乙酸锌,乙酸铅对海洋生物毒性效应研究

乙酸锌与乙酸铅对水生生物的毒性效应研究摘要 近年来，随着沿海区域经济的迅速发展，大量的工业污水排入海洋，使海洋环境受到严重的污染，给沿海养殖业带来了危害。重金属离子，特别是 Pb、Zn、Cd 的污染是引起海洋生物中毒死亡的一大原因 1。乙酸铅,乙酸锌对巴非蛤的 96h 内的半致死浓度分别为40.391mg/L，30.772mg/L，25.444mg/L，18.486mg/L；139.58mg/L，80.695mg/L，62.959mg/L，44.089mg/L。而乙酸铅，乙酸锌对锥螺的 96h 内的半致死浓度分别为3.647mg/L，2.231mg/L，1.592mg/L，0.994mg/L；12.994mg/L，9.835mg/L，5.647mg/L，4.471mg/L。乙酸铅对巴非蛤和锥螺的安全浓度分别为 6.162mg/L，0.265mg/L；乙酸锌对巴非蛤和锥螺的安全浓度分别为 9.523mg/L，1.435mg/L。关键词 乙酸锌 乙酸铅 海洋生物 毒性效应 半数致死浓度 安全浓度Toxic effects of zinc acetate and lead acetate on marine organismsAbstract In recent years, with the rapid development of economy in coastal areas, industrial wastewater discharged into the ocean large, serious pollution to the marine environment, which did harm to the coastal aquaculture industry. Heavy metal ions, especially Pb, Zn, Cd pollution is a major reason caused the death of marine biological poisoning. Lead acetate, zinc acetate for the clams in the median lethal concentration within 96 h were 40.391mg/L，30.772mg/L，25.444mg/L，18.486mg/L；139.58mg/L，80.695mg/L，62.959mg/L，44.089mg/L. And lead acetate, zinc acetate within 96 h of snails and half lethal concentration were 3.647mg/L，2.231mg/L，1.592mg/L，0.994mg/L；12.994mg/L，9.835mg/L，5.647mg/L，4.471mg/L. Lead acetate concentration on the safety of the clams and snails were 6.162 mg/L, 0.265 mg/L; Zinc acetate concentration on the safety of the clams and snails were 9.523 mg/L, 1.435 mg/L. Keyword zinc acetate lead acetate marine biological toxicity effect of median lethal concentration safe concentration1 引言 .41.1 海洋生物的简介 .41.1.1 海洋生物 .41.1.2 海洋动物 .41.1.3 巴非蛤 .41.1.4 锥螺 .51.2 重金属 .51.2.1 重金属的概念 .51.2.2 几种水体重金属及对水生生物的影响 .61.3 半数致死浓度及其用途和意义 .71.4 安全浓度（SC） .71.5 SPSS.71.6 本论文研究目的 .82 材料与方法 .82.1 实验试剂 .82.2 实验仪器 .82.3 乙酸铅对巴非蛤的毒性实验 .82.4 乙酸锌对巴非蛤的毒性实验 .112.5 乙酸铅对锥螺的毒性实验 .132.6 乙酸锌对锥螺的毒性实验 .152.7 半致死浓度 LC50.172.8 安全浓度 SC .173 结果 .183.1 乙酸铅对巴非蛤的毒性实验结果 .183.2 乙酸锌对巴非蛤的毒性实验结果 .193.3 乙酸铅对锥螺的毒性实验结果 .203.4 乙酸锌对锥螺的毒性实验结果 .213.5 安全浓度的计算 .214 讨论 .225 结论 .22致谢 .23参考文献 .241 引言1.1 海洋生物的简介1.1.1 海洋生物海洋生物是指海洋里的各种生物，包括海洋动物、海洋植物、微生物及病毒等，其中海洋动物包括无脊椎动物和脊椎动物。无脊椎动物包括各种螺类和贝类 2。有脊椎动物包括各种鱼类和大型海洋动物，如鲸鱼，鲨鱼等。海洋生物富含营养，是人类不可缺少的主要生活食品及营养保健品。1.1.2 海洋动物海洋动物分为有脊椎和无脊椎两大类。无脊椎动物包括螺类，常见的有海螺，锥螺，泥螺；贝类，常见的有菲律宾蛤仔（花蛤） ，巴非蛤（油蛤） ，文蛤，牡蛎。扇贝等等。有脊椎动物则数不胜数，它包括各种鱼类和大型动物，比如鲸，鲨鱼，豚等等。1.1.3 巴非蛤巴非蛤（Lovely Venus） ，贝壳中型，韧带外在，位于后方。主齿加上前侧齿有 3 个。双闭壳肌。套线湾三角形或圆形或缺乏。 壳为卵形，前、後端均为圆弧形，但前端稍短。前端的小月面较後端的盾面清楚，左右壳对称。壳顶向两侧膨胀而稍偏向前方。外壳颜色为淡红褐色，轮纹状的成长轮明显而突出。壳内面为白色，铰齿发达而坚硬，出、入水管的套线弯十分清晰 3。巴非蛤栖息在浅海的砂泥底，水深大约在十至七十公尺深，可用其强而有力的斧足潜砂以栖息其中。巴非蛤（Paphia amabilis ）1.1.4 锥螺锥螺（Tower Screw Shell）菲律宾、中国东南沿海均有分布。台湾则分布在西南沿海、而以台中及台南之沿海为主要产地。福建以南沿海、印尼、马来西亚。壳长约 4 厘米，宽约1.5 厘米，壳体修长精致，约有 30 层凸圆的螺层，从小到大依序排列。螺轴和壳口均为圆形；外唇薄，壳口完整。主螺肋多达 6 条，其间又有数条细肋，并与细纵纹相交。凹陷地壳底有螺沟，壳表浅褐色至深褐色，不具花纹和图案。有些标本的螺层膨胀，缝合线较深，但螺肋较浅。锥螺属软体动物，有雌、雄之分，水陆两栖，活跃于 20度的气温，主要靠吃藻类而生存，多孳生于水分充足、有机物丰富、杂草丛生、潮湿荫蔽的灌溉沟或河边浅滩；锥螺也可在地面生活，但活动范围有限，速度缓慢。锥螺的活动范围并不大，但可随水流漂到很远的地方，也可附着在杂草或其他漂浮物上而扩散到远处。锥螺扩散后，遇到适合的环境便“安家落户” 、孳生繁殖，形成新的锥螺孳生地 4。锥螺味道鲜美，是沿海城市地区的特别美食，广受人们喜爱，是饭店酒楼菜谱上常见的美味佳肴。锥螺（Tower Screw Shell）1.2 重金属1.2.1 重金属的概念重金属是指密度 4. 0g/ cm3 以上的 60 种元素或密度在 5. 0g/ cm3 以上的 45 种元素。在水环境中,重金属污染物的存在 ,威胁着水生生物的生长、繁殖及洄游等生物活动。对于生物体而言 ,重金属包括必需金属和非必需金属 ,必需金属是有机体进行正常生理活动不可缺少的金属 5。然而 ,浓度超过一定阈值就会产生毒害;非必需金属不参加生理活动 ,少量就会对生物体产生危害。在进行水产养殖或渔业活动时 ,一定要考虑水体的环境状况 ,调查水体附近是否有重金属污染源,以降低养殖风险保障食品安全。1.2.2 几种水体重金属及对水生生物的影响1.2.2.1 汞 ( Hg)汞是毒性最强、在水域中污染最广泛的一种蓄积性重金属毒物。Hg 具有高挥发性,是空气中汞存在的主要化学形态。在土壤或底泥的嫌气微生物和非生物作用下 ,汞均可发生甲基化作用 ,从而使毒性增强。未被污染的水体中汞的含量很低。汞在鱼体内可富集数千倍、甚至高达万倍以上 ,不易降解 ,不易排出 ,而且鱼体的汞含量主要以有机汞的形态储存于体内 6。汞在鱼体肌肉、肝、肾中含量较高 ,在脾、鳃、性腺、脂肪内含量较低。鲶鱼是淡水鱼的优良品种 ,鲶鱼苗对硝酸亚汞的敏感性较强 ,鱼苗死亡前体色逐渐变黑 ,呼吸困难 ,最后翻肚沉入水底死去 ,死后口和鳃盖扩张。水域中汞污染对鱼类早期发育阶段的胚胎期和仔鱼期影响也较为严重，Hg2 +对胚胎发育具有较强的致畸作用。1.2.2.2 铅 ( Pb)铅金属在自然界多以硫化物存在 ,仅少量为金属状态 ,并常与锌、铜等元素共存。铅化合物在天然水中不易溶解。铅的污染在水体中的环境效应及对水生生物的影响研究相对较少7。低浓度的富里酸(F A)能够对底泥中的铅起到活化作用 ,使从底泥中解吸出来铅浓度增大。河流底泥重金属铅污染对细胞遗传物质有损伤作用。铅对鲫鱼肝脏内过氧化氢酶 (CAT) 、超氧化物歧化酶 (SOD) 的活性(在暴露浓度达到 0. 2mg/ L 时) 表现为诱导作用;而铅对谷胱甘肽硫转移酶(GST) 、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH - Px)的活性在低浓度时(0. 01mg/ L) 被抑制 ,其中暴露浓度在 0. 2mg/ L 时 GSH- Px 被进一步抑制。1.2.2.3 锌（Zn）天然水中的锌以可溶的络合物状态存在，天然水中的锌还要向底质沉积物迁移转化。锌可与天然水中的粘土矿物缔合，被吸附在日格中成为吸着离子，吸持的形式为 Zn2+、ZnOH+及 ZnCl+。此时锌随同粘土矿物沉积迁移到底质中。锌还可形成化学沉淀物向底质迁移。含锌废水排放到天然水体中后，在碱性环境生成 Zn(OH)2 絮状沉积物迁移到底质中。Zn2+与 S2-有很的亲合力，也可形成溶度积极小的 ZnS 沉积到底质中 8。测定结果表明，底质沉积物中含锌范围为 452221ppm，平均 110ppn，是水体中锌含量的 10,000 倍。水生动植物有很强的吸收锌的能力，致使水中的锌向生物体内迁移。一般说来，水生动植物体内锌的浓度可比水相中锌的浓度高出 1000100,000 倍。因此凤眼莲、菹草、金鱼草、浮萍有希望作污水中锌的净化植物。锌浓度为 2mg/L 时，水有异味，浓度为 5mg/L 时水呈乳浊状。1.3 半数致死浓度及其用途和意义半数致死浓度（LC50） ，是衡量存在于水中的毒物对水生动物和存在于空气中的毒物对哺乳动物乃至人类的毒性大小的重要参数 9。毒物的致死效应与受试动物暴露时间有密切关系。在比较各种污染物的毒性、不同种或不同发育阶段的动物对污染物的敏感性以及环境因素对毒性影响方面的研究中，都以 LC50 为依据。化学物质对水生动物的 LC50 值有以下用途：对可能进入水体的化学物质进行毒性过筛，以控制剧毒物质的生产和应用；根据 LC50 值并运用应用系数推算出安全浓度，为制订水质标准提供依据；检查废水处理效果，为制订废水排放标准提供依据；作为污染源监测和水污染生物评价的依据。由于新的化学制品不断增多，广泛进行水生动物的慢性毒性试验受到许多限制，评定毒物安全浓度的简易生物测试法还不完善，因此 LC50 仍然是控制水污染必不可少的生物学参数。在新的化学制品不断出现和广泛应用的情况下，测定化学物质对哺乳动物的 LC50，进行毒性分级，对于保护人类环境和预防职业性中毒都有重大意义。1.4 安全浓度（SC）由于生物对有害物质有一定的抵抗能力，当生物周围的有害物质处于一定的浓度时，是可以接受的，但是，当有害物质的浓度超过一定量，也就是临界浓度后，对生物会产生十分明显的危害，这与最小致死浓度是一个临界值 10。安全浓度（SC）是生物能够接受的最大剂量的不致死的化学浓度，大于这个浓度，生物会发生死亡，小于这个浓度，生物能够自行处理净化而不发生死亡，这对于研究生物毒性与生物安全都是一个重要的参数。SC=48hLm*0.3/(24hLm/48hLm)21.5 SPSSSPSS（Statistical Product and Service Solutions） ， “统计产品与服务解决方案软件。SPSS 的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等等，应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域。世界上许多有影响的报刊杂志纷纷就 SPSS 的自动统计绘图、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予了高度的评价，我们在这次的实验里，会利用这个有效的软件来进行各种检验。1.6 本论文研究目的现在社会，重金属污染的情况是越来越严重了，它不仅影响着我们的生活环境，同时也影响着我们的食品生活，我只是希望能够通过自己的一小点努力来造福更多更广的人群，帮助人们了解食品可能带来的危害，让部分水产养殖商能够减少经济损失，可以更加高产，高效，高质地培养出新鲜美味绿色的海鲜食品。此次实验中，我对巴非蛤和锥螺的 96h 的半致死浓度作了研究，大概确定了其 96h 内的半致死浓度，让我们知道在哪个浓度可以让生物 24h 致死，在哪个浓度可以让生物免于毒害，顺利存活。我觉得我的实验室具有重要的科学和现实意义的。2 材料与方法2.1 实验试剂乙酸铅 AR 上海试剂四厂乙酸锌 AR 西陇化工股份有限公司乙酸 AR 国药集团化学试剂有限公司2.2 实验仪器电子分析天平 BS124S 赛多利斯科学仪器（北京）公司恒温水浴锅（箱） SY-1-2 型 天津欧诺仪器仪表有限公司UV Vis 1800 型 尤尼柯（上海）仪器有限公司离心机 TD5M-WS 上海亚荣生化仪器厂增氧泵 YT-302C 森森集团股份有限公司2.3 乙酸铅对巴非蛤的毒性实验2.3.1 乙酸铅对巴非蛤的毒性预实验2.3.1.1 选择大小匀称，生命特征显著的健康巴非蛤。2.3.1.2 将巴非蛤均匀分配到 7 个白盆，每盆数量 15 只，盆编号 1-7，每个白盆加入 2L 新鲜过滤海水，并打入氧气，以供巴非蛤生命活动所需，每个白盆均投入少量螺旋藻粉，供给巴非蛤食用。2.3.1.3 对巴非蛤进行预养，为期一周，期间每隔 36h 给巴非蛤更换海水一次，体积 2L，均要通氧处理，并投食。期间如若发现死亡个体要及时捞出，并补充巴非蛤，以保持每盆巴非蛤 15 只数量。2.3.1.4 开始投毒预实验，把握实验浓度设置。2.3.1.4.1 将 18.31g 乙酸铅晶体（ CH3COO)2Pb3H2O ）溶于少量乙酸中，然后用去离子水定容到 1L，配制得到铅离子浓度 10mg/mL，溶液澄清，说明乙酸铅溶解充分。 2.3.1.4.2 投毒实验开始预实验 1编号 受试浓度（mg/L）浓度对数 巴非蛤总数 24h 死亡数 48h 72h 96h1 0 15 0 0 0 02 25 1.4 15 5 7 9 103 40 1.6 15 10 15 15 154 63 1.8 15 15 15 15 155 100 2.0 15 15 15 15 156 160 2.2 15 15 15 15 157 250 2.4 15 15 15 15 15预实验 2编号 受试浓度（mg/L）浓度对数 巴非蛤总数 24h 死亡数 48