Cd2+和Hg2+對不同生長階段文蛤的急性毒性研究

劉進

（深圳市朗誠科技股份有限公司，廣東深圳 518000）

近年來，越來越多的學者開始關注海洋重金屬的污染問題。由于重金屬具有毒性大、持續(xù)時間長、易被生物富集等特點，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了很大威脅[1]。在一些發(fā)展中國家，城市和工業(yè)污水中仍有大量的重金屬污染物持續(xù)排放到沿岸和河口地區(qū)，重金屬污染問題依舊相當嚴峻。在我國的渤海灣和膠州灣，鎘（Cd）和汞（Hg）等重金屬的污染狀況比較嚴重[2]。雙殼貝類由于其埋棲性和濾食性的生活方式，很容易受到重金屬污染脅迫[3]。

文蛤（Meretrix meretrixLinnaeus），屬瓣鰓綱（Lamellibranchia），簾蛤科（Veneridae），文蛤?qū)伲∕eretrix）。在我國沿海自北至南都有分布，主要生活在潮間帶的灘涂中，是一種典型的埋棲型貝類[4]。由于文蛤生活環(huán)境靠近陸地和河口地區(qū)，容易暴露于各種污染物中，受到污染物的脅迫。近年來，由于棲息環(huán)境受到污染等因素，文蛤資源量大量減少[5]。因此，有必要研究重金屬對文蛤的毒性效應及其對文蛤種群的影響。急性毒性試驗不僅可以評估重金屬對海洋生物的毒性大小，還可以為亞慢性和慢性毒性試驗的觀察指標及劑量分組提供參考。目前，國內(nèi)一些學者開展了重金屬對菲律賓蛤仔、海灣扇貝、彩虹明櫻蛤和四角蛤蜊等雙殼貝類的急性毒性研究[6]，為生態(tài)風險評估和水質(zhì)標準的制定提供了一些數(shù)據(jù)支持。然而，上述研究多數(shù)只關注重金屬對貝類某個生活階段，如成貝或幼貝，的毒性作用，對雙殼貝類不同生活史階段的重金屬毒性研究鮮有報道。

本研究擬探討重金屬對文蛤底棲生活史各階段的急性毒性作用，包括了文蛤從剛完成變態(tài)的稚貝階段到完全性成熟的階段，可為貝類養(yǎng)殖生產(chǎn)提供指導，并為重金屬生態(tài)風險評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

文蛤稚貝（0.51±0.05 mm；n=30）和幼貝（4.88±0.41 mm；n=30）取自浙江海水養(yǎng)殖研究所清江試驗基地；小貝（17.25±1.14 mm；n=30）和成貝（38.93±3.03 mm；n=30）取自江蘇省海洋水產(chǎn)研究所。

HgCl2和CdCl2·2.5 H2O均為分析純，購自上海國藥化學試劑有限公司。

1.2 實驗方法

本研究按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）規(guī)定的標準靜態(tài)毒理學試驗方法進行[7]。

1.2.1 試劑配制

使用去離子水分別配成Hg2+和Cd2+濃度為50 g/L的母液，以減少由于稱量和鹽度變化等造成的誤差。實驗時按照所需濃度大小使用去離子水進行稀釋。

1.2.2 稚貝毒性

稚貝毒性實驗在浙江省海水養(yǎng)殖研究所清江試驗基地進行，實驗容器為2 L聚乙烯塑料杯。

將文蛤稚貝分別暴露于各種濃度重金屬中，每一濃度組分別隨機放入文蛤30只。實驗過程中保持最適溫度（26±1 ℃）、鹽度（20‰）和pH（7.8）不變，整個實驗過程中進行微量充空氣。實驗過程中每天換水，并重新加入重金屬溶液。每24 h在顯微鏡下觀察并記錄死亡個體數(shù)目，將死亡個體撈出。死亡標準為兩殼長久張開，斧足異常伸展于體外，外套膜萎縮，多次刺激無反應。

實驗濃度根據(jù)預實驗的結(jié)果進行設定，分別設置5個濃度梯度。Hg2+的終濃度分別為0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.40 mg/L、0.80 mg/L和1.60 mg/L；Cd2+的濃度分別為 0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.40 mg/L和0.80 mg/L。

1.2.3 幼貝、小貝和成貝毒性

本實驗在中國科學院海洋研究所水族樓實驗大棚內(nèi)進行。文蛤在實驗室暫養(yǎng)7天。暫養(yǎng)期間，連續(xù)微量充氣，每天換水2次，定時投喂硅藻或小球藻。暫養(yǎng)期間文蛤死亡率低于3%。暴露實驗容器為61.8 cm×43.0 cm×31.3 cm的聚乙烯水族箱。每一個水族箱中加入養(yǎng)殖海水50 L，每一濃度組分別隨機放入文蛤30只。實驗期間海水溫度為13±2 ℃，pH為8.2，鹽度為32‰。實驗過程中進行連續(xù)微量充氣。實驗期間每隔24 h換水1次，然后重新加入重金屬溶液。實驗過程中不投餌，取出死亡個體，并記錄各組貝在24 h、48 h、72 h和96 h的死亡數(shù)。

實驗濃度根據(jù)預實驗的結(jié)果進行設定，分別設置5個濃度梯度。Hg2+的濃度分別為5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L和80 mg/L；Cd2+的濃度分別為20 mg/L、40 mg/L、80 mg/L、160 mg/L 和 320 mg/L。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

IC50及其95%置信區(qū)間（CI）用SPSS 16.0概率單位回歸方法進行計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 Hg2+和Cd2+對文蛤稚貝的毒性影響

如表1所示，Hg2+和Cd2+對文蛤稚貝的毒性隨著暴露時間的延長而逐漸增大，96 h的IC50分別為0.26 mg/L和0.11 mg/L，說明Cd2+對文蛤稚貝的毒性大于Hg2+，致毒作用較快。

表1 Hg2+和Cd2+對文蛤稚貝的IC50及其95%置信區(qū)間（單位：mg/L）

2.2 Hg2+和Cd2+對文蛤幼貝的毒性影響

如表2所示，Hg2+和Cd2+對文蛤幼貝96 h的IC50分別為5.94 mg/L和5.41 mg/L，說明Cd2+對文蛤幼貝的毒性稍大于Hg2+。Cd2+對文蛤的毒性在暴露24 h后即可與在Hg2+中暴露72 h的效果相當，Cd2+和Hg2+對文蛤幼貝的毒性隨著暴露時間的延長而逐漸增大，但Cd2+的增大程度小于Hg2+。

表2 Hg2+和Cd2+對文蛤幼貝的IC50及其95%置信區(qū)間（單位：mg/L）

2.3 Hg2+和Cd2+對文蛤小貝的毒性影響

如表3所示，Hg2+和Cd2+對文蛤小貝96 h的IC50分別為17.10 mg/L和9.28 mg/L，Cd2+對文蛤小貝的毒性大于Hg2+，Cd2+對文蛤的毒性較快。

表3 Hg2+和Cd2+對文蛤小貝的IC50及其95%置信區(qū)間（單位：mg/L）

2.4 Hg2+和Cd2+對文蛤成貝的毒性影響

如表4所示，Hg2+和Cd2+對文蛤成貝96 h的IC50分別為13.77 mg/L和83.10 mg/L。2種重金屬對文蛤成貝24 h的IC50值均＞320 mg/L。與上述生活史階段不同，Cd2+對文蛤成貝的毒性小于Hg2+。

表4 Hg2+和Cd2+對文蛤成貝的IC50及其95%置信區(qū)間（單位：mg/L）

2.5 Hg2+和Cd2+對不同生長階段文蛤96 h的毒性

隨著暴露濃度和時間的增加，重金屬的毒性也會相應增加。文蛤隨著殼長的增大，對Cd2+的耐受性逐漸增大，其成貝96 h的IC50比稚貝增大了約830倍。然而，文蛤?qū)g2+的耐受性則表現(xiàn)出與Cd2+不同的特征，文蛤小貝對Hg2+的耐受性最強，文蛤成貝其次，最小的為稚貝。隨著殼長的增大，文蛤?qū)g2+的耐受性增加幅度較小，成貝對Hg2+的耐受度僅為稚貝的53倍（表5）。

表5 Hg2+和Cd2+對不同規(guī)格文蛤的96 h的IC50及95%置信區(qū)間（單位：mg/L）

3 結(jié)論與討論

上述結(jié)果表明Cd2+對文蛤毒性表現(xiàn)快，Hg2+毒性較慢；對稚貝毒性較大，對成體的毒性較小。與其他蛤類研究比較，文蛤成貝對重金屬的敏感性較低，比其他雙殼類更能耐受重金屬的脅迫，這可能跟其殼的密閉性較好有關。

研究表明Cd2+對成貝階段的四角蛤蜊96 h的IC50值為2.38 mg/L，對海灣扇貝的為3.45 mg/L，而本研究Cd2+對文蛤成貝96 h的IC50值為13.77 mg/L，比上述2種雙殼貝類更能耐受Cd2+的毒性。Cd2+對幼貝階段青蛤96 h的IC50為14 mg/L；Hg2+對四角蛤蜊96 h的IC50值為0.21 mg/L，對彩虹明櫻蛤的IC50值為0.11 mg/L，對縊蟶的IC50值為0.10 mg/L；Cd2+對皺紋盤鮑幼鮑96 h的IC50值為4.60 mg/L，Hg2+對皺紋盤鮑幼鮑96 h的IC50值為0.12 mg/L，與本研究結(jié)果相比，除青蛤外，文蛤幼貝對2種重金屬離子的耐受性更好。Cd2+對海灣扇貝稚貝96 h的IC50值為1.48 mg/L，Hg2+96 h的IC50值為0.09 mg/L，優(yōu)于文蛤稚貝的重金屬耐受性[8]。

根據(jù)我國《漁業(yè)水質(zhì)標準》（GB 11607—1989）的要求，漁業(yè)區(qū)域水中重金屬含量應符合鎘≤0.005 mg/L，汞≤0.0005 mg/L。由于水域沉積物中重金屬的濃度更高，因此可能會對文蛤稚貝產(chǎn)生危害。將不同暴露時間下的IC50值進行相關性分析可以確定初始致死濃度。IC50-72 h值和IC50-96 h值之間沒有顯著性差異的話，表明在該試驗結(jié)束的時候死亡率開始穩(wěn)定，IC50-96 h可以作為初始致死濃度。相反，如果IC50-72 h值和IC50-96 h值具有顯著差異，就不能確定每種重金屬的初始致死濃度。利用貝類成體進行急性毒性試驗可能會導致研究者低估毒物的毒性，因為貝類成體可能會通過長時間緊閉其貝殼來躲避有毒物質(zhì)。