氟對孔雀魚的急性毒性及安全濃度評價

薛文娟,李守杰,賈如輝，宋　杰，曹謹玲，陳劍杰，宋　晶，羅永巨

(1.渭南職業(yè)技術學院，陜西渭南　714000；

2.山西農業(yè)大學動物科技學院，山西省生態(tài)畜牧與環(huán)境獸醫(yī)學重點實驗室,山西太谷　030801；

3.廣西水產科學研究院，南寧　530021)

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氟對孔雀魚的急性毒性及安全濃度評價

薛文娟1，2,李守杰1,賈如輝2，宋杰2，曹謹玲2，陳劍杰2，宋晶2，羅永巨3

(1.渭南職業(yè)技術學院，陜西渭南714000；

2.山西農業(yè)大學動物科技學院，山西省生態(tài)畜牧與環(huán)境獸醫(yī)學重點實驗室,山西太谷030801；

3.廣西水產科學研究院，南寧530021)

摘要：為檢測氟對魚類的生態(tài)毒性效應，采用靜態(tài)生物毒性試驗方法研究了氟離子對孔雀魚(Poeciliareticulate)幼魚的急性毒性效應，記錄其中毒癥狀及24 h，48 h，72 h和96 h死亡數，并進行統(tǒng)計分析。結果表明：氟暴露條件下孔雀魚幼魚出現焦躁不安、失去平衡、呼吸減弱等中毒癥狀，且隨著氟暴露濃度的增加和暴露時間的延長，死亡率逐漸增加，存在明顯的劑量效應和時間效應關系；氟對孔雀魚幼魚24 h、48 h、72 h、96 h的 LC50分別為397.38、231.36、207.73、200.24 mg/L，氟對孔雀魚幼魚的安全質量濃度為2.002 4 mg/L，說明氟離子對孔雀魚幼魚為低毒性。該值低于我國部分高氟地區(qū)地下水、地表水及人為氟污染水體中的氟離子濃度。

關鍵詞：氟;孔雀魚(Poeciliareticulate)幼魚;急性毒性;安全濃度;LC50

氟在自然界中以氟化物的形式存在，因其化學性質極其活潑，在化學、醫(yī)學、農業(yè)、民用工業(yè)、軍事工業(yè)中廣泛應用。近年來，由于自然和人為因素的影響，某些地區(qū)地表水和江河湖口的水中含氟量已超標[1]。丁堅平等[2]報道貴陽含氟工業(yè)排放廢水中氟含量高達 96.8 mg/L。吳國娟等[3]報道螳螂川化工廠工業(yè)廢水中氟化物含量高達 3 000~5 000 mg/L。中國部分地區(qū)養(yǎng)殖水體中的含氟量較高[4,5]，會對漁業(yè)產生毒害效應。研究表明，過量的氟能對魚血液指標[6]、形態(tài)和行為指標[7,8]以及細胞結構[9-11]產生影響，會導致魚類發(fā)生各種急性與慢性效應，如生長發(fā)育減緩[12]、死亡率升高,鰓、肝、腦等發(fā)生病理學變化[9-10,13],組織畸形[12,14-15],魚體代謝紊亂[6,16-17]等。

孔雀魚(Poeciliareticulate)屬鳉形目花鳉科花鳉屬，是一種小型淡水熱帶觀賞魚。該魚在幼魚階段對外界環(huán)境最為敏感，因此是檢測環(huán)境毒物對水生生物毒性的理想實驗魚。本試驗以孔雀魚幼魚為試驗材料研究氟對孔雀魚幼魚的急性毒性，旨在為進一步研究氟對魚類乃至水生生物的毒性提供基礎數據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗所用孔雀魚幼魚為山西農業(yè)大學水產實驗室繁殖獲得的同批出生后1個月的健康活潑幼魚，平均體長1 cm。種魚購買自太原市花鳥魚市場。所用氟化鈉為分析純，相對分子質量為41.99，氟化鈉含量=98.0%，購自天津市紅巖化學試劑廠。

1.2試驗方法

1.2.1預試驗

試驗前孔雀魚在經顆?；钚蕴窟^濾并曝氣3 d的自來水中馴養(yǎng)7 d，馴養(yǎng)期間自然死亡率保持在5%以下，選擇健康活潑、反應靈敏、大小一致的幼魚用于試驗。試驗前24 h停止喂食。每個燒杯中加入500 mL氟化鈉稀釋液，其中氟離子濃度分別為100 mg/L、150 mg/L、225 mg/L、337 mg/L、520 mg/L和759 mg/L。試驗開始后，保持水溫20 ℃左右，溶氧保持在5 mg/L左右。為保證試驗濃度的準確性，每24 h更換全部試驗液。記錄孔雀魚幼魚的行為、中毒癥狀及24、48、72和96 h的死亡尾數(輕觸魚苗尾部，若無任何反應，則視為死亡)，并及時撈出死亡個體。

1.2.2正式試驗

根據預試驗得出的結果，在包括使24 h魚全部死亡的最低濃度和96 h魚類全部存活的最高濃度之間設置12個濃度，氟離子濃度分別為0、150、175、225、250、275、300、335、360、400、440和500 mg/L，每個濃度設三個平行。氟暴露后前8 h每隔1 h觀察1次幼魚行為、中毒癥狀及其死亡情況，之后每隔6 h直至暴露后120 h。及時撈出死亡幼魚，并分別記錄24、48、72和96 h的死亡尾數。試驗期間每天定期監(jiān)測水質，水溫(24±1) ℃，DO=5.0 mg/L，pH值7.0左右。

1.3數據統(tǒng)計

用Excel表格對數據進行處理和回歸性分析[18]，按照概率單位法，將各處理組不同時間平均累計死亡百分數轉換成概率單位，同時將試驗液質量濃度轉換成濃度對數，以濃度對數為橫坐標，死亡百分數的概率單位為縱坐標，得出概率單位與試驗液質量濃度對數的回歸方程，求出氟離子對孔雀魚幼魚的半致死濃度(LC50)及95%置信區(qū)間，利用公式SC=96h LC50×0.01計算安全濃度[19]。

2試驗結果

2.1孔雀魚幼魚氟中毒癥狀

魚中毒表現為：開始時幼魚焦躁不安，無規(guī)律快速游動，呼吸頻率加快，隨著暴露時間延長游泳能力和呼吸減弱，魚體側翻，失去平衡，尾鰭不擺動，浮于水面或沉底，最后魚體死亡，沉于水底。頭部出現白色絮狀物。

2.2氟對孔雀魚幼魚的急性毒性

2.2.1預試驗結果

氟化鈉暴露24 h全部死亡的最小劑量和96 h無死亡的最大劑量分別為520 mg/L和100 mg/L。759 mg/L組暴露1 h時幼魚出現焦躁不安，無規(guī)律亂串，呼吸頻率加快，接著活力下降，魚體側翻，尾鰭不擺動，觸動時沿著杯壁游動，腹鰭擺動頻率下降，4 h時開始出現死亡現象，在12 h時全部死亡，死亡后頭部出現白色絮狀物。520 mg/L組2 h時出現中毒癥狀，24 h時僅有一條存活。337 mg/L組在12 h后出現中毒癥狀，24 h時2條死亡。150 mg/L和225 mg/L 48 h后才出現中毒癥狀，72 h出現死亡個體。在試驗開始后100~337 mg/L各組幼魚出現開始時活動力下降，之后活力恢復個體。

2.2.2正式試驗結果

試驗開始后，幼魚基本能適應暴露環(huán)境，但隨著暴露時間的延長，從高濃度到低濃度逐漸出現中毒癥狀和死亡現象，對照組沒有出現中毒和死亡現象。300~500 mg/L組24 h出現死亡，未死亡個體活動能力明顯受阻，實驗結束時各組幼魚全部死亡。且500 mg/L組早在2 h時出現中毒癥狀，6 h

圖1　孔雀魚幼魚在不同濃度氟溶液中暴露不同

時就已經出現死亡個體：360~500 mg/L在48 h全部死亡。150~275 mg/L其余各組在48 h時均出現死亡個體，且隨著濃度的增加死亡個體呈上升趨勢。由圖1可見，隨著氟離子濃度和暴露時間的增加，孔雀魚幼魚死亡率逐漸上升，顯現明顯的劑量-效應關系和時間-效應關系。

氟離子對孔雀魚幼魚的半致死濃度及安全濃度見表1。由表1可知，氟離子對孔雀魚幼魚96 h的半致死濃度為200.24 mg/L，安全濃度為2.002 4 mg/L。且隨著試驗時間的延長，LC50減小。根據魚類毒性分級標準[20]，96 h LC50<1 mg/L為劇毒，1~10 mg/L為高毒；10~100 mg/L為中等毒性；大于100 mg/L為低毒，>10 000 mg/L為微毒或無毒，判斷為低毒性。

表1　不同暴露時間氟對孔雀魚幼魚的半致死濃度及安全濃度

注：回歸方程中，y為死亡率，x為濃度對數。

3討論

不同魚類對氟的敏感性不同，幾種魚的急性毒性LC50見表2。LC50越高表示敏感性越低。由此可看出列出的幾種魚中刺魚(Gasterosteusaculeatus)[21]的敏感性最低，呆鰷魚[22](Pimephalespromelas)次之，鱒魚類對氟的敏感性最高。這可能是因為不同魚類對水質的要求及環(huán)境的適應能力存在差別，這就導致了不同種類的魚對氟離子的耐受性不同。虹鱒(Oncorhynchusmykiss)與褐鱒(Salmotrutta)都屬于鮭屬魚類，但虹鱒敏感性高于褐鱒，提示同屬魚不同種間對氟的敏感性也存在差異。此外還有報道發(fā)現虹鱒、褐鱒等淡水魚類對氟的敏感性低于淡水無脊椎動物[23]。本研究在在水溫19 ℃，水硬度為20~23 mg/L，采用一月齡孔雀魚做試驗的條件下，得出氟對孔雀魚幼魚96 h的LC50為200.24 mg/L，且在高達100 mg/L的氟離子濃度下仍能正常存活。據文獻報道分析得到，與相似試驗條件下其他魚類對高氟的耐受性相比：孔雀魚對氟離子的敏感性低于西伯利亞鱘魚[19]和虹鱒[24]，高于刺魚[21]和斑馬魚[25]，96h的LC50見表2，究其原因可能是水生動物種類、規(guī)格[26]、生命階段[27]及健康狀況等生物因子均會影響受試生物對氟的敏感性。另外，水的溫度[28]、pH[29]、硬度[26,30]、氟離子含量[26]等非生物因子也會影響氟對水生生物的毒性。有研究表明，隨著水硬度的增加，氟對水生生物的毒性減小[22]，當水硬度(以CaCO3計算)從17 mg/L升到385 mg/L時，96 h LC50從51 mg/L升到193 mg/L，其影響機理還有待進一步研究。

表2　幾種魚類對氟的急性毒性LC50

周永欣[31]報道，安全濃度為96 h LC50值的0.1~0.01倍。氟是一種持久性生物積累物，屬于慢性毒物，因此本試驗采用0.01作為安全因子計算安全濃度。試驗結果表明，氟對孔雀魚幼魚的安全濃度為2.002 4 mg/L。目前我國規(guī)定的氟漁業(yè)水質標準及地表水環(huán)境質量標準均為1.0 mg/L[20]，而氟對魚類的安全濃度還未正式制定，研究氟對多種水生生物的急慢性毒性是一項重要基礎工作。

隨著環(huán)境污染的日益加劇，部分養(yǎng)殖水域中氟離子濃度已經遠遠超過本試驗得出的安全濃度及其他推薦的氟濃度值。建議水產養(yǎng)殖中將氟作為一項常規(guī)檢測指標，特別是高氟地區(qū)的地下水，在養(yǎng)殖前應先檢測一下水中的氟離子濃度，必要時先采取措施降低氟含量后再進行養(yǎng)殖。由于無機氟可在水生生產者和消費者中積累、傳遞，因此進一步開展氟通過食物鏈的生物傳遞的研究也很有必要。

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(責任編輯：張瀟峮)

Acute toxicity and safety assessment of fluoride on juveniles

Poecilia reticulate

XUE Wen-juan1，2,Li Shou-jie1,JIA Ru-hui2,SONG Jie2,CAO Jin-ling2,CHEN Jian-jie2,

SONG Jing2,LUO Yong-ju3

(1.WeinanVocationalandTechnicalCollege,Weinan714000,Shanxi;China;

2.KeyLabofEcologicalAnimalHusbandryandEnvironmentalVeterinaryMedicineofShanxiProvince,

Collegeofanimalscienceoftechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,Shanxi,China;

3.GuangxiAcademyofFisherySciences,Nanning530021,China)

Abstract：Static acute toxicity trial on juvenilePoeciliareticulatewas carried out to explore the safe criteria of fluoride to fish.Toxicity symptoms of fluoride in juvenileP.reticulateincluded abnormal motility,anxiety,loss of equilibrium,changes in gill ventilation.The mortality rate of juvenileP.reticulateincreased with the elevated fluoride concentration and prolonged exposure time,and there were obvious dose-response and time-response relationships.The LC50of fluoride in 24 h,48 h,72 h,and 96 h on juvenileP.reticulatewere 397.38,231.36,207.73,200.24 mg/L,respectively.The safe concentration of fluoride in water for juvenileP.reticulatewas 2.002 4 mg/L,indicating that the toxicity of fluoride on juvenileP.reticulatebelong to low toxicity.Based on the fluoride concentration in water of China,the results highlighted the necessity of management of fluoride in water to protect aquatic animals and provide basic data for the further research on the fluoride toxicology ofP.reticulate.

Key words：fluoride,larvalPoeciliareticulate;acute toxicity;safe concentration;LC50

中圖分類號：S931.3

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6907-(2016)01-0099-04

作者簡介：第一薛文娟(1989-)女，碩士研究生，專業(yè)方向特種經濟動物飼養(yǎng)。E-mail：xuewenjuanhai@163.com通訊作者：曹謹玲。E-mail:caojinling7928@aliyun.com.

收稿日期：2014-04-15；

修訂日期：2015-10-23

資助項目：中國博士后科學基金項目(2012M520601,2013T60267)；山西省自然科學基金項目(2009021038)；山西農業(yè)大學科研啟動基金(XB2009003)；山西農業(yè)大學博士后基金(92462)；山西農業(yè)大學科技創(chuàng)新基金(2009005)