不同重金屬混合液對(duì)萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)實(shí)驗(yàn)種群增長的影響

徐曉平，席貽龍，黃 林

(1.安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 安徽省皖江城市帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建協(xié)同創(chuàng)新中心，安徽 蕪湖 241000;2.安徽工程大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

不同重金屬混合液對(duì)萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)實(shí)驗(yàn)種群增長的影響

徐曉平1,2，席貽龍1①，黃 林1

(1.安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 安徽省皖江城市帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建協(xié)同創(chuàng)新中心，安徽 蕪湖 241000;2.安徽工程大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

為探究重金屬復(fù)合污染對(duì)輪蟲種群增長的影響，以萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)為受試生物，采用析因設(shè)計(jì)方法設(shè)置ρ(Cu2+)為0.001和0.01 mg·L-1、ρ(Zn2+)為0.01和0.1 mg·L-1、ρ(Cd2+)為0.01和0.1 mg·L-1、ρ(Cr6+)為0.01和0.1 mg·L-1和ρ(Mn2+)為0.1和1 mg·L-1不同組合的混合液，利用輪蟲群體累積培養(yǎng)方法，研究暴露于不同重金屬混合液中的輪蟲18 d實(shí)驗(yàn)種群增長的變化情況，探討不同處理組對(duì)輪蟲種群增長率和輪蟲最大種群密度的影響。結(jié)果顯示，重金屬混合液組成成分濃度的變化顯著影響其對(duì)輪蟲的毒性，高濃度重金屬混合液均顯著降低輪蟲種群增長率和輪蟲最大種群密度。每種重金屬離子和其他4種重金屬混合液濃度的交互作用均顯著影響輪蟲種群增長率；Zn2+和其他4種重金屬混合液濃度的交互作用顯著影響輪蟲最大種群密度。輪蟲種群增長率對(duì)重金屬混合物中各組成成分之間的交互作用更加敏感，適合用來監(jiān)測重金屬復(fù)合污染對(duì)輪蟲種群的長期、慢性毒性影響。

重金屬混合液；萼花臂尾輪蟲；種群增長率；最大種群密度

重金屬廣泛存在于水體和土壤中,因其不可降解性和在水體沉積物中的高蓄積性,其對(duì)水生生物的毒性一直是人們研究的熱點(diǎn)[1]。然而,實(shí)際環(huán)境中,重金屬元素不可能單獨(dú)存在,更多的是2種以上同時(shí)共存于水體中,它們作用于生物體時(shí)往往會(huì)發(fā)生與單一重金屬完全不同的聯(lián)合毒性效應(yīng)[2]。所以,基于單一重金屬毒性測試數(shù)據(jù)制定的水質(zhì)基準(zhǔn)和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)很可能“不安全”,會(huì)對(duì)包括輪蟲在內(nèi)的重要水生生物構(gòu)成潛在威脅[3],開展重金屬聯(lián)合作用效應(yīng)的研究顯得十分必要。雖然人們很早就開始關(guān)注重金屬之間的聯(lián)合作用效應(yīng)[4],但是由于復(fù)合污染機(jī)理十分復(fù)雜,開展此類研究的方法和技術(shù)路線很重要,總體看來此類研究還有較大改進(jìn)空間,還需要開展大量的基礎(chǔ)研究來積累理論數(shù)據(jù),為正確評(píng)價(jià)重金屬復(fù)合污染提供科學(xué)依據(jù)[5]。

輪蟲是廣泛分布于各類水體中的一類浮游動(dòng)物,其生物量占浮游生物總生物量的30%以上。它們以藻類、細(xì)菌等為食物,同時(shí)又是魚類幼苗的開口餌料,在淡水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程中具有重要作用[6]。同時(shí),由于輪蟲具有分布廣泛、繁殖迅速、世代時(shí)間短以及存活、繁殖和行為等對(duì)環(huán)境理化因子的變化敏感等優(yōu)點(diǎn),在水生態(tài)毒理學(xué)研究和水環(huán)境監(jiān)測中日益受到研究者的青睞[7]。早在20世紀(jì)90年代萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)和褶皺臂尾輪蟲(Brachionusplicatilis)就被分別作為淡水和海水污染的測試生物列入美國國家測試標(biāo)準(zhǔn)[8]。

目前,有關(guān)重金屬對(duì)輪蟲的毒性影響的報(bào)道主要集中在單一重金屬毒性影響上[9-11],二元及以上重金屬聯(lián)合毒性作用的影響則鮮有報(bào)道[12]。為探究多元重金屬復(fù)合污染對(duì)輪蟲種群增長的影響,以萼花臂尾輪蟲為受試生物,研究了Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+和Mn2+這5種重金屬不同濃度組合混合液對(duì)輪蟲實(shí)驗(yàn)種群增長的影響,旨在為正確評(píng)價(jià)重金屬復(fù)合污染對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 輪蟲的來源與培養(yǎng)

萼花臂尾輪蟲(以下稱輪蟲)采自蕪湖市汀棠湖(31°20′ N,119°21′ E),實(shí)驗(yàn)室內(nèi)在(25±1) ℃、自然光照條件下進(jìn)行“單克隆”培養(yǎng),即由一個(gè)輪蟲雌體開始經(jīng)周期性孤雌生殖形成種群,培養(yǎng)時(shí)間為3個(gè)月以上;所用輪蟲培養(yǎng)液采用EPA配方[13],所用餌料為由HB-4培養(yǎng)基[14]培養(yǎng)的處于指數(shù)增長期的斜生柵藻(Scenedesmusobliquus),離心濃縮后使用。實(shí)驗(yàn)前將輪蟲置于(25±1) ℃、無光照的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行1周以上的預(yù)培養(yǎng),預(yù)培養(yǎng)時(shí)每天投喂密度為1.0×106mL-1斜生柵藻并更換輪蟲培養(yǎng)液,同時(shí)通過去除一部分個(gè)體使得輪蟲種群始終處于指數(shù)增長期。

1.2 測試液的配制

實(shí)驗(yàn)所用CuSO4·5H2O(無錫市亞盛化工有限公司生產(chǎn))、ZnSO4·7H2O(無錫市亞盛化工有限公司生產(chǎn))、CdCl2·2.5H2O(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、K2Cr2O7(無錫市展望化工試劑有限公司生產(chǎn))和MnCl2(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))均為分析純(≥99%)。依據(jù)輪蟲急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇小于半數(shù)致死濃度(LC50),同時(shí)參照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和GB 25466—2010《鋁、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,最終確定用于聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)的Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+和Mn2+濃度分別是ρ(Cu2+)為0.001和0.01 mg·L-1,ρ(Zn2+)、ρ(Cd2+)和ρ(Cr6+)均為0.01和0.1 mg·L-1,ρ(Mn2+)為0.1和1 mg·L-1。實(shí)驗(yàn)前先用蒸餾水配制ρ為1 mg·L-1的母液(均為離子濃度),實(shí)驗(yàn)時(shí)再用EPA將母液稀釋成所需各濃度測試液。母液中的實(shí)際金屬元素濃度由等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES,PerkinElmer Optima 2100 DV)[15]測定。實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿使用前均用相應(yīng)濃度的測試液浸泡24 h,實(shí)驗(yàn)過程中每24 h更換1次新鮮測試液。

所配制的各母液標(biāo)稱濃度與實(shí)測濃度如表1所示。母液標(biāo)稱濃度與實(shí)測濃度相差10%以內(nèi),測試液濃度按照母液標(biāo)稱濃度進(jìn)行稀釋。

表1 重金屬母液標(biāo)稱與實(shí)測質(zhì)量濃度

Table 1 Norminal and measured mass concentrations of the stock solution

重金屬標(biāo)稱質(zhì)量濃度/(mg·L-1)實(shí)測質(zhì)量濃度/(mg·L-1)Cu2+010094±0002Zn2+10960±0079Cd2+10930±0066Cr6+10940±0094Mn2+10950±0027

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用析因設(shè)計(jì)法(factorial design)將此5種金屬混合物處理組視作某一特定金屬與其他4種金屬組成的混合物,同時(shí)將該特定金屬X視作主體,其他4種金屬組成的混合物視作X所在的背景環(huán)境(記作ENV)。X有高(H)和低(L)2種濃度,ENV則有高(H)、低(L)和無(0)3種濃度:ENV(H)意味著其他4種金屬均為高濃度,ENV(L)意味著其他4種金屬均為低濃度,ENV(0)意味著其他4種重金屬濃度均為0。為表述方便,混合液分別記作為X+ENV(L+0)、X+ENV(L+L)、X+ENV(L+H)、X+ENV(H+0)、X+ENV(H+L)、X+ENV(H+H)。實(shí)驗(yàn)共包括22個(gè)處理(去除高低濃度各4組重復(fù)所得)和1個(gè)空白對(duì)照,每個(gè)處理和對(duì)照設(shè)置4個(gè)重復(fù)。

實(shí)驗(yàn)取6個(gè)齡長在3 h以內(nèi)的輪蟲幼體(非混交雌體)置于15 mL玻璃試管中,加入12 mL測試液(內(nèi)含密度為1.0×106mL-1斜生柵藻),于(25±1) ℃、無光照的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng);歷時(shí)18 d,期間每12 h懸浮1次沉積于試管底部的藻類食物,每24 h對(duì)每根試管中存活的輪蟲總雌體計(jì)數(shù),然后將存活個(gè)體轉(zhuǎn)移至新的含有新鮮測試液的試管中,并投喂相應(yīng)體積的藻。實(shí)驗(yàn)早期輪蟲密度較小時(shí)采用全計(jì)數(shù),密度較大時(shí)采用抽樣計(jì)數(shù)。

1.4 相關(guān)參數(shù)的定義和計(jì)算方法

計(jì)算輪蟲種群增長率時(shí),依據(jù)DUMONT等[16]所述方法,在輪蟲種群處于指數(shù)期增長階段選取4～6 d計(jì)數(shù)輪蟲種群密度,以此計(jì)算種群增長率并最終獲得每個(gè)重復(fù)組的平均值。輪蟲種群增長率(r)的計(jì)算公式為

r=(ln Nt-ln N0)/t。

(1)

式(1)中,N0為實(shí)驗(yàn)起始輪蟲接種密度,即0.5 mL-1;Nt為實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第t天時(shí)的輪蟲密度,mL-1;t為實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間,d。

1.5 數(shù)據(jù)處理

如前所述，每個(gè)處理組由2個(gè)部分構(gòu)成，即某特定重金屬和其他4種重金屬的混合液，該2個(gè)部分又分別包含不同的濃度水平，因此，在分析該2個(gè)部分交互作用對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響時(shí)采用雙因素方差分析法；同時(shí)，通過單因素方差分析和多重比較(LSD檢驗(yàn))比較各處理組指標(biāo)與對(duì)照組之間的差異顯著性(SPSS 16.0)[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴露于各處理組中的萼花臂尾輪蟲種群增長動(dòng)態(tài)

圖1為暴露于各重金屬混合液中的萼花臂尾輪蟲種群增長曲線。在該實(shí)驗(yàn)條件下各個(gè)處理中高濃度混合物,如L+H和H+H,普遍對(duì)輪蟲種群增長具有抑制作用。多數(shù)種群密度在8～10 d時(shí)出現(xiàn)1個(gè)明顯的下降過程,之后又開始增長直至達(dá)到第2個(gè)高峰,14～15 d前后密度又開始下降。

ENV為環(huán)境濃度,0為濃度為0,L為低濃度,H為高濃度。圖1 暴露于不同金屬混合液中的萼花臂尾輪蟲種群增長曲線Fig.1 Population growth curve of Brachionus calyciflorus exposed to multi-metal solution relative to composition of the solution

圖2為暴露于各種不同濃度重金屬混合液中的萼花臂尾輪蟲種群增長率。與對(duì)照相比,Cu2++ENV(L+0、L+H、H+L、H+H)、Zn2++ENV(L+H、H+H)、Cd2++ENV(L+H、H+0、H+L、H+H)、Cr6++ENV(L+H、H+H)和Mn2++ENV(L+0、L+H、H+H)處理均顯著或極顯著減少輪蟲種群增長率(P<0.05或P<0.01),而Cd2++ENV(L+0)處理卻顯著增加輪蟲增長率(P<0.05)。

圖3為暴露于各種不同濃度金屬混合液中的萼花臂尾輪蟲的最大種群密度。與對(duì)照相比,Cu2++ENV(L+H、H+0、H+H)、Zn2++ENV(L+H、H+0、H+L、H+H)、Cd2++ENV(L+H、H+0、H+L、H+H)、Cr6++ENV(L+H、H+L、H+H)和Mn2++ENV(L+0、L+H、H+H) 處理顯著或極顯著減少輪蟲的最大種群密度(P<0.05或P<0.01)。

*P<0.05,**P<0.01,表示處理組與對(duì)照組(0+0)之間種群增長率差異顯著。ENV為環(huán)境濃度,0為濃度0,L為低濃度,H為高濃度。圖2 暴露于不同金屬混合液中萼花臂尾輪蟲的種群增長率Fig.2 Population growth rate of Brachionus calyciflorus exposed to multi-metal solution relative to composition of the solution

*P<0.05,**P<0.01,表示處理組與對(duì)照組(0+0)之間最大種群密度差異顯著。ENV為環(huán)境濃度,0為濃度0,L為低濃度,H為高濃度。圖3 暴露于不同金屬混合液中萼花臂尾輪蟲的最大種群密度Fig.3 Maximal population density of Brachionus calyciflorus exposed to multi-metal solution relative to composition of the solution

2.2 重金屬交互作用雙因素方差分析結(jié)果

雙因素方差分析結(jié)果如表2所示,Cu2+濃度×ENV、Zn2+濃度×ENV、Cd2+濃度×ENV、Cr6+濃度×ENV和Mn2+濃度×ENV顯著或極顯著影響輪蟲種群增長率(P<0.05或P<0.01),Zn2+濃度×ENV顯著影響輪蟲最大種群密度(P<0.05)。

3 討論與結(jié)論

相對(duì)于急性實(shí)驗(yàn)而言,慢性毒性實(shí)驗(yàn)如多世代的種群增長實(shí)驗(yàn)更加耗時(shí),但是此類實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)制定保護(hù)浮游動(dòng)物的相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)更具有參考意義[18]。因此,越來越多的研究者采納此方法開展輪蟲毒理學(xué)研究[19-21]。種群增長率(r)和最大種群密度(K)是種群增長實(shí)驗(yàn)中常用的2個(gè)指標(biāo),由于該類實(shí)驗(yàn)中輪蟲種群是長期、多世代暴露于毒物中的,因此,這2個(gè)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的變化能更加綜合地反映毒物對(duì)輪蟲種群的毒性影響。但是,SARMA等[19]認(rèn)為,此類研究中多數(shù)實(shí)驗(yàn)在輪蟲種群到達(dá)增長減速期(retardation phase)之前就終止了,這樣得到的種群最大密度不能作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo),實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間應(yīng)至少選擇在種群完成1個(gè)增長周期后,即多數(shù)種群開始下降時(shí)。筆者研究中很多處理組種群增長出現(xiàn)2個(gè)高峰期(圖1),在第1個(gè)高峰期前種群呈“S”型增長,符合邏輯斯諦增長模型,而整個(gè)曲線則呈明顯的“M”型,符合具有“時(shí)滯”(time lag)的種群增長模型[22],實(shí)驗(yàn)在多數(shù)種群第2個(gè)高峰期出現(xiàn)后種群密度開始下降時(shí)結(jié)束,完全符合實(shí)驗(yàn)要求。

表2 金屬濃度與環(huán)境濃度交互作用對(duì)萼花臂尾輪蟲種群增長率(r)和最大種群密度(K)的雙因素方差分析結(jié)果

Table 2 Two-way ANOVA of interactions of a given element with the other four in the solution in concentration on population growth rate (r) and maximal population density (K) ofBrachionuscalyciflorus

影響因素因變量平方和自由度均方值F值Cu2+濃度×ENVr00220011557??K103001251501321Zn2+濃度×ENVr00820042569??K131027265514559?Cd2+濃度×ENVr00120393?K64924232462151Cr6+濃度×ENVr00320012502??K981624908030Mn2+濃度×ENVr00220011023??K27631213815061

*P<0.05,**P<0.01。r為萼花臂尾輪蟲種群增長率,K為最大種群密度，ENV為環(huán)境濃度。

在最佳或接近最佳的生態(tài)條件下萼花臂尾輪蟲等多數(shù)臂尾屬輪蟲種群增長率大小為0.2～2.0 d-1[23]。筆者研究中,在投喂1.0×106mL-1斜生柵藻情況下,對(duì)照組輪蟲種群增長率為0.69 d-1。但隨著金屬混合液組成成分和濃度的變化,輪蟲種群增長率出現(xiàn)不同程度的波動(dòng),指標(biāo)最大值出現(xiàn)在 Cd2++ENV(L+0)組,為0.74 d-1,較對(duì)照上升7.54%;最小值出現(xiàn)在Zn2++ENV(L+H)組,僅為0.17 d-1,較對(duì)照下降75%?？梢?由于金屬混合物組成成分和濃度的變化導(dǎo)致輪蟲種群增長率上下波動(dòng)幅度超過80%。同樣,對(duì)照組最大種群密度為83 mL-1,與趙蘭蘭[24]在相同藻密度下培養(yǎng)輪蟲所得出的45～112 mL-1的最大種群密度大致相當(dāng)。但是,隨著金屬混合液組成成分和濃度的變化,最大種群密度同樣出現(xiàn)不同程度的波動(dòng),這一指標(biāo)的最大值出現(xiàn)在Cu2++ENV(L+0)組,為89 mL-1,較對(duì)照上升8.05%;最小值出現(xiàn)在Zn2++ENV(L+H)組,僅為6 mL-1,較對(duì)照下降93%。可見,由于金屬混合物組成成分和濃度的變化導(dǎo)致輪蟲最大種群密度上下波動(dòng)幅度達(dá)到100%。該2項(xiàng)指標(biāo)的最小值均出現(xiàn)在Zn2++ENV(L+H)組,說明此組組成成分和濃度的配比對(duì)輪蟲的毒性是所有處理組中最大的。

該研究中重金屬混合物組成成分和濃度的變化導(dǎo)致輪蟲種群增長率和最大種群密度均出現(xiàn)不同程度的變化,但是雙因素方差分析顯示,相對(duì)于種群最大密度,輪蟲種群增長率更容易受金屬濃度與環(huán)境濃度之間交互作用的影響(表2),表明輪蟲種群增長率對(duì)金屬混合物中各組成成分和濃度的變化以及它們之間的交互作用更加敏感,更加適合用來監(jiān)測重金屬復(fù)合污染對(duì)輪蟲種群的長期、慢性的毒性影響。也正是由于毒物對(duì)輪蟲種群增長率和最大種群密度的影響存在差異,導(dǎo)致Cu2++ENV(L+0、H+0、H+L)、Zn2++ENV(H+0、H+L)、Cd2++ENV(L+0)和Cr6++ENV(H+0)處理對(duì)輪蟲種群增長率和最大種群密度的影響不盡相同,如Cu2++ENV(L+0)處理與對(duì)照相比顯著降低了輪蟲種群增長率,但同時(shí)最大種群密度卻較對(duì)照提高7%。但是,所有混合物中L+H和H+H這2種組合對(duì)種群增長率和最大種群密度的影響卻始終一致:均分別顯著降低了這2項(xiàng)指標(biāo)。這一結(jié)果表明,無論是哪一種金屬處于什么濃度水平,當(dāng)其ENV濃度上升到高濃度水平,該5種重金屬組成的混合物都會(huì)對(duì)輪蟲種群產(chǎn)生負(fù)面影響。

XU等[25]研究了相同處理對(duì)輪蟲生命表參數(shù)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有高濃度的某一金屬與高濃度的環(huán)境水平(H+H)對(duì)輪蟲凈生殖率(R0)、世代時(shí)間(T)、生命期望(e0)和種群內(nèi)稟增長率(rm)均沒有產(chǎn)生顯著影響,筆者研究結(jié)果與之不盡相同。究其原因,筆者認(rèn)為與暴露時(shí)間長短以及輪蟲不同世代對(duì)毒物的適應(yīng)性存在差異有關(guān)。XU等[25]研究的是毒物對(duì)F0代輪蟲的毒性影響,而筆者研究考察的是毒物對(duì)輪蟲累積多世代長期暴露(18 d)的綜合影響。GUO等[26]研究發(fā)現(xiàn),將輪蟲暴露于農(nóng)藥樂果(dimethoate)中,輪蟲F0代種群增長呈現(xiàn)出明顯的毒物興奮效應(yīng),F1和F2代生長均顯著受到樂果的抑制,F2代個(gè)體明顯比F1代個(gè)體對(duì)毒物更加敏感。一般認(rèn)為,機(jī)體在受到毒物脅迫時(shí),親代會(huì)將更多的能量投入到解毒過程中,而投入到子代的能量將會(huì)減少,導(dǎo)致子代的質(zhì)量下降,進(jìn)而子代的適合度會(huì)降低[27]。因此,在評(píng)價(jià)重金屬復(fù)合污染對(duì)輪蟲等水生生物聯(lián)合毒性效應(yīng)時(shí)需要考慮不同世代對(duì)毒物敏感度差異的影響。

此外,除了上述重金屬濃度和輪蟲不同世代等因素影響以外,重金屬對(duì)輪蟲的毒性效應(yīng)還受到溫度、藻以及pH值等水體理化因子的影響[28-29]。研究發(fā)現(xiàn),隨著溫度的上升和藻密度的下降,Zn2+、Cd2+以及Zn2+-Cd2+協(xié)同作用對(duì)萼花臂尾輪蟲的毒性增加,Zn2+-Cd2+協(xié)同作用效應(yīng)也越加明顯[29]。筆者研究是在特定實(shí)驗(yàn)條件下開展的,并未考察上述理化因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,因此,尚需進(jìn)一步研究在其他水質(zhì)背景條件下該5種重金屬混合液對(duì)輪蟲的毒性效應(yīng)是如何變化的。

水體及其沉積物以及工業(yè)廢水排放中含有多種重金屬,它們的協(xié)同作用往往對(duì)水生生物產(chǎn)生不良影響并帶來潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[30-31]。研究表明,污染物共存時(shí),基于單一化合物毒性制定的水質(zhì)基準(zhǔn)很可能不足以保護(hù)水體生物的安全[3]。如在單一重金屬均處于安全濃度的情況下,銅、鋅、鎘、鉻、鉛、鎳、汞和砷8種重金屬混合液對(duì)大型溞(Daphniamagna)產(chǎn)生顯著毒性作用[32]。該研究中,重金屬濃度是參照我國現(xiàn)行的地表水標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這些標(biāo)準(zhǔn)中的重金屬濃度在復(fù)合污染情況下對(duì)輪蟲種群存在著潛在威脅。因此,在制定含有重金屬的水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和各類廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的過程中,必須盡可能考慮重金屬復(fù)合污染造成的毒性效應(yīng)的影響[3]。

聯(lián)合毒性效應(yīng)研究中,由于毒物種類繁多,每種毒物又具有不同濃度水平,因此,研究其交互作用時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)顯得十分重要,尤其要恰當(dāng)?shù)夭捎媒y(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法,正確地配比混合物中各組分濃度以及分析其相互作用的關(guān)系[33],這也是開展該項(xiàng)研究的復(fù)雜性和困難所在。析因設(shè)計(jì)是目前研究聯(lián)合毒性交互作用時(shí)采用較多的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[34],它是一種多因素的交叉分組實(shí)驗(yàn),不僅可以檢測每個(gè)因素水平間的差異,而且可以檢驗(yàn)各因素之間的交互作用,其結(jié)果可以通過SPSS等分析軟件獲得。在XU等[25]和筆者研究中,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)將處理組視作由2種因素:特定的重金屬和其所處的環(huán)境,每種因素又包含了不同水平。該方法較好地顯示出重金屬之間交互作用的不同影響效果,達(dá)到了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的,值得進(jìn)一步推廣。

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(責(zé)任編輯： 陳 昕)

Effects of Mixture of Different Heavy Metal Ions on Population of Freshwater Rotifer Brachionus calyciflorus.

XU Xiao-ping1,2, XI Yi-long1, HUANG Lin1

(1.College of Life Sciences, Anhui Normal University/ Collaborative Innovation Center of Recovery and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Wanjiang City Belt, Wuhu 241000, China;2.College of Civil Engineering and Architecture, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China)

To explore effects of combined heavy metal pollution on aquatic organisms, an experiment was carried out using fresh water rotifers,Brachionuscalyciflorus, which are among the most important groups of zooplankton in terms of biomass, ecological importance and bio-diversity, and are recognized as ideal bioassay animals for toxicity tests because of their small size, short generation time and rapid reproduction rate. However, few reports are available in the literature on impacts of combined heavy metal pollution on rotifers. This experiment was designed to use solutions of heavy metal mixture, containing Cu2+(0.001 and 0.01 mg·L-1), Zn2+(0.01 and 0.1 mg·L-1), Cd2+(0.01 and 0.1 mg·L-1), Cr6+(0.01 and 0.1 mg·L-1), Mn2+(0.1 and 1 mg·L-1) and 18 d old freshwater rotifers in the cumulative culture test. Population growth rate and maximal population density of the rotifers were monitored. Results show that concentrations of the metals in the solution was the major factor affecting toxicity of the solution to the rotifers. Population growth rate and maximal population density of the rotifers were significantly lowered by solutions high in heavy metal concentration. Interactions of any given element with the other 4 in concentration in the solution all significantly influenced population growth rate of the rotifers, while interactions of Zn2+with the other 4 in concentration in the solution significantly influenced maximal population density of the rotifers. The rotifers were more sensitive to interactions between the elements in the solution in population growth rate than in maximal population density. So they can be used as bio-indicator to monitor combined heavy metals pollution of water bodies.

solution of heavy metal mixture；Brachionuscalyciflorus； population growth rate； maximal population density

2016-01-28

國家自然科學(xué)基金(31470015); 安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2016A063); 安徽工程大學(xué)青年科研基金(2015YQ01)

X52

A

1673-4831(2017)01-0077-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.01.011

徐曉平(1979—),男,安徽當(dāng)涂人,講師,博士,研究方向?yàn)樗廴緳z測與控制及水生態(tài)毒理學(xué)。E-mail: xuxp1979@126.com

① 通信作者E-mail: ylxi1965@126.com