重金屬Cd、Zn對文蛤的急性毒性和聯(lián)合毒性

2014-09-02 05:23:29陳細香吳文杰林玲玲

江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年7期

關(guān)鍵詞：文蛤

陳細香　吳文杰　林玲玲

摘要：采用急性攻毒和聯(lián)合攻毒方法，研究了Cd2+、Zn2+對文蛤的毒性作用。急性毒性試驗結(jié)果表明：Cd2+對文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分別為2.243、1.557 mg/L；Zn2+對文蛤的2 d LC50、 4 d LC50分別為26.881、5425 mg/L。聯(lián)合毒性試驗結(jié)果表明：高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現(xiàn)為協(xié)同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協(xié)同作用變?nèi)?；低濃度Cd2+和高濃度Zn2+對文蛤表現(xiàn)為拮抗作用。

關(guān)鍵詞：鎘；鋅；文蛤；LC50；聯(lián)合毒性作用

中圖分類號： X174 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0241-03

收稿日期：2013-10-16

基金項目：福建省高校服務(wù)海西建設(shè)重點項目（編號：A102）；泉州師范學(xué)院自選課題（編號：2008KJ06）；碩士學(xué)位授予單位立項建設(shè)學(xué)科項目。

作者簡介：陳細香（1972—），女，福建莆田人，博士，副教授，主要從事環(huán)境毒理學(xué)研究。E-mail：cxx02@qztc.edu.cn。大多數(shù)重金屬具有毒害危險，屬于極毒且較易侵入的元素，在水體中極易富集，具有顯著的生物毒性。有關(guān)學(xué)者已就重金屬污染對貝類的毒性及其毒害機理進行了深入研究[1-2]。在水環(huán)境中重金屬鎘、鋅往往是共存的，由于其原子結(jié)構(gòu)相似，離子半徑、電負性相近，在同一生物系統(tǒng)中它們之間可能發(fā)生相互作用和干擾。如侯麗萍等以草魚為供試材料，對鎘、鋅離子的聯(lián)合毒性進行了研究[3]；盧國棟就鎘、鋅對前列腺的聯(lián)合毒性作用進行了研究[4]。但目前對海洋貝類受鎘、鋅離子聯(lián)合毒性影響的研究在國內(nèi)尚未見報道。

文蛤（Meretrix meretrix）別稱黃蛤、海蛤、貴妃蚌、青蛾，屬雙殼綱（Bivalvia）真瓣鰓目（Eulameltibranchia）簾蛤科（Veneridae）文蛤?qū)伲∕eretrix）。文蛤常棲息在有淡水注入的內(nèi)灣入海河口附近的平坦沙質(zhì)灘涂上，營埋棲生活，地理分布較廣，是我國重要的經(jīng)濟貝類之一。福建省沿海出口貝類就是以文蛤為主，產(chǎn)地包括連江縣、福清市、云霄縣，后又開發(fā)了長樂市、平潭縣等地[5]。文蛤因其肉嫩味鮮，營養(yǎng)豐富，素有“天下第一鮮”之稱，深受廣大消費者喜愛。鑒于近年來工業(yè)“三廢”和農(nóng)業(yè)污染物在海域中大量排放，對海洋生物尤其是底棲類生物的生長、繁衍和海產(chǎn)品食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[6]，本研究探討了Cd2+、Zn2+對文蛤的急性毒性及聯(lián)合毒性效應(yīng)，旨在為文蛤的人工養(yǎng)殖提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗動物供試動物為健康文蛤，購自福建省泉州市某大型超市，參照文獻[7]提供的方法對其性狀進行測定，結(jié)果表明供試文蛤體重16.96～30.12 g，貝高3.49～3.78 cm，貝寬4.08～4.51 cm，貝長2.05～2.32 cm。將購買的文蛤先在實驗室暫養(yǎng)2 d，暫養(yǎng)期間12 h換水1次，充氧 30 min。試驗前選擇健康、反應(yīng)靈敏、大小基本一致的文蛤隨機分組。

1.1.2試劑與設(shè)備CdCl2·2.5H2O（分析純，上海金山亭新化工試劑廠）、ZnSO4·7H2O（分析純，上海聯(lián)試化工試劑廠），分別用蒸餾水配制成Cd2+、Zn2+濃度為1 g/L的母液，備用。試驗時量取一定量母液加入到盛有1 L海水（鹽度22‰～23‰）的試驗容器中，用玻璃棒攪拌均勻，配制成所需濃度的試驗液。

充氧泵、電子天平、溫度計、pH試紙。

1.2暴露試驗

試驗用水通過符合中國沿海海水成分研制的海鹽溶解于自來水進行配制。在每次換自來水前進行1 d以上的充分曝氣，以消除Cl-對文蛤的毒害和保持相應(yīng)理化因子的穩(wěn)定。試驗在直徑20 cm、高8 cm的塑料盆中進行，每個塑料盆中加 250 mL 藥液，并放入10只文蛤。為減少試驗容器對毒物的吸附，試驗前用質(zhì)量濃度5%的稀硝酸浸泡試驗容器1 d以上。

1.3方法

1.3.1預(yù)試驗參照文獻中一般養(yǎng)殖貝類安全濃度以及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[8]，設(shè)計重金屬濃度梯度進行預(yù)試驗，對每個重金屬濃度處理分別隨機放入10只暫養(yǎng)過的文蛤。試驗開始后每隔12 h進行觀察，記錄每組文蛤的分泌物變化、活動狀態(tài)以及死亡數(shù)，并及時撈出死亡文蛤。找出每種重金屬對文蛤在 1 d 內(nèi)的全存活濃度和全致死濃度，確定各試驗重金屬濃度范圍。

1.3.2單一重金屬離子對文蛤的急性毒性試驗

1.3.2.1試驗方法采用靜水停食試驗法，根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，按等對數(shù)間距設(shè)5個濃度組、1個對照組，組內(nèi)設(shè)有3個平行，每個濃度組各放10只暫養(yǎng)過的文蛤，開展單一重金屬離子對文蛤的急性毒性試驗。試驗期間每隔12 h換水1次，充氧30 min。試驗前3 h連續(xù)觀察，然后在試驗1、2、3、4 d分別記錄文蛤存活情況、死亡和中毒癥狀，4 d后終止試驗。

1.3.2.2數(shù)據(jù)處理方法用概率單位法分別求出Cd2+、Zn2+在2、4 d 的半致死濃度（LC50），以及各自的95%置信區(qū)間[9]。采用常規(guī)方法計算安全濃度（SC），其計算公式為：

SC=f×LC50。

式中：f為安全系數(shù)，鎘、鋅均屬于易侵入、積累性強、毒性較大的物質(zhì)，所以f值取0.01[10]；LC50是指4 d的半致死濃度。

1.3.2.3死亡判定參考董學(xué)興判定文蛤死亡的方法[11]。將受刺激后不能自動閉合和張口的文蛤取出，確認其死亡后記入死亡數(shù)中；閉合文蛤在換液后連續(xù)3 h不能開口的，取出干放1個晚上，再放入海水中，1 h后仍不張口的文蛤也計入前1 d死亡的文蛤數(shù)；將放入海水中仍能張口自如的文蛤計入前1 d的存活數(shù)，在后續(xù)試驗統(tǒng)計總數(shù)中棄去。

1.3.32種重金屬離子對文蛤的聯(lián)合急性毒性試驗endprint

1.3.3.1試驗方法本研究以單一重金屬離子4 d半致死濃度作為致死閾濃度，計為1 個毒性強度單位。以加和等毒性強度[12]方式設(shè)置Cd2+、Zn2+聯(lián)合毒性濃度梯度，定性研究這2種重金屬離子的聯(lián)合效應(yīng)，Cd2+、Zn2+毒性強度加和方式依次為A（1.0+0.0）、B（0.8+0.2）、C（0.6+0.4）、D（0.4+0.6）、E（0.2+0.8）、 F（0.0+1.0）等6個組合，其中A組、F組為對照組，各梯度組總毒性強度均為1 個毒性強度單位，組內(nèi)設(shè)3 個平行。連續(xù)觀察受試對象的活動狀況，及時取出死亡個體，分別在試驗1、2、3、4 d觀察記錄文蛤的存活情況，及時撈出死亡文蛤，4 d后終止試驗。

1.3.3.2數(shù)據(jù)處理方法根據(jù)4 d內(nèi)2種重金屬離子聯(lián)合毒性質(zhì)量濃度梯度組在對文蛤的影響，繪制各聯(lián)合毒性質(zhì)量濃度梯度與4 d文蛤死亡率的關(guān)系圖，分析2種重金屬離子對文蛤的毒性影響[13]。如果其毒性效應(yīng)等于對照組，表明具有加和作用；如果其毒性效應(yīng)大于對照組，表明具有協(xié)同作用；如果其毒性效應(yīng)小于其中毒性強度較高者，則表明具有拮抗作用；如果其毒性效應(yīng)大于等于其中毒性強度較高者，而小于對照組，則表明毒性作用具有相互獨立性。

2結(jié)果與分析

2.1Cd2+、Zn2+對文蛤的中毒癥狀及急性毒性效應(yīng)

Cd2+、Zn2+對文蛤的急性毒性試驗結(jié)果見表1。不同濃度重金屬離子的毒性有所不同，重金屬離子濃度愈高，毒性愈強。高濃度重金屬離子組的文蛤中毒反應(yīng)較明顯且較迅速，短期內(nèi)文蛤就出現(xiàn)死亡；而在低濃度重金屬離子組，文蛤中毒反應(yīng)較緩慢，要經(jīng)過較長時間才會出現(xiàn)死亡。具體表現(xiàn)為，隨Cd2+ 、Zn2+濃度升高，文蛤活動越遲鈍，收縮越緩慢，且水體較渾濁，微微泛油性，貝殼呈半掩狀，對刺激無反應(yīng)，最后隨重金屬在體內(nèi)的累積而中毒死亡，死亡文蛤極易腐爛變質(zhì)，發(fā)出胺臭味。

不同重金屬對文蛤的毒性也不同。Zn2+對文蛤的脅迫效應(yīng)不如Cd2+明顯，1 d內(nèi)接觸高濃度Zn2+試液的文蛤較相同濃度的Cd2+處理死亡不明顯，隨著時間的延長，文蛤死亡數(shù)逐漸增多，試驗前期、后期貝殼口海綿狀物質(zhì)均相對較少。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

文蛤存活率與重金屬離子濃度呈負相關(guān)關(guān)系，而且顯示出一定的時間-效應(yīng)關(guān)系，即隨著重金屬離子濃度升高，文蛤存活率降低。

急性毒性試驗表明，Cd2+對文蛤的毒性比Zn2+強，Cd2+對文蛤的2 d LC50、 4 d LC50 分別為2.243、1.557 mg/L；Zn2+對文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分別為26.881、5.425 mg/L。Cd2+對文蛤是中毒性毒物，安全濃度為0.156 mg/L；Zn2+對文蛤是中毒性毒物，安全濃度為0.543 mg/L。

聯(lián)合毒性試驗表明，高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現(xiàn)為協(xié)同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協(xié)同作用變?nèi)?；高濃度Zn2+和低濃度Cd2+對文蛤表現(xiàn)為拮抗作用，但隨著Zn2+濃度增大，又表現(xiàn)為相互獨立作用。

3.2不同重金屬離子對文蛤毒性效應(yīng)問題的探討

重金屬在環(huán)境中遷移時，一旦進入食物鏈，就可能由于生物濃縮、放大作用在生物體內(nèi)蓄積，從而對海洋生物產(chǎn)生毒害作用。但是重金屬對海洋生物的毒性也不是一成不變的，而是受多種因素的影響，主要包括溫度、pH值、硬度、溶解氧濃度、光、鹽度、生物狀況等。本研究在保持以上因素基本穩(wěn)定的情況下，采用靜水停食法進行研究，得出Cd2+ 、Zn2+對文蛤的安全濃度分別為0.156、0.543 mg/L，Cd2+、Zn2+對文蛤都是中毒性毒物。Zn2+對文蛤的毒性較Cd2+ 要弱，這與大多數(shù)以往研究結(jié)果[14-15]一致。Cd作為生物非必需元素，在生命活動中不具有生物學(xué)意義，不管其濃度高低，對生物均表現(xiàn)為毒性效應(yīng)。而Zn屬于生物必需微量金屬元素，在海洋環(huán)境中適當(dāng)濃度的必需微量金屬元素對維持生物正常生長發(fā)育和新陳代謝具有極為重要的意義，但當(dāng)環(huán)境中金屬元素含量超過閾值時，將對生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)[16]。關(guān)于重金屬對生物體的毒性作用機制，目前尚不清楚，須要進一步研究。

3.3重金屬離子間聯(lián)合毒性效應(yīng)問題的探討

毫無疑問，多種重金屬共同作用于同一目標(biāo)生物體時存在聯(lián)合作用，而聯(lián)合作用是一個很復(fù)雜的問題，影響重金屬聯(lián)合毒性作用的因素包括：環(huán)境介質(zhì)的種類和pH值，受試物濃度及其配比，染毒時間，受試組分間接觸程度和加入的先后順序，指示生物的類別及其年齡、性別、大小等，在水體中還要考慮水體鹽度、溫度、硬度等，其聯(lián)合毒性作用效應(yīng)不僅與污染物的組成有關(guān)，也與測試生物有關(guān)，此外不同的毒性配比也可能產(chǎn)生不同結(jié)果。關(guān)于鎘、鋅對生物的聯(lián)合毒性作用，各文獻報道并不一致，如王銀秋等研究了鎘、鋅對鯽魚、泥鰍的聯(lián)合毒性，結(jié)果表明二者有明顯的協(xié)同作用[17]；王瑩等以水螅為試驗生物，采用相加指數(shù)法研究了鉛、鎘、鋅等3種重金屬離子復(fù)合污染物的聯(lián)合毒性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鎘、鋅共存時主要表現(xiàn)為協(xié)同作用[18]；國外學(xué)者對哺乳動物中鎘、鋅離子的聯(lián)合作用的研究較為深入，認為鋅對鎘毒性存在有拮抗作用，這種拮抗作用表現(xiàn)為鋅對鎘的吸收、鋅對鎘代謝和毒性、鋅對鎘致癌致畸作用的影響等方面[19]；盧國棟發(fā)現(xiàn)，鎘染毒會造成小鼠前列腺腹葉和背側(cè)葉的臟器指數(shù)下降，而添加鋅后該毒效應(yīng)隨之下降乃至消失[4]；侯麗萍等以草魚種為試驗材料開展聯(lián)合毒性試驗，結(jié)果表明鎘、鋅對草魚種的聯(lián)合毒性在試驗1、2 d 為拮抗作用，這種作用隨試驗時間延長而減弱，在試驗4 d表現(xiàn)為協(xié)同作用[3]。本研究結(jié)果表明，高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現(xiàn)為協(xié)同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協(xié)同作用變?nèi)?；高濃度Zn2+和低濃度Cd2+對文蛤表現(xiàn)為拮抗作用，但隨著Zn2+濃度升高，又表現(xiàn)為相互獨立作用。導(dǎo)致這些結(jié)果不同的原因是多方面的，可能是由于生物本身的生理機能（主要是酶結(jié)構(gòu)）不同，則表現(xiàn)為對重金屬聯(lián)合作用機制的不同[20]。目前鎘、鋅聯(lián)合作用的機理尚無定論，有待進一步研究。endprint

參考文獻：

[1]劉俊，許巧情，雷輝善. 四種藥物對橄欖蟶蚌的急性毒性試驗[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化，2006（1）：37-38.

[2]陳冬梅，劉維德. 銅、鐵、鋅、錳不同組合水平對鯉魚生長的影響[J]. 飼料工業(yè)，2003，24（4）：50-52.

[3]侯麗萍，馬廣智. 鎘與鋅對草魚種的急性毒性和聯(lián)合毒性研究[J]. 淡水漁業(yè)，2002，32（3）：44-46.

[4]盧國棟. 鎘、鋅對前列腺的聯(lián)合毒性作用研究[D]. 上海：復(fù)旦大學(xué)，2003：14-36.

[5]李壽崧，張國榮，王祥文.福建沿海文蛤產(chǎn)地和暫養(yǎng)地貝類素毒化狀況[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2001，20（2）：19-21.

[6]喬慶林，姜朝軍，徐捷，等. 菲律賓蛤仔養(yǎng)殖水體中4種重金屬安全限量的研究[J]. 浙江海洋學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，25（1）：5-9.

[7]蔡英亞，張英，魏若非. 貝類學(xué)概論[M]. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979：28-30.

[8]周永欣，章宗涉. 水生生物毒性試驗方法[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989：7-62.

[9]孔繁翔. 環(huán)境生物學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2000：134-137.

[10]李玉環(huán). 貝類體內(nèi)重金屬鎘的富集和消除規(guī)律及食用安全性的研究[D]. 青島：中國海洋大學(xué)，2005：13-25.

[11]董學(xué)興. 三種藥物對文蛤的急性毒性研究[J]. 鹽城工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，18（2）：51-54.

[12]王志錚，呂敢堂，許俊，等. Cr6+、Zn2+、Hg2+對凡納濱對蝦幼蝦急性毒性和聯(lián)合毒性研究[J]. 海洋水產(chǎn)研究，2005，26（2）：6-12.

[13]張冰艷，藺玉華，關(guān)海虹，等. 銅、鋅雙因子對幼鯉魚及草魚胚胎的毒性影響[J]. 水產(chǎn)學(xué)雜志，1996，9（1）：58-61.

[14]柳學(xué)周，徐永江，蘭功剛. 幾種重金屬離子對半滑舌鰨胚胎發(fā)育和仔稚魚的毒性效應(yīng)[J]. 海洋水產(chǎn)研究，2006，27（2）：33-42.

[15]柳敏海，陳波，羅海忠，等. 五種重金屬對早繁鮸魚胚胎和仔魚的毒性效應(yīng)[J]. 海洋漁業(yè)，2007，29（1）：57-62.

[16]Rainbow P S，唐森銘. 海洋生物對重金屬的積累及意義[J]. 海洋環(huán)境科學(xué)，1992，11（1）：44-52.

[17]王銀秋，張迎梅，趙東芹. 重金屬鎘、鉛、鋅對鯽魚和泥鰍的毒性[J]. 甘肅科學(xué)學(xué)報，2003，15（1）：35-38.

[18]王瑩，郝家勝，陳娜，等. 鉛、鎘和鋅3種重金屬離子對水螅的聯(lián)合毒性研究[J]. 生命科學(xué)研究，2006，10（1）：91-94.

[19]陳建青，黃幸紓，吳景初. 鋅對鎘毒性的拮抗作用[J]. 國外醫(yī)學(xué)：衛(wèi)生學(xué)分冊，1990，17（5）：279-282.