不同水體環(huán)境中氨氮對細(xì)鱗裂腹魚的急性毒性

王志飛，鄧育林，徐祎然，左鵬翔，冷 云*，王 疇

(1.云南省漁業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650111； 2.華能龍開口水電有限公司，云南 昆明 650206； 3.昆明市動物疫病預(yù)防控制中心，云南 昆明 650033)

水體中氨氮來源于魚類糞便、殘餌、死魚等幾個方面，主要以離子氨和非離子氨存在，其中，非離子氨的毒性較強(qiáng)，離子氨的毒性較弱[1-3]。離子氨與非離子氨可以相互轉(zhuǎn)化，其濃度與水體的pH、溫度等有密切關(guān)系。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，特別是高密度和水泥池底養(yǎng)殖條件下，氨氮含量日漸積累易引起魚類免疫力降低，誘發(fā)疾病乃至死亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，已成為漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。

細(xì)鱗裂腹魚(Schizothoraxchongi)屬鯉形目，鯉科，裂腹魚屬，俗稱“緬魚”，是金沙江流域特有的亞冷水性經(jīng)濟(jì)魚類之一，味道鮮美，經(jīng)濟(jì)價值高，深受人們喜愛。目前，對細(xì)鱗裂腹魚主要開展了生殖生物學(xué)、人工繁殖、開口餌料試驗等方面的研究[4-6]，而水體pH、溶氧、氨氮等理化因子對細(xì)鱗裂腹魚的生存影響研究未見報道。在金沙江流域，養(yǎng)殖水體來源不同，水體中不同的pH、溫度等理化因子直接影響總氨氮中非離子氨和離子氨的轉(zhuǎn)換，從而改變細(xì)鱗裂腹魚的半致死濃度和安全濃度。為此，筆者等采取自來水和金沙江水體對細(xì)鱗裂腹魚進(jìn)行氨氮急性毒性試驗，以確定不同水體的半致死濃度及安全濃度，以期為細(xì)鱗裂腹魚的人工飼養(yǎng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 細(xì)鱗裂腹魚幼魚 來自龍開口水電站魚類增殖站，為2018年人工繁殖的子一代，全長為(7.34±0.2)cm，體重為(3.67±0.5)g，活力充足、體表無損傷，暫養(yǎng)于直徑為3 m的催產(chǎn)池，試驗前48 h停止喂食。

1.1.2 試驗用水 選取經(jīng)過48 h曝氣的金沙江水和自來水(未檢出氨氮)，金沙江水pH 8.20，水溫為16.2～16.8℃；自來水pH 8.05，水溫為14.1～14.5℃；溶氧量均在6.0～8.0 mg/L。

1.1.3 設(shè)備與藥品 賽多利斯電子天平，哈希(HQ40d)pH計，整理箱(規(guī)格為50 cm×30 cm×30 cm，容積為45 L)。NH4Cl(分析純)購自天津化學(xué)試劑三廠。

1.2 預(yù)備試驗

在保證溶氧量充足的情況下，按照魚類毒性試驗的相關(guān)規(guī)定開展預(yù)備試驗，分別配制30 L濃度為50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L的6組NH4Cl溶液，測定pH值和溫度。每個試驗容器內(nèi)放入10尾大小均一的細(xì)鱗裂腹魚幼魚，連續(xù)觀察96 h，記錄6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h魚的死亡數(shù)量，并及時打撈死魚。根據(jù)試驗結(jié)果，確定24 h全部死亡的最小濃度和96 h無死亡的最大濃度。

1.3 毒性試驗

根據(jù)預(yù)備試驗中魚的死亡率確定試驗濃度范圍。金沙江水設(shè)置7個等對數(shù)間距梯度濃度組，NH4Cl濃度分別為50.12 mg/L、56.23 mg/L、63.10 mg/L、70.79 mg/L、79.43 mg/L、89.13 mg/L、100.00 mg/L；自來水設(shè)置6個等對數(shù)間距梯度濃度組，NH4Cl濃度分別為112.20 mg/L、125.89 mg/L、141.25 mg/L、158.49 mg/L、177.83 mg/L、199.53 mg/L。每組同時做3個平行樣，1個空白對照樣。每組放入20尾試驗魚，為保證試驗的穩(wěn)定性和重復(fù)性，試驗溶液每24 h全部更換一次，試驗期間不投喂、不充氧，及時清理死魚，詳細(xì)記錄試驗魚活動及死亡情況。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用直線內(nèi)插法，建立以等對數(shù)間距試驗濃度(x)和對應(yīng)死亡率(y)的線性回歸方程[7-9]，求出不同暴露時間的半致死濃度值(LC50)。

安全濃度(SC)=0.1×96 hLC50

溶液中氨氮以非離子氨(NH3)和離子氨(NH4+)形式存在，非離子氨的濃度與溫度、溶氧量、pH值等有關(guān)，采用以下公式進(jìn)行換算：

C(非離子氨)=C(總氨氮)/[10(pKa-pH)+1]

式中，pKa(離解常數(shù))=0.090 18+2 729.92/T，T為開爾文溫度(T=273+t℃)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氨氮濃度下細(xì)鱗裂腹魚幼魚的行為

將細(xì)鱗裂腹魚幼魚放入不同濃度氨氮溶液中，初期各組細(xì)鱗裂腹魚幼魚大多數(shù)在底部正常游動，隨著有毒物質(zhì)脅迫時間延長，部分試驗魚發(fā)生激烈的應(yīng)激反應(yīng)，先快速游動、不時躍出水面，不斷重復(fù)之前的動作，后呼吸急促，游動遲緩，碰壁，側(cè)游或仰游，緩緩沉入底部，死后體表黏液增多，腮蓋微張，體色變白。2 h后，經(jīng)氨氮溶液侵襲后存活的魚至試驗結(jié)束時不再出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，與空白對照的魚表現(xiàn)無異。

2.2 氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的急性毒性

從表1看出，在相同時間內(nèi)，隨氨氮濃度升高對魚體機(jī)能的損害增大，死亡率逐漸升高；在相同濃度下，前2 h內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)急性中毒死魚的情況，之后到96 h試驗結(jié)束無死魚的現(xiàn)象，試驗魚的活力強(qiáng)，無中毒跡象。截止試驗結(jié)束，空白對照組均無魚死亡現(xiàn)象。在金沙江水體環(huán)境中，氨氮濃度50.12 mg/L組無魚死亡，56.23～79.43 mg/L組死亡率在20%～30%，89.13～100.00 mg/L組死亡率超過50%；在自來水體環(huán)境中，112.20 mg/L組死亡率為30%，125.89～158.49 mg/L組死亡率超過50%，177.83～199.53 mg/L組死亡率為100%。

表1 江水和自來水中氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的急性毒性Table 1 Acute toxicity of ammonia nitrogen in the river and tap water to juveniles of S. chongi

表2江水和自來水中氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度(LC50)和安全濃度(SC)
Table 2 Semi-lethal concentration (LC50) and safe concentration (SC) of ammonia nitrogen in river and tap water for juvenile ofS.chongi

水體Water時間/hTime回歸方程RegressionequationR2氨氮LC50/(mg/L)LC50ofammonianitrogen非離子氨LC50/(mg/L)LC50ofnon-ionicammonia江水2y=0.0158x-0.79440.905481.922.20 River6y=0.0158x-0.79440.905481.922.2012y=0.0158x-0.79440.905481.922.2024y=0.0158x-0.79440.905481.922.2048y=0.0158x-0.79440.905481.922.2072y=0.0158x-0.79440.905481.922.2096y=0.0158x-0.79440.905481.922.20自來水2y=0.0101x-0.70340.8262119.151.89 Tapwater6y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8912y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8924y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8948y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8972y=0.0154x-1.36650.9390121.201.9396y=0.0154x-1.36650.9390121.201.93

經(jīng)計算，在金沙江水體環(huán)境中，水溫16.5℃，pH 8.20時，2 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度均為81.92 mg/L(表2)，安全濃度為8.19 mg/L；非離子氨半致死濃度為2.20 mg/L，安全濃度為0.22 mg/L。在自來水體環(huán)境中，水溫14.3℃，pH 8.05時，2 h、6 h、12 h、24 h、48 h氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度均為119.15 mg/L，72 h和96 h為121.20 mg/L，安全濃度為11.91 mg/L；2 h、6 h、12 h、24 h、48 h的非離子氨半致死濃度均為1.89 mg/L，72 h和96 h為1.93 mg/L，安全濃度為0.189 mg/L。

3 結(jié)論與討論

總氨氮在溶液中存在離子氨(NH4+)和非離子氨(NH3)的轉(zhuǎn)化(NH4++HO-NH3·H2ONH3+H2O)，氨氮溶液中主要以非離子氨的毒害作用最強(qiáng)，氨氮濃度相同情況下，水體pH值越大，生成的NH3·H2O分子越多，非離子氨的濃度也相應(yīng)增大。在不同水體中，pH值越大，產(chǎn)生相同濃度的非離子氨(NH3)所需總氨氮的濃度越低。從金沙江水和自來水的情況來看，水溫相差不大，金沙江水pH值大0.15，但總氨氮的半致死濃度卻低50%左右；在非離子氨方面，金沙江水體的半致死濃度為2.20 mg/L，自來水體為1.89 mg/L，2種水體中非離子氨半致死濃度大小不同，對魚的毒害能力卻相同，表明高濃度離子氨對魚體也具有一定的毒害作用。與陳煒等[10-11]的研究結(jié)果相近，即非離子氨在總氨氮中的比例很小，離子氨的濃度很大，水環(huán)境中大量的離子氨會阻礙生物體內(nèi)的離子氨與環(huán)境中Na+的正常交換，使離子氨在生物體內(nèi)大量積累，導(dǎo)致氨中毒。

水體中氨氮濃度升高到一定程度會對水生生物的生存造成嚴(yán)重危害。有研究表明，氨氮對魚類的能量代謝活動、滲透壓調(diào)節(jié)、離子平衡具有普遍性影響，可損害鰓、肝、腎等組織，降低血紅蛋白的活性，影響魚體內(nèi)氧氣在組織間的輸送能力，嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡[12-14]。試驗結(jié)果表明，氨氮對細(xì)鱗裂腹魚幼魚的毒性效應(yīng)與濃度呈正相關(guān)，即細(xì)鱗裂腹魚幼魚死亡率隨總氨氮濃度升高而增加；在相同濃度下隨脅迫時間延長，理論上魚體各個組織器官受到嚴(yán)重?fù)p害，死亡率會持續(xù)升高，而細(xì)鱗裂腹魚幼魚的死亡率與毒害溶液脅迫時間相關(guān)性不明顯，在經(jīng)過最初2 h的應(yīng)激反應(yīng)后，存活的魚逐漸適應(yīng)試驗環(huán)境，直至96 h試驗結(jié)束時沒有發(fā)生死亡，還能保持一定的活力，6～96 h各個時間點的氨氮半致死濃度幾乎相同。不同水體環(huán)境下，不同濃度的氨氮溶液及重復(fù)性試驗結(jié)果一致，說明細(xì)鱗裂腹魚對氨氮溶液脅迫時間有著特殊的抵抗力。由此推測，細(xì)鱗裂腹魚在氨氮毒害溶液中，可能因應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生一種物質(zhì)，保障部分魚在一定時間和范圍內(nèi)能夠承受氨氮溶液中的毒害物質(zhì)侵襲，維持魚體器官功能的正常運轉(zhuǎn)，隨著氨氮濃度升高，產(chǎn)生該物質(zhì)抵御氨氮毒害的能力逐漸減弱，魚的死亡率逐漸升高。細(xì)鱗裂腹魚在氨氮溶液中死亡率與脅迫時間的內(nèi)在因素，還有待進(jìn)一步研究。

金沙江流域的水體普遍為堿性水質(zhì)，氨氮溶液中非離子氨的比例相對較高。在密集養(yǎng)殖過程中，要格外注意氨氮的濃度，科學(xué)投喂，適時施用硝化細(xì)菌或底質(zhì)改良劑等降低氨氮濃度，避免發(fā)生氨氮中毒事件。根據(jù)試驗結(jié)果，細(xì)鱗裂腹魚非離子氨的安全濃度普遍高于云南地區(qū)其他主養(yǎng)水產(chǎn)品種[15-18]，養(yǎng)殖條件要求不高，且該魚肉質(zhì)鮮美，經(jīng)濟(jì)價值較高，適宜推廣養(yǎng)殖，增加收益。