超高壓工程電纜絕緣油對(duì)海洋生物的生態(tài)毒性效應(yīng)

韋桂秋，蔡偉敘，鄭琰晶，呂向立，易斌，徐志斌，陳嘉輝

國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣州 510300

超高壓工程電纜絕緣油對(duì)海洋生物的生態(tài)毒性效應(yīng)

韋桂秋，蔡偉敘*，鄭琰晶，呂向立，易斌，徐志斌，陳嘉輝

國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣州 510300

隨著超高壓聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，取得巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，其電纜安全性日益受到關(guān)注。采用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法，研究電纜絕緣油對(duì)8種占據(jù)不同生態(tài)位的海洋生物(費(fèi)氏弧菌(Vibrio fischeri)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、鹵蟲(Artemia sp.)、蒙古裸腹溞(Moina mongolica)、凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)、裸項(xiàng)櫛鰕虎魚(Ctenogobius gymnauchen)、雙齒圍沙蠶(Perinereis aibuhitensis)、菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinarum))的急性毒性，同時(shí)進(jìn)行了電纜絕緣油對(duì)裸項(xiàng)櫛鰕虎魚14 d延長(zhǎng)毒性實(shí)驗(yàn)和電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞的慢性毒性。結(jié)果表明，電纜絕緣油在50%飽和溶解濃度下未對(duì)費(fèi)氏弧菌產(chǎn)生明顯的發(fā)光抑制作用；對(duì)牟氏角毛藻、凡納濱對(duì)蝦、裸項(xiàng)櫛鰕虎魚、雙齒圍沙蠶和菲律賓蛤仔等5種生物未表現(xiàn)出急性毒性影響，其LC50均大于飽和濃度；對(duì)鹵蟲的96 h-LC50為17.07%，LOEC為12.5%，NOEC為6.25%；對(duì)蒙古裸腹溞96 h-LC50為29.75%，LOEC為25.0%，NOEC為12.5%；電纜絕緣油對(duì)鹵蟲和蒙古裸腹溞有劇毒。對(duì)裸項(xiàng)櫛鰕虎魚成魚14 d延長(zhǎng)毒性LC50大于500 000 mg·L-1；對(duì)蒙古裸腹溞母溞存活數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1；對(duì)母溞存活期的NOEC為312 μg·L-1，LOEC為625 μg·L-1；對(duì)產(chǎn)胎數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1；對(duì)產(chǎn)幼溞數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1。

電纜絕緣油；海洋生物；毒性

在110 kV及以上電壓等級(jí)的高壓電纜線路中，目前普遍使用的是充油電纜，如500 kV海南聯(lián)網(wǎng)工程。充油電纜主要適用于220 kV城網(wǎng)主干線、大型發(fā)電廠和樞紐變電站的進(jìn)出線等重要場(chǎng)合，以滿足供電可靠性的要求[1]。超高壓充油電纜的重要特點(diǎn)是：當(dāng)電纜受到外力破壞而發(fā)生少量漏油時(shí)，不必馬上進(jìn)行停電處理，而只需補(bǔ)油設(shè)備加入一些油，使檢測(cè)故障點(diǎn)和修理的工作可以適當(dāng)延長(zhǎng)，從而提高聯(lián)網(wǎng)工程運(yùn)行的可靠性。電纜絕緣油的主要構(gòu)成為線性烷基苯(LAB)，該組分為直鏈烷基苯洗滌劑的前體。我國(guó)LAB用途主要是轉(zhuǎn)化成LAS，2004年我國(guó)LAB表觀消費(fèi)量為40萬(wàn)t[2]。Hansen等[3]預(yù)計(jì)每年約有200 t的LAB排入歐洲的污水處理系統(tǒng)。化學(xué)物的毒性效應(yīng)是所有組成物質(zhì)拮抗作用或抑制作用的綜合結(jié)果，僅依賴一種生物的毒性研究結(jié)果探討其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性影響是片面，只有通過從生產(chǎn)者-消費(fèi)者-分解者的完整的生物毒性實(shí)驗(yàn)才能評(píng)價(jià)電纜絕緣油的毒性大小以及對(duì)生態(tài)功能影響的強(qiáng)弱。目前針對(duì)LAB的安全評(píng)估主要是采用淡水的生物種類進(jìn)行，本文采用8種不同生態(tài)位的海洋生物對(duì)用于超高壓充油電纜的絕緣油開展生態(tài)毒性和評(píng)價(jià)，旨在為從海洋環(huán)境生態(tài)安全方面認(rèn)識(shí)鋪裝于我國(guó)海域海底充油電纜斷裂導(dǎo)致的溢油可能造成的生態(tài)后果提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法 (Materials and methods)

1.1受試物

電纜絕緣油，烷基苯系合成油，無(wú)色透明油性液體，密度為0.9 g·mL-1，分子量為243.165，溶解度0.041 mg·L-1，中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局提供。據(jù)氣相色譜法分析，該電纜絕緣油主要成分為十碳烷基苯各種異構(gòu)體，十一碳烷基苯各種異構(gòu)體，十二碳烷基苯各種異構(gòu)體和十三碳烷基苯各種異構(gòu)體組成(相對(duì)百分含量分別為9.04%、31.66%、30.18%、29.14%)。

1.2儀器設(shè)備

德國(guó)Dr.Lange LumiStox發(fā)光細(xì)菌毒性綜合分析系統(tǒng)、離心機(jī)(10 000 r·min-1)、電子攪拌機(jī)(IKA)、水下照度計(jì)(上海丘禾)、溶解氧測(cè)定儀(YSI)、電導(dǎo)率儀(METTLER TOLEDO)、pH計(jì)(METTLER TOLEDO)、電子天平(G & G)、分析天平(SARTORIUS)、高壓滅菌鍋、顯微鏡、微量移液器、水處理系統(tǒng)、充氣泵、溫度計(jì)、量筒、燒杯、玻璃缸(3 L，底面積約為300 cm2)、計(jì)時(shí)器、血球計(jì)數(shù)板、三角燒瓶、移液管、膠頭滴管、玻璃棒、手抄網(wǎng)等。

1.3受試生物

費(fèi)氏弧菌(NRRLB-11177)LCK491凍干粉(德國(guó)Dr. Bruno Lange GmbH)，實(shí)驗(yàn)前按照廠商提供的菌粉復(fù)蘇液制備成菌懸液備用。

牟氏角毛藻：實(shí)驗(yàn)室自行培養(yǎng)。培養(yǎng)條件為連續(xù)光照，光照強(qiáng)度為3 500 lx左右，溫度為26 ℃～27 ℃。采用處于指數(shù)生長(zhǎng)期的同一瓶藻作為實(shí)驗(yàn)生物。

鹵蟲：取適量鹵蟲卵，加入稀釋水，水溫25 ℃、光照2 000 lx、充氧孵化20 h～24 h。采用同一批次鹵蟲無(wú)節(jié)幼體作為實(shí)驗(yàn)生物。

蒙古裸腹溞：取適量的懷卵蒙古裸腹溞在水溫22 ℃～27 ℃，鹽度26‰～30‰、自然光照條件下單獨(dú)培養(yǎng)，收集蒙古裸腹溞Ⅰ齡幼體作為實(shí)驗(yàn)生物。

凡納濱對(duì)蝦：取自蝦苗養(yǎng)殖場(chǎng)，仔蝦在實(shí)驗(yàn)室馴養(yǎng)時(shí)間不少于3 d，馴養(yǎng)期間飼喂鹵蟲無(wú)節(jié)幼體。選用活力好、體色透明、大小一致的仔蝦用于實(shí)驗(yàn)，仔蝦體長(zhǎng)約1 cm，重量約6 mg。

裸項(xiàng)櫛鰕虎魚：廣東省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物監(jiān)測(cè)所提供，采用實(shí)驗(yàn)室自繁殖的同一批次(孵出時(shí)間間隔不超過24 h)6日齡仔魚作為實(shí)驗(yàn)生物。

雙齒圍沙蠶：本實(shí)驗(yàn)所采用成體沙蠶購(gòu)自貨源穩(wěn)定、信譽(yù)較好的養(yǎng)殖場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)前在實(shí)驗(yàn)室暫養(yǎng)1周。

菲律賓蛤仔：本實(shí)驗(yàn)所采用菲律賓蛤仔取自大亞灣近岸海灘，體長(zhǎng)3～4 cm，體重6～12 g，實(shí)驗(yàn)前在實(shí)驗(yàn)室暫養(yǎng)1周。

1.4實(shí)驗(yàn)配置

本次實(shí)驗(yàn)所采用的溶液為電纜絕緣油水溶液，其制備方法為：按10 g·L-1的比例將海纜絕緣油樣品與稀釋水混合，2 000 r·min-1～3 000 r·min-1攪拌15 h，靜置60 min，取下層水相部分作為待檢母液，由于海纜絕緣油的水溶解度較低(溶解度約為0.041 mg·L-1)，因此認(rèn)為該母液中海纜絕緣油含量已達(dá)到飽和溶解度，以各濃度組的海纜絕緣油濃度與母液濃度百分比表示該組濃度。另外，為了模擬溢油環(huán)境影響，取油水混和溶液作為待檢溶液，增加一組蒙古裸腹溞、鰕虎魚和蛤仔油水混和液的急性毒性實(shí)驗(yàn)。電纜絕緣油生物毒性實(shí)驗(yàn)溶液配置見表1。所有實(shí)驗(yàn)均設(shè)1個(gè)對(duì)照組和5個(gè)濃度組。急性毒性實(shí)驗(yàn)每組設(shè)置3個(gè)平行，14 d延長(zhǎng)毒性鰕虎魚實(shí)驗(yàn)每組設(shè)置2個(gè)平行，慢性毒性裸腹溞實(shí)驗(yàn)每組設(shè)置10個(gè)平行。

急性毒性實(shí)驗(yàn)和14 d延長(zhǎng)毒性實(shí)驗(yàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)容器隨機(jī)分放相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)生物10個(gè)，每24 h投喂1次，每24 h更換1次實(shí)驗(yàn)液，每天測(cè)定實(shí)驗(yàn)溶液水溫、鹽度、溶解氧和pH值，其中水溫為25 ℃±1 ℃，鹽度變化在2‰之內(nèi)，溶解氧在5.4 mg·L-1以上，pH值變化不大于0.6，水質(zhì)要素符合實(shí)驗(yàn)規(guī)范要求。每天觀察和記錄受試生物的死亡情況以及其他非致死效應(yīng)，記錄所有可觀察效應(yīng)。裸項(xiàng)櫛蝦虎魚、雙齒圍沙蠶、凡納濱對(duì)蝦、菲律賓蛤仔試驗(yàn)前后不同濃度組受試生物死亡率為5%～15%，平均死亡率為5%；牟氏角毛藻、鹵蟲和蒙古裸腹溞實(shí)驗(yàn)前后生物存活情況見圖1。

裸腹溞慢性毒性實(shí)驗(yàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)容器隨機(jī)分放1個(gè)蒙古裸腹溞Ⅰ齡幼體，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為9 d，每天投喂適量單細(xì)胞藻液，每天記錄母溞存活數(shù)和新生幼溞個(gè)數(shù)，并及時(shí)移出各實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)新生的幼溞。每48 h更換實(shí)驗(yàn)溶液，記錄水溫、鹽度、溶解氧和pH值。

表1　電纜絕緣油毒性實(shí)驗(yàn)濃度配置(急性毒性實(shí)驗(yàn))

圖1　電纜絕緣油暴露實(shí)驗(yàn)前后受試生物存活情況Fig. 1　The survival status of organisms in toxicity tests of cable insulating oil

1.5數(shù)據(jù)處理

對(duì)于急性毒性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)受試生物的死亡情況，試驗(yàn)結(jié)果取重復(fù)樣的平均值，按濃度對(duì)數(shù)-概率單位換算，用線性內(nèi)插法計(jì)算半數(shù)致死濃度(LC50)。

若試驗(yàn)濃度組出現(xiàn)試驗(yàn)生物死亡，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正態(tài)分布和方差齊次檢驗(yàn)，如符合正態(tài)檢驗(yàn)和方差齊次檢驗(yàn)則采用參數(shù)檢驗(yàn)方法(Dunnett’s檢驗(yàn))判定NOEC值。如不符合正態(tài)檢驗(yàn)或方差齊次檢驗(yàn)則采用非參數(shù)秩檢驗(yàn)方法(Steel’s多對(duì)一檢驗(yàn))判定最大無(wú)影響濃度(NOEC)值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0 for Windows軟件進(jìn)行計(jì)算，采用ANOVA法和一次Dunnett’s檢測(cè)計(jì)算NOEC和最低可觀察效應(yīng)濃度(LOEC)值。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0 for Windows軟件中的Probit模塊(概率單位回歸)求出LC50值，然后通過處理?yè)Q算成毒性單位(TUa)，進(jìn)一步量化對(duì)比樣品毒性。依據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(USEPA)對(duì)稀釋廢水的毒性單位之計(jì)算方式(USEPA NPDES Permit Writers’ Manual, 2010)[4]，使用100除以LC50時(shí)的稀釋倍率，即TUa=LC50/100，當(dāng)LC50<50%時(shí)，可采用TUa=0.02×LC50。根據(jù)毒性單位TUa的計(jì)算方式，可知TUa值代表了半致死濃度相對(duì)于實(shí)驗(yàn)使用液濃度的稀釋倍數(shù)。因此，TUa值越大就意味著達(dá)到半致死濃度所需要的稀釋倍數(shù)越大，毒性越強(qiáng)。

2　結(jié)果和分析(Results and analysis)

2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2為本次實(shí)驗(yàn)所獲急性毒性和延長(zhǎng)毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不同生態(tài)位生物對(duì)電纜絕緣油敏感性差異明顯，8種實(shí)驗(yàn)生物中，電纜絕緣油對(duì)牟氏角毛藻、凡納濱對(duì)蝦、裸項(xiàng)櫛鰕虎魚、雙齒圍沙蠶和菲律賓蛤仔等5種生物未表現(xiàn)出毒性影響，在50%飽和溶解濃度下未對(duì)費(fèi)氏弧菌產(chǎn)生明顯的發(fā)光抑制作用。不同濃度電纜絕緣油水溶液未對(duì)裸項(xiàng)櫛鰕虎魚和菲律賓蛤仔產(chǎn)生明顯的毒性影響，在濃度分別高達(dá)22 500 mg·L-1和45 000 mg·L-1時(shí)，裸項(xiàng)櫛鰕虎魚和菲律賓蛤仔存活率均為100%。

相較于上述6種生物，電纜絕緣油對(duì)另外2種小型甲殼類生物則表現(xiàn)出明顯的毒性效應(yīng)，對(duì)鹵蟲的96 h-LC50值為17.07%，NOEC值為6.25%；對(duì)蒙古裸腹溞的72 h-LC50值為29.75%，NOEC值為12.5%；荷載率毒性測(cè)試中電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞的72 h-EL50(EL50為半數(shù)效應(yīng)載荷濃度,即海纜絕緣油與含水介質(zhì)之比)值為11.9 mg·L-1，NOEC值為5.0 mg·L-1；可見，海纜絕緣油對(duì)鹵蟲的毒性要略高于蒙古裸腹溞。鑒于電纜絕緣油的溶解度為0.041 mg·L-1，由此可知，電纜絕緣油對(duì)鹵蟲的96 h-LC50值為0.0070 mg·L-1，NOEC值為0.0026 mg·L-1；對(duì)蒙古裸腹溞的72 h-LC50值為0.0122 mg·L-1，NOEC值為0.0051 mg·L-1。

表3為裸腹溞9 d繁殖毒性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表。由表3可知，電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞母溞存活數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1；對(duì)母溞存活期的NOEC為312 μg·L-1，LOEC為625 μg·L-1；對(duì)產(chǎn)胎數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1；對(duì)產(chǎn)幼溞數(shù)的NOEC為625 μg·L-1，LOEC為1 250 μg·L-1。

2.2毒性分級(jí)

據(jù)有關(guān)資料，目前世界上已建的交流超高壓跨海聯(lián)網(wǎng)工程中，如加拿大溫哥華500 kV跨海聯(lián)網(wǎng)工程、歐洲西班牙至摩洛哥400 kV跨海聯(lián)網(wǎng)工程和2009年投入營(yíng)運(yùn)的500 kV海南聯(lián)網(wǎng)工程，使用的均為超高壓充油電纜[5-6]。目前針對(duì)超高壓充油電纜入海，國(guó)內(nèi)無(wú)相應(yīng)的、統(tǒng)一的毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)可能入海的油田化學(xué)劑，國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)不同的試驗(yàn)樣品、試驗(yàn)生物和毒性試驗(yàn)結(jié)果各自提出了適用于各自研究項(xiàng)目的毒性分級(jí)表[7-11]，目前，國(guó)內(nèi)外尚未形成統(tǒng)一的入?；瘜W(xué)劑生物毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。綜合各家毒性分級(jí)的特點(diǎn)以及本研究電纜絕緣油和實(shí)驗(yàn)生物特點(diǎn)，發(fā)光細(xì)菌的毒性分級(jí)參見MICROTOX急性毒性標(biāo)準(zhǔn)(表4[8,10-13])，暴露于電纜絕緣油水溶液的裸項(xiàng)櫛鰕虎魚和菲律賓蛤仔的毒性分級(jí)參見表4的EL50載荷率，其余實(shí)驗(yàn)生物的急性毒性分級(jí)參見表4的TUa和表4的LC50。電纜絕緣油的生物毒性結(jié)果見表5。由此可知，電纜絕緣油對(duì)鹵蟲和蒙古裸腹溞有劇毒。

通常認(rèn)為安全濃度為96 h-LC50值的0.1～0.01倍[12]，本實(shí)驗(yàn)采用安全系數(shù)0.10計(jì)算鹵蟲和蒙古裸腹溞的安全濃度(表6)，并取電纜絕緣油對(duì)其中最敏感生物的安全濃度做為電纜絕緣油對(duì)海洋生物的安全限值，由此可知，電纜絕緣油的安全限值為0.0007 mg·L-1。

表2　電纜絕緣油生物毒性評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果(急性毒性和延長(zhǎng)毒性)

注：電纜絕緣油組成為9.04% C10，31.66% C11，30.18% C12，29.14% C13。LC50為半致死濃度，EC50為半效應(yīng)濃度，LOEC為最低可觀察效應(yīng)濃度，NOEC為最大無(wú)影響濃度，EL50為半數(shù)效應(yīng)載荷濃度，TUa為毒性單位。

Note: The contribution of cable insulating oil is 9.04% C10, 31.66% C11, 30.18% C12 and 29.14% C13. LC50means half lethal concentration, EC50means half effective concentration, LOEC means the lowest observed effect concentration, NOEC means no observed effect concentration, EL50means median effect load，TUa means toxic unit.

表3　裸腹溞9 d繁殖毒性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表(P值)

注：表中數(shù)值為各濃度組各個(gè)與對(duì)照組差異顯著性分析P值；“*”表示P<0.05，即差異顯著。

Note: The values in the table were the significant difference analysis value (P value) for each concentration group and the control group. “*” means significant difference and P<0.05 .

表4　電纜絕緣油急性生物毒性分級(jí)[8,10-13]

注：“-”表示無(wú)此項(xiàng)分級(jí)。

Note:“-” means lacking the level.

表5　電纜絕緣油的生物毒性

2.3電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞的慢性毒性

表7列出電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞的慢性毒性。由表7可知，電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞慢性毒性的LOEC為625 μg·L-1；因此可知電纜絕緣油最大允許濃度(MATC)值介于312 μg·L-1～625 μg·L-1間。電纜絕緣油的主要成分直鏈烷基苯的溶解度為0.041 mg·L-1，由此可知，電纜絕緣油是屬于不溶于水的物質(zhì)，其飽和溶解度在其最大允許濃度值的范疇內(nèi)。

急性毒性實(shí)驗(yàn)主要考察毒物的致死效應(yīng)，慢性毒性實(shí)驗(yàn)可以深入評(píng)價(jià)毒物的毒性強(qiáng)度，如對(duì)生長(zhǎng)和生殖的影響[14]。兩者結(jié)合能夠更準(zhǔn)確地反映毒物對(duì)該生物的影響。例如根據(jù)電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞急性毒性的LOEC為10 mg·L-1和慢性毒性的LOEC為1.25 mg·L-1，可計(jì)算出慢性毒作用帶即兩者比值[15]為8，該值越大表明此毒物引起慢性中毒的可能性越大。電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞為重毒，其慢性毒作用帶小于10，說(shuō)明電纜絕緣油引起海洋生物慢性中毒的可能性較小。

3　討論(Discussion)

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電纜絕緣油對(duì)發(fā)光細(xì)菌、海洋微藻、魚類、對(duì)蝦、多毛類和貝類等生物的毒性影響甚微，對(duì)魚類和貝類載荷率指標(biāo)均遠(yuǎn)高于20 000 mg·L-1；對(duì)鹵蟲和枝角類等小型甲殼類生物表現(xiàn)出極強(qiáng)的毒性，對(duì)鹵蟲的無(wú)效應(yīng)濃度值為0.0026 mg·L-1，屬于劇毒；對(duì)海洋生物的安全限值為0.0007 mg·L-1。當(dāng)水體中電纜絕緣油濃度在0.0026 mg·L-1以下時(shí)，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)生物的存活產(chǎn)生明顯可見的毒性影響；濃度在0.0026 mg·L-1以下時(shí)，可以認(rèn)為對(duì)海洋生物是安全的。有研究表明烷基化合物會(huì)破壞蛋白質(zhì)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)而干擾甲殼類蛻皮、胸部分節(jié)和胸部附肢的形成，電纜絕緣油對(duì)鹵蟲等小型甲殼類動(dòng)物表現(xiàn)出較強(qiáng)的毒性可能與此有關(guān)。

在Gledhill等[16]的研究中，在表層具有明顯的直鏈烷基苯溶液層的水體中，未見斑馬魚產(chǎn)生不良反應(yīng)。本次實(shí)驗(yàn)研究中，在類似的水體環(huán)境中，在表層完全覆蓋一層電纜絕緣油的水體中，載荷濃度分別高達(dá)22 500 mg·L-1和45 000 mg·L-1，未見其對(duì)裸項(xiàng)櫛鰕虎魚和菲律賓蛤仔產(chǎn)生可見的不良反應(yīng)。表8列出其他學(xué)者或機(jī)構(gòu)開展各種直鏈烷基苯水生生物毒性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果[16-23]。由表可見，同一種受試生物，其效應(yīng)濃度結(jié)果差異較大，這是因?yàn)橹辨溚榛綖殡y溶物質(zhì)，其效應(yīng)濃度可以用其載荷率進(jìn)行毒性效應(yīng)結(jié)果計(jì)算，也可以用飽和溶液稀釋進(jìn)行毒性效應(yīng)計(jì)算。對(duì)微藻而言，Gledhill等[16]的羊角月牙藻、Moreno等[21]的四尾柵藻與本次研究的牟氏角毛藻結(jié)果相似，未見直鏈烷基苯類油劑物質(zhì)產(chǎn)生的抑制效應(yīng)；對(duì)甲殼類生物來(lái)說(shuō)，直鏈烷基苯類油劑物質(zhì)對(duì)擬糠蝦、鉤蝦、搖蚊無(wú)明顯毒性效應(yīng)，對(duì)溞類毒性結(jié)果不完全一致，大型溞和蒙古裸腹溞的均表現(xiàn)出敏感性，鹵蟲也具有敏感性；通過各個(gè)學(xué)者和本次研究結(jié)果可知，直鏈烷基苯類油劑物質(zhì)對(duì)多種魚類未產(chǎn)生致毒性，對(duì)底棲生物的搖蚊幼蟲、多毛類沙蠶和貝類蛤仔均無(wú)毒性。鹵蟲和蒙古裸腹溞均隸屬于甲殼動(dòng)物的鰓足綱，是一類具扁平葉狀附肢，高度分化的小型甲殼動(dòng)物，擁有悠久的演化歷史，是比較原始的類群，絕大多數(shù)生活在淡水中，僅少數(shù)分布于海洋。相對(duì)于其他受試生物，鹵蟲和蒙古裸腹溞為較為原始的小型甲殼動(dòng)物，通常被認(rèn)為是最敏感的受試生物之一。參照直鏈烷基苯的溶解度為0.041 mg·L-1，則表8中除了大型溞和斑馬魚，效應(yīng)濃度在溶解度范圍內(nèi)，其他生物毒性實(shí)驗(yàn)效應(yīng)濃度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出飽和濃度。表8所列直鏈烷基苯水生生物歷史毒性實(shí)驗(yàn)受試生物均為淡水生物種類，本次實(shí)驗(yàn)生物均為海洋生物，并且補(bǔ)充了2種底棲生物，彌補(bǔ)了以往實(shí)驗(yàn)的空缺，更具有針對(duì)性的生態(tài)毒理學(xué)意義。不同生態(tài)位生物對(duì)電纜絕緣油的敏感性差異明顯，此類差異的存在和各個(gè)種群生命結(jié)構(gòu)和直鏈烷基苯的作用機(jī)理有關(guān)。因此只有建立綜合考慮水生微生物、浮游植物、浮游動(dòng)物和魚蝦類等多種海洋生物毒性數(shù)據(jù)組成的水生態(tài)基準(zhǔn)，才能全面系統(tǒng)地了解和評(píng)價(jià)其海洋生態(tài)毒性。

表6　電纜絕緣油對(duì)鹵蟲和蒙古裸腹溞的安全濃度

表7電纜絕緣油對(duì)蒙古裸腹溞的慢性毒性

Table 7The chronic toxicity of cable insulating oil to Moina mongolica

受試生物TestorganismsNOEC/(μg·L-1)LOEC/(μg·L-1)存活Survival生殖Reproduction生長(zhǎng)Growth存活Survival生殖Reproduction生長(zhǎng)Growth蒙古裸腹溞(Moinamongolica)62562531212501250625

表8　直鏈烷基苯水生生物毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果[16-23]

4　實(shí)例應(yīng)用(Case study)

將本研究結(jié)果直接用于500 kV海南聯(lián)網(wǎng)工程溢油生態(tài)安全評(píng)價(jià)中。海洋生物食物鏈?zhǔn)遣妒成锱c被捕食生物之間一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，電纜絕緣油的泄露產(chǎn)生的污染可能會(huì)以某種方式破壞或消除這一食物鏈中一個(gè)重要組成部分，從而使生態(tài)平衡失調(diào)。枝角類是海洋生物的主要生物類群，亦是經(jīng)濟(jì)魚類的主要餌料來(lái)源，是海洋生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量傳遞重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)聯(lián)網(wǎng)工程的環(huán)境影響報(bào)告書[24]：溢油事故發(fā)生后，溢油漂移擴(kuò)散基本沿主要漲落潮流方向東-西向分布，溢油點(diǎn)濃度沿路由方向擴(kuò)散范圍基本控制在路由附近海域，最高油濃度主要集中在溢油口附近，約為0.045 mg·L-1；隨著時(shí)間的變化，表、底層油濃度擴(kuò)散到0.02 mg·L-1的范圍均在500 m以內(nèi)；擴(kuò)散到0.01 mg·L-1的范圍在950 m以內(nèi)。通過本次研究可知，溢油事故發(fā)生后溢油點(diǎn)(位于海床)附近海域浮游植物、游泳生物和底棲生物受到的影響不大，水體中海纜絕緣油含量達(dá)到0.01 mg·L-1則會(huì)引起枝角類死亡，溢油點(diǎn)1 000 m范圍內(nèi)的枝角類無(wú)法存活；海纜絕緣油不溶于水且比重比水小，很快就在海水表面形成油膜層，油膜層隨著風(fēng)海流轉(zhuǎn)移，其附近水層中枝角類無(wú)法生存。

根據(jù)電纜路由海區(qū)浮游動(dòng)物調(diào)查[24-25]結(jié)果可知：2004年8月底到9月初電纜路由海區(qū)僅在漲潮時(shí)澄邁灣口的一個(gè)調(diào)查站檢出一種枝角類，即鳥喙尖頭溞，其個(gè)體數(shù)量為8.46個(gè)·m-3，占浮游動(dòng)物總個(gè)體數(shù)量的1.9%，漲潮時(shí)其余5個(gè)調(diào)查站和落潮時(shí)所有浮游動(dòng)物調(diào)查站均未檢出枝角類。

2009年2月底至3月初電纜路由海區(qū)設(shè)置了8個(gè)浮游動(dòng)物調(diào)查站，獲得浮游動(dòng)物13類71種，平均密度為134.8個(gè)·m-3，未檢出枝角類。

由此可知，電纜路由海區(qū)浮游動(dòng)物中枝角類僅占極小的比例。僅從瓊州海峽北岸海事部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，2011年瓊州海峽備案水域共發(fā)生水上交通事故9起(小事故8起，一般事故1起)，其中碰撞事故5起，擱淺事故3起，自沉事故1起，事故導(dǎo)致2艘船舶沉沒。由此可見，瓊州海峽通航環(huán)境復(fù)雜，水上交通事故易發(fā)。若海底電纜發(fā)生突發(fā)性事故致使電纜絕緣油排放至電纜路由海區(qū)中，由于海區(qū)中對(duì)電纜絕緣油極其敏感的枝角類占有的比例較小，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)海區(qū)水生生物種類組成和數(shù)量水平的影響不大。目前研究結(jié)果可知，電纜絕緣油對(duì)小型甲殼動(dòng)物鰓足綱的鹵蟲和溞類毒性大，電纜絕緣油對(duì)浮游動(dòng)物的鉤蝦和糠蝦無(wú)急性毒性，若發(fā)生溢油，需要密切關(guān)注海區(qū)浮游動(dòng)物小型甲殼類種類和數(shù)量的變化，建立相應(yīng)的應(yīng)急機(jī)制。

綜上所述，隨著用電需求量的逐漸增加，電線電纜市場(chǎng)需求量大大增加，其中高壓和超高壓電纜的使用比例越來(lái)越大。各種類型的電纜中，以填充絕緣油作為絕緣介質(zhì)的充油終端在高壓電纜終端中占有相當(dāng)大的使用比例。我國(guó)海域有6 000多個(gè)島嶼，1萬(wàn)多公里的海岸線，島嶼之間電力的傳輸，國(guó)家之間的通信，離不開海底的電纜。岑貞錦等[26]、趙剛等[27]對(duì)超高壓充油電纜絕緣油的生態(tài)毒性進(jìn)行了初步研究，本研究成果與其部分水生生物急性毒性成果相一致，本研究為進(jìn)一步深入開展電纜絕緣油海洋生物毒性測(cè)試，完善電纜絕緣油的生物毒性數(shù)據(jù)庫(kù)，為日益增加的超高壓和特高壓跨海電力聯(lián)網(wǎng)工程提供技術(shù)指標(biāo)服務(wù)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

致謝：感謝廣東省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物監(jiān)測(cè)所李建軍及其團(tuán)隊(duì)人員對(duì)本項(xiàng)目生物毒性實(shí)驗(yàn)提供的幫助和支持；感謝國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心呂意華博士在文章修改中給予的幫助。

通訊作者簡(jiǎn)介：蔡偉敘(1967—)，男，海洋工程碩士，教授級(jí)高工，主要研究方向海洋物理和生態(tài)環(huán)境分析。

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◆

Toxicity of Insulating Oil to Marine Organisms

Wei Guiqiu, Cai Weixu*, Zheng Yanjing, Lv Xiangli, Yi Bin, Xu Zhibin, Chen Jiahui

South China Sea Environmental Monitoring Center, SOA, Guangzhou 510300, China

16 April 2015accepted 10 July 2015

The tremendous economic benefit was achieved with the construction of extra high voltage cable net. However, the public suffered the increasing environmental risk. In order to find out the potential effect of insulating oil to the ecosystem, standard tests were applied to study the acute toxicity of insulating oil to Vibrio fischeri, Chaetoceros muelleri, Artemia sp., Moina mongolica, Litopenaeus vannamei, Ctenogobius gymnauchen, Perinereis aibuhitensis, Ruditapes philippinarum. The 14 days prolonged acute toxicity to Ctenogobius gymnauchen and the chronic toxicity to Moina mongolica were tested at the same time. The results showed that there was no significant inhibition of bioluminescence to Vibrio fischeri, and no obvious acute toxicity to Chaetoceros muelleri, Litopenaeus vannamei, Ctenogobius gymnauchen, Perinereis aibuhitensis, Ruditapes philippinarum. The LC50, LOEC, NOEC to Artemia sp. were 17.07%, 12.5%, 6.25% after 96 h exposure to insulating oil and 29.75%, 25.0%, 12.5% to Moina mongolica respectively. It is revealed that the cable insulating oil had extreme toxicity to Artemia sp. and Moina mongolica. The NOEC, LOEC for survival rate as well as the birth rate of female Moina mongolica were 625 μg·L-1and 1 250 μg·L-1. The NOEC, LOEC for survival time of female Moina mongolica were 312 μg·L-1and 625 μg·L-1.

insulating oil; marine organisms; toxicity

南海分局海洋科學(xué)技術(shù)局長(zhǎng)基金研究項(xiàng)目(1428)；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201102001)

韋桂秋(1977-)，女，工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ笊鷳B(tài)毒理學(xué)和海洋環(huán)境分析，E-mail: weiguiqiu@126.com

Corresponding author)， E-mail: scsemc@163.com

10.7524/AJE.1673-5897.20150416004

2015-04-16 錄用日期：2015-07-10

1673-5897(2015)6-253-11

X171.5

A

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