0#柴油對蒙古裸腹溞的毒性研究

王珊，鄭凱靜，郭凱，趙文

(大連海洋大學遼寧省水生生物學重點實驗室，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］，對水生生物以及水域生態(tài)系統(tǒng)結構功能都會產生直接的影響。目前，有關石油烴對海洋生物影響的研究已有相關報道，多集中于對浮游植物、大型藻類、魚類、貝類和棘皮動物等的研究［2-6］，對浮游動物的研究多集中于橈足類［7-8］，而對枝角類的研究相對較少，國內僅見路鴻雁等［9］利用大慶原油及成品油對蒙古裸腹溞的毒性效應進行了研究。蒙古裸腹溞Moina mongolica是一種可在海水中馴養(yǎng)的枝角類，具有生活周期短、繁殖快、易培養(yǎng)、對有機污染物敏感等特點［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對象，研究了船用0#柴油對該種生物的毒性效應，旨在為探索建立一種新型、高效的水域環(huán)境石油烴污染檢測方法提供基礎數(shù)據(jù)，為正確評估溢油帶來的風險提供參考。

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重點實驗室，培養(yǎng)過程中投喂蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa，投喂密度為1×107cells/mL，培養(yǎng)用水取自經過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，光照強度為4000 lx。

1.2 方法

1．2．1 石油分散液 (WAF)和試驗液的制備 試驗用0#柴油購于中國石化公司，將柴油樣品與經過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#柴油為標準油，利用熒光分光光度法測定其質量濃度［12］。試驗期間現(xiàn)用現(xiàn)配，以保證濃度的準確性。

1．2．2 急性毒性試驗 通過預試驗確定致死濃度的范圍，即48 h全致死的最小質量濃度和24 h無死亡的最大質量濃度，并根據(jù)預試驗結果設計急性試驗的石油分散液濃度為 0、0．05、0．10、0．50、1．00、2．00 mg/L。隨機挑取24 h內的幼溞作為試驗對象，放置于100 mL的細口玻璃瓶中，每瓶10只，每個石油濃度組設3個重復，并置于光照培養(yǎng)箱內，光周期為12D∶12L，溫度、鹽度等條件與溞培養(yǎng)時相同。試驗期間不投餌，瓶口用鋁箔紙覆蓋，每24 h更換一次新配試驗液以消除由于揮發(fā)帶來的誤差，記錄溞類的存活和死亡數(shù)，溞類的死亡判斷標準根據(jù)文獻［13］進行。

1．2．3 慢性毒性試驗 根據(jù)急性試驗結果計算出安全濃度后，設計慢性毒性試驗濃度為0、1×10-5、3×10-5、6×10-5、1×10-4mg/L。隨機挑取24 h內的幼溞作為試驗對象，放置于100 mL的細口玻璃瓶中，每瓶1只，每個濃度組設10個重復，并置于光照培養(yǎng)箱內，試驗設置及條件同急性毒性試驗。試驗期間每天投喂蛋白核小球藻，瓶口用鋁箔紙覆蓋，每24 h更換新配試驗液以保持試驗濃度的準確性，每天觀測溞類的死亡數(shù)，并在試驗期間記錄新生幼溞數(shù)量、母溞第一次產幼時間、第一次產幼數(shù)、產幼總數(shù)等，試驗時間持續(xù)到所有受試個體全部死亡。

1．2．4 指標的計算

(1)半致死濃度 (LC50，mg/L)［14］，采用直線內插法獲得。

(2)安全濃度 (SC，mg/L)［15］計算公式為

(3)內稟增長率 (rm)、凈生殖率 (R0)、平均世代時間(T)和周限增長率(λ)［14］計算公式為

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

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進行處理，用SPSS 18．0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和Duncan多重比較，顯著性水平設為0．05。

2 結果與分析

2.1 0#柴油對蒙古裸腹溞的急性毒性

在24 h和48 h的急性試驗期間，對照組中的溞類全部存活，而各濃度組中溞類的死亡率隨著石油烴濃度的不斷升高而增大。經計算，0#柴油對蒙古裸腹溞的 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，0．50 mg/L及以上的濃度組蒙古裸腹溞的死亡率與對照組有顯著性差異 (P＜0．05);48 h時，各濃度組與對照組均有顯著性差異 (P＜0．05)(表1)。

表1 0#柴油對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#柴油對蒙古裸腹溞的慢性毒性

慢性毒性試驗結果表明，對照組中的蒙古裸腹溞存活時間最長，而各濃度組中溞類的存活時間隨石油烴濃度的增加而縮短，其中，濃度相對較高的兩個試驗組中溞類存活時間最短。從圖1可見:在試驗開始階段，對照組和濃度最低 (1×10-5mg/L)的試驗組在第2天時存活率均為100%，而其他試驗組在第1天就開始有溞類死亡;時間持續(xù)到第14天時，除對照組外其他試驗組溞類均全部死亡。

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

表2 0#柴油對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，對照組和柴油濃度最低 (1×10-5mg/L)的試驗組中，蒙古裸腹溞的rm、λ、T和R0等指標相對較高，而高濃度試驗組中相對最低，整體上，這些指標呈現(xiàn)出隨著柴油濃度的升高而降低的趨勢。

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

3 討論

由于石油烴成分復雜，不同種類水生生物的耐受力也有一定的差異，從而導致不同種類的石油烴對不同種類水生生物的毒性效應不同。張金亮等［16］研究了0#船用輕質柴油和船用重質燃料油對幼海膽的急性毒性，結果表明，兩種石油烴類對幼海膽的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馬糞海膽浮游幼蟲的急性毒性效應，結果表明，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］研究了原油對斑馬魚的急性毒性效應，結果表明，原油對斑馬魚的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、船用重質燃料油和原油，這是因為石油烴主要由芳香烴及烷烴類等物質組成，相比之下，芳香烴的毒性要大于烷烴類。據(jù)測定，0#柴油中苯、萘、菲等芳烴類物質含量約為22．1%，烷烴類約為50%，而船用燃料油中芳香烴含量約為11．3%，烷烴類含量約為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，同一種石油烴對不同水生生物的毒性效應差異也很大。0#柴油對馬糞海膽浮游幼蟲48 h和72 h的EC50分別為3．39、1．87 mg/L［6］，而對小球藻48 h 和72 h的 EC50分別為 14．39、13．20 mg/L［18］。

不同種類的石油烴對同一類群或者同一種水生生物的毒性效應也是不同的。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;本研究結果表明，0#柴油對蒙古裸腹溞24 h和48 h的 LC50分別為 2．00、0．09 mg/L，比較而言，0#柴油對蒙古裸腹溞的毒性要遠高于其他石油烴類。與其他生物相比，蒙古裸腹溞對石油烴類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，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)測的受試生物是可行的。

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

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