重金屬（Cu、Zn）對金魚的單一與聯合的毒性試驗

劉文權，宋文華，袁 敏

（1.天津薊縣環境保護局，天津 301900；2.天津市環境保護科學研究院，天津 300191）

1 引言

重金屬是突發污染事件中常見的一類污染物，水廠現行工藝對重金屬去除效果較差，飲用水水源地一旦發生重金屬類污染，就會給居民的飲水安全造成巨大威脅。隨著工農業的發展，其生產或實驗過程中排放的有毒物質（如重金屬離子）必然會對環境造成污染，尤其是對水體的污染最為嚴重。在水產品污染中，較為嚴重的重金屬有銅、鋅，這兩種重金屬都是環境優先污染物，可以作為實驗毒物研究其對水生生物的毒性作用。兩種或多種化學物同時作用于生物體時，往往會引起與單一毒物作用不同的毒性反應。有關復合污染以及污染物之間的交互作用，由于更與現實環境污染相一致而受到日益重視，進行聯合毒性研究具有重要的現實意義。

魚類是水體中的主要生物，對水環境中發生的物理、化學和生物性的各種變化都十分靈敏。魚類急性毒性試驗中，作為初級消費者，金魚是使用較為普遍的試驗魚，它飼養方便，對污染物敏感，當水中污染物達到一定濃度時，金魚會產生中毒反應，直至死亡。

加強重金屬對水生生物毒性試驗研究，不僅可以用于化學品毒性測定，水體污染程度檢測，廢水及其處理效果檢測，還可以為制定水質標準、評價水環境質量和管理廢水排放提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 設備儀器

水硬度計、溫度計、pH值計、分析天平、燒杯、玻璃棒、滴管、水槽、容量瓶。

2.1.2 實驗試劑及材料

CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、NaHCO3、KCl、NaOH、HCl、CuSO4·5H2O、ZnCl2、飲用水、去離子水實驗材料為金魚。

2.2 方法

2.2.1 實驗魚的供養

臨實驗前，實驗魚應在符合下列條件的環境中至少馴養7d：與實驗用稀釋水水質相同，每天光照15h，溫度適宜，每天投食，至實驗開始前24h為止。馴養開始48h后，記錄死亡率，并按下列標準處理：7d內死亡率小于5%，可用于實驗，死亡率在5%～10%之間，繼續馴養7d，死亡率超過10%，該組魚全部不能使用。

2.2.2 配制標準稀釋水

將11.76g CaCl2·2H2O溶于水中，稀釋至1L；將4.93g MgSO4·7H2O 溶于水中，稀釋至1L；將2.59g NaHCO3溶于水中，稀釋至1L；將0.23g KCl溶于水中，稀釋至1L；將這4種溶液各25mL加以混合并用水稀釋至1L，溶液中Ca2＋和 Mg2＋的總和是2.5mmol·L－1，Ca∶Mg的比例為4∶1，Na∶K的比例為10∶1。稀釋用水須經曝氣直至飽和為止，儲存備用。

2.2.3 預實驗

系列濃度0.1、1、10、100、1000mg·L－1，每個濃度組放入7尾魚，用靜態方式進行，實驗持續48～96h，每日至少兩次記錄各容器內死魚數，并及時取出死魚。

2.2.4 正式實驗

根據預實驗得出的結果，在包括使魚全部死亡的最低濃度和96h魚類全部存活的最高濃度之間設5個濃度組，則Cu2＋的濃度梯度為0、0.75、1.5、2.5、5、7.5、10 mg·L－1，Zn2＋的濃度梯度為0、1、2、4、6、8、10mg·L－1，聯合作用時 Cu＋和Zn2＋濃度比為1∶1，濃度梯度為0、0.25、0.5、0.75、1、2、3mg·L－1。每個實驗濃度組設3個平行組，每一個系列設一個空白對照，每組用10尾魚。實驗溶液調節至相應溫度后，從魚群中隨機取出魚并隨機迅速放入各實驗容器中，同一試驗中實驗用魚應在10min內分組完畢。在實驗開始后觀察各組魚的狀況，24h、48h、72h、96h后檢查受試魚的狀況，記錄死魚數目后，將死魚從容器中取出。實驗開始和結束時要測pH值、溫度和受試物的濃度，實驗期間每天至少測一次pH值和溫度。

3 結果

（1）Cu2＋對金魚的毒性效應見表1。

表1 金屬Cu2＋對金魚的單一毒性試驗結果

（2）Zn2＋對金魚的毒性效應見表2。

表2 金屬Zn2＋對金魚的單一毒性試驗結果

（3）Cu2＋和Zn2＋的聯合作用對金魚的毒性效應見表3。

表3 金屬Cu2＋和Zn2＋濃度1：1對金魚的聯合毒性試驗結果

3 討論

3.1 重金屬銅、鋅的單一作用及其聯合作用對金魚的影響

對照組行為正常，游動自如；試驗組金魚接觸受試物后，可觀察到明顯的中毒癥狀，尤其是高濃度試驗組，短時間內金魚即表現出局促不安、劇烈游動、上下游動和打轉等現象。之后，其運動速度逐漸減慢、反應遲鈍，直至死亡，相對高濃度組低濃度組出現中毒癥狀的時間比較晚。

3.2 Cu和Zn對魚類的急性毒性效應

魚類的棲息環境很容易遭受到來自工業排污的各種污染物的污染。研究重金屬對魚類的急性毒性效應，對于用魚類進行污染物生態風險預警等意義重大。本實驗研究了不同濃度的Cu2＋、Zn2＋及其聯合作用對金魚的急性毒性效應。

Cu2＋濃度為0.75mg／L時96h時金魚死亡尾數為3尾，1.5mg／L 時96h時金魚死亡尾數為 3.33尾，2.5mg／L時96h時金魚死亡尾數為8尾，5mg／L時96h時金魚死亡尾數為8.33尾，7.5mg／L時96h時金魚死亡尾數為10尾。隨著濃度增加和時間的加長，Cu2＋對金魚的毒性作用逐漸加強，金魚死亡尾數逐漸增加，存活金魚的運動速度和反應也逐漸緩慢。

Zn2＋濃度為1mg／L時96h時金魚死亡尾數為2.67尾，2mg／L時96h時金魚死亡尾數為4.67尾，4mg／L時96h時金魚死亡尾數為5.33尾，6mg／L時96h時金魚死亡尾數為2.67尾，8mg／L時96h時金魚死亡尾數為10尾。隨著濃度增加和時間的加長，Zn2＋對金魚的毒性作用逐漸加強，金魚死亡尾數逐漸增加，存活金魚的運動速度和反應也逐漸緩慢。

本實驗發現，重金屬對金魚的毒性效應Cu＞Zn。此外，本實驗得到的金魚Cu2＋和Zn2＋的安全質量濃度均高于我國漁業水質標準（GB11607－89，銅≤0.01mg／L，鋅≤0.1mg／L）的限定，表明金魚對Cu2＋和Zn2＋具有較強的耐受特性，容易產生富集，在重金屬濃度較高的環境條件下不易表現出明顯的受脅迫癥狀。因此，金魚對重金屬的中毒反應和死亡情況具有較強的時間依賴性和濃度依賴性。

3.3 Cu和Zn的聯合作用對魚類的急性毒性效應

聯合作用中，96h時濃度為0.25mg／L金魚死亡3尾，濃度為0.75mg／L金魚死亡3.67尾，濃度為2mg／L金魚死亡10尾。隨著濃度增加和時間的加長，Cu2＋和Zn2＋聯合作用對金魚的毒性作用逐漸加強，金魚死亡尾數逐漸增加，存活金魚的運動速度和反應也逐漸緩慢。24h時金魚全部死亡的濃度為3mg／L，遠遠小于單一因子作用時的濃度。根據聯合毒性試驗結果，在濃度1∶1配比的情況下，銅離子和鋅離子共存時，對金魚的聯合作用為毒性增強的協同作用。對聯合毒性產生機理的研究對于更好的評價和預測重金屬聯合毒性作用具有重要的意義。在評價自然水體的重金屬污染時，如果僅考慮單一金屬離子的生物毒性，忽略各種金屬離子之間的聯合作用，可能會導致錯誤的評估各種金屬離子的污染程度。

[1]趙紅寧，王學江，夏四清.水生生態毒理學方法在廢水毒性評價中的應用[J].凈水技術，2008，27（5）：18～24.

[2]胡青云，呂偉婭.染發廢水對鯉魚急性毒性試驗研究[J].河北農業科技，2010，14（5）：88～90.

[3]高小輝，楊峰峰，何圣兵，等.水質的生物毒性檢測方法[J].凈水技術，2013，31（4）：49～54.

[4]楊鳶劼.魚類作為實驗動物在環境毒理學研究中的應用[J].水產科技情報，2010，37（4）：67～70.

[5]宋德東，馬 嘯，周 森，等.水環境中有機污染物對藻類毒理性的探討[J].中國環境管理干部學院學報，2010，20（4）：28～31.

[6]劉大勝，趙 巖，傅 瑩，等.工業廢水排放環境監管中的新手段：魚類急性毒性試驗應用[J].環境監測，2008（14）：50～52.

[7]李麗君，劉振乾，徐國棟，等.廢水的魚類急性毒性效應研究[J].生態科學，2006，25（1）：45.

[8]于春來.造紙廢水敏感魚種的急性毒性研究[D].長春：吉林農業大學，2011.

[9]祝 軍，戚大煜，金 松.氯消毒劑對藻類群落毒理學研究——對小球藻、藍藻、藻類群落的毒性研究[J].現代預防醫學，2003，30（2）：39～43.

[10]譚鳳霞，王衛民，王 敏.三株魚類細胞系的建立和十二株魚類細胞系對重金屬毒性的敏感性研究[D].武漢：華中農業大學，2008.

[11]楊麗華，方展強，鄭文彪.重金屬（鎘、銅、鋅和鉻）對鯽魚的生物毒性研究[D].廣州：華南師范大學，2003.