重金屬離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

摘要：中國林蛙是中國重要的野生經濟蛙類，本文從鎘離子、鉛離子、鉻離子、銅離子和汞離子等重金屬離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應進行綜述，為中國林蛙在自然生態環境下的保護和養殖條件的選擇提供科學依據。

關鍵詞：金屬離子；中國林蛙；毒性

中國林蛙（Rana chensinensis），屬兩棲綱無尾目蛙蝌蚪屬，是中國重要的野生經濟蛙類，廣泛分布在中國長白山地區為主的北方各省，是一種經濟價值較高的的兩棲動物。近年來隨著生態環境的污染和人類的濫捕亂殺，野生林蛙的數量急劇減少。而重金屬離子在中國林蛙蝌蚪生長發育過程有著很大的影響，目前重金屬對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應研究主要有：鎘離子，鉛離子，鉻離子，銅離子，汞離子，鋁離子，鈷離子等。近年來通過對重金屬離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應進行一系列的研究并取得了一定的研究成果。

一、鎘離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

鎘是動物體內的非必需元素且有毒的元素，是重要的工業和環境污染物，鎘是人還是IA級致癌物，具有致癌、致畸和致突變作。兩棲動物在幼體發育過程中對毒物的反應比較敏感，是作為毒理學研究的理想材料之一。

黃敏毅等[1]研究人員，講中國林蛙蝌蚪分別暴露于加Cd2+的自來水和去離子水中，急性毒性實驗結果得出：在含鎘離子的自來水中24、48、72、96h半致死濃度（LC50）分別為5.72、5.14、3.67和3.10mg/L；安全濃度為（SC）為1.22mg/L。在去離子水中，鎘離子對林蛙蝌蚪的24、48、72、96h半致死濃度（LC50）分別為0.16、0.15、0.13和0.12mg/L；安全濃度為（SC）為0.04mg/L。結果表明林蛙蝌蚪死亡率隨著濃Cd2+度的升高和染鎘離子時間的延長而升高，且鎘離子加入去離子水中對林蛙蝌蚪的毒性比在自來水中更強。另外，將26-27期林蛙蝌蚪飼養在含鎘離子0.05、0.1、0.2和0.4mg/L的自來水中直至完全變態，通過對完全變態所需的時間、平均體重和長度增長率的測定，研究在SC以下鎘離子對林蛙蝌蚪胚后發育的影響。隨著鎘離子濃度的升高，蝌蚪的平均體重和長度增長率降低，完全變態發育所需時間增長。說明鎘離子污染在SC以下仍可抑制中國林蛙蝌蚪的生長發育，延緩變態。

二、鉛離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

鉛主要作用于生物體的神經系統、造血系統、消化系統和肝、腎等器官并產生多系統性、多器官性的毒害作用[2]。隨著含鉛廢氣和工業廢水的排放，鉛也成水環境中重要的重金屬污染元素之一。

王建鑫等[3]研究人員，采用標準水生生物毒性測定方法研究鉛離子對中國林蛙蝌蚪的毒效應。急性毒性實驗結果表明：在水溫22-24°C的條件下，鉛離子對林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死濃度（LC50）分別為3.30，1.66，1.41mg/L；安全濃度為（SC）為0.13mg/L。蝌蚪的死亡率隨著鉛離子的濃度的升高和染鉛離子時間的延長而增大。慢性毒性實驗結果表明：隨著鉛離子濃度的升高，蝌蚪的平均全長和體重逐漸降低，死亡率和畸形率提高，血細胞微核及核異常現象明顯，說明低濃度的鉛離子污染仍可抑制中國林蛙蝌蚪的生長和發育。

三、鉻離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

鉻制劑是魚類養殖過程中常見的飼料添加劑[4]，在水產養殖業迅速發展的同時這類金屬離子在水體中的含量逐年增加，再加上城市和生活污水的不合理排放，導致鉻離子成為了水環境的重要的重金屬污染元素。

石戈等[5]研究人員，采用標準水生生物毒性測定方法研究研究鉻離子對中國林蛙蝌蚪的毒性效應。急性毒性實驗結果表明：在水溫22-24°C的條件下，鉻離子對林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死濃度（LC50）分別為4.16，4.48，4.57mg/L；安全濃度（SC）為1.55mg/L，同時蝌蚪的死亡率隨著鉻離子濃度的升高和鉻離子處理時間的延長而增大。慢性毒性實驗結果表明：隨著鉻離子濃度的升高，蝌蚪的平均尾長、全長和體重的日增長值逐漸降低，成蛙率和存活率也明顯減少，說明鉻離子污染在安全濃度以下仍可以抑制中國林蛙蝌蚪的生長發育。同時觀察了低濃度鉻離子對中國林蛙蝌蚪的致畸效應，結果表明低濃度鉻離子能導致蝌蚪四肢和內臟發育的畸形。

四、銅離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

銅離子是一種對生物毒性較大的重金屬，在工業廢水、生活污水以及農業生產中廣泛使用的含銅殺菌劑、殺蟲劑和肥料等物質中均含有大量的銅離子[6]。當水域中的銅離子濃度超過一定限度時，則會對水生動物產生一定的毒害作用。

雒林通，萬紅玲等[7]研究人員，在水溫18-22°C的條件下，采用標準水生生物毒性測定方法，研究了銅離子對中國林蛙蝌蚪的急性和慢性效應。急性毒性實驗結果表明：銅離子對林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死濃度（LC50）分別為0.038、0.024、0.021mg/L；安全濃度為（SC）為0.0029mg/L。慢性毒性實驗結果表明：在安全濃度（SC=0.0029mg/L）以下，銅離子對蝌蚪的生長發育有兩方面的影響：低濃度（0.00012mg/L）時，銅離子對蝌蚪的生長發育有促進作用，蝌蚪生長發育較快；較高濃度（大于0.012mg/L）時，銅離子對蝌蚪的生長發育有抑制作用，蝌蚪的生長發育遲緩，且有明顯的毒害作用，游泳能力下降，尾巴透明化，出現畸形。慢性毒性實驗還發現銅離子濃度與蝌蚪體內銅含量有顯著線性正相關，銅離子濃度越高，越容易在蝌蚪體內富集。

五、汞離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應

汞是自然界中一種有毒重金屬元素，是動物體內的非必需元素，具有極強的生物累積作用，即使是低濃度的汞，一旦進入水環境中也可通過水生食物鏈的富集作用，使水生動物體內的汞含量嚴重超標[8-9]。

徐紀蕓等[10]研究人員將中國林蛙蝌蚪暴露于含汞離子的曝氣自來水中，統計得出在24、48、72和96h半致死濃度（LC50）分別為1.048，0.849，0.609和0.488mg/L；并計算得出安全濃度為（SC）為0.167mg/L。說明蝌蚪的死亡率隨著汞離子質量濃度的增大和時間的延長而不斷的升高，且蝌蚪出現尾部彎曲和腹部膨大的中毒現象。另外將26-27期林蛙蝌蚪飼養在汞離子質量濃度分別為10，20，30和40μg/L的曝氣自來水中，毒染40d。慢性毒性實驗結果表明：隨著染毒時間延長，蝌蚪體內汞含量總體呈現下降趨勢。染毒30d后基本達到穩定，且各染毒組蝌蚪體內汞的含量非常接近，說明當蝌蚪對汞的吸收量和代謝排出量達到平衡后，其體內汞含量基本不隨外界汞含量的變化而變化。

除了以上五種金屬離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應的研究外，馬麗，吳民耀等[11]研究人員又用七種金屬離子對中林蛙做了急性毒性實驗研究。為評估銅離子，汞離子，鉻離子，鎘離子，鋰離子，鋁離子和鈷離子七種金屬離子對中國林蛙蝌蚪的急性毒性效應，采用生物毒性試驗方法對中國林蛙36期蝌蚪，進行上述七種金屬離子的急性毒性試驗。在此過程中，對照組蝌蚪游動正常，無死亡現象，試驗組蝌蚪的死亡個數均隨著金屬離子質量濃度的增加而增加，并與暴露時間的延長呈正相關。七種金屬離子對中國林蛙蝌蚪的24h-LC50、48h-LC50、72h-LC50、94h-LC50大小排列順序均為：Co2+>Al3+>Li+>Cd2+>Cr6+>Hg2+>Cu2+。試驗所得銅離子汞離子鉻離子鎘離子鋰離子鋁離子和鈷離子對中國林蛙蝌蚪的94h-LC50分別為0.270、0.803、2.375、7.351、11.273、17.265、20.973mg/L，依據安全濃度計算公式。得出七種金屬離子對中國林蛙蝌蚪的安全濃度風別為0.00270、000803、0.02375、0.07351、0.11273、0.177265、0.20973mg/L。七種金屬離子對中國林蛙蝌蚪的毒性大小表現為：銅離子和汞離子對蝌蚪毒性最大，鉻離子和鎘離子次之，鋰離子、鋁離子和鈷離子的毒性作用相對較小。

綜上所述，重金屬離子及其它環境因子對中國林蛙蝌蚪生長發育過程的影響均有文獻報道，較多的研究結果為人們在中國林蛙的合理養殖、生態環境保護及防治敵害等方面提供重要的科學理論依據。兩棲動物動物的幼體鰓和皮膚的滲透性強，對水質的反應極為敏感[12]，因此水體污染生物監測中的重要指示動物[13-14]。而我們的水體生態環境是一個復雜的生態環境，不僅只受單一的環境因素影響。雖然有關重金屬離子對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應已有了許多的報道，但是對于多種重金屬離子同時對中國林蛙蝌蚪生長發育的毒性效應的報道比較匱乏。

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基金項目：陜西省自然科學基金項目（2017JZ005）； 陜西省教育廳自然科學基金項目（14JK2135）。

作者簡介：王國強（1978-），男，漢族，陜西府谷人，碩士，講師。從事動物生理學研究。