（水产养殖专业论文）三种重金属对扁额原细首纽虫的急性毒性研究.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获锝( 连! 垫遗 直墓位盏要犍刹崖盟鲢：奎蕉互窒或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名：尹毛 签字日期：加寥年占月# e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：歹毛 签字日期：护 年月p 目 导师签字：硼、苣鲁 签字日期：瞧年b 月渺日 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 摘要 本文以青岛海滨常见的扁额原细首纽虫c e p h a l o t h r i xs i m u l a ( 1 w a t a , 1 9 5 2 ) 为 实验动物，研究了在1 2 ( 2 、2 0 c 、2 8 c z 个温度水平下，三种重金属离子( c u 2 + 、 z n 2 + 、c d 2 + ) 对其急性毒性效应。 1 研究了c u 2 + 对扁额原细首纽虫的急性毒性效应。c u 2 + 对该纽虫的2 4h ，4 8 h 7 2h 和9 6h 的l c 5 0 分别为：1 2 ( 2 下，1 3 7 6 4 、3 7 1 7 、2 3 1 1 、1 1 0 9m g ：l ；2 0 下，6 0 1 5 、1 2 9 9 、0 4 7 7 、0 3 3 9m g l 。2 8 c 下仅得出2 4h 和4 8h 的l c 5 0 分 别为1 1 4 4 和0 2 6 1m g l 。结果表明，纽虫对c u 耐受力随着时间的延长而减弱。 以纽虫在不同温度和不同c u 2 + 浓度下的9 6 h 死亡率进行双因子方差分析，结果表 明，温度和c u 2 + 浓度与纽虫死亡率呈正相关，且温度胁迫和c u 2 + 交互作用对纽虫 致死有显著性影响( 砌0 1 ) 。 2 研究了z n 2 + 对扁额原细首纽虫的急性毒性效应。z , n 2 + 2 鼍j - 该纽虫的2 4h ，4 8 k7 2h 和9 6h 的l c s o 分别为：1 2 c 下，1 3 7 4 3 6 、7 6 5 7 0 、5 2 4 7 0 、3 6 8 0 4m g l ； 2 0 下，1 0 5 4 6 7 、4 7 0 2 7 、2 9 3 4 2 、1 8 5 6 0 m g l ；2 8 下，6 8 0 0 1 、3 9 3 4 5 、2 3 5 5 1 、 1 5 1 9 4m g l 。结果表明，纽虫对z n 2 + 耐受力随着时间的延长而减弱。以纽虫在 不同温度和不同z n 2 + 浓度下的9 6 h 死亡率进行双因子方差分析，结果表明，温度 和c u 2 + 浓度与纽虫死亡率呈正相关，且温度胁迫和c u 2 + 交互作用对纽虫致死有显 著性影响( 脚0 1 ) 。z n 2 + 灵j - 纽虫的毒性比c u 2 + 弱。 3 研究了c d 2 + 对扁额原细首纽虫的急性毒性效应。c d 2 + 对该纽虫的2 4h ，4 8 h ，7 2h 和9 6h 的l c 5 0 分别为：1 2 c 下，2 9 4 1 5 3 、1 3 8 3 2 6 、8 5 8 4 6 、5 0 6 1 5m g l ； 2 0 下，1 8 3 7 4 2 、6 6 3 4 5 、3 6 5 8 8 、2 6 2 3 5m i 扎。2 8 。c 下仅得出2 4h 、7 2h 和 9 6 h 的l c 5 0 分别为7 1 6 4 2 、2 4 1 0 5 、2 0 7 1 5m g l ? 结果表明，纽虫对c u 2 + 耐受 力随着时间的延长而减弱。以纽虫在不同温度和不同c d 2 + 浓度下的9 6 h 死亡率进 行双因子方差分析，结果表明，温度和c d 铱度与纽虫死亡率呈正相关，且温度 胁迫和c d 2 + 交互作用对纽虫致死有显著性影响( 皿，o 0 1 ) 。三种重金属离子对纽 虫的毒性大小依次为c u 寸 z i l 2 + c d 2 + 。 关键词：扁额原细首纽虫：温度：铜：锌：镉：半致死浓度 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 s t u d i e so na c u t et o x i c i t yo ft h r e eh e a v ym e t a li o n st ot h e n e m e r t e a nc e p h a l o t h r i xs i m u l a ( 1 w a t a ，1 9 5 2 ) a b s t r a c t t h en e m c r t e a nc e p h a l o t h r i xs i m u l a ( 1 w a t a , 19 5 2 ) ，w h i c hi so n eo ft h em o s t c o m m o ni n t e r t i d a ln e m e r t e a n si nq 吨d a oa n dv i c i n i t y , w a ss e l e c t e da se x p e r i m e n t a l a n i m a lt os t u d yt h ea c u t et o x i c i t yo ft h r e eh e a v ym e t a li o n s ( c u 2 + ，z n 2 + a n dc d lt oi t a tt h r e et e m p e r a t u r el e v e l s ( 1 2 0 c ，2 0 。c ，2 8 0 c ) 1 1 1 地a c u t et o x i c i t yo fc u ，t ot h en e m e r t e a nc e p h a l o t h r i xs i m u l aw a s e x p e r i m e n t a l l ys t u d i e d i n2 4 h , 4 8 1 1 , 7 2 ha n d9 6 h , t h el c s o so fc u 2 + w e r e1 3 7 6 4 ， 3 7 1 7 ，2 3 1 1a n d1 1 0 9m g lr e s p e c t i v e l ya t1 2 0 ca n d6 0 1 5 ，1 2 9 9 ，0 4 7 7 ，0 3 3 9 m g lr e s p e c t i v e l ya t2 0 。c a t2 8 。co n l yt h el c 5 0 si n2 4 ha n d4 8 hw e r eg o t , w h i c h w e t e1 1 4 4a n d0 2 6 1m i 班，r e s p e c t i v e l y t h et o l e r a n c et oc 矿d e c l i n e dw i t ht h e d u r a t i o no fe x p o s u r e t h et w o - w a ya n a l y s i so fv a r i a n c ep e r f o r m e do nm o r t a l i t yv a l u e s h o w e dt h a tt h e r ew a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h et e m p e r a t u r e l e v e l sa n dt h em o r t a l i t yo ft h en e m e r t e a n , a n db e t w e e nc u ，c o n c e n t r a t i o na n d n e m e r t e a nm o r t a l i t y t h ei n t e r a c t i o no ft e m p e r a t u r ea n dc u 2 + o nt h el e t h a le f f e c t so n t h en e m e r t e a ni ss i g n i f i c a n t ( p o 0 1 ) 2 田1 ea c u t et o x i c i t yo fz 1 1 寸t ot h en 删e a nc e p h a l o t h r i xs i m u l aw a s e x p e r i m e n t a l l ys t u d i e d i n2 4 h , 4 8 h , 7 2 ha n d9 6 h , t h el c s o so fz n 2 + w e r e1 3 7 4 3 6 ， 7 6 5 7 0 ，5 2 4 7 0a n d3 6 8 0 4m g lr e s p e c t i v e l ya t1 2 0 c ，1 0 5 4 6 7 ，4 7 0 2 7 ，2 9 3 4 2a n d 18 5 6 0m g lr e s p e c t i v e l ya t2 0 0 c ，6 8 0 0 1 ，3 9 3 4 5 ，2 3 5 51a n d15 1 9 4m g la t2 8 0 c t h et o l e r a n c et oz n 2 + d e c l i n e dw i t ht h et i m eo fe x p o s u r e t h et w o - w a ya n a l y s i so f v a r i a n c ep e r f o r m e do nm o r t a l i t yv a l u es h o w e dt h a tt h e r ew a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h et e m p e r a t u r el e v e l sa n dt h em o r t a l i t yo ft h en e r n e r t e a n t h e c o n c e n t r a t i o no fz n 2 + w a sa l s os a m ea st h et e m p e r a t u r el e v e l s t h ei n t e r a c t i o no f t e m p e r a t u r ea n dz n 2 + o n t h el e t h a le f f e c t so nt h en e m e r t e a ni ss i g n i f i c a n t ( 尸 c d 2 + k e yw o r d s ：c e p h a l o t h r i xs i m u l a ；t e m p e r a t u r e ；c u 2 + ；z n 2 + ；c d 2 + ；l c 鳓 3 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 第1 章综述 1 o 前言 随着现代工、农业的发展，越来越多的重金属被排放到环境中，这些重金属以 各种形式在环境中积累与放大并对其间的生物产生作用。重金属随地表径流汇聚 入海，成为近海环境的污染源，除直接对海洋生物造成毒害外，还能经过生物富集 作用，通过海产品进入人体，危害人类健康。近年来人们对环境问题日益关注，对 于重金属在环境中的积累及其对生物的毒害作用的研究也不断加强。但有关重金 属离子对水生动物的毒性效应研究以鱼类见多，无脊椎动物研究较少。 纽形动物门( n c m c r m a ) 是一类具完全消化管、吻和吻腔的低等后生动物， 已记录的约1 1 5 0 种( g i b s o n , 1 9 9 5 ) 。纽形动物在水生生态系统中分布广泛，具 底栖、底埋、游泳浮游、寄生共栖等多种生活方式，在毒理学和生态风险评价 中具有一定的实用价值。 1 1 海洋重金属污染研究现状 随着人类生产发展和人口的不断增加，在生产和生活过程中产生的废弃物也 越来越多，这些废弃物中的绝大部分最终直接或间接经江河及大气进入海洋，使 得海洋( 特别是那些靠近陆地的沿岸水域) 中的物质组成和能量分布的平衡关系 受到严重影响或者破坏。海洋系统中出现的这种不利于人类或生物生存和发展的 现象称之为海洋污染。根据联合国教科文组织政府间海洋学委员会所下的定义， 海洋污染是指：“人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口、 海湾，以至造成或可能造成生物资源和海洋生物损害，危害人类健康，妨碍包括 捕渔和海洋的其他正常用途在内的各种海洋活动，损害海水使用质量和减损环境 优美的有害影响。 在金属元素中，密度在5 以上的金属统称为重金属，如a u 、a g 、c u 、p b 、 z n 、n i 、c o 、c d 、c r 和n g 等4 5 种。从环境污染方面所说的重金属，实际上主 要是指h g 、c d 、p b 、c r 以及类金属a s 等生物毒性显著的重金属，也指具有一 定毒性的一般重金属如z n 、c u 、c o 、n i 、s n 等。目前最引起人们注意的是c u 、 h g 、c d 、p b 、c r 等。重金属随废水排出时，即使浓度很小，也可能造成危害， 由重金属造成的环境污染称为重金属污染。重金属污染的特点表现在以下几方 4 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 面：( 1 ) 水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物， 如h g 的甲基化作用；( 2 ) 生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大 后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健 康：( 3 ) 在天然水体中只要有微量重金属即有可能产生毒性效应，一般重金属产 生毒性的范围大约在卜1 0 m g l 之间，毒性较强的金属如h g 、c d 等产生毒性的 浓度范围在0 0 0 1 - 0 0 1 m g l 之间。 1 1 1 重金属污染的来源 海洋中的重金属来源分为人为来源和自然来源。各种地质、地球化学作用， 如构造活动、陆地和海底岩石风化、侵蚀及水动力作用等，都可造成金属元素在 水体中的分散迁移等。近海水域中重金属的污染来源主要有大气沉降、陆地径流 和近海直接排污3 个方面。人类的生活和工业生产活动是造成近海水体重金属污 染的直接原因( 表1 - 1 ) 。 表1 - 1 重金属污染的潜在污染源( 张丽洁等，2 0 0 3 ) t a b 1 - 1t h ep o t e n t i a lp o l l u t i o ns o u i e so fh e a v ym e t a l s 元素金属潜在污染源 c u 金属工业、橡胶工业、水泥和沥青、制衣业、洗衣业、杀虫剂、防污剂、生活污水、 电池、磷肥等 c d润滑油、柴油、电池、轮胎、电镀工业、有色金属生产、钢铁冶炼、 杀虫剂、磷肥、煤和石油的燃烧、生活污水、垃圾焚烧等 z n 橡胶和轮胎制造、机油、油脂、电池、电镀z n 、杀虫剂、磷肥、沥青和水泥、煤的 燃烧、金属冶炼、垃圾焚烧和生活污水等 1 1 2 水体中的重金属 海水中重金属( 也称微量金属) 的浓度很低，但超过某一浓度值即可毒害生 物。目前水体中的重金属主要有c d 、c u 、h g 、p b 、c r 、z n 、m n 、n i 、f e 、a s 等，其中f c 、c u 、z n 、m n 为必需金属，它们是生物的代谢活动中不可缺少的 金属，在水生生态系统中起着重要作用；而c d 、h g 、c r 、p b 、n i 、舡为非必需 金属，不参与代谢。所有的金属都可能有毒，必需金属也只有在其浓度不超过生 物有机体代谢需求量才没有毒性，同时，非必须金属也不一定就表现毒性。 5 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 重金属对水生生物的毒性，不是与水域中金属总浓度相关，而是主要取决于 游离( 水合) 的金属离子，如对于z n 则主要取决于游离z n 2 + 浓度，c u 取决于游 离c u 2 + 及其氢氧化物( 王晓蓉，1 9 9 7 ) 。水域中重金属的化学形态取决于它的来 源及其进入水体后与水中其它物质能够发生的几种可能的相互作用。因而水中的 重金属可以是离子态、可交换态、吸附态、化学沉淀态和难溶态等形态。它们随 环境条件的变动而相互转化。 1 2 重金属对水生动物的急性毒性研究 1 2 1c u ，z n 和c d 的毒性作用机制 1 2 1 1c u 的作用机制 铜是水生动物的一种必需营养元素，但是，当水体中铜的浓度升高时，就会 产生毒性。铜对水生动物的毒性效应主要取决于铜的化学本质( 电负性、离子电 位等) 、铜的不同形态及存在形式，环境的理化因素，动物的种类、大小、生长条 件以及它们对铜的适应力。水体的硬度、p h 值、盐度越大，有机物、悬浮物越多， 铜的毒性就越小，安全浓度越大。而水温越高、溶解氧越低，铜的毒性就越大，安 全浓度越小。实验证明铜的毒性受水的硬度，p h 和溶解有机质的影响 ( p a g e n k o p f ，1 9 8 3 ：e r i c k s o ne ta 1 ，1 9 9 6 , w e l s he ta 1 ，1 9 9 3 ：b r o w ne ta 1 ，1 9 7 4 ) 。 水的化学性质和有机物的存在能够改变铜对水生动物的毒性。对于生活在淡水中 的动物，铜的毒性主要是影响动物的渗透调节作用，降低对钠离子和氯离子的吸 收和转运，抑制n a * , k + - a t p a s e 的活性( c n o s e l le ta 1 ，2 0 0 2 ) 。对于生活在海水中 和河口区的甲壳类动物( 对铜敏感的种类) ，无论是喂食或不喂食的情况下，铜 的毒性作用机制与淡水中的种类相似，能阻抑渗透调节，抑制n 矿，k + - a t p a s c 的 活性( p 6 q u e u x ，1 9 9 5 ；g r o s e l le ta 1 ，2 0 0 4 ) 。但是，对于耐铜的种类如蟹类， 这种影响机制并不明显。 1 2 1 2z n 的作用机制 锌也既是水生动物的一种必需营养元素又对水生动物有毒害作用。低浓度 时，动物通过鳃主动从水中吸收，也可以通过消化道从食物中吸收，通过这两种 吸收渠道来保持平衡，也就是说通过一种途径吸收的少了，可以用另一种途径来 补充。如s p r y 等( 1 9 8 8 ) 证明当食物中的锌含量不足时，可以通过鳃吸收来弥 补。h o g s t r a n d 和w o o d ( 1 9 9 6 ) 研究表明，在低浓度下，鱼能很好的调节锌的 6 篡种重金属勰予对扁额燎细酋纽虫的急性毒性研究 吸收鬟。但是，当浓度稍低于粥壤l c 辩时，锌能够抑制钙酌吸收( h o g s t r a n de ta 1 ， 1 9 9 4 ) 。s p r y 和w o o d ( 1 9 8 5 ) 也证明当将鲑鱼连续暴露予8 0 0 飕忍z n 2 + ( 接近 子9 6 hl c s o ) 时，蕴尹通过抑制c 1 2 + 的吸收对鱼产生毒害。对c 矿的撺制吸收导 致了c a 2 + 吸收和消耗速率的不平衡，使c a 2 + 的净吸收呈负增长，慢慢使血浆中 c a 2 + 浓度翡下降，最终弓l 起低钙血症。生物对c 矿和z n 2 + 的吸收存在竞争，高浓 度的c a ：+ 瓣j j 锌的吸收，反之亦然。戡糠( 1 9 9 5 ) 证明在些条件下z n 2 + 也能 导致n 矿和c l 的溢避，n d 和c 1 淘矫溢出量的增加是由于细胞连接处钙离子的 移位，从而增加了鳃细胞的渗透性，饺这些离子尚辨溢魄的速率增加。 锌的毒健没有铜离子的强，可能主要是由于不同的毒性机制。铜主要影响 n 矿和c r 匏吸收和溢出( l a u r e n 和m c d o n a l d ，1 9 8 5 ) 。因为血浆中c a 2 + 只基总 离子的- - , j , 部分，所以，相对于由铜离予芍l 起的钠离子和氯离子的减少，豳z n 2 + 弓l 起的c a 2 + 减少对永生生物渗透压酶影螭要小的多( s a n t o r ec t 鲑。，2 0 0 2 ) 。 1 2 。1 3c d 的作用机制 镉是环境孛一种很普遍懿污染物，污染可能是有意识豹或是农鼗靼工照生产 过程间接造成的。镉主蘩用作电镀，塑料业中作为稳定剂，油漆渡中的颜料，合 金露l 造业孛，镰镉鬯邀中也有锈( r i c h a r d s o n 和g a n g o l l i ，1 9 9 3 ) 。燃料熬燃烧， 铜和镍的冶炼也能造成镉污染( w r e nc ta 1 ，1 9 9 5 ) 。实验表明，镉在生物体内的 半衰辩缀长，意味着镉污染造成的影确会持续缀长时闯( r i c h a r d s o n 和g a n g o l l i ， 1 9 9 3 ) 。镉又是毒性最大的一种污染物，能够在海洋食物链中积累( r o m e oc ta 1 ， 1 9 9 5 ；d e v i 瞧a 1 ，1 9 9 6 ) 。诲多研究涯隳镉酶毒性作用枧铡包括可以形戚不正常 的蛋白质( j u n g m a n n e ta 1 ，1 9 9 3 ) ，干预表皮离子渗透过程( h i l l y a r de ta 1 ，1 9 7 9 ： t a k a d a 翻h a y a s h i ，1 9 8 0 ) ，掷铡a t p 酶活性( m u i n oe ta l 。，1 9 9 0 ) 或者降低氧 的利用( h u t c h e s o nc ta 1 ，1 9 8 5 ；r e d d y 烈a 1 ，1 9 8 9 ) 。这些作用机制对不同物种 霆不霹等熬搏耀，也可麓隧镉离子熬浓度帮暴露黠阗有差异( w i e k l u m 帮 d a v i e s ，19 9 6 ) 。镉还能通过打断双链d n a 中的条链来直接损坏d n a ( h a s s o u n 纛s t o h s ，t 9 9 6 ) 或通过产生鑫巍基来阈接起律穰( z h o n ge ta l 。，1 9 9 0 ) ，或阻搀 d n a 修复酶( h a r t w i g ，1 9 9 8 ) ，或降低能作用于自豳基的谷胱甘肽( g l u t a t h i o n e ) 的永平( s h i m i z u 痰a l 。，1 9 9 7 ) 。 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 1 2 2 重金属对鱼类的急性毒性研究 鱼类对水环境的变化反应十分灵敏，当水体中的污染物达到一定浓度时，就 会引起一系列中毒反应，例如行为异常、生理功能紊乱、组织细胞病变，直至死 亡。在国内外，急性毒性实验涉及了多种鱼类和多种重金属污染物。如有斑马鱼 ( 陈家长等，1 9 9 8 ；修瑞琴等，1 9 9 8 ) 、金鱼( 瞿建国，1 9 9 6 ) 、草鱼( 卢健民等， 1 9 9 5 ) 、牙鲆( 李国基等，1 9 9 6 ：吴玉霖等，1 9 9 0 ) 、大马哈鱼( h a m i l t o n , e l a l ， 1 9 9 0 ) 等，重金属涉及h g 、p b 、c u 、压、c r 和c d 等多种重金属( 吴玉霖等， 1 9 9 0 ) 。一般来说，几种重金属对鱼类的毒性强弱顺序为：h g c u c d z n p b c r 。 但这不是绝对的，不同的鱼种对金属离子的毒性反应顺序可能有变化。如对鲫鱼、 真鲷等来说，c u 的毒性大于c d ，但对大马哈鱼鱼苗( h a m i l t o n , e ta 1 ，1 9 9 0 ) 而 言，c d 的毒性大于c u 。另外，在鱼类生长的不同阶段中，重金属对鱼类的毒性 是不一样的，如崔可铎等( 1 9 8 7 ) 报道的对鱼卵孵化的毒性顺序为c u z n c d c r ； 而对仔鱼成活的毒性顺序为：c u c d z n c r ；吴玉霖等( 1 9 9 0 ) 报道的对牙鲆胚 胎毒性大小顺序依次为c u z n c d c r ，对牙鲆仔鱼毒性大小为c u c d z n c r 。 同一种重金属在不同的水质中的毒性规律是：无离子水 淡水 咸淡水 海水( 崔 可铎等，1 9 8 7 ) 。 1 2 3 重金属对水生无脊椎动物的急性毒性研究 近年来随着水产养殖产业的发展，重金属对水生无脊椎动物的急性毒性研究 主要集中在虾、蟹、贝类等经济物种。如有长毛对虾( 黄美珍，1 9 9 1 ) 、菲律 宾蛤仔( 刘琼玉等，1 9 9 7 ) 、皱纹盘鲍( 隋国斌等，1 9 9 9 ) 、锯缘青蟹( 翁卫华等， 1 9 9 6 ) 、青蛤( 周凯等，2 0 0 7 ) 等，且不同种动物对金属离子的毒性反应顺序并 不一致。此外还有重金属对藤壶( 周媛等，2 0 0 2 ) 、涡虫( 赵沙江，2 0 0 4 ) 、星虫 ( 曾海祥，2 0 0 6 ) 等低等无脊椎动物毒性研究的少量报道。 1 2 4 重金属对纽形动物的急性毒性研究 最早提到纽虫组织中重金属的研究见w e b b ( 1 9 3 7 ) 。m c e v o y 和g i b s o n ( 1 9 8 2 ) 发现瑞典西海岸的六种纽虫能积累c r 、p b 、z n 和c d 等重金属，同时指 出l i n e u s 可用来作为环境指示生物。m c e v o y ( 1 9 8 8 ) 报道了生活在潮间带的异 纽目纽虫l i n e u st u b e r 和针纽目纽虫a m p h i p o r u sl a c t i f l o r e u s 能积累p b 、c d 和z 1 1 三种重金属，并且积累能力有季节和种间差异。m c e v o y 和s u n d b e r g ( 1 9 9 3 ) 8 三种重金属离予对扁额原缎酋纽虫的惑性毒性研究 又对瑞典的纽虫进行了勉、孙、越和c u 的检测，发现纽虫的积累有季节帮空 间的差异。而关于重金属对纽虫的急性毒性研究仅有赵艳芳( 2 0 0 5 ) 报道c u 、z n 、 e d 三种重金属辩赢额募缁酋缀虫的急性毒性效应研究，指痨在2 0 条件下，三 种重金属对纽虫的毒性顺序为c u z n c d 。 1 3 温度耐受性研究 一般来说，在海水中生活的生物对湿度的耐受范围是最窄的，半咸水中和淡 水中的次之，而在陆地上生活的物种最宽。对大多数海水和咸水中的生物，温度 范围般限制在0 c 至3 5 。只有少数生物能够通过体眠期如形成包囊、休眠卵 等来躲避极端温度条件所带来的严重危害，而大多数生物通过水平迁移或垂童迁 移运动煎 适合的环境。在有性生殖时期，对温度的限制要求要比无性生殖时期的 要求严格的多。另外一方面就是些生物能够忍受体温在o 以下而身体不结 冰。一般的，生活在海水中和咸水中的生物的体液的冰点接近或低予外界介质的 冰点值( k i n n e ，1 9 6 3 ) 。 在致死温度的上限翻下限之闼，生物的功麓可以分为代谢( m e t a b o l i s m ) 和 行为( a c t i v i t y ) 两方面。代谢包括物质的吸收和转化用以维持生长、繁殖等。行 为包括呼吸、游泳、争斗和求偶等。各种备样的生物功能女酲运动、生长和繁殖等 都有不同程度的温度要求。 l 。3 。l 。温度对生长蛉影响 对大多数海洋和半成水中的无脊椎动物，在正常的环境下，生长阶段似乎持 续整个生命阶段。透鬻在寒冷的季节或性成熟期时，会出现个生长延滞期。另 外，温度还能影响生物在低渗或高渗环境下调节渗透压的能力( k i n n e ，1 9 6 3 ) 。 般来说，一种生物的渗透调节能力在其接近或稍低于最适温度盼条件下最强， 超过正常温度时，调节能力下降。在接近温度上限或下限时，渗透调节能力完 全裁溃。温度不仅影响代谢的速率也影响代谢的效率。在温带海区，寒冷的季节 里，生物大大减少进食量或者根本不进食( t h o r s o n ，1 9 5 8 ) 。到春天或者是初夏， 生物对食物的需求量和生长速度惫剧舞高( k i r m e ，9 6 3 。 1 3 2 温度对繁殖的影响 生物的繁殖期逶常限制在较窄的温度范围内。对于多数海洋无脊椎动物，舜 裂期对温度范围的要求比幼虫期更严格( k i r m e ，1 9 6 3 ) 。 兰种重金属离子对扁额原绷酋纽虫的急性毒性研究 1 3 3 温度对生物分布的影响 生物的地理分布依赖于许多因子和因子的联合作用，包括历史因子，非生物 因子和生物因子等。温度影响生物的分布可以通过调整：代谢速率和活动， 成熟时间，食物转化速率；有性繁殖和无性繁殖速率；用于有性繁殖和无 性繁蹙的时间；繁殖时期的相对长短；子代成活率和生长率( k i n n e ，1 9 6 3 ) 。 对致死温度的实验研究有以下三方面的作用：1 推测种内和种间温度耐受性 差异；2 评价生理状态；3 评价对一定温度进行驯化的作用( m c l e e s e ，1 9 5 6 ； b r e t t ，1 9 5 6 等) 。与高温耐受性相比，生物对低温的耐受性更多样化，而且更难 测定。一些无脊椎动物如轮虫、线虫和节肢动物，在于燥的状态，温度快速降低 而不导致冰结晶的条件下，能够在2 7 2 的温度下存活几个小时。潮间带无脊椎 动物，尤其是软体动物，在1 5 c 下冰冻，仅有5 5 到6 5 的体液结冰( l u y e t 和 g e h e n i o ，1 9 4 0 ；g u n t e r ，1 9 5 7 ) 。 1 3 4 纽虫对温度耐受性的研究 对纽虫温度耐受性方面的研究很少，琢e k m a n ( 1 9 6 3 ) 通过实验证明 g e o n e m e r t e sa u s t r a l i e n s i sd e n d y ，1 8 9 2 能在温度不超过2 3 的条件下，生存6 个月，但是温度稍稍提高( 2 7 ) 就会致其死亡。e a s o n ( 见g i b s o n ，1 9 7 2 ) 发 现，l i n e u sr u b e r 在0 至3 0 的温度范围内能存活至少7 d ，若被突然的投放 到4 0 或4 0 以上的海水中，则会立即死亡，死亡的原因可能是温度本身造成 的也可能是温度骤然升高所带来的刺激造成的。另外还有事实证明l i n e u sr u b e r 能忍耐短时间的冰点温度。e a s o n 还发现当以5 分钟提高l 的速度逐渐升高温 度时，l i n e u sr u b e r 的热致死点在3 6 c 至3 6 5 之间。 1 3 。5 环境因予豹协同作用 在海洋环境中，动物实际上不曾一刻暴露于单一的环境因子中，接近耐受极 限的多因子相互作用对动物造成的影响通常比单因子造成的影响更加强烈。海洋 环境主要特点之r 是盐度变化，但在温带海区水温变化也是重要特点之一，所以 在进符多因子相互作用研究中，确定这两个因子对动物耐受极限的复合影晌是合 乎逻辑的( v e r n b e r g 和c o u l l ，1 9 8 1 ) 。根据k i 汛u s 和f o u n d ( 1 9 7 5 ) 报道，在 高温低盐条件下，广盐性和广温性须虾舅动物d e r o c h e i l o c a r i st y p i c a 存活率最 低。h u m m o n ( 1 9 7 5 ) 利用几种潮间带腹毛类进行盐度温度相互作用实验，发 1 0 三种重金属离子对扁颧原细首纽虫的急性毒性碜f 究 现“盐度不可能是限制因予，而温度才是大部分腹毛类死亡的原因。桡足类 t h o m p s o n a u l a 勋黜凇g 的季节分布形式可能与它们对温度、盐度和缺氧的综合 反应有关。雾办瑚g 糊g 在夏季期间消失，但是在早秋水温发生变化以前重新出现。 导致消失和再现的原因可能在于它们不能耐受高温条件下的缺氧。由于在氧气充 足条件下z 砌钟栅有较高的耐热性，基层中含氧量低和夏季期间的高温的综合 作用可能是造成该种桡足类季节消失的原因。 温度影响生物的重要生理代谢活动，进而影响到毒物在体内的转化、吸收、 排除和积累。一般来说，在一定范围内，温度离则导致污染物的积累量高，但水 生生物种类在低温时，组织可积累更多的污染物，滞留时间也长。低营养级的个 体暴露在低温下，污染物的毒害更大。因此，温度与污染物的交互效应较复杂。 ( 段昌群，2 0 0 4 ) 1 4 存在的闻题及研究意义 总结以往的研究资料，大多数重金属毒性试验都不是在统一温度下进行的。 如赵江沙等( 2 0 0 4 ) 所傲铜、汞、铅对涡虫的急性毒性实验是在2 0 c 条粹下进行， 而曾海祥等( 2 0 0 6 ) 所做镉、锌对可口革囊星虫的实验温度是2 4 ，又如王志铮等 ( 2 0 0 7 ) 所傲4 种重金满离子对彩虹骧樱蛤的急性毒性实验在2 7 8 土1 6 c 范围内。 考虑到环境因子的相互作用，不同温度下重金属离子对生物的急性毒性效应必有 所差异。 有关纽虫的研究主要集巾在其摄食行为或者是与被食者的相互关系方面 ( g i b s o n ，1 9 9 5 ) 。在环境因子对纽虫影响方面，有限的零散资料多数都是人们 在进行其他方面的调查研究时附带得到的，关于纽形动物对重金属耐受性方面的 实验研究报道很少。 研究不同温度下重金属离子对纽虫的急性毒性作用可以为纽形动物毒理、生 理生态学的研究积累理论资料。与其他物种作比较，有助于了解纽形动物在生态 系统中的地位，为生物多样性保护，野生生物资源的开发利用，环境污染的监测 提供参考。 三种重金属离子对扁额原细首纽虫的急性毒性研究 第2 章不同温度下c u 离子对扁额原细首纽虫的 急性毒性实验 2 o 前言 铜是水生生物必需的微量元素，至少存在于3 0 多种酶中作为氧化还原催化 剂或氢载体。同时，在渔业生产中铜是使用时间最长、应用最广泛的药物之一，但 是当铜离子浓度超过生物的生态幅度时则会引起水生动物中毒。由于铜使用不当 等原因，水生动物铜中毒屡见发生( 李达等，2 0 0 0 ) 。近年来国内外许多学者对 铜的毒性进行了研究。本文以青岛海滨常见的扁额原细首纽虫c e p h a l o t h r i x s i m u l u a ( 1 w a t a , 1 9 5 2 ) 为实验动物，研究了在1 2 c 、2 0 c 、2 8 c - - 个温度水平下， c u 离子对其急性毒性效应。 2 1 材料和方法 2 1 1 实验动物 实验所用扁额原细首纽虫c e p h a l o t h r i xs i m u l a ，采自青岛太平角海滨的粗沙 或石块下，湿重为0 0 5 0 0 0 7 0 ( 0 0 6 1 士0 0 0 5 ) g 。在盐度为31 ，温度为2 0 ( 2 的海水 中暂养至少1 周以用于实验。每天投喂颤蚓t u b i f i xs p 一次，实验开始前2 天停 止喂食。 2 i 2 重金属离子 实验所用试剂为硫酸铜( c u s 0 4 5 h 2 0 ) 分析纯，浓度以c u 2 + 含量计算。首先 将硫酸铜用蒸馏水配制成3 2 0 0m g 几的母液，实验时，用经脱脂棉过滤的海水稀 释为所需浓度的溶液。( 所用海水取自青岛麦岛近海，经原子吸收光谱法测定c u 寸 含量低于0 0 0 0 0 3m r d l ，可忽略不计。) 2 1 3 实验浓度的选择 根据周永欣等水生生物毒性实验方法，为了保证实验的顺利进行确定正 式实验的浓度范围，先进行预实验，预实验浓度范围较宽，每个浓度分别放入5 只纽虫，以确定高浓度的极限( 全部死亡) 和低浓度的极限( 全部存活) 。根据 预实验的结果，将c u 2 + 浓度设置为2 8 c 下0 1 8 ，0 3 2 ，o ，5 6 ，1 o o ，1 8 0 ，5 6 0 ， 1 0 0 0 ( r a g l ) , 2 0 c 下0 1 8 ，o 3 2 ，o 5 6 ，1 0 0 ，1 8 0 ，5 6 0 ，1 0 0 0 ，1 8 o o ，3 2 0 0 ( r a g l ) ； 1 2 c 下o 1 8 ，0 3 2 ，o 5 6 ，1 o o ，1 8 0 ，5 6 0 ，l o 0 0 ，1 8 o o ，3 2 0 0 ( m g l ) 。每个 1 2 量种重金属瓶子对扁额艨细首纽虫的急性毒性姘究 浓度随机选取3 0 条纽虫，每个温度下设一空自对照组( 自然海水) ，含l 。条纽 虫。 2 1 a 实验条件，死亡鉴定和数据处理与分析 实验在直径1 2 c m 的培养皿中进行，每个培养皿中放条纽虫，含l o o m l 实 验溶液。实验采用半静水式实验方法，每隔2 4h 更换全部溶液，实验温度用培 养箱保持，温差不超过o 5 ，盐度为3 l 。 在实验过程中，对纽虫的行为反应迸行仔细的观察和记录，在1 ，6 ，1 2 ， 2 4 ，4 8 ，7 2 和9 6 h 时，对虫子的死亡情况进行数据记录。判定虫子死亡的标准 是：用细针反复触动，若没有反应则判定死亡；有些情况下，纽虫的虫体发 生囊溶龅现象，此时根据其头部的状况来定。 用概率单位法来计算各时间段的半致死浓度l c 5 0 ，回归性分析及9 5 置信 度运用s p s s1 1 5 程序进行运算。采用双因子方差分析来检验c u 2 + 和温度的相 互作用。安全浓度的计算公式采用： 安全浓度= 9 6 hl c 5 。o 。王 2 2 结果与分析 2 2 重王2 下c u 2 + 对纽虫毒性效应 图2 1 显示了1 24 c ，纽虫在c u 寸的一系列浓度梯度下，4 个时间段( 2 4 ，4 8 ，7 2 和9 6 酗，各个浓度麴死亡百分率。可以看出，纽虫在前2 4h 里，耐受力较强， 在1 8 0m g l 的溶液里，死亡率为o ；在3 2 0 0m 以的溶液里死亡率为8 0 。4 8 h 后i 死亡率明显舞高，暴露予5 6 0m g l 溶液里的纽虫死亡率由2 4 h 时的1 6 7 上升至7 3 3 ，从l8 0