甲苯對海洋水生生物的急性毒性

張玉榮，李鐵軍

(浙江省海洋水產研究所,農業部重點漁場漁業資源科學觀測實驗站,浙江省海水增養殖重點實驗室,浙江 舟山 316100)

臨海港灣是海、陸互相作用和受人類活動干擾的極強的承受區域，對環境的變化非常敏感，生態系統易受破壞。東部沿海石化產業的快速發展和產量規模的不斷增大，環境所要承載的壓力也越來越大，已經出現了個別海域生態環境質量和沉積物質量的降低的現象，同時，污染物會在水生生物體內不斷積累，導致海洋生物和養殖水產品的質量下降，經人類食用后已經人體健康[1-3]，因此要對石化工業周邊海域特征污染物的污染狀況及生物毒性進行研究。文中研究了甲苯對三疣梭子蟹、黃姑魚、菲律賓蛤和脊尾白蝦四種常見海洋經濟生物的急性毒性。研究的實施可提供石化工周邊海域特征污染物對海洋生物的毒性數據，為污染物對生態系統的影響進行預估，為管理部門合理規劃提供依據，為保護海洋生態環境提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗海水來源

試驗海水取自浙江省海洋水產研究所西軒島海水養殖基地的天然海水，試驗開始前對海水的甲苯含量進行檢測未檢測出甲苯，天然海水經48h靜置沉淀后，經過二級沙濾處理，去除雜物，運回試驗室備用，海水鹽度為27.8±0.2,pH7.9±0.1，溶解氧(DO)>7.8mg/L。海水使用之前測定鹽度、懸浮物(SS)、pH、溶解氧(DO)、化學需氧量(COD)、無機氮(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)，均符合一類水質標準，未檢測本論文中涉及的甲苯有毒物質。

1.1.2 有毒物質來源及配置

甲苯(C7H8)(分析純)，由中國上海試劑總廠生產。無色澄清液體，有苯樣氣味，2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構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 試驗生物

試驗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種常見的經濟海洋生物。

1.1.4 試驗容器

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

1.2 試驗方法

首先把試驗生物先在試驗用海水中暫養7～10d，不投餌喂養，挑取無病無傷的健康的生物個體開展試驗。參照《GB 17378.7- 2007，海洋監測規范第七部分) 》開展試驗(國家質量技術監督局,1999)。根據預試驗數據確定試驗濃度，試驗濃度梯度按照等間距法設置[4-5]。

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

試驗生物投放各濃度組海水之后，在10h內仔細不間斷觀察，之后24h內觀察3～4次，及時挑出已經死亡的試驗生物、并記錄各種試驗生物的狀態及死亡情況，正常情況下于96h時終止培養。試驗過程中要求對照組的死亡率不得超過10%，照組試驗期間試驗生物的的不正常狀態或不健康的狀態同樣不能大于10%，否則試驗要重新開展。

1.3 數據處理

采用移動平均角法(Moving Average-Angle Method)統計計算急性毒性試驗結果的數據Eugene,1959)，并計算出96h的半致死濃度值和半致死濃度的95%置信區間。

2 試驗結果

2.3 甲苯對海洋生物試驗結果

2.3.1 甲苯對三疣梭子蟹的急性毒性

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

表1 甲苯對三疣梭子蟹的急性毒性試驗結果Tab.1 he results of acute toxicity test of toluene to Portunustrituberculatus

2.3.2 甲苯對黃姑魚的急性毒性

設置0,10,50,100mg/L和200mg/L共計5個濃度組，每組3個平行。每組投放黃姑魚20尾,在最高試驗濃度200mg/L的試驗組中，黃姑魚表現的比低濃度組和對照組活躍的多，游動起來異常興奮并且規律，有亂游亂撞的現象發生,魚體出現彎抖動狀，最終臥在容器底部，嘴巴不停的合開，給予外界機械刺激時反應遲鈍甚至毫無反應，黃姑魚在17h時開始逐漸死亡，在96h時統計全部死亡；10,50mg/L和100mg/L3個試驗組，黃姑魚在96h死亡率分別是30%、40%和100%。通過計算，在甲苯的作用下，黃姑魚的96hLC50是33mg/L，95%置信區間為17～69mg/L(表2)。

表2 甲苯對黃姑魚的急性毒性試驗結果Tab.2 Acute toxicity test results of toluene on the Nibea japonica

2.3.3 甲苯對脊尾白蝦的急性毒性

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

表3 甲苯對脊尾白蝦的急性毒性試驗結果Tab.3 Acute toxicity test of toluene on Palaemoncarinicauda

2.3.4 甲苯對菲律賓蛤的急性毒性

設置0 mg/L、10 mg/L、50mg/L、100mg/L和200mg/L共計5個濃度組，每組3個平行。每組投放菲律賓蛤20只,經過96h的急性毒性試驗，各濃度組的菲律賓蛤極少死亡，因此，也將試驗時間推遲至192h。在最高濃度200mg/L的試驗組中，在90h時，菲律賓蛤時開始出現死亡，在192h時，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試驗組，在192h時，菲律賓蛤死亡率分別是0%、20%和60%。通過統計計算，在甲苯的作用下，菲律賓蛤的192hLC50是92mg/L，95%置信區間為64～154mg/L(表3)。

表4 甲苯對菲律賓蛤的急性毒性試驗結果Tab.4 Acute toxicity of toluene to Ruditapesphilippinarum

2.3.5 結論與討論

2.3.5.1 甲苯對海洋水生生物的毒性

甲苯對三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦96hLC50分別是54,33,0.77mg/L、對菲律賓蛤的192hLC50為92mg/L，95%置信區間分別為27～85mg/L、17～69mg/L、0.37～1.4mg/L和64～154mg/L。結合甲苯對海洋水生生物的毒性機理以及急性毒性結果，甲苯對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。

根據國家環保局1992年頒布的《化學農藥環境安全評價試驗準則》[3]中涉及的魚類的毒性等級劃分，96hLC50>10mg/L為低毒農藥，1～10mg/L為中毒農藥，<1mg/L為高毒農藥。據此判斷，甲苯對魚類、蟹類和貝類的毒性為低毒，對蝦類的毒性為高毒。

2.3.5.2 甲苯對海洋水生生物的安全濃度

從化學物質對水生生物的急性毒性數據考慮，目前多使用安全濃度=96hLC50×0.1或安全濃度=96hLC50×0.01來計算安全濃度[4]。本文采用后一公式進行計算，甲苯對三疣梭子蟹、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

甲苯對三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦96hLC50分別是54,33,0.77mg/L、對菲律賓蛤的192hLC50為92mg/L，95%置信區間分別為27～85mg/L、17～69mg/L、0.37～1.4mg/L和64～154mg/L。甲苯對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。甲苯對魚類、蟹類和貝類的毒性為低毒，對蝦類的毒性為高毒。甲苯對三疣梭子蟹、黃姑魚、脊尾白蝦的安全濃度分別為0.54,0.33,0.0077mg/L。