的調(diào)節(jié)是通過(guò)鰓中泌氯細(xì)胞數(shù)量的增加和Na+/K+-ATP活性的提高來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)離子的跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)、能量代謝和物質(zhì)代謝,通過(guò)這些生理上的變化來(lái)調(diào)節(jié)體內(nèi)外滲透壓的動(dòng)態(tài)平衡,完成保鹽排水的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)Na+、K+、Cl-等離子代謝平衡。關(guān)于堿度的分子耐受機(jī)制尚未完全報(bào)道,對(duì)于魚(yú)類耐堿分子機(jī)制的研究表明,在鰓表皮細(xì)胞中存在SLC26、SLC4等多種離子轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白家族,能特異性的介導(dǎo)Cl-和的交換轉(zhuǎn)運(yùn),這一過(guò)程被認(rèn)為是魚(yú)類耐受高堿環(huán)境,排出體內(nèi)的重要機(jī)制[37]。本試驗(yàn)中鹽度和堿度以毒性單位1∶1混合后對(duì)達(dá)里湖鯽表現(xiàn)為拮抗作用,也佐證了在一定耐受范圍內(nèi),魚(yú)體對(duì)水環(huán)境中的會(huì)產(chǎn)生一定的交換轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)象,從而表現(xiàn)為一定的拮抗作用,當(dāng)隨著時(shí)間的延長(zhǎng),魚(yú)類鰓小片表皮細(xì)胞外表面上的 Cl--離子交換體系無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),魚(yú)體的鰓部等出現(xiàn)器質(zhì)性損傷,導(dǎo)致魚(yú)體堿中毒而死亡。

雷衍之等[20]曾提出鹽堿水中堿度致毒是個(gè)綜合作用,認(rèn)為堿度和pH對(duì)于魚(yú)類的致死作用往往相互影響。同一堿度下pH越高對(duì)于魚(yú)的致毒作用越強(qiáng)。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)水槽中放入試驗(yàn)魚(yú)后,水體的pH會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象,在高堿度條件下甚至達(dá)到9.5左右,這也間接地證明了堿度對(duì)水生動(dòng)物的毒性和致死作用是綜合性的,既有堿度本身和高pH的變化對(duì)水生動(dòng)物機(jī)體和器官的損傷,也有因水體鹽度的變化引起水生動(dòng)物的離子平衡失調(diào)的原因。

本研究中主要研究了鹽度、堿度以及鹽堿混合對(duì)達(dá)里湖鯽的毒性影響,探討了在不同類型鹽堿水質(zhì)條件下開(kāi)展達(dá)里湖鯽增養(yǎng)殖活動(dòng)的可行性。達(dá)里湖鯽的安全鹽度為 3.10,安全堿度為 18.07 mmol/L,說(shuō)明其在普通鹽堿水域環(huán)境中進(jìn)行增養(yǎng)殖是可行的;而在鹽度為10以下或者堿度為62.8 mmol/L以下的水環(huán)境中均能耐受存活,說(shuō)明達(dá)里湖鯽在高鹽堿地區(qū)進(jìn)行推廣養(yǎng)殖也具有一定的可行性。在鹽堿混合的水環(huán)境中,鹽度和堿度對(duì)達(dá)里湖鯽的聯(lián)合毒性表現(xiàn)出一定的拮抗作用,這些結(jié)果可為今后在內(nèi)陸鹽堿水域開(kāi)展達(dá)里湖鯽增養(yǎng)殖提供相關(guān)的理論依據(jù),具生產(chǎn)指導(dǎo)意義。

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Toxic effects of salinity(NaCl)and alkalinity(NaHCO3)on crucian carp Carassius auratus Linnaeus in Dali Lake

ZHOU Wei-jiang1,2,CHANG Yu-mei1,LIANG Li-qun1,TANG Ran1,LI Shi-guo1,REN Bo1, ZHANG Li-min1,DOU Xin-jie1,2,TAO Ran1,3,HAN Guo-cang4,GAO Yu-kui4
(1.Heilongjiang River Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Harbin 150070,China;2.College of Fishery and Life Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;3.College of Marine Sciences,Ningbo University,Ningbo 315211,China; 4.Dalainuori Fish Farm,Chifeng 025350,China)

The acute toxicity of salinity and alkalinity to 3 month old crucian carp Carassius auratus with body length of 4.16 cm±0.47 cm in Dali Lake was studied at various concentrations of salinity prepared by NaCl,alkalinity from(NaHCO3)and saline-alkaline mixture by one-way and two-way of salt or/and alkaline tests.Based on the values of LC50for salinity and alkalinity at different time,the marking additive index(AI)was adopted to evaluate the effects of joint toxicity on the crucian carp.The results showed that the values of LC50of salinity were found to be 11.57 at 24 h,11.14 at 48 h,10.89 at 72 h,and 10.61 at 96 h at alkalinity of 0.44 mmol/L and pH 7.0± 0.5,with the safe salinity of 3.10.Under the conditions of salinity 1.9-4.3 and pH 8.5±0.5,the values of LC50of carbonate-alkalinity were 71.93 mmol/L at 24 h,67.80 mmol/L at 48 h,65.80 mmol/L at 72 h and 63.42 mmol/L at 96 h with the safe alkalinity of 18.07 mmol/L.The toxic effects were antagonism in 96 h,but declined and tended to be additive.The findings provided theoretic basis for the culture and enhancement of crucian carp in saline-alkaline inland such as Dali Lake in future.

Carassius auratus Linnaeus;salinity;alkalinity;acute stress;toxicity

S917;S964

:A

2095-1388(2013)04-0340-07

2012-12-18

公益性行業(yè) (農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng) (200903045);黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目 (GC12B307);中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院科研項(xiàng)目(2012A0402)

周偉江 (1986-),男,碩士研究生。E-mail:weijiang20062006@126.com

梁利群 (1963-),女,研究員。E-mail:lqliang@fishbreeding.org