重鉻酸鉀對(duì)大型溞生長繁殖的毒性效應(yīng)評(píng)價(jià)

武　娟，胡傳祿，段路路

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重鉻酸鉀對(duì)大型溞生長繁殖的毒性效應(yīng)評(píng)價(jià)

武娟，胡傳祿，段路路

(上?；ぱ芯吭?，國家化學(xué)品及制品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，

上?；瘜W(xué)品公共安全工程技術(shù)研究中心，上海 200062)

摘要：大型溞繁殖試驗(yàn)是新化學(xué)物質(zhì)申報(bào)中二級(jí)及以上常規(guī)申報(bào)必須提供的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)之一。采用半靜態(tài)試驗(yàn)方式測(cè)試了重鉻酸鉀對(duì)大型溞(Daphnia magna Straus)生長繁殖的毒性效應(yīng)，試驗(yàn)濃度設(shè)定為0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同時(shí)進(jìn)行空白對(duì)照試驗(yàn)。采用紫外分光光度法對(duì)試驗(yàn)溶液進(jìn)行濃度分析，實(shí)測(cè)濃度保持在設(shè)定值的±20%內(nèi)，所以試驗(yàn)結(jié)果以設(shè)定值為基礎(chǔ)表示。結(jié)果表明：重鉻酸鉀對(duì)大型溞21d生長繁殖的無觀察效應(yīng)濃度為0.03mg/L，最低可觀察效應(yīng)濃度為0.05mg/L。

關(guān)鍵詞：大型溞(Daphnia magna Straus)；重鉻酸鉀；繁殖；毒性；效應(yīng)

化學(xué)品測(cè)試是為化學(xué)品管理提供受試物的理化特性或危險(xiǎn)性、生物系統(tǒng)效應(yīng)、降解與蓄積、健康效應(yīng)等數(shù)據(jù)而進(jìn)行的一個(gè)或一組實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果是進(jìn)行新化學(xué)物質(zhì)危險(xiǎn)(害)性鑒別、分類、標(biāo)簽和現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，也是對(duì)化學(xué)品進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)和管理的科學(xué)依據(jù)。新化學(xué)物質(zhì)是未列入中國現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)名錄的化學(xué)物質(zhì)。年生產(chǎn)或進(jìn)口量達(dá)到10t的新化學(xué)物質(zhì)，在申報(bào)登記的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)中，必須包括大型溞繁殖試驗(yàn)數(shù)據(jù)[1]。

重鉻酸鉀已作為《化學(xué)品測(cè)試方法》中藻類生長抑制試驗(yàn)、溞類急性活動(dòng)抑制試驗(yàn)的推薦參比物質(zhì)，以保證試驗(yàn)體系的可靠性[2,3]。如實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果和ISO 6341給出的重鉻酸鉀對(duì)溞類急性活動(dòng)抑制試驗(yàn)的24h EC50值范圍為0.6～1.7mg/L。然而，大型溞繁殖試驗(yàn)至今沒有推薦的參比物。本文研究了重鉻酸鉀對(duì)大型溞(DaphniamagnaStraus)生長繁殖的毒性效應(yīng)，以及其作為試驗(yàn)參比物的可行性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)樣品

重鉻酸鉀，純度≥99.8%，橙紅色結(jié)晶顆粒，貯于陰涼干燥處。

1.2試驗(yàn)儀器

Shimadzu UV-240紫外可見分光光度計(jì)，PB-10型pH(酸度計(jì))計(jì)，JPBJ-608型覆膜電極溶解氧測(cè)定儀，Motic SMZ-168型體式顯微鏡，RXZ型多段編程人工氣候箱。

1.3試驗(yàn)生物

大型溞(DaphniamagnaStraus)，購自天津農(nóng)學(xué)院。在本實(shí)驗(yàn)室馴養(yǎng)至少21d，馴養(yǎng)條件為：Elendt M4培養(yǎng)基；光照：每天16h；水溫：20℃±2℃；每天喂食1次濃縮的斜生柵藻和小球藻的混合藻液。試驗(yàn)之前，大型溞健康生長與繁殖無異?，F(xiàn)象。

1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置7個(gè)試驗(yàn)濃度，分別為：0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同時(shí)進(jìn)行空白對(duì)照組(Elendt M4培養(yǎng)基)試驗(yàn)。對(duì)照組和濃度組都設(shè)為10個(gè)平行，每個(gè)平行1只親溞。

1.5暴露條件

試驗(yàn)周期：21d；試驗(yàn)暴露方式：半靜態(tài)(每周更換3次試驗(yàn)培養(yǎng)基)；負(fù)載量：每100mL試驗(yàn)溶液1只親溞；光照：每天16h；水溫：20℃±2℃；溶解氧濃度：6.07mg/L～7.61mg/L；飼喂：每天喂食1次濃縮藻液，飼喂量為0.10mg C/溞·d。

1.6觀察與測(cè)定

從第一批幼溞出現(xiàn)開始，每天移出和記數(shù)每只親溞所產(chǎn)幼溞。統(tǒng)計(jì)存活幼溞數(shù)量，但出現(xiàn)死胎或死溞也應(yīng)記錄。每天記錄親溞死亡數(shù)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)用Motic體視顯微鏡及軟件測(cè)量親溞體長(即身體長度，不含肛刺)。每周測(cè)定1次換培養(yǎng)基前后所有試驗(yàn)容器中的溶解氧濃度、溫度和pH值。每周測(cè)定1次換培養(yǎng)基前后試驗(yàn)溶液中受試物濃度。

2結(jié)果

2.1定量分析方法驗(yàn)證

2.1.1分析條件

Shimadzu UV-240紫外可見分光光度計(jì)。波長：370nm；光程：10mm；吸收池類型：石英比色皿。

2.1.2線性

用Elendt M4培養(yǎng)基配制重鉻酸鉀濃度為0.01mg/L、0.02mg/L、0.04mg/L、0.08mg/L、0.16 mg/L和0.32mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分析各濃度吸光值與濃度的線性關(guān)系。得回歸線性方程為：y=0.0158x+0.0012，R2=0.9991。由上述回歸曲線可知，該方法對(duì)重鉻酸鉀的線性范圍是0.01mg/L ～0.32mg/L。

2.1.3精密度

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液中3組濃度(0.01mg/L、0.04mg/L和0.16mg/L)分別重復(fù)測(cè)定6次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.38%、2.13%和2.84%。

2.1.4添加回收率

配制0.02mg/L、0.05mg/L和0.10mg/L 3個(gè)濃度梯度的重鉻酸鉀水溶液，每個(gè)濃度重復(fù)3次，根據(jù)每個(gè)濃度的平均吸光值求出濃度。計(jì)算得到回收率分別為105.5%、111.1%和111.1%。

2.2穩(wěn)定性分析

配制0.10 mg/L的樣品水溶液，將該溶液放置在與毒性試驗(yàn)相同的環(huán)境下，分別于0h及每間隔24h取樣測(cè)定濃度。結(jié)果表明，重鉻酸鉀的水溶液在96h內(nèi)維持在設(shè)定濃度的80%～120%。因此，結(jié)果以設(shè)定值為基礎(chǔ)。本試驗(yàn)選擇每周更換3次試驗(yàn)溶液的半靜態(tài)試驗(yàn)方式，受試物濃度滿足保持在設(shè)定值±20%以內(nèi)的要求。

2.3試驗(yàn)采樣與濃度分析

采用紫外分光光度法測(cè)定試驗(yàn)過程中的溶液濃度，每周隨機(jī)1次更換試驗(yàn)溶液時(shí)，測(cè)定新配制的最高濃度(0.25mg/L)與最低濃度(0.02mg/L)試驗(yàn)溶液，以及最高濃度(0.25mg/L)與最低濃度(0.02mg/L)組中待更換的舊的試驗(yàn)溶液。每個(gè)平行取樣體積為5mL。取樣時(shí)避免碰傷親溞。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，該受試物濃度保持在設(shè)定值的±20%內(nèi)，所以試驗(yàn)結(jié)果以設(shè)定值為基礎(chǔ)表示。

2.4試驗(yàn)容器中的水質(zhì)

整個(gè)試驗(yàn)期間，所有試驗(yàn)容器中溶液pH值在6.78～7.26，溶解氧(DO)為6.07～7.61mg/L，溫度為21.1～21.6℃。

2.5親溞的死亡數(shù)及其死亡時(shí)間

試驗(yàn)過程中，0.02mg/L、0.03mg/L和0.05mg/L濃度組沒有觀察到死亡。但是，隨著濃度的增高，0.07mg/L和0.11mg/L濃度組在試驗(yàn)第14d各死亡1只親溞，0.17mg/L劑量組在試驗(yàn)第9d死亡1只親溞，0.25mg/L濃度組在試驗(yàn)第8 d死亡1只親溞。

2.6親溞的生長

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)親溞體長的測(cè)量結(jié)果見表1。結(jié)果表明不影響親溞生長的濃度劑量為0.03mg/L，但是隨著濃度的增加，親溞的生長抑制表現(xiàn)顯著(P<0.05)。

表1　試驗(yàn)結(jié)束時(shí)存活親溞體長　mm

2.7繁殖情況

對(duì)照組和試驗(yàn)組在初次產(chǎn)溞時(shí)間上沒有明顯的差別(P>0.05)。0.02mg/L和0.03mg/L濃度組每只存活親溞所產(chǎn)存活幼溞總數(shù)與對(duì)照組相比差異不顯著(P>0.05)，但是，隨著濃度的增高，0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L和0.25mg/L濃度組每只存活親溞所產(chǎn)存活幼溞總數(shù)明顯減少，與對(duì)照組相比差異具有顯著性意義(P<0.05)。每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄見表2～表9。

表2　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(對(duì)照組)

表3　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.02mg/L組)

表4　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.03mg/L組)

表5　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.05mg/L組)

表6　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.07mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

表7　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.11mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

2.8內(nèi)稟增長率

內(nèi)稟增長率是種群的瞬時(shí)增長率，它不僅決定于出生率和死亡率，而且決定于種群世代發(fā)育時(shí)間。因此，內(nèi)稟增長率是描述種群增長能力的一個(gè)理想指標(biāo)[3]。本研究中各試驗(yàn)濃度組大型溞的內(nèi)稟增長率見表10。應(yīng)用SPSS軟件，通過概率單位法統(tǒng)計(jì)得出：重鉻酸鉀對(duì)大型溞種群增長產(chǎn)生抑制的效應(yīng)濃度EC10為0.050mg/L，EC20為0.231mg/L。

表8　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.17mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

表9　每只親溞所產(chǎn)存活幼溞的完整記錄(0.25mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

表10　內(nèi)稟增長率

2.9最低可觀察效應(yīng)濃度(LOEC)與無觀察效應(yīng)濃度(NOEC)

應(yīng)用SPSS軟件，通過單因素方差分析(ANOVA)方法得出：重鉻酸鉀對(duì)大型溞生長和大型溞繁殖的21d最低可觀察效應(yīng)濃度為0.05mg/L，無觀察效應(yīng)濃度為0.03mg/L。

3小結(jié)

大型溞是一種指示水環(huán)境污染程度的重要的淡水類浮游動(dòng)物。在中國環(huán)保部的化學(xué)品測(cè)試方法中，已給出重鉻酸鉀對(duì)大型溞急性活動(dòng)抑制的24h EC50值為0.6～1.7mg/L[3]。本研究結(jié)果顯示：重鉻酸鉀對(duì)大型溞生長和大型溞繁殖的21d最低可觀察效應(yīng)濃度為0.05mg/L，無觀察效應(yīng)濃度為0.03mg/L。由此可見，大型溞的繁殖試驗(yàn)對(duì)化合物的毒性檢測(cè)有更高的靈敏度。另外，本研究嚴(yán)格執(zhí)行化學(xué)品測(cè)試方法，所得出的效應(yīng)濃度結(jié)果可以為重鉻酸鉀作為大型溞繁殖試驗(yàn)的參比物質(zhì)提供數(shù)據(jù)支撐和參考。從效應(yīng)濃度的大小可見，重鉻酸鉀對(duì)水生生物具有很大的毒性，對(duì)制訂廢水排放濃度標(biāo)準(zhǔn)和漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、防治污染和保護(hù)漁業(yè)資源等有參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. 新化學(xué)物質(zhì)申報(bào)登記指南[Z]. 2010.

[2]環(huán)保部化學(xué)品登記中心. 化學(xué)品測(cè)試方法, 生物系統(tǒng)效應(yīng)卷[M]. 北京: 中國環(huán)境出版社, 2013: 6-21, 22-29.

[3]單訪, 況榮平. 蘋果棉蚜種群內(nèi)稟增長率的研究[J]. 動(dòng)物性研究, 1988, 9(3): 285-290.

Evaluation of Toxic Effects on the Growth and Reproduction of Daphnia Magna with Potassium Dichromate

WU Juan,HU Chuan-lu,DUAN Lu-lu

(Shanghai Research Institute of Chemical Industry, National Supervision & Inspection Center for Safety Quality of Chemicals and Chemical Articles, Shanghai Engineering Research Center of Chemicals Public Safety, Shanghai 200062 ,China)

Abstract：The provision of eco toxicological data in the reproductive study of Daphnia Magna is indispensable for the declaration of new chemical substance in Regular Declaration level 2 and above. In the semi-static toxicity tests, the toxicity effect on the Daphnia Magna Straus has been observed under the environment of Potassium Dichromate, with respective setting concentrations as 0.02mg/L,0.03mg/L,0.05mg/L,0.07mg/L,0.11mg/L,0.17mg/L and 0.25mg/L, and compared with a blank control test. The concentrations of these solutions were under the monitor through Ultraviolet Spectrophotometric method with the results that the variation of real concentrations maintained under ±20% from setting. The laboratory results were therefore presented under the values of setting concentrations. The result suggests that the NOEC (No Observed Effect Concentration) and LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) of Potassium Dichromate on Daphnia Magna through 21d (21 days test) were 0.03mg/L and 0.05mg/L respectively.

Key words：Daphnia Magna Straus,potassium dichromate,reproduction,toxicity;effect

收稿日期：2015-08-11

基金項(xiàng)目：上海市科委國際合作項(xiàng)目(13230700600)。

作者簡介：武娟，工程師。

中圖分類號(hào)：X82

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)02-0082-06