銅和阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的聯(lián)合毒性研究

劉曉旭，施蔡雷,曹 慧，賈秀英

(杭州師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310036)

銅是水環(huán)境中主要的重金屬污染物之一.通常情況下,地表水中銅的濃度較低,但隨著工業(yè)廢水、城市污水處理廠出水進(jìn)入地表水體，銅在水中的濃度大為提高,據(jù)文獻(xiàn)[1-4]報(bào)道地表水體的銅離子濃度可達(dá)100 μg·L-1.此外,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的含銅殺菌劑、殺蟲劑和肥料等，隨著地表徑流進(jìn)入水體后也會加劇銅的污染[5-7].在被污染的水生生態(tài)系統(tǒng)中，過量的銅離子對許多水生生物包括藻類、魚類等都有顯著的毒性[8-12].

除草劑阿特拉津,又名莠去津,是一種選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)型苗前、苗后除草劑.由于殺草功效優(yōu)良,價格低廉而被世界各國廣泛使用和推廣.阿特拉津結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,持效期長,在環(huán)境中殘留可達(dá)457周，對人和哺乳動物可能有致癌作用，被聯(lián)合國認(rèn)定為27種持久性有毒化學(xué)污染物之一[13-15].阿特拉津廣泛存在于河流、湖泊、海洋、地下水等水環(huán)境中,已對水生生物和水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響[16-20].

甌江彩鯉(Cyprinuscarpiovarcolor)是浙江省甌江流域廣泛養(yǎng)殖的一種鯉科魚類,因主要為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在稻田中養(yǎng)殖，俗稱“田魚”.該品種魚不僅肉質(zhì)細(xì)嫩、營養(yǎng)豐富，而且體色艷麗、色彩豐富，作為食用和觀賞魚類開發(fā)均具有巨大的開發(fā)潛力[21].近年來，由于城市建設(shè)、工礦企業(yè)的迅猛發(fā)展，大量污染物(重金屬等)排入甌江水系，嚴(yán)重影響了魚類的養(yǎng)殖[22-23].但是，關(guān)于污染物對甌江彩鯉毒性效應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)目前還未見報(bào)道.本文研究了銅和阿特拉津單一及復(fù)合情況下對甌江彩鯉的毒性，探討了銅和阿特拉津共存時對甌江彩鯉的聯(lián)合毒性效應(yīng)，為甌江彩鯉養(yǎng)殖水質(zhì)風(fēng)險評價提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

甌江彩鯉購于浙江省麗水市某養(yǎng)殖場.試驗(yàn)前在室內(nèi)玻璃水族箱(60 cm×40 cm×35 cm)中暫養(yǎng)7 d，暫養(yǎng)水為嚗氣自來水，每天不間斷充氣，每天投喂飼料1次，試驗(yàn)前1天停止喂食，選取個體相近、體重相近的健康魚進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)(體長(2.50±0.05) cm,體重(0.45±0.02) g).

1.2 試驗(yàn)試劑

CuSO4·5H2O，分析純.阿特拉津，38%SC.分別用雙蒸水配制母液,試驗(yàn)時稀釋成所需要的各濃度.

1.3 試驗(yàn)方法

正式試驗(yàn)前進(jìn)行濃度范圍選擇試驗(yàn),觀察24 h及48 h甌江彩鯉的反應(yīng)，在各污染物對魚染毒歷時24 h的最小致死濃度MLD和最大致死濃度LD100區(qū)間內(nèi)，按等對數(shù)間距設(shè)置各污染物水溶液的正式毒性試驗(yàn)濃度序列：Cu2+分別為0.20、0.30、0.45、0.67、1.00 mg·L-1；阿特拉津分別為20.00、28.28、40.00、56.57、80.00 mg·L-1.聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)的濃度設(shè)計(jì)是根據(jù)單一毒性實(shí)驗(yàn)確定的，分別為單一毒性實(shí)驗(yàn)96 hLC50的1/4，1/3，1/2，濃度梯度組合銅和阿特拉津(聯(lián)合濃度)分別為(0.07+10.59)、(0.10+14.12)和(0.15+21.19) mg·L-1，每個濃度設(shè)3個重復(fù).試驗(yàn)采用96 h靜水試驗(yàn)法，試驗(yàn)容器用20 cm×20 cm×40 cm玻璃水族缸.試驗(yàn)用水為嚗氣自來水，試驗(yàn)時水溫為22～25 ℃，pH值為6.5～7.0,溶解氧為6～8 mg·L-1.每組試驗(yàn)隨機(jī)放魚10尾,試驗(yàn)期間停止喂食.試驗(yàn)過程中觀察魚的行為反應(yīng),并觀察記錄各濃度組24、48、72、96 h的死亡數(shù).根據(jù)不同的暴露時間、不同重金屬離子、各試驗(yàn)濃度的死亡率，通過回歸方程，分別求出不同暴露時間的半數(shù)致死濃度(LC50).

1.4 聯(lián)合毒性評價方法

修瑞琴等[24]在Marking的相加指數(shù)法的基礎(chǔ)上，提出了“水生毒理聯(lián)合效應(yīng)相加指數(shù)法”，該方法在目前國內(nèi)水生毒理學(xué)聯(lián)合毒性試驗(yàn)研究中的應(yīng)用較為廣泛.在求得聯(lián)合毒性的LC50值后，用式(1)求得生物毒性相加作用之和(S):

S=Am/An+Bm/Bn.

(1)

式中：S為水生生物毒性相加之和；A、B分別為受試毒物；m、n分別為單一毒性LC50值及混合毒物L(fēng)C50值.

若S≤1時，相加指數(shù)AI=1/S-1;S>1時，AI=-S+1.當(dāng)AI>1時，為協(xié)同作用；AI<0時，為拮抗作用；AI=0時，為相加作用.

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu2+、阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的單一毒性

由表1可見，隨著實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度的提高和實(shí)驗(yàn)時間的延長，兩種污染物對甌江彩鯉的急性毒性效應(yīng)均明顯增強(qiáng)，死亡率也明顯升高.當(dāng)Cu2+濃度為0.2 mg·L-1時，污染暴露48 h時即表現(xiàn)出致死效應(yīng)，死亡率為10%；隨著Cu2+濃度的增加和暴露時間的延長，死亡率上升，在Cu2+濃度最高為0.67 mg·L-1時，污染暴露72 h，魚則全部死亡.阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的毒性效應(yīng)與Cu2+有類似的反應(yīng)，但毒性明顯小于Cu2+.當(dāng)阿特拉津濃度為20 mg·L-1時,污染暴露48 h,才有致死效應(yīng),死亡率為10%;隨著阿特拉津濃度的增加和暴露時間的延長,魚的致死效應(yīng)也明顯增強(qiáng)，在阿特拉津濃度為80.0 mg·L-1時,污染暴露72 h，魚的死亡率為100%.

表1 Cu2+、阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的急性毒性

對表1數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表2.由表2可見，Cu2+、阿特拉津暴露24、48、72、96 h，甌江彩鯉死亡率隨濃度變化曲線都呈二次曲線關(guān)系，并且死亡率與質(zhì)量濃度間具較好的相關(guān)性(R2)，表明甌江彩鯉受這兩種污染物脅迫下的致死率與其實(shí)驗(yàn)時間和實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度密切相關(guān).比較Cu2+、阿特拉津兩者的LC50，可以得出銅的毒性比阿特拉津強(qiáng).這種毒性差異可能與重金屬和有機(jī)污染物不同的致毒機(jī)理有關(guān)[25-26].

2.2 Cu2+、阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的聯(lián)合毒性

由表3可見，Cu2+、阿特拉津共存條件下，Cu2+對甌江彩鯉24、48、72、96 h半致死濃度分別為0.091、0.080、0.063、0.044 mg·L-1；阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉24、48、72、96 h半致死濃度分別為13.113、11.739、9.731、7.337 mg·L-1.根據(jù)水生毒理聯(lián)合效應(yīng)相加指數(shù)法(AI)對二者聯(lián)合毒性進(jìn)行分析，Cu2+和阿特拉津聯(lián)合暴露24、48、72、96 h的AI值均大于1，表明Cu2+和阿特拉津聯(lián)合暴露對甌江彩鯉的毒性表現(xiàn)為協(xié)同作用.

表2 Cu2+、阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的毒性效應(yīng)及LC50值

表3 Cu2+、阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的聯(lián)合毒性

Kazuhiko等[27]發(fā)現(xiàn)，銅和殺蟲劑吡啶硫酮對紅綢魚的聯(lián)合毒性表現(xiàn)為協(xié)同作用；王桂燕等[28]研究表明，四氯乙烯和鎘對草魚的聯(lián)合作用為協(xié)同效應(yīng)，并且隨著暴露時間的延長，協(xié)同作用明顯增強(qiáng).該實(shí)驗(yàn)得到了基本相似的結(jié)果，Cu2+和阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的聯(lián)合毒性表現(xiàn)為協(xié)同作用，其強(qiáng)度與Cu2+和阿特拉津的不同質(zhì)量濃度組合密切相關(guān).由此說明各污染物的不同質(zhì)量濃度組合是決定混合物毒性的重要因素之一.協(xié)同作用的產(chǎn)生原因與污染物化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同以及作用的不同靶位點(diǎn)有關(guān)，關(guān)于銅和阿特拉津的聯(lián)合作用機(jī)制尚需進(jìn)一步的研究.同時，該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明，聯(lián)合污染物的協(xié)同作用對環(huán)境安全具有更大的威脅性，在環(huán)境監(jiān)測方面考慮聯(lián)合污染的作用更具意義.

3 結(jié) 論

1) Cu2+和阿特拉津單一污染急性毒性實(shí)驗(yàn)表明:Cu2+和阿特拉津均對甌江彩鯉產(chǎn)生毒性，且Cu2+對甌江彩鯉的急性毒性大于阿特拉津；Cu2+對甌江彩鯉24、48、72和96 h的LC50分別為0.74、0.40、0.34和0.29 mg/L；阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉24、48、72和96 h的LC50分別為68.16、52.14、48.33、42.37 mg/L.

2) (0.07+10.59)、(0.10+14.12)和(0.15+21.19) mg·L-1三種濃度的Cu2+和阿特拉津的聯(lián)合急性毒性效應(yīng)表明，Cu2+和阿特拉津?qū)ΞT江彩鯉的毒性具有協(xié)同作用.這一點(diǎn)在甌江彩鯉的養(yǎng)殖中應(yīng)引起高度重視.

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