水生生物水質(zhì)基準研究中輪蟲、水螅、渦蟲類受試生物的篩選

鄭欣，閆振廣，劉征濤，劉婷婷，王曉南，武江越，王偉莉

中國環(huán)境科學研究院 環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室 國家環(huán)境保護化學品生態(tài)效應與風險評估重點實驗室，北京 100012

水生生物水質(zhì)基準研究中輪蟲、水螅、渦蟲類受試生物的篩選

鄭欣，閆振廣*，劉征濤，劉婷婷，王曉南，武江越，王偉莉

中國環(huán)境科學研究院 環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室 國家環(huán)境保護化學品生態(tài)效應與風險評估重點實驗室，北京 100012

輪蟲、水螅、渦蟲是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要生物類群。因其對水體污染較敏感，所以對水生生物基準研究有重要意義。依據(jù)我國生物區(qū)系資料及毒性數(shù)據(jù)豐度，篩選出8種代表性本土輪蟲、水螅、渦蟲類生物。參照美國水生生物基準技術(shù)指南，搜集、篩選了這8種代表性生物的急性毒性數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，篩選出對各物種毒性最大的污染物，主要包括重金屬、農(nóng)藥、有機錫化物、表面活性劑、吡啶胺類殺菌劑。分析污染物的物種敏感度分布，依據(jù)累積概率對代表性生物的物種敏感性進行分類，結(jié)果為：萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)、綠水螅(Hydra viridissima)、普通水螅(Hydra vulgaris)對重金屬銅的累積概率為6.5%、8.5%和10.4%，普通水螅(Hydra vulgaris)對重金屬汞的累積概率為6.3%；龜甲輪蟲(Keratella cochlearis)和四齒腔輪蟲(Lecane quadridentata)對五氯酚鈉的累積概率為5.1%和7.6%；褐水螅(Hydra oligactis)和綠水螅(Hydra viridissima)對三丁基氧化錫的累積概率為6.9%和13.8%，萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)對氟啶胺的累積概率為6.7%，日本三角渦蟲(Dugesia japonica)對四氯化碳、十二烷基苯磺酸鈉的累積概率分別為6.7%和7.1%。上述結(jié)果表明：萼花臂尾輪蟲、綠水螅對重金屬銅敏感；普通水螅對重金屬銅和汞敏感；龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲對農(nóng)藥敏感；褐水螅和綠水螅對有機錫化物敏感；萼花臂尾輪蟲對吡啶胺類殺菌劑敏感；日本三角渦蟲對四氯化碳、表面活性劑敏感。這7種代表性生物可作為相關(guān)污染物的水生生物基準受試物種。

基準受試生物；輪蟲；水螅；渦蟲；水生生物基準；物種敏感度分布

水生動物主要包括脊索動物門、節(jié)肢動物門、線形動物門、環(huán)節(jié)動物門、軟體動物門、輪蟲動物門、腔腸動物門和扁形動物門等，其中輪蟲動物門、腔腸動物門和扁形動物門是水生動物中比較低等的類群。

輪蟲屬于輪蟲動物門，是最小的多細胞動物，擁有最強散布能力和最高繁殖速率[1]。輪蟲廣泛分布于各類淡水水體中，在沿海及河口地區(qū)也有分布。輪蟲種類眾多，僅我國已確定的種類有450余種[2]，而且數(shù)量極大，作為淡水浮游動物主要組成部分，是魚類等水生動物的理想開口餌料和優(yōu)質(zhì)食物[3]。作為食物鏈的中間環(huán)節(jié)，輪蟲對水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和生物生產(chǎn)力的研究具有重要意義。輪蟲也是生態(tài)毒理學研究的受試生物和重要的指示生物，尤其是臂尾輪蟲屬已廣泛用于監(jiān)測環(huán)境污染[4]，Belgis等[5]評價了近千種化學物質(zhì)對輪蟲的毒性影響，發(fā)現(xiàn)輪蟲對環(huán)境毒物的敏感性比蚤類更高，一些國家(如新西蘭、比利時)把輪蟲作為生態(tài)毒理學評價的受試生物，用于檢測化工和農(nóng)藥生產(chǎn)廠家排放廢水的毒性。

水螅是腔腸動物門的代表，是多細胞無脊椎動物，通常具有整個的再生能力。淡水水螅分布廣泛，在世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)4屬，即原水螅屬、水螅屬、柄水螅屬和綠水螅屬。原水螅屬在我國尚未發(fā)現(xiàn)[6]，水螅具有雙胚層結(jié)構(gòu)，無性繁殖再生能力強，試驗成本低，因此常作為急性毒性試驗受試生物[7]。

渦蟲屬扁形動物門，是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成員之一，多數(shù)為淡水種，淡水渦蟲廣泛分布于世界各地的潔凈泉溪之中，對生活水環(huán)境變化反應敏感，在毒理學研究中作為實驗動物，已報道的多種農(nóng)藥、重金屬對渦蟲急性毒性等的研究表明，以渦蟲作為受試動物進行污染物的檢測具有較高靈敏度[8-9]。德國以渦蟲作為I類水的一種指示生物[10]，我國臺灣環(huán)保署也將渦蟲作為貧腐水質(zhì)的一種指示生物[11]。日本三角渦蟲作為淡水污染指示動物，在環(huán)境水源重金屬污染研究評估方面起到重要作用。

輪蟲、水螅和渦蟲不僅在水質(zhì)評價和生物檢測中有廣泛應用，在水質(zhì)基準推算中也是重要選擇對象，美國國家環(huán)境保護局(US EPA)于1985年制定了《推導保護水生生物及其用途的水質(zhì)基準的技術(shù)指南》[12]，其中明確提出至少需要來自3門8科的水生生物急性毒性數(shù)據(jù)，包括節(jié)肢動物門或脊索動物門之外(如輪蟲動物)的一科。從保護生物多樣性的角度出發(fā)，制定水質(zhì)基準和標準必須考慮不同生物分類和營養(yǎng)級別的各種水生生物[13-14]，輪蟲、水螅和渦蟲都是較為常見的小型淡水低等動物，能代表不同營養(yǎng)級別，選用合適的代表性物種對推導我國水質(zhì)基準具有重要意義。水質(zhì)基準受試生物篩選是我國發(fā)展本土水質(zhì)基準的重要環(huán)節(jié)之一，最近已有相關(guān)的系列研究[15-18]，利用物種敏感性分布分析方法對本土魚類、兩棲類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物及水生昆蟲進行了受試生物篩選研究，提出了建議作為基準受試生物的水生動物種類，彌補了國內(nèi)外此方面研究的不足，但是對輪蟲動物門、腔腸動物門和扁形動物門的物種篩選研究尚未見報道。

該研究選擇我國本土代表性輪蟲、水螅和渦蟲，從中篩選出對每種生物毒性最大的污染物，分析各污染物的物種敏感度分布。在此基礎(chǔ)上，提出本土輪蟲、水螅和渦蟲的基準研究受試生物名單，以期為我國水質(zhì)基準研究提供支持。

1 材料與方法(Materials and Methods)

1.1 本土代表性輪蟲、水螅、渦蟲的篩選

依據(jù)公開發(fā)表的文獻對我國輪蟲、水螅、渦蟲的分布進行調(diào)查，篩選原則包括地理分布、生態(tài)學意義、污染物毒性數(shù)據(jù)量、特有性及可獲得性等，其中地理分布范圍為重要指標。

1.2 毒性數(shù)據(jù)篩選與分析

參照水生生物基準的數(shù)據(jù)篩選原則[12]，篩查ECOTOX[19]及公開發(fā)表的文獻中各類污染物對本土代表性輪蟲、水螅、渦蟲的急性毒性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)篩選的主要原則包括：(1)要有明確的測試終點、暴露時間及試驗條件的相關(guān)描述；(2)毒性試驗指標為24 h、48 h或96 h的LC50；(3)優(yōu)先選擇流水式試驗及對試驗溶液濃度有監(jiān)控的毒性數(shù)據(jù)；(4)一些有問題或有疑點的數(shù)據(jù)，如沒有設立對照組等試驗設計不科學的，試驗生物曾經(jīng)暴露于污染物中的均不能采用；(5)同生物屬的急性毒性數(shù)據(jù)如果差異過大(超出1個數(shù)量級)，應作為有疑點的數(shù)據(jù)而謹慎使用；(6)對于同一個物種或同一個終點有多個毒性值可用時，使用其幾何平均值。

對于篩選得到的毒性數(shù)據(jù)：首先利用同一物種的急性毒性值的幾何平均值求出SMAVs (species mean acute values，種平均毒性值)，即同物種的LC50和EC50求得的幾何平均值為急性種平均毒性值。并對污染物的SMAVs從小到大進行排序；選出排名前三的污染物名單，序號越小表明毒性越大；數(shù)據(jù)分析軟件為Origin9.0。

根據(jù)《生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(水環(huán)境部分)》[20]中污染物的毒性分級標準，將目標污染物質(zhì)對水生植物的毒性進行分級，即：LC50< 1 mg·L-1為劇毒；LC50= 1～100 mg·L-1為高毒；LC50= 100～1 000 mg·L-1為中等毒性；LC50= 1 000～10 000 mg·L-1為低毒；LC50> 10 000 mg·L-1為微毒或無毒。

1.3 污染物毒性數(shù)據(jù)篩選與分析

依據(jù)文獻方法[15-18]，重新篩選對目標生物毒性最大污染物的急性生物毒性數(shù)據(jù)，計算SMAV，然后對每種水生生物的不同污染物的SMAV排序，獲得排序在前3位的污染物類別，對毒性最大的污染物，重新篩選其急性生物毒性數(shù)據(jù)，進行本土代表性輪蟲、水螅、渦蟲對各污染物的敏感度分析，確定對污染物敏感的生物類別，提出受試生物名單。

關(guān)于物種敏感性分級的研究較少，根據(jù)水質(zhì)基準技術(shù)慣例，水質(zhì)基準值可以保護95%生物[12,21]，因此如果生物的累積概率(生物受污染物脅迫的比例)小于5%，即使是水質(zhì)基準也無法對其進行保護，可將該生物界定為非常敏感，當受脅迫的生物分別超過15%和30%時，污染物具有“一定風險”和“明顯風險”[22]，物種累積概率低于上述限值的生物分別屬于敏感和較敏感，根據(jù)荷蘭公共衛(wèi)生和環(huán)境研究院(RIVM)風險評估技術(shù)導則，當受脅迫生物超過50%時，污染物為“嚴重風險”[23]，可將物種累積概率超過50%的物種定義為不敏感。

2 結(jié)果(Results)

2.1 本土代表性輪蟲、水螅、渦蟲

調(diào)研結(jié)果表明，我國輪蟲常見的有旋輪屬(Philodina)、豬吻輪屬(Dicraniphorus)、腔輪屬(Lecane)和水輪屬(Epiphanes)等，常見的萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)、褶皺臂尾輪蟲(Brachionus plicatilis)、四齒腔輪蟲(Lecane quadridentata)、龜甲輪蟲(Keratella cochlearis)分布范圍如表1。在世界上已發(fā)現(xiàn)的4屬水螅包括原水螅屬(Protohydra)、水螅屬(Hydra)、柄水螅屬(Pelmatohydra)和綠水螅屬(Chlorohydra)，我國存在分布記錄的水螅屬有普通水螅(Hydra vulgaris)、褐水螅(Hydra oligactis)和綠水螅(Hydra viridissima)。渦蟲是扁形動物門(Platyhelminthes)渦蟲綱(Turbellaria)中淡水生活的習見種類，屬三腸目(Tricladida)，世界上已發(fā)現(xiàn)近400種，我國記錄7種，由于我國動物學界從事渦蟲研究者甚少，因此，主要根據(jù)ECOTOX數(shù)據(jù)庫的毒性效應數(shù)據(jù)，結(jié)合本土具有典型代表性的物種和以往的研究數(shù)據(jù)，選擇了渦蟲綱里唯一的世界廣布種，日本三角渦蟲(Dugesia japonica)，它分布最廣，是亞洲東部常見的一種。

表1 我國本土代表性輪蟲、水螅、渦蟲及其分布范圍

2.2 對輪蟲、水螅、渦蟲毒性最大的污染物

對8種代表性物種的急性毒性數(shù)據(jù)篩選排序，毒性最大的3種污染物如表2所示，篩選得到的13種污染物主要包括4種重金屬、3種農(nóng)藥、2種有機錫化物、2種表面活性劑、1種吡啶胺類殺菌劑，所有污染物對篩選物種表現(xiàn)為劇毒，氟啶胺對萼花臂尾輪蟲和日本三角渦蟲毒性最大，SMAVs分別為1.6 μg·L-1和46.73 μg·L-1；三丁基氧化錫對褐水螅和綠水螅毒性最大，SMAVs分別為0.71 μg·L-1和1.70 μg·L-1；三正丁基氫錫對萼花臂尾輪蟲和褶皺臂尾輪蟲毒性都較大，SMAVs分別為19 μg·L-1和11 μg·L-1；重金屬銅、銀、鎘、汞毒性較大，對普通水螅毒性最大的3種污染物均為重金屬，而對龜甲輪蟲和日本三角渦蟲毒性排前3位的不包括重金屬，3種農(nóng)藥敵百蟲、五氯酚鈉、2,3,4,6-四氯苯酚，對龜甲輪蟲毒性較大，其中五氯酚鈉對四齒腔輪蟲和龜甲輪蟲毒性排名第一，表面活性劑十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉對輪蟲和渦蟲均有較大毒性。

2.3 污染物的物種敏感度分布與基準受試生物的確定

根據(jù)對8種代表性物種毒性最大13種污染物的急性毒性數(shù)據(jù)，繪制各污染物的物種敏感度分布如圖1所示。

目前根據(jù)累積概率對物種敏感性分級的研究較缺乏，最近的研究認為物種敏感度與累積概率關(guān)系為：累計概率大于5%小于15%時屬敏感，大于15%小于30%時較敏感，大于50%時不敏感，敏感物種可推薦為基準受試生物[12,18-20]，輪蟲、水螅、渦蟲對污染物的累積概率和敏感性如表3所示。

表2 對代表性輪蟲、水螅、渦蟲毒性最大的污染物

注：SMAV表示種平均毒性值。

Note: SMAV stands for species mean acute values.

表3 8種代表性輪蟲、水螅、渦蟲對污染物的累積概率及敏感性

圖1 13種污染物的物種敏感度分布曲線Fig. 1 Species sensitivity distribution of the thirteen pollutants

圖1 續(xù)Fig. 1 Continued

由圖1和表3可以看出，代表性輪蟲和水螅對銅都較敏感，敏感性排序為褶皺臂尾輪蟲>萼花臂尾輪蟲>綠水螅>普通水螅>褐水螅>四齒腔輪蟲，其中褶皺臂尾輪蟲的累積概率僅為2.6%，低于5%，表現(xiàn)為非常敏感，即使水質(zhì)基準閾值可能也無法保護。而對萼花臂尾輪蟲毒性最大的3種污染物為氟啶胺、銀、三正丁基氫錫，不包括銅。但是萼花臂尾輪蟲對銅的累積概率為6.5%，表現(xiàn)為敏感，對銀的累計概率為18.9%，較敏感，重金屬污染物對萼花臂尾輪蟲的毒性由大到小排序為銀>銅>汞，表明在水環(huán)境中萼花臂尾輪蟲對重金屬污染物很敏感，萼花臂尾輪蟲對重金屬污染物有很好的指示作用。汞對褶皺臂尾輪蟲、褐水螅和普通水螅毒性排在前3位，其中褶皺臂尾輪蟲敏感性大于褐水螅，普通水螅的累積概率最小，為6.25%，表明普通水?？勺鳛橹亟饘兕愇廴疚锾貏e是汞的指示生物及基準研究受試生物。鎘對水螅的毒性較大，特別是綠水螅，其在鎘的物種敏感度分布中排名第一，累積概率僅為0.56%，說明綠水螅對鎘極度敏感，而褐水螅和普通水螅的累積概率均超過30%，對鎘相對不那么敏感。

龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲對農(nóng)藥五氯酚鈉最為敏感，在污染物的物種敏感度分布中累積概率分別為5.06%和7.59%，均低于15%，而萼花臂尾輪蟲的累積概率超過了30%，表現(xiàn)為相對不那么敏感，褶皺臂尾輪蟲甚至對其有很強的耐受性。對于敵百蟲，龜甲輪蟲的累積概率為15.9%，較敏感，褶皺臂尾輪蟲表現(xiàn)為不敏感。2,3,4,6-四氯苯酚對龜甲輪蟲毒性高，但龜甲輪蟲的累積概率達到了50%，說明對該農(nóng)藥不敏感。

萼花臂尾輪蟲和褶皺臂尾輪蟲對于三正丁基氫錫均很敏感，但是在三正丁基氫錫的物種敏感度分布中，二者的累積概率均超過50%，可能是毒性數(shù)據(jù)大部分來自甲殼類，缺少魚、兩棲類等水生生物數(shù)據(jù)；而三丁基氧化錫對褐水螅和綠水螅的毒性最大，其物種敏感度分布圖中二者的累積概率也均低于15%，分別為6.9%和13.8%，表明水?？赡軐τ袡C錫化合物有較強的敏感性。

萼花臂尾輪蟲和日本三角渦蟲對氟啶胺最為敏感，二者在氟啶胺的物種敏感度分布中的累積概率也均低于30%，尤其是萼花臂尾輪蟲對其耐受性最差，累積概率僅為6.67%，可以作為吡啶胺類殺菌劑污染的指示生物及基準研究受試生物。四齒腔輪蟲在十二烷基硫酸鈉的物種敏感性分布中累積概率為2.6%，低于5%，表現(xiàn)為非常敏感，不能成為水質(zhì)基準保護的對象，日本三角渦蟲對四氯化碳、十二烷基苯磺酸鈉的敏感性位置排名第一，說明其對這2種污染物的指示作用比其他的水生動物更加靈敏，表明日本三角渦蟲可作為這3種污染物水質(zhì)基準推導的理想受試生物。

3 討論(Discussion)

全世界現(xiàn)存的輪蟲種類約有2 000種，絕大多數(shù)在淡水水體中生活[26]，褶皺臂尾輪蟲對鹽度的適應能力很強，分布于河口的半咸水域，因此在淡水水質(zhì)基準物種篩選中也可適時考慮。最近的研究利用物種敏感性分布分析方法對本土魚類、兩棲類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物及水生昆蟲進行了受試生物篩選，提出了建議作為基準受試生物的10種魚類，5種兩棲類，12種甲殼類，4屬環(huán)節(jié)動物，3屬水生昆蟲。本研究篩選出3種輪蟲、3種水螅、1種渦蟲，污染物種類主要包括重金屬、農(nóng)藥等。

銅和鎘對水螅屬的毒性大小取決于水螅物種，對于綠水螅，銅的毒性小于鎘，但是對于普通水螅和褐水螅，銅的毒性大于鎘，這與Karntanut等[27]研究所得結(jié)論一致。有機錫化合物是一種較強的內(nèi)分泌干擾物，許多發(fā)達國家都將其列為優(yōu)先控制的有毒污染物[28-31]，三丁基氧化錫對褐水螅和綠水螅的的SMAV分別為0.71和1.70 μg·L-1，累積概率分別為6.9%和13.8%，但對正顫蚓毒性更大[18]，SMAV僅為0.1 μg·L-1，物種對三丁基氧化錫的累積概率均低于15%，表明褐水螅和綠水螅與正顫蚓均可作為基準受試生物。農(nóng)藥五氯酚鈉對龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲的毒性值遠遠低于推薦的環(huán)節(jié)動物基準受試生物仙女蟲[18]，說明龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲對此類污染物比環(huán)節(jié)動物更敏感，更適合作為基準受試生物。在自然水體中，表面活性劑的濃度較小，遠未對水生生物產(chǎn)生毒害，但是在某些極端水域，如排污口處，由于生產(chǎn)與生活污水的集中排放，這些水體中表面活性劑的濃度可能很高，對河口性和沿岸性生物可能會產(chǎn)生明顯的影響。因此，選取敏感的受試生物，對水體中有機化合污染物的監(jiān)測和水質(zhì)基準閾值推導有著重要的意義。萼花臂尾輪蟲對十二烷基苯硫酸鈉不是最敏感的，但累積概率小于30%，表明萼花臂尾輪蟲也可作為表面活性劑的指示生物。

之前的研究顯示，有機磷農(nóng)藥如毒死蜱、敵百蟲等，有機氯農(nóng)藥如林丹等及菊酯類農(nóng)藥對魚類、兩棲類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物及水生昆蟲有較高毒性[15-18]。在本研究中，有機磷農(nóng)藥敵百蟲和有機氯農(nóng)藥五氯酚鈉、四氯苯酚也對輪蟲、水螅、渦蟲毒性很強，龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲對五氯酚鈉的敏感性甚至要比其他類水生生物更高，而對魚類毒性較高的菊酯類農(nóng)藥對輪蟲、水螅、渦蟲的毒性未在前列，可能由于此類研究較少，數(shù)據(jù)缺乏。而由于毒性數(shù)據(jù)的缺乏，還有本土的輪蟲、水螅、渦蟲未進行物種敏感性評價，隨著研究不斷深入和數(shù)據(jù)的積累，仍將有敏感的物種加入到基準受試生物名單中。

本研究中所搜集的試驗數(shù)據(jù)均為急性毒性數(shù)據(jù)，而水質(zhì)基準研究中慢性毒性數(shù)據(jù)更能反映物種的敏感性。但由于慢性試驗時間長，費用高，慢性毒性數(shù)據(jù)相對不足，目前很多慢性毒性數(shù)據(jù)是根據(jù)急性慢性比值法(ACR)推算的，物種對污染物的敏感度趨勢是相似的，因此在現(xiàn)階段用急性毒性數(shù)據(jù)分析對污染物的敏感性可以為敏感受試生物篩選提供重要的參考。

綜上所述，基于對本土代表性的輪蟲、水螅、渦蟲的物種敏感性分析，篩選出分屬輪蟲動物門、腔腸動物門和扁形動物門的4科5屬的敏感性物種作為相關(guān)污染物水質(zhì)基準研究中備選的受試生物，得出了我國水生生物基準的本土受試輪蟲、水螅、渦蟲及對應的污染物，結(jié)果如下：萼花臂尾輪蟲、綠水螅、普通水螅是銅的理想受試生物，普通水螅是汞的理想受試生物；龜甲輪蟲和四齒腔輪蟲是農(nóng)藥如五氯酚鈉的理想受試生物；褐水螅和綠水螅是有機錫化合物如三丁基氧化錫的理想受試生物；萼花臂尾輪蟲是吡啶胺類殺菌劑(如氟啶胺)的理想受試生物；日本三角渦蟲是四氯化碳和表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉的理想受試生物。

[1] 黃祥飛, 席貽龍, 諸葛燕. 輪蟲[J]. 生物學通報, 1999, 34(11): 10-12

[2] 許丹丹, 席貽龍，馬杰, 等. Cd2+對角突臂尾輪蟲和曲腿龜甲輪蟲的急性毒性和生命表統(tǒng)計學參數(shù)的影響[J]. 生態(tài)學報, 2011, 31(17): 4874-4880

Xu D D, Xi Y L, Ma J, et al. Acute toxicity and effect of Cd2+on life table demography of Brachionus angularis and Keratella valga [J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(17): 4874-4880 (in Chinese)

[3] 陳天乙, 于仁誠, 孫紅文. 有機錫對輪蟲的毒性及QSAR分析[J]. 海洋通報, 1993, 12(6): 36-39

Chen T Y, Yu R C, Sun H W. Toxicity and QSAR of organotion compounds on Fotifer [J]. Marine Science Bulletin, 1993, 12(6): 36-39 (in Chinese)

[4] Ferrando M D, Andreu E. Feeding behavior as an index of copper stress in Daphnia magna and Brachionus calyciflorus [J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Pharmacology, Toxicology and Endocrinology, 1993, 106(2): 327-331

[5] Belgis C, Persoone G. Cyst-based toxicity tests XVII-Prefeeding advantages in short-chronic rotifer microbiotests [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2005, 60(1): 73-80

[6] 史新柏, 丁曙微, 范學銘, 等. 強壯水螅的特征及其與寡水螅的種間差別問題[J]. 動物學報, 1987, 33(2): 174-179

Shi X B, Ding S W, Fan X M, et al. The characteristics of Hydra robusta and its difference from H. oligactis [J]. Acta Zoologica Sinica, 1987, 33(2): 174-179 (in Chinese)

[7] Beach M J, Pascoe D. The role of Hydra vulgaris (Pallas) in assessing the toxicity of freshwater pollutants [J]. Water Research, 1998, 32(1): 101-106

[8] 劉昌平, 劉昌利, 王進. 四種常見農(nóng)藥對日本三角渦蟲的急性毒性研究[J]. 中國林副特產(chǎn), 2008, 6(6): 19-22

Liu C P, Liu C L, Wang J. Acute toxic study of four common pesticides on the Dugesia japonica [J]. Forest By-Product and Speciality in China, 2008, 6(6): 19-22 (in Chinese)

[9] 趙江沙, 曾兆. 銅、汞、鉛對渦蟲的急性毒性作用[J]. 應用與環(huán)境生物學報, 2004, 10(6): 750-753

Zhao J S, Zeng Z. Acute toxicity of Cu2+, Hg2+and Pb2+to planarian (Dugesia japonica) [J]. Chinese Journal of Applied & Environmental Biology, 2004, 10(6): 750-753 (in Chinese)

[10] 田貴全. 德國的水質(zhì)分類、水環(huán)境質(zhì)量及污水處理[J]. 山東環(huán)境, 1998, 86(5): 54-55

[11] 陳廣文, 呂九全, 馬金友, 等. 我國的淡水渦蟲[J]. 生物學通報, 2000, 35(7): 11-14

[12] US Environmental Protection Agency. Guidelines for deriving numerical national water quality criteria for the protection of aquatic organisms and their uses (PB 85-227049) [R]. Washington DC: US EPA, 1985

[13] Yan Z, Zhang Z, Wang H, et al. Development of aquatic life criteria for nitrobenzene in China [J]. Environmental Pollution, 2012, 162: 86-90

[14] Yan Z, Wang H, Wang Y, et al. Developing a national water quality criteria system in China [J]. Water Policy, 2013, 15(6): 936-942

[15] 王曉南, 鄭欣, 閆振廣, 等. 水質(zhì)基準魚類受試生物篩選[J]. 環(huán)境科學研究, 2014, 27(4): 341-348

Wang X N, Zheng X, Yan Z G, et al. Screening of native fishes for deriving aquatic life criteria [J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(4): 349-355 (in Chinese)

[16] 蔡靳, 閆振廣, 何麗, 等. 水質(zhì)基準兩棲類受試生物篩選[J]. 環(huán)境科學研究, 2014, 27(4): 349-355

Cai J, Yan Z G, He L, et al. Screening of native amphibians for deriving aquatic life criteria [J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(4): 349-355 (in Chinese)

[17] 鄭欣, 閆振廣, 王曉南, 等. 水質(zhì)基準甲殼類受試生物篩選[J]. 環(huán)境科學研究, 2014, 27(4): 356-364

Zheng X, Yan Z G, Wang X N, et al. Screening of native crustaceans for deriving aquatic life criteria [J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(4): 356-364 (in Chinese)

[18] 王偉莉, 閆振廣, 劉征濤, 等. 水質(zhì)基準本土環(huán)節(jié)動物及水生昆蟲受試生物篩選[J]. 環(huán)境科學研究, 2014, 27(4): 365-372

Wang W L, Yan Z G, Liu Z T, et al. Screening of native annelids and aquatic insects for deriving aquatic life criteria [J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(4): 365-372 (in Chinese)

[19] US Environmental Protection Agency. ECOTOX Database [DB]. (2014-08-10) [2014-08-10]. http://cfpub.epa.gov/ecotox/

[20] 國家環(huán)境保護局. 生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(水環(huán)境部分) [S]. 北京: 中國環(huán)境科學出版社, 1986

[21] Canadian Council of Ministers of the Environment. A protocol for the derivation of water quality guidelines for the protection of aquatic life 2007 [R]. Ottawa: CCME, 2007

[22] 閆振廣, 劉征濤, 孟偉. 遼河流域六價鉻和無機汞應急水質(zhì)標準研究[J]. 中國工程科學, 2013, 15(3): 26-32

Yan Z G, Liu Z T, Meng W. Development of emergency water quality standards for Cr6+and Hg2+in Liaohe River basin [J]. Engineering Sciences, 2013, 15(3): 26-32 (in Chinese)

[23] Vlaardingen P L A V, Verbruggen E M J. Guidance for the derivation of environmental risk limits within the framework of International and National Environmental Quality Standards for Substances in the Netherlands' (INS) [R]. Bilthoven: National Institute for Public Health and the Environment, 2007

[24] 陳娜, 郝家勝, 王瑩, 等. 銅、鉛、鎘、鋅、汞和銀離子復合污染對水螅的急性毒性效應[J]. 生物學雜志, 2007, 24(3): 32-35

Chen N, Hao J S, Wang Y, et al. Single and binary- combined acute toxicity of heavy metal ion Hg2+, Cu2+, Cd2+, Ag+, Zn2+and Pb2+to hydra [J]. Journal of Biology, 2007, 24(3): 32-35 (in Chinese)

[25] 歐小兵, 李海云, 陳永煌, 等. 銅、鎘對水螅的急性和聯(lián)合毒性作用[J]. 環(huán)境污染與防治, 2006, 28(8): 584-588

Ou X B, Li H Y, Chen Y H, et al. Toxicity and toxic effects of heavy metals cadmium and copper on Hydra sp [J]. Environmental Pollution & Control, 2006, 28(8):584-588 (in Chinese)

[26] 江巍, 宋振榮. 褶皺臂尾輪蟲高密度培育技術(shù)的研究[J]. 福建水產(chǎn), 2008(2): 13-16

Jiang W, Song Z R. The high density cultivation technology of Brachionus plicatilis [J]. Journal of Fujian Fisheries, 2008(2): 13-16 (in Chinese)

[27] Karntanut W, Pascoe D. Effects of removing symbiotic green algae on the response of Hydra viridissima (Pallas 1776) to metals [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2005, 60(3): 301-305

[28] Prange A, Jantzen E. Determination of organometallic species by gas chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry [J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1996, 10(9): 105-109

[29] De Mora S J, Pelletier E. Environmental tributyltin research: Past, present, future [J]. Environmental Technology, 1997, 18(2): 1169-1177

[30] Laughlin R B. Bioaccumulation of TBT by aquatic organisms [M]. New York: Chapman & Hall, 1996: 331-357

[31] 李紅莉, 高虹, 徐曉琳, 等. 有機錫化合物在中國環(huán)境行為的研究狀況[J]. 環(huán)境科學動態(tài), 2003(2): 15-17

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Screening of Native Rotifers, Hydra, Planaria for Deriving Aquatic Life Criteria

Zheng Xin, Yan Zhenguang*, Liu Zhengtao, Liu Tingting, Wang Xiaonan, Wu Jiangyue, Wang Weili

State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environmental Protection Key Laboratory of Ecological Effect and Risk Assessment of Chemicals, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

4 June 2014 accepted 4 September 2014

Rotifers, hydra, planaria are important biological community in aquatic ecosystem. They play important role on the study of aquatic life criteria due to their high sensitivity to pollutants. On the basis of biota data in China, eight representative native rotifers, hydra, and planaria were selected. The pollutant acute toxicity data of these species were collected and screened according to the water quality criteria derivation guidelines of the US EPA. The results of data analysis showed that there were thirteen categories of pollutants which were most toxic to these species, including heavy metals, pesticides, organic tin compounds, surfactants, and pyridylamino fungicides. The species sensitivities were classified by the cumulative probability from the sensitivity distribution curves of the most toxic pollutants. The analysis of the species sensitivity distribution showed that the cumulative probability of Brachionus calyciflorus, Hydra viridissima and Hydra vulgaris to copper were 6.5%, 8.5% and 10.4%, respectively. Hydra vulgaris to mercury was 6.3%. Keratella cochlearis and Lecane quadridentata to sodium pentachlorophenolate were 5.1% and 7.6%. Hydra oligactis and Hydra viridissima to bis(tributyltin) oxide were 6.9% and 13.8%, respectively. Brachionus calyciflorus to fluazinam was 6.7%. Dugesia japonica to carbon tetrachloride and sodium dodecylbenzenesulphonate were 6.7% and 7.1%. These results showed that Brachionus calyciflorus, Hydra viridissima were sensitive to copper, and Hydra vulgaris was sensitive to copper and mercury. Lecane quadridentata and Keratella cochleari were sensitive to pesticide. Hydra oligactis and Hydra viridissima were sensitive to organic tin compounds. Brachionu scalyciflorus were sensitive to pyridine amides fungicides. Dugesia japonica was sensitive to carbon tetrachloride and surfactant. These seven species may act as the test organisms for development of water quality criteria.

test organisms, rotifers; hydra; planaria; aquatic life criteria; species sensitivity distribution

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07501-003-06)；科技部科技基礎(chǔ)性工作專項(2014FY120600)

鄭欣(1981-)，女，博士，助理研究員，研究方向為水質(zhì)基準與標準，E-mail: Zhengxin@craes.org.cn

*通訊作者(Corresponding author)，E-mail: zgyan@craes.org.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20140604002

2014-06-04 錄用日期：2014-09-04

1673-5897(2015)1-225-10

X171.5

A

閆振廣(1972—)，男，博士，副研究員，研究方向為水質(zhì)基準與生態(tài)毒理學，發(fā)表論文50余篇。

鄭欣, 閆振廣, 劉征濤, 等. 水生生物水質(zhì)基準研究中輪蟲、水螅、渦蟲類受試生物的篩選[J]. 生態(tài)毒理學報, 2015, 10(1): 225-234

Zheng X, Yan Z G, Liu Z T, et al. Screening of native rotifers, hydra, planaria for deriving aquatic life criteria [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(1): 225-234(in Chinese)