甲苯對(duì)海洋水生生物的急性毒性

張玉榮，李鐵軍

(浙江省海洋水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)漁場(chǎng)漁業(yè)資源科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,浙江省海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 舟山 316100)

臨海港灣是海、陸互相作用和受人類活動(dòng)干擾的極強(qiáng)的承受區(qū)域，對(duì)環(huán)境的變化非常敏感，生態(tài)系統(tǒng)易受破壞。東部沿海石化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和產(chǎn)量規(guī)模的不斷增大，環(huán)境所要承載的壓力也越來越大，已經(jīng)出現(xiàn)了個(gè)別海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和沉積物質(zhì)量的降低的現(xiàn)象，同時(shí)，污染物會(huì)在水生生物體內(nèi)不斷積累，導(dǎo)致海洋生物和養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量下降，經(jīng)人類食用后已經(jīng)人體健康[1-3]，因此要對(duì)石化工業(yè)周邊海域特征污染物的污染狀況及生物毒性進(jìn)行研究。文中研究了甲苯對(duì)三疣梭子蟹、黃姑魚、菲律賓蛤和脊尾白蝦四種常見海洋經(jīng)濟(jì)生物的急性毒性。研究的實(shí)施可提供石化工周邊海域特征污染物對(duì)海洋生物的毒性數(shù)據(jù)，為污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行預(yù)估，為管理部門合理規(guī)劃提供依據(jù)，為保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)海水來源

試驗(yàn)海水取自浙江省海洋水產(chǎn)研究所西軒島海水養(yǎng)殖基地的天然海水，試驗(yàn)開始前對(duì)海水的甲苯含量進(jìn)行檢測(cè)未檢測(cè)出甲苯，天然海水經(jīng)48h靜置沉淀后，經(jīng)過二級(jí)沙濾處理，去除雜物，運(yùn)回試驗(yàn)室備用，海水鹽度為27.8±0.2,pH7.9±0.1，溶解氧(DO)>7.8mg/L。海水使用之前測(cè)定鹽度、懸浮物(SS)、pH、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、無機(jī)氮(NO3-N、NO2-N和NH3-N)、活性磷酸鹽、石油類和重金屬(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As)，均符合一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，未檢測(cè)本論文中涉及的甲苯有毒物質(zhì)。

1.1.2 有毒物質(zhì)來源及配置

甲苯(C7H8)(分析純)，由中國(guó)上海試劑總廠生產(chǎn)。無色澄清液體，有苯樣氣味，2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，甲苯在3類致癌物清單中。

1.1.3 試驗(yàn)生物

試驗(yàn)用生物包括三疣梭子蟹Portunustrituberculatus、日本黃姑魚Nibea japonica、脊尾白蝦 Palaemoncarinicauda 和菲律賓蛤仔Ruditapes philippinarum4種常見的經(jīng)濟(jì)海洋生物。

1.1.4 試驗(yàn)容器

4種試驗(yàn)生物(三疣梭子蟹、黃姑魚、菲律賓蛤仔和脊尾白蝦)的急性毒性試驗(yàn)分別在容量(長(zhǎng)×寬×高)、100×60×80cm的有機(jī)玻璃容器、60×30×30cm的有機(jī)玻璃容器、50×30×30cm的有機(jī)玻容器和半徑為30cm的有機(jī)玻璃缸中進(jìn)行。并配備充氧裝置和過濾裝置。急性毒性試驗(yàn)總所用到的各種規(guī)格的有機(jī)玻璃容器、長(zhǎng)把鑷子和其它試驗(yàn)用具在使用之前，利用重鉻酸鉀溶液浸泡1d，之后利用自來水反復(fù)洗滌，日曬涼干備用。

1.2 試驗(yàn)方法

首先把試驗(yàn)生物先在試驗(yàn)用海水中暫養(yǎng)7～10d，不投餌喂養(yǎng)，挑取無病無傷的健康的生物個(gè)體開展試驗(yàn)。參照《GB 17378.7- 2007，海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第七部分) 》開展試驗(yàn)(國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,1999)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定試驗(yàn)濃度，試驗(yàn)濃度梯度按照等間距法設(shè)置[4-5]。

急性試驗(yàn)采用半靜水法進(jìn)行開展[1]，間隔24h換水一次，試驗(yàn)進(jìn)行過程中一直充氧，室溫控制在在24±2℃，試驗(yàn)進(jìn)行期每天測(cè)量水溫，得出試驗(yàn)水溫為24.5±0.5℃。

試驗(yàn)生物投放各濃度組海水之后，在10h內(nèi)仔細(xì)不間斷觀察，之后24h內(nèi)觀察3～4次，及時(shí)挑出已經(jīng)死亡的試驗(yàn)生物、并記錄各種試驗(yàn)生物的狀態(tài)及死亡情況，正常情況下于96h時(shí)終止培養(yǎng)。試驗(yàn)過程中要求對(duì)照組的死亡率不得超過10%，照組試驗(yàn)期間試驗(yàn)生物的的不正常狀態(tài)或不健康的狀態(tài)同樣不能大于10%，否則試驗(yàn)要重新開展。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用移動(dòng)平均角法(Moving Average-Angle Method)統(tǒng)計(jì)計(jì)算急性毒性試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)Eugene,1959)，并計(jì)算出96h的半致死濃度值和半致死濃度的95%置信區(qū)間。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.3 甲苯對(duì)海洋生物試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 甲苯對(duì)三疣梭子蟹的急性毒性

設(shè)置0,10,50,100mg/L和200mg/L共計(jì)5個(gè)濃度組，每組3個(gè)平行，每組投放三疣梭子蟹為各10只,在最高試驗(yàn)濃度200mg/L試驗(yàn)組中，在投放5h后，三疣梭子蟹開始表現(xiàn)明顯不安，浮到水體表層，游動(dòng)的劇烈，不久之后下沉大容器底部，在20h時(shí)有死亡的個(gè)體出現(xiàn)，在96h時(shí)的死亡率為90%，試驗(yàn)期間沒觀察到蛻皮的三疣梭子蟹；10,50mg/L和100mg/L3個(gè)試驗(yàn)組的96h三疣梭子蟹的死亡率分別是20%,40%,80%。通過計(jì)算，在甲苯的作用下，梭子蟹的96hLC50是54mg/L，95%置信區(qū)間為27～85mg/L(表1)。

表1 甲苯對(duì)三疣梭子蟹的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 he results of acute toxicity test of toluene to Portunustrituberculatus

2.3.2 甲苯對(duì)黃姑魚的急性毒性

設(shè)置0,10,50,100mg/L和200mg/L共計(jì)5個(gè)濃度組，每組3個(gè)平行。每組投放黃姑魚20尾,在最高試驗(yàn)濃度200mg/L的試驗(yàn)組中，黃姑魚表現(xiàn)的比低濃度組和對(duì)照組活躍的多，游動(dòng)起來異常興奮并且規(guī)律，有亂游亂撞的現(xiàn)象發(fā)生,魚體出現(xiàn)彎抖動(dòng)狀，最終臥在容器底部，嘴巴不停的合開，給予外界機(jī)械刺激時(shí)反應(yīng)遲鈍甚至毫無反應(yīng)，黃姑魚在17h時(shí)開始逐漸死亡，在96h時(shí)統(tǒng)計(jì)全部死亡；10,50mg/L和100mg/L3個(gè)試驗(yàn)組，黃姑魚在96h死亡率分別是30%、40%和100%。通過計(jì)算，在甲苯的作用下，黃姑魚的96hLC50是33mg/L，95%置信區(qū)間為17～69mg/L(表2)。

表2 甲苯對(duì)黃姑魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Acute toxicity test results of toluene on the Nibea japonica

2.3.3 甲苯對(duì)脊尾白蝦的急性毒性

設(shè)置0,0.1,0.5,2mg/L和5mg/L共計(jì)5個(gè)濃度組，每組3個(gè)平行。每組投放脊尾白蝦為20只,在最高濃度5mg/L試驗(yàn)組中，脊尾白蝦比低濃度組和對(duì)照組活躍，在水體中跳動(dòng)不停，最后逐漸表現(xiàn)的呆滯，活動(dòng)量極少，在20h時(shí)，脊尾白蝦開始死亡，在96h時(shí)，全部死亡；在96h時(shí)，0.1,0.5mg/L和2mg/L3個(gè)試驗(yàn)組的脊尾白蝦的死亡率分別是20%、30%和80%。通過計(jì)算，在甲苯的作用下，脊尾白蝦的96hLC50是0.77mg/L，95%置信區(qū)間為0.37～1.4mg/L(表3)。

表3 甲苯對(duì)脊尾白蝦的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Acute toxicity test of toluene on Palaemoncarinicauda

2.3.4 甲苯對(duì)菲律賓蛤的急性毒性

設(shè)置0 mg/L、10 mg/L、50mg/L、100mg/L和200mg/L共計(jì)5個(gè)濃度組，每組3個(gè)平行。每組投放菲律賓蛤20只,經(jīng)過96h的急性毒性試驗(yàn)，各濃度組的菲律賓蛤極少死亡，因此，也將試驗(yàn)時(shí)間推遲至192h。在最高濃度200mg/L的試驗(yàn)組中，在90h時(shí)，菲律賓蛤時(shí)開始出現(xiàn)死亡，在192h時(shí)，80%的菲律賓蛤死亡，菲律賓蛤仔在死亡之前基本不再附在容器壁上，死亡后雙殼張開；10mg/L、50mg/L和100mg/L試驗(yàn)組，在192h時(shí)，菲律賓蛤死亡率分別是0%、20%和60%。通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，在甲苯的作用下，菲律賓蛤的192hLC50是92mg/L，95%置信區(qū)間為64～154mg/L(表3)。

表4 甲苯對(duì)菲律賓蛤的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Acute toxicity of toluene to Ruditapesphilippinarum

2.3.5 結(jié)論與討論

2.3.5.1 甲苯對(duì)海洋水生生物的毒性

甲苯對(duì)三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦96hLC50分別是54,33,0.77mg/L、對(duì)菲律賓蛤的192hLC50為92mg/L，95%置信區(qū)間分別為27～85mg/L、17～69mg/L、0.37～1.4mg/L和64～154mg/L。結(jié)合甲苯對(duì)海洋水生生物的毒性機(jī)理以及急性毒性結(jié)果，甲苯對(duì)海洋水生生物的急性毒性順序依次為：脊尾白蝦>黃姑魚>三疣梭子蟹>菲律賓蛤。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保局1992年頒布的《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[3]中涉及的魚類的毒性等級(jí)劃分，96hLC50>10mg/L為低毒農(nóng)藥，1～10mg/L為中毒農(nóng)藥，<1mg/L為高毒農(nóng)藥。據(jù)此判斷，甲苯對(duì)魚類、蟹類和貝類的毒性為低毒，對(duì)蝦類的毒性為高毒。

2.3.5.2 甲苯對(duì)海洋水生生物的安全濃度

從化學(xué)物質(zhì)對(duì)水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)考慮，目前多使用安全濃度=96hLC50×0.1或安全濃度=96hLC50×0.01來計(jì)算安全濃度[4]。本文采用后一公式進(jìn)行計(jì)算，甲苯對(duì)三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦的安全濃度分別為0.54,0.33,0.0077mg/L。

3 總結(jié)

甲苯對(duì)三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦96hLC50分別是54,33,0.77mg/L、對(duì)菲律賓蛤的192hLC50為92mg/L，95%置信區(qū)間分別為27～85mg/L、17～69mg/L、0.37～1.4mg/L和64～154mg/L。甲苯對(duì)海洋水生生物的急性毒性順序依次為：脊尾白蝦>黃姑魚>三疣梭子蟹>菲律賓蛤。甲苯對(duì)魚類、蟹類和貝類的毒性為低毒，對(duì)蝦類的毒性為高毒。甲苯對(duì)三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦的安全濃度分別為0.54,0.33,0.0077mg/L。