重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體的急性毒性

宮春光+殷蕊+孫桂清+于清海+張玉茹+崔健斌

摘要：在水溫（18±0.5）℃、鹽度27‰的環境下，研究了重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體的急性毒性效應。結果表明，Hg2+對渤海鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為201.01 mg/L和0.05 mg/L，安全濃度分別為2.01 mg/L和0.000 5 mg/L；Cu2+對渤海灣鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為197.17 mg/L和7.50 mg/L，安全濃度分別為1.97 mg/L和0.08 mg/L；Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為331.30 mg/L和8.13 mg/L，安全濃度分別為3.31 mg/L和0.08 mg/L。毒性由強至弱依次為Hg2+>Cu2+>Cd2+，但Cu2+與Cd2+的毒性差異不明顯。

關鍵詞：渤海灣鹵蟲無節幼體；重金屬；急性毒性

鹵蟲（Brine Shrimp）俗稱豐年蟲，是一種廣鹽性低等甲殼生物，由于其營養豐富，因而也是一種海產魚蝦理想的餌料生物，由其冬卵孵化而來的無節幼體是多種人工馴化養殖的海水魚蝦（如大菱鲆、牙鲆、半滑舌鰨、中國對蝦等）幼體的活餌料生物。鹵蟲的生活習性和生理結構決定了容易受到毒物的攻擊，所以常被用于環境物毒性的評價和生態毒理學研究，已被《海洋石油勘探開發污染物的生物毒性檢驗方法》（GB 18420.2—2001）列為標準的實驗生物[1]。

在我國銷售的各鹵蟲卵品系中，渤海灣鹵蟲卵是品質最好的種類之一，其孵化的無節幼體營養豐富、活力強且持久，廣受海水魚蝦育苗者的歡迎。近幾年渤海灣沿岸鹵蟲養殖發展迅速，但隨著我國工業的快速發展和人們生活水平的提高，工業及生活污水的排放量也在逐漸增加，污染物的排放，尤其是污水中的重金屬污染物對鹵蟲的養殖業造成了很大影響。Hg2+、Cu2+、Cd2+是渤海中常見的重金屬污染物[2]，它們對渤海灣鹵蟲無節幼體的影響尚不得知，本實驗意在研究這3種重金屬對渤海灣鹵蟲無節幼體的急性毒性效應，以期為渤海灣鹵蟲的養殖及海洋污染物的生物毒性評價提供更多可行的觀測指標。

1材料與方法

1.1材料

鹵蟲卵購自河北省唐山市豐南區，為河北鹽田（渤海灣）鹵蟲，所用鹵蟲無節幼體為孵化出2～3 h的I期鹵蟲無節幼體；HgCl2為貴州省銅仁化工研究所生產，含量99.5%，CuSO4和CdCl2均為天津市科密歐化學試劑有限公司生產，含量≥99.0%，試驗用水為人工配制海水，使用海水晶（天津市塘沽區海生海水晶廠出品）+雙蒸水配制而來，鹽度27‰，試驗水溫模仿鲆鰈類苗種人工培育的中后期水溫，保持在（18±0.5）℃。

1.2方法

1.2.1鹵蟲無節幼體的孵化鹵蟲卵在實驗前保存于冰箱冷凍室內，孵化前24 h取出，置于陰涼處；模仿實際生產時鹵蟲卵的孵化操作，并從有利于鹵蟲卵整齊破膜角度出發，鹵蟲卵孵化前使用淡水浸泡2 h，而后在500 mL燒杯中加入0.2 g鹵蟲卵和400 mL配制海水，燒杯放入恒溫水浴鍋內，保持孵化溫度在（28±0.5）℃。孵化期間采用自然光照，其中孵化開始的前6 h內光照度在1 000～1 500 lx。搜集孵化2～3 h內的無節幼體進行急性毒性實驗，試驗期間不換水、不充氣、不投喂。

1.2.2實驗溶液的配制使用分析天平稱取一定量的HgCl2、CuSO4、CdCl2，用雙蒸水溶解、稀釋至一定濃度作為藥物母液，試驗時用藥物母液配制各實驗組所需要的藥物濃度。

1.2.3預實驗用250 mL燒杯，加入200 mL配制海水，適量藥物母液，混勻后，放入20只I期鹵蟲無節幼體，同一藥物組試驗的所有燒杯均放入同一恒溫水浴鍋中，保持實驗水溫在（18±05）℃，自然光照。實驗期間不換水，不充氣，不投餌。24 h和48 h后解剖鏡下觀察死亡情況，以10 s內鹵蟲無節幼體的附肢不動為判斷其死亡的標準進行計數。根據查閱相關資料并進行多次測試實驗，設置預實驗濃度梯度為：Hg2+0.007、0022、0.037、148.00、222.00、444.00、3 922.00 mg/L， Cu2+ 0.025、0.038、0.064、635.00、76200、889.00、6 096.00 mg/L， Cd2+ 3.92、554、7.84、882.00、1 176.00、1 470.00 mg/L。每個預實驗濃度做一組平行試驗，同時設一個對照組，取平行實驗數據平均值。通過預實驗查明重金屬離子不引起死亡的最大濃度（ILL）和最小100%致死濃度（LC100）。

1.2.4急性毒性實驗經預實驗，確定3種重金屬離子的實驗濃度范圍，按照等比級數設定7個濃度組，每組設3個平行， 1個對照，每個燒杯內隨機放入20只I期鹵蟲無節幼體，實驗條件與預實驗條件保持一致， 24 h和48 h后解剖鏡下觀察死亡情況并及時清除死亡個體。實驗重復一次，最終數據取平均值。

計算平均死亡率，再換算成概率單位，計算出實驗藥液質量濃度對數，求出概率單位與實驗藥液質量濃度對數的回歸方程，求出各自的半數致死濃度（LC50）；安全濃度為 LC50×AF，其中AF為應用系數，對于穩定且又易于在生物體內積累的污染物，其系數多選在0.01～0.05這個范圍內。本實驗中重金屬離子屬于難分解、積累性強的物質，AF值皆取0.01。

2結果與分析

2.2分析

本試驗符合對照組死亡率<10%、在所有試驗中死亡率出現≤37%和≥67%的各有1組、設立5個以上的濃度組等水生生物急性毒性試驗的質量控制要求，本試驗每個濃度組設置了3個平行、2個重復，重復試驗的毒性之比符合美國實驗與材料學（ASTM）提出的“用同種稀釋水，同種毒物，同種試驗方法得到的2次試驗結果之比均小于2”的要求[3]。

2.2.1重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體的急性毒性效應本實驗在水溫（18±0.5）℃、鹽度27‰的環境下，研究了重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體的急性毒性效應，得出3種重金屬離子24、48 h的LC50值及安全濃度。結果表明，Hg2+對渤海鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為201.01 mg/L和0.05 mg/L，安全濃度分別為2.01 mg/L和0000 5 mg/L；Cu2+對渤海灣鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為197.17 mg/L和7.50 mg/L，安全濃度分別為1.97 mg/L和0.08 mg/L；Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體24 h、48 h的LC50分別為331.30 mg/L和8.13 mg/L，安全濃度分別為3.31 mg/L和0.08 mg/L。

2.2.2重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體的毒性差異實驗結果表明，3種重金屬對渤海灣鹵蟲無節幼體的毒性由強至弱依次為Hg2+>Cu2+>Cd2+。其中Hg2+的毒性最大，遠高于Cu2+和Cd2+的毒性，48 h時分別比Cu2和Cd2+高出150倍和163倍，這與眾多文獻中（鹵蟲及貝類、小型魚類等其它生物的毒性實驗）報道的趨勢結果基本一致。

但本次實驗中，Cu2+的毒性與Cd2+基本相似，48 h時Cu2比Cd2+高出1.08倍，這與眾多文獻中報道的趨勢結果雖然相同，但差異不明顯。張宜奎等[4]在研究重金屬離子對文蛤的急性毒性效應時，發現Cu2+對文蛤的毒性大于Cd2+，暴露96 h高出110倍；李國基等[5]在研究重金屬離子對櫛孔扇貝稚貝成活的影響時，發現Cu2+對櫛孔扇貝稚貝的毒性遠大于Cd2+；在對其他水生動物急性毒性效應上，也存在相同的規律，毒性由強至弱依次為Hg2+>Cu2+>Cd2+。李娜等[6]進行了重金屬污染物對鹵蟲無節幼體的毒性研究，報道認為48 h時Cu2對鹵蟲無節幼體的毒性比Cd2+高出7.12倍，區別是李娜等人實

驗時所采用的鹵蟲卵屬于新疆艾比湖品種，實驗水溫為（27±0.5）℃；本次實驗所采用的鹵蟲卵屬于渤海灣品種，實驗水溫為（18±0.5）℃，這其中是否與毒性差異有直接關聯尚有待進一步研究。

2.2.3重金屬Hg2+、Cu2+、Cd2+對渤海灣鹵蟲無節幼體急性毒性機理的初步探討本次實驗中，渤海灣鹵蟲無節幼體對3種重金屬離子在暴露24 h時的反應極不敏感，但在暴露48 h時卻表現出極為敏感。例如在暴露Hg2+溶液24 h時，濃度48.100 mg/L的實驗組無節幼體才剛剛出現死亡（死亡率5%），但暴露48 h時，濃度0599 mg/L的實驗組無節幼體已全部死亡（死亡率100%）；在暴露Cu2+溶液24 h時，濃度95959 mg/L的實驗組無節幼體才剛剛出現死亡（死亡率5%），但暴露48 h時，濃度12.240 mg/L的實驗組無節幼體已死亡90%；Cd2+實驗組的變化趨勢也相類似。

分析認為出現這種情況的原因可能與鹵蟲無節幼體的生理特點有關。孫建華等[7]的報道認為，初孵無節幼體由于40 h才開始攝食，在此期間完全依靠卵黃維持生命活動，對水環境的變化不敏感，對藥物的耐受力相對較強；等40 h后幼體開始攝食，雖然攝食量較少，但與水環境開始接觸，器官開始發育，對水環境的變化開始敏感。本次實驗采用孵化后2～3 h的I期鹵蟲無節幼體，在實驗24 h時無節幼體仍處于內源性營養階段，因此對外界環境中的重金屬敏感性較差，而實驗48 h時已開始器官發育，對外界環境敏感性增強，因而出現了這種現象。

參考文獻：

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[4] 李國基，劉明星，張首臨，等.Zn等金屬離子對櫛孔稚貝成活的毒性影響[J].海洋環境科學，1994，13（2）：13-16

[5] 張宜奎，宋秀凱，，劉愛英， 等. 重金屬Cd2+、Cu2+對文蛤的急性毒性[J]. 海洋湖沼通報，2011（3）：51-55

[6] 李娜，石玉新，齊樹亭，等. 渤海主要重金屬污染物對鹵蟲無節幼體的毒性[J].河北漁業，2006，2：14-16

[7] 孫建華，杜少波，樓峻，等.氨氮對我國不同產地鹵蟲的急性毒性實驗[J].青島海洋大學學報，1997，27（4）：477-482