（环境工程专业论文）las、cdⅡ及其复合污染对鲫鱼的毒性效应研究.pdf

l a s 、g d ( i i ) 及其复合污染对鲫鱼的毒性效应研究 摘要 随着经济的快速发展，大量的表面活性剂、重金属离子随着污水、 垃圾和工业废料进入水环境，严重危害了水生生物的生长发育和生存。 本实验以鲫鱼为实验动物，采用暴露实验法，研究了阴离子表面活性 剂十二烷基苯磺酸钠( l a s ) 、重金属c d 2 + 及其复合污染对鲫鱼的急性毒 性影响；并在急性毒性实验的基础上，研究了亚急性条件下l a s 、c d 2 + 及 其复合污染对鲫鱼组织的c d 蓄积及超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化氢 酶( c a t ) 、代谢酶n a + 一k + - a t p a s e 、乙酰胆碱酯酶( a c h e ) 活性的影响。 初步探讨了l a s 、c d 2 + 及其复合污染对鲫鱼的毒性效应。主要研究结果 和内容分述如下： 1 l a s 、c d 2 + 对鲫鱼的急性毒性实验和联合毒性实验 研究了鲫鱼不同时间梯度的l a s 、c d 2 + 暴露下的半致死浓度( l c 。) 。 l a s 对鲫鱼的2 4 h 、4 8 h 、7 2 h 、9 6 h 的半致死浓度( l c ；。) 分别为2 4 7 3 m g l 、1 9 8 3m g l 、1 8 7 8m g l 、1 6 9 6m g l ；c d 2 + 对鲫鱼的4 8 h 、 7 2 h 、9 6 h 的半致死浓度( l c 。) 分别为l o 2 6m g l 一、8 7 2m g l 、6 8 5 m g l 一。在单一毒性实验的基础上，应用相加指数法按毒性单位l ：1 进 行l a s 、c d 2 + 对鲫鱼的联合毒性实验，实验结果表明l a s 、c d 2 + 对鲫鱼 的联合毒性作用表现为协同效应。 2 l a s 、c d 2 + 及其复合污染对鲫鱼各组织c d 蓄积影响的研究 在l a s 浓度为1 0m g l 、5 0m g l ，c d 2 + 浓度为o 4m g l 、 2 o m g l - , 的亚急性条件下暴露1 4 d ，实验结果表明，单- - c d 2 + 处理时， 随着c d 2 + 浓度增加，鲫鱼鳃、肝脏、脑、卵巢、肌肉组织的c d 蓄积量均 极显著增加( p 鳃 脑 卵巢 肌 肉。在l a s 与c d 2 + 复合污染条件下，c d 在这五组织中的分布仍符合以上 规律，但鲫鱼各组织对c d 的蓄积量发生改变。其中0 4 m g l 。c d 2 + 与 1 o m g l ql a s 复合组能显著促进鲫鱼肌肉、脑组织的c d 蓄积( p o 0 5 ) ， o 4 r a g l 1c d 2 + 与5 o m g l ql a s 复合组能极显著地促进鲫鱼肝脏、卵巢 组织的c d 蓄积( p o 0 1 ) ；2 o m g l 。1c d 2 + 与不同浓度的l a s 复合处理均 能极显著促进鲫鱼肝脏、肌肉组织的c d 蓄积( p o 0 1 ) ，但显著降低 脑组织的c d 蓄积，另外2 o m g l qc d 2 + 与5 o m g l 1l a s 复合组能极显著 促进鲫鱼鳃、卵巢组织的c d 蓄积( p o 0 1 ) ；其余各复合组与相应单 - - c d 2 + 处理组比较无显著差异。 3 l a s 、c d 2 + 及其复合污染对鲫鱼鳃、肝脏抗氧化酶s o d 、c a t 及 n a + 一k + - a t p a s e 活性影响的研究 在亚急性浓度的l a s 、c d 2 + 条件下暴露1 4 d ，实验结果表明，在单一 l a s 、c d 2 + 处理条件下，随着l a s 、c d 2 + 暴露浓度增加，鲫鱼鳃、肝脏的 s o d 、c a t 及n a + 一k + - a t p a s e 活性与对照组相比均呈浓度一效应关系；l a s 、 c d 2 + 复合处理下，污染物浓度的不同组合对鲫鱼鳃、肝脏的s o d 、c a t 及 n a + 一k + - a t p a s e 活性影响不同。其中c d 2 浓度为0 4 m g l - 1 时，鲫鱼鳃组织 的c a t 与肝脏的s o d 、n a + - k + - a t p a s e 活性均随l a s 浓度的增加而下降，各 复合组的c a t 、s o d 、n a + 一k * - a t p a s e 活性均显著低于相应浓度相应部位 的单c d 2 + 处理组( 仄o 0 5 ) ；2 0 m g l 1c d 2 与5 om g l - 1 l a s 复合组鲫鱼 鳃s o d 、n a + - k + - a t p a s e 活性、肝脏s o d 活性显著低于相应浓度的单- - c d 2 + 、 单- - l a s 处理组( p b r a i n o v a r y m u s c l e m e a n w h i l e ，t h e c o m b i n e de f f e c t so fc d 2 + a n dl a se x h i b i t e das i m i l a rp a t t e r ni nc d a c c u m u l a t i o nc o m p a r e dw i t ht h ec d 2 十s i n g l ee x p o s u r ei nt h e s et i s s u e sb u t d i f f e r e n ti nc o n c e n t r a t i o n o 4m g l 。1c d 2 + a n d1 0 m g l 。1l a si n d u c e d h i g h e rc dc o n c e n t r a t i o ni ng i l la n db r a i n ，a n do 4m g l 1c d 2 + a n d5 0 m g l 。1l a si n d u c e dh i g h e rc dc o n c e n t r a t i o ni nl i v e ra n do v a r y , s i m i l a r l y , t h ec o m b i n a t i o no f2 0 m g l 1c d 2 + a n da l lt h el e v e l so fl a si n d u c e d h i g h e rc dc o n c e n t r a t i o ni nl i v e ra n dm u s c l eb u td e c r e a s e di nb r a i n ，f u r t h e r , 2 0m g l 。1c d 2 + a n d5 0 m g l 。1l a si n c r e a s e dh i g h e rc dc o n c e n t r a t i o ni n 6 g i l la n do v a r y , a sc o m p a r e dw i t ht h ec d 2 + s i n g l ee x p o s u r e 3 t h ee f f e c t so fl a s 、c d ( i i ) s i n g l ea n dc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h e a c t i v i t i e so fs o d ，c a ta n dn a + k + a t p a s ei nt h eg i l la n dl i v e rt i s s u e so f c a r a s s i u sa u r a t u s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ed o s e - e f f e c tw a so b s e r v e du n d e rs i n g l e p o l l u t i o nb o t hi nt h el i v e ra n dg i l lc o m p a r e dw i t hc o n t r 0 1 d i f f e r e n t p o l l u t i o nc o m b i n e dt r e a t m e n t sp r o d u c e dd i f f e r e n te f f e c t s i nc h a n g e so f t h r e ee n z y m e sa c t i v i t i e si nt h el i v e ra n dg i l l t h u s 0 4m g l 1c d 2 + i n d u c e d t h es o d ，c a ta n dn a + 一k + a t p a s ea c t i v i t i e sd e c r e a s e dw i t hi n c r e a s eo f l a sc o n c e n t r a t i o n ，a n dt h es o d ，n a + k + a t p a s ea c t i v i t i e si nt h el i v e ra n d c a ta c t i v i t yi nt h eg i l lw e r el o w e ru n d e rc o m b i n e ds t r e s st h a nt h a to fc d 2 + s i n g l et r e a t m e n ts i g n i f i c a n t l nw h i l e ，2 0m g l 1c d 2 + a n d5 0m g l 1l a s i n d u c e dt h es o da n dn a + k + a t p a s ea c t i v i t i e si nt h eg i l la n dt h es o d a c t i v i t yi nt h el i v e rd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yc o m p a r e dw i t ht h ec d 2 + o rl a s s i n g l et r e a t m e n t f i n a l l y , i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tt h ej o i n ! e f f e c t so ft h e c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h es o da n dn a + 一k + - a t p a s ea c t i v i t i e sw e r e s y n e r g i s t i cu n d e rc e r t a i nl a sa n dc d 2 + c o n c e n t r a t i o n 4 t h ee f f e c t so fl a s 、c d ( i i ) s i n g l ea n dc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h e a c t i v i t i e so fa c h ei nt h eb r a i no fc a r a s s i u sa u r a t u s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ea c h ea c t i v i t yi nt h eb r a i nt i s s u e sw a s i n h i b i t e ds i g n i f i c a n t l yw i t hi n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o n su n d e rl a so rc d 2 + s i n g l ee x p o s u r e l a sa n dc d 2 + c o m b i n e dt r e a t m e n t si n d u c e dt h ea c h e a c t i v i t yi n h i b i t e ds i g n i f i c a n t l yc o m p a r e dw i t ht h ec d 2 + o rl a ss i n g l e 7 e x p o s u r e t h ej o i n te f f e c t so f t h ec o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ea c h ea c t i v i t y w a so b v i o u s l ys y n e r g i s t i c ，a n dd i f f e r e n tp o l l u t i o nc o m b i n e dt r e a t m e n t si n l a sa n dc d 2 + c o n c e n t r a t i o n sp r o d u c e dd i f f e r e n te f f e c t si nc h a n g e so ft h e a c h ea c t i v i t y k e yw o r d s ：l i n e a ra l k y l b e n z e n es u l p h o n a t e s ( l a s ) ，c a d m i u m ( c d ) ， c o m b i n e d p o l l u t i o n ，c a r a s s i u sa u r a t u s ，s u p e r o x i d ed i s m u t a s ( s o d ) ， c a t a l a s e ( c a t ) ，n a + 一k + a t p a s e ，a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ( a c h e ) 8 浙江工业大学 学位论文原刨性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名：勺吖汐 日期： 矿7 年朋7 日 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，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本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 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 日期：? 年厂月；。日 醐尸年朋3 邝 沪缮 铆忡 第一章文献综述 表面活性剂是一类具有表面特性的有机化合物，其分子由易溶于水的极性 基和易溶于“油”的非极性基构成，具有“两亲性 和特殊的表面特性。它是一 类非常重要的精细化工产品，根据其活性部分的状态可分为阴离子型、阳离子型、 非离子型和两性电解质型。表面活性剂几乎渗透了工业、农业、医药、日用化工 等众多领域，全球消耗量已经超过千万吨n 1 。重金属主要是指汞、镉、铅、铬和 类金属砷等生物毒性显著的重元素，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、 钻、镍、锡等。重金属中以h g 毒性最大，c d 次之，p b 、c r 、a s 也有相当毒性，有 人称之为“五毒 。随着工农业的快速发展，我国水域表面活性剂、重金属污染 日趋严重，已成为典型的环境污染物，不仅影响了水生生物的正常生长，干扰了 水生生态系统平衡乜一，还对渔业水域生态构成很大的威胁。鱼类在水生生态系 统中分布广泛，是在水生食物链中具有重要位置的物种，对水环境中发生的物理、 化学和生物性的各种变化，反应十分灵敏，在毒理学和生态风险评价中具有重要 的实用价值。现将国内外学者就水环境中的表面活性剂、重金属污染对鱼类影响 的研究现状作一概述，并提出本研究课题。 1 1 水体中表面活性剂剂与重金属的来源及现状 目前世界上已合成并生产出2 0 0 0 多种表面活性剂，其中造成严重水质污染的 主要为阴离子型和非离子型的表面活性剂。我国生产的合成洗涤剂多为阴离子型 表面活性剂，以直链烷基苯磺酸钠( 简称l a s ) 为主，其产量约占合成洗涤剂总 产量9 0 左右，是水体首要污染物h 3 。非离子型表面活性剂则以聚氧乙烯类非离 子型( 简称n i s ) 表面活性剂应用最为广泛，几乎渗透到了所有的生产生活领域。 2 0 0 5 年我国表面活性剂的产量己达1 2 1 0 6 t 。大量的表面活性剂随着未经处 理的工业废水、生活污水的排放，农药、生长调节剂等农用化合物的使用等途径 进入水环境，并成为水体中最常见、分布面积最广的一类人工合成有机物。据报 道，表面活性剂的累积量与其排放量密切相关，全世界每条河流甚至在遥远的南 极大陆都检测到了表面活性剂的存在哺3 。在我国有些河流中表面活性剂( l a s ) 的含量高达2 1 4 2 m g l ，远远高于世界卫生组织( w h o ) 规定的地面水质标准( 0 5 m g l q ) ，在底泥中表面活性剂( l a s ) 的含量更高，达到了6 9 9m g l 。1 以上隋1 。 水体中的重金属主要来自工农业发展带来的废水、废气、废渣和生活污水。 水体中的重金属有离子态、可交换态、吸附态、化学沉淀态和难溶络合态等形态， 它们随环境条件的变动而相互转化。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c d 、h g 、c r 、p b 、n i 、a s 为生物非必需金属， 有较强的毒性。重金属对鱼类的毒性，主要取决于游离( 水合) 的金属离子，如对 于c d 主要取决于游离c d 浓度，c u 取决于游离c u 及其氢氧化物。金属c d 是重金属 污染的典型代表，环境中c d 污染最主要的来源是有色金属矿产开发和冶炼排出的 废水、废气、废渣以及由电镀、冶炼合金、颜料、电池、化肥、杀虫剂、塑料等 行业的生产、使用过程中产生的废弃物，这些物质以多种途径进入环境中最终污 染环境水体。 1 2 表面活性剂对鱼类的影响 1 2 1 表面活性剂对鱼类等水生生物的急性毒性研究 人们对表面活性剂危害的最初认识来自其对河流湖泊中的水生生物的危害， 近年来的研究表明，表面活性剂在水体表面的泡沫化可干扰正常的水体氧气交 换，导致溶氧下降及水质恶化，进而对水生生态系统造成严重破坏口8 1 。表面活 性剂对于鱼类的急性毒性，通常阳离子表面活性剂毒性较高，阴离子型表面活性 剂毒性居中，非离子型和两性型表面活性剂的毒性普遍较离子型表面活性剂低 阻l o n 。目前有关阴离子表面活性剂对鱼类的急性毒性国内外报道较多，研究表明 十二烷基硫酸钠( s d s ) 对鱼类的9 6 h 半致死浓度( l c ) 通常在0 5 9m g l - l _ 3 8 m g l q n 引。丁诗华n 3 1 等测得s d s 对草鱼的9 6 hl c 为5 2 m g l ；b u h l 等哺1 测得s d s 对虹鳟的9 6 hl c 邬为2 4 9m g l 一；郑琰晶等n 钔测得s d s 对脊尾白虾的9 6 hl c 为1 4 3 m g l 一；周名江等n 5 1 测得s d s 对黑褐新糠虾的9 6hl c 为1 1 6m g l 一。直链烷基苯 磺酸钠( l a s ) ( c ，。一c ，。) 对鱼类的9 6 h l c 。通常在o 5m g l - l _ l o o m g l _ 。郑琰晶等 n 们测得l a s 对脊尾白虾的9 6 hl c 为1 4 4m g l ；雷鸣等n 6 1 、曾小梅等n u 测得l a s 对 澎泽鲫的9 6 h l c 为8 4 3m g l 。表面活性剂的急性毒性与其烷基链长度有关， 随着烷基疏水链的加长毒性增强b 1 7 1 ，即随着烷基疏水链的加长，表面活性对鱼 类等水生生物的l c 靳降低。研究还发现，测定条件不同比如鱼种、鱼类发育阶段、 水体盐度、温度、溶解氧、硬度等环境因素的不同均可能导致表面活性剂的毒 性数据出现明显的差异。 1 2 2 表面活性剂对鱼类等水生生物生理生化指标的影响 水体中的表面活性剂对鱼类的存活力、繁殖力、回避反应及其他生理功能有 明显的负面影响盯1 8 3 。表面活性剂对水生动物的毒害机理跟踪研究发现n 引，鱼体 主要通过鳃和皮肤快速吸附表面活性剂而对鱼体产生毒性影响。已有研究表明， 单一的表面活性剂对水生动物处理时，均可诱导机体活性氧的产生，引发或加剧 膜脂质过氧化作用，污染物胁迫下生物体活性氧的产生及其氧化损伤可能是污染 物致毒的重要路径。孙翰昌啪1 、丁诗华3 3 等通过急性毒性实验表明，亚致死浓 度s d s 暴露可导致草鱼超氧化物歧化酶( s ) 和谷胱甘肽过氧化物酶( g s h 一- p x ) 活 性发生变化；在所有受检组织中，s o d 和g s h _ p x 活性在暴露初期均受到不同程度 的诱导，但随着s d s 浓度升高和暴露时间延长，酶活性均呈明显的下降趋势，提 示s d s 暴露所引起的酶活性变化与暴露浓度和暴露时间有一定的相关性。此外， 实验还显示两种抗氧化酶在草鱼各组织中的分布均存在明显差异，其中肝脏s o d 和红细胞g s 卜p x 活性较高，易于检测且对s d s 胁迫敏感。雷鸣等n 铂研究表明表 面活性剂l a s 对澎泽鲫鱼表现出较强的毒性，并对鲫鱼组织中a t p a s e 、s o d 活性 均有抑制作用。鲁双庆等口k2 2 3 研究了非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚( a e ) 污染对黄鳝的损伤作用，结果显示：t 9 ( a e ) 1 5m g l q 处理液对黄鳝的损伤较小； 随着p ( a e ) 升高，损伤程度加剧，p ( a e ) 4 5m g l q 的处理液对黄鳝损伤较大， 保护酶s o d 、c a t 在处理9 6h 后被抑制，g s h p x 升高；在p ( a e ) = 4 0m g l q 的表面活性剂污染下，黄鳝肝脏细胞核变形，内质网呈线状，溶酶体、过氧化物 酶体体积大、数量多，部分细胞质解体，细胞中出现空腔甚至死亡，实验表明环 境中a e 的残留对黄鳝种群有影响。w ujf 等口3 1 分别研究了阴离子表面活性剂s d s 、 s d b s 对花鲈肝脏各项生化指标( s o d 、c a t 、g p x 、g s h 、i n o s 等) 的影响，实验结 果表明1 om g l q 的s d s 与1 0m g l qs d b s 均对花鲈肝脏的各项生化指标产生不 同程度的影响，并且s d s 、s d b s 均能显著抑制一氧化氮合成酶( i n o s ) 的活性， 阴离子表面活性剂s d s 、s d b s 对花鲈具有一定的毒性作用。 1 2 3 表面活性剂在鱼体内的富集研究 许多研究表明，表面活性剂及其降解产物同农药、重金属及其它有机污染物 一样，能够被鱼体吸收而进入食物链循环。表面活性剂在水生动物体内的富集显 著口钔。当表面活性剂的浓度低时，表面活性剂可以通过鱼的鳃和皮肤与鱼的鳃蛋 白、皮肤蛋白结合成复合体乜朝；当表面活性剂的浓度高时，可以进入鳃、血液、 肾、胆囊和肝胰腺，并在鱼体的胆囊、肠、肝胰腺等部位蓄积并对它们产生毒性 影响乜钆2 引。表面活性剂在生物体内的蓄积程度随环境中表面活性剂的种类、浓度 以及物种的不同而不同。如壬基酚聚氧乙烯醚( n p e ) 是一种应用极为广泛的非 离子表面活性剂，其降解产物壬基苯酚( n p ) 不仅是一种具有代表性的环境内分 泌干扰物，还极易在鱼、贝等水生生物体内蓄积。实验测得太湖中鱼肝、鱼脂、 鱼肉中的环境雌激素n p 含量均分别是湖水中的3 7 5 、3 0 1 和2 1 倍，虾仁中为湖水 的1 0 8 倍，贝肉中为湖水中的1 2 8 2 倍啪1 ，而n p 在海洋贻贝体内生物富集系数 ( b c f ) 为3 4 0 0 ，虹鳟鱼为2 8 2 ，鲨鱼为1 6 7 左右瞳钔。阴离子表面活性剂十二烷基 苯磺酸钠( l a s ) 在不同鱼种中的生物富集系数( b c f ) 如下：蓝鳃太阳鱼为1 0 8 - - - 2 8 0 ，黑头呆鱼为6 5 - 9 6 ，美国斑点叉尾回鱼为4 2 - 1 0 4 ，蚬为9 - 3 3 脚3 。研究还 发现鱼在含有o 0 2m g l q 的表面活性剂二硬脂酰二甲基氯化铵柔软剂残液中生 存4 9 d 后，在其食用部分中富集的浓度增至4 倍多，而在非食用部分中则积聚到 了 2 6 0 倍删。 1 3 重金属对鱼类的影响 1 3 1 重金属对鱼类的急性毒性及鱼体早期发育的影晌 在鱼的整个生活周期中，胚胎期和仔稚幼鱼早期发育阶段对重金属污染最为 敏感。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m3 “3 2 m 她嘲， 如鱼类有斑马鱼、金鱼、鲫鱼、草鱼、瓦氏黄颡鱼等，重金属涉及h g 、p b 、c u 、 c d 、z n 、c r 等多种重金属。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，重金属对鱼类的毒性受许多物理、化 学及生物因素，包括p h 、无机阴离子、水硬度、其他金属离子、络合物及鱼类自 身特点等影响。与其它污染物一样，不同的鱼种或者鱼类的不同发育阶段对重金 属的毒性反应顺序可能发生变化_ 7 1 。各种金属元素在鱼类体内都有一定的限量， 在生理浓度范围内的金属离子可加速新陈代谢，促进其生殖、生长，但过量时则 会对鱼类产生毒性效应，影响鱼体的早期发育。吴鼎勋等啪3 研究了汞、铜、锌和 铬4 种重金属离子对黄姑鱼胚胎发育和仔鱼存活的影响，结果表明，试验组鱼的胚 胎发育受阻，受精卵孵化率显著低于对照组，初孵仔鱼出现不同程度的畸形，这 些重金属对黄姑鱼仔鱼的毒性强弱依次为h g c u z n c r 。不同浓度h g 和c o 溶液也 对草鱼受精卵孵化存在影响：当和c o 的浓度分别低于o 0 3m g l 1 和o 1 0 m g l 吨时，草鱼卵子的孵化率与对照组无显著差异；当h g 的浓度在0 0 6 - - - 0 1 5 m g l t 时，孵化率随h g 浓度的升高而递减，在o 1 5m g l 叫时，孵化率为0 。c o 的浓度达0 1 0 - - 0 2 6 m g l q 时，孵化率随c o 的浓度上升而降低，达0 2 6m g l 1 时， 孵化率为o 3 引。 1 3 2 重金属对鱼体各组织生理生化指标的影响 有关重金属对鱼体的生理生化指标影响，国内外学者已进行了较为深入的研 究，并取得了一系列成果。研究表明鱼鳃是鱼呼吸、接触和吸收水体中重金属离 子的重要器官h 引，肝脏是鱼代谢和积累重金属离子的主要器官h ，肾脏则是排泄 重金属的重要器官，重金属对这些器官细胞结构的破坏无疑将影响到鱼正常的呼 吸、代谢、排泄和繁殖功能，从而导致鱼类的死亡。重金属对水生动物的毒害， 可能是与鳃、体表分泌的粘液结合成蛋白质的复合物，覆盖整个鳃和体表，并充 塞鳃盖间隙，使鳃丝的正常活动发生困难，导致窒息而死；或是抑制了酶的活性， 从而防碍机体的代谢作用；或是引起生理生化指标的改变，对水生动物的下丘脑 脑垂体性腺轴生殖内分泌调控系统产生毒害作用等“别。贾秀英h 3 1 等关于 对鲫鱼酶活性毒性的研究表明，随着c d 2 + 浓度的提高和染毒时间的延长，鲫鱼4 种组织的n a + 一k + 一a t p a s e 酶活性明显下降；从c d 2 + 对鲫鱼组织s o d 酶活性的影响 中可以看出，鲫鱼对一定浓度的c d 2 + 有一定的抵抗作用，但随着染毒时间的延长， 鲫鱼对c d 2 + 的抵抗作用会逐渐消失。杨丽华等m 3 研究了镉对鲫鱼鳃和肝脏超氧 化物歧化酶活性的影响，其结果表明低浓度组c d 2 + 暴露时，鲫鱼鳃和肝组织中 s o d 活性的变化短时间内不明显，但随着处理时间的延长，c d 2 + 提高了鳃和肝 组织中s o d 的活性，导致“毒物兴奋效应”；高浓度组c d 2 + 暴露时均抑制了肝 和鳃中的s o d 活性，其作用随着暴露时间的延长和浓度的升高而增强，s o d 酶 活性降低所造成的活性氧伤害是引起鲫幼鱼死亡的重要原因。李少菁等h 引报道 镉、铜、锌3 种重金属对日本仔虾的碱性磷酸酶( a k p ) 、谷丙转氨酶( g p t ) 及谷草 转氨酶( g o t ) 的活性有不同程度的抑制作用，且随着重金属浓度的增高，抑制作 用越明显。c a n e s i m l 和r o m e h 刀还报道水体中汞、铜、镉等重金属造成鱼体的谷胱 甘肽转移酶和过氧化氢酶活性的下降。王凡等m 1 将牙鲆( p a r a j f c h t h y so z f v a c e u ) 置于不同浓度的c u 2 + 溶液中l o d ，测定其肌肉中过氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧 化物酶( g s h _ _ p x ) 、超氧化物歧化酶( s o d ) 的活性，研究结果表明，随着c u 2 + 浓度的 增高，c a t 、s o d 、g s h - p x 的活性均表现为低浓度诱导，高浓度抑制；当处于低 浓度c u 2 + 溶液中时，牙鲆肌肉中的s o d 较c a t 和g s h _ p x 敏感，因此其可作为水生生 态系统中c u 2 + 低浓度暴露的一种生物检测指标。j o n e s 等h 鲫研究发现在虹鳟鱼的发 育过程中2 0 0 m g l 。1c d 2 + 会阻碍其生长激素的表达。柏世军等咖3 研究了镉对罗非鱼 鳃线粒体结构和能量代谢的影响，研究发现高浓度镉短期暴露将降低鱼鳃线粒体 s o d 活性而导致线粒体氧化损伤，同时抑制a t p a s e 和p f k 活性，影响鳃的能量供应 和利用，最终降低鳃血浆渗透压和离子浓度调节能力可能是其毒性机理之一。 1 3 3 重金属对鱼体遗传毒性的影晌 研究表明，重金属离子能引起动物d n a 损伤，产生基因毒性的主要机制是诱导 大量自由基产生，这些活性自由基攻击d n a 链后，使d n a 链发生断裂，若断裂的 d n a 链不能及时修复，则会影响d n a 的功能，从而引发基因毒性，最终使生物体产 生病变强“。周新文等隋2 1 用3 h - t d r 研究了混合重金属对鲫鱼d n a 合成的影响，实验 结果发现，鱼体各组织对混合重金属的毒性反应呈现双向效应，即低浓度时，表 现出d n a 损伤、修复作用；高浓度时，d n a 合成受到抑制；鱼卵、鱼鳃对重金属最 敏感，而大脑对混合重金属耐受性最强，d n a 损伤修复作用和d n a 合成作用都存在 剂量效应，随着暴露时间的延长，毒性作用增大。有关微核实验与单细胞凝胶电 泳( 又称彗星试验) 也表明，重金属可使鱼体d n a 复制紊乱、染色体发生畸变。 c h i n n i 等嫡3 1 研究表明重金属p b 、h g 、c r 在鱼体的残留量与红细胞微核率具有比较 密切的正相关关系。胡晓磐等哺4 1 采用单细胞凝胶电泳技术研究了不同浓度及不同 染毒时间氯化镉对鲫鱼淋巴细胞d n a 的损伤。实验结果显示，随着氯化镉染毒剂 量的增加，各剂量组d n a 的平均迁移长度逐渐增加，在实验浓度范围内，氯化镉 可引起鲫鱼淋巴细胞d n a 损伤，存在明显的剂量一效应关系。张迎梅等晦钔研究了 重金属c 矿、p b 2 + 、z n 2 + 在不同暴露时间( 1 - 3 5 d ) 、单一重金属离子不同暴露浓 度( 0 0 5 m g l 、0 5 m g l 一、5 o m g l 。1 ) 或混合重金属离子( c d 2 + + p b 2 + 、c 矿+ z n 2 + 、 1 4 p b 2 + + z n 2 + 、c d “+ p b 2 + + z n 2 + ) 相同浓度( 0 5 m g l 。1 ) 条件下对泥鳅肝胰脏 细胞核d n a 的损伤作用，结果显示重金属c d ”、p b 2 + 和z n 2 + 对泥鳅肝胰脏细胞核 d n a 损伤具有明显的浓度和时间效应。季遥等m 3 研究了废电池浸出液对鲫鱼红细 胞d n a 损伤，结果显示5 、1 0 、2 0 和3 0 的废电池浸出液均能在较短时间( 4 8 h ) 内引起鲫鱼红细胞链断裂，出现拖尾现象，即彗星细胞；且随着时间的延长，彗 星细胞的数量、彗尾长度和拖尾率均显著增加。电池浸出液对d n a 的损伤程度， 呈现明显的剂量一效应、时间一效应关系。 1 3 4 重金属在鱼体内的积累 关于重金属在鱼体内的积累研究方面，国内外进行了大量的研究工作。鱼类 主要通过吸收、吸附和摄食等途径，从周围环境中积累、浓缩重金属。目前普遍 认为，重金属主要是通过鱼鳃从水中吸收积累，也可通过食物链的生物放大作用 在鱼体中蓄积璐引。研究发现重金属在多种鱼体内均有积累现象，并且由于鱼体内 各组织器官生理功能、代谢水平的差异，不同组织器官对不同重金属的积累量也 不同，一般来说肌肉中的重金属含量较低，内脏中含量较高。对于生活在水中的 中、上层鱼类来说，鱼体中的重金属积累量主要取决于水中的重金属浓度；对底 栖鱼类来说，则取决于水和沉积物中的重金属浓度呻1 。p a u l a m i 啷1 等研究了c u 、 z n 、c d 、p b 和c r 在尼罗罗非鱼肌肉、鱼卵、肾脏、肝脏、鱼鳃和鱼鳍中的积累， 结果显示p b 和c d 具有相似的积累模式，在所有的组织器官中其积累量都无显 著差别；c u 在肝脏和鱼卵中积累得较多，在组织器官中的积累顺序为鱼卵 肝脏) 鱼鳃 肌肉 肾脏；z n 在鱼鳍、鱼鳃、鱼卵、肝脏中积累得较多，而在肾脏中积 累得较少，积累顺序为鱼卵 鱼鳍 鱼鳃 肝脏 肌肉 肾脏；c r 在所有组织中积累 不显著。z y a d a h 等唧1 研究了土耳其爱琴海中三种经济鱼( 删- 淞b a r b a t u s , m e r l u c c i u s m e r l i c c i u s 和b o o p sb o o p 蓟肌肉、鳃、肝脏及性腺中的铜、锌、镉、 铅的积累情况，发现肌肉中铜、锌、铅的积累量较低，肝脏中的c u 的积累量高 于其它器官，性腺和肝脏中的c d 积累量较大，肝和鳃对p b 的积累量高于其他器 官。鱼类因种类、发育阶段、重金属形态、来源、浓度、暴露时间以及生存水体 化学性质等因素不同，对重金属的蓄积情况也不同阳1 6 2 3 。刘长发等3 1 研究结果表 明，金鱼鳃中铅、镉含量与血液含量以及血液铅、镉含量与肾、肝中的含量呈正 相关关系，而且肾脏对铅、镉的蓄积量高于其他器官。梁涛等旧1 研究了铜、铅 在鱼吸收过程中的相互作用，结果表明，无论是c u 、p b 的混合体系，还是先经 c u 预暴露后再投放到含p b 体系中，彩虹方头鱼对c u 和p b 的吸收均表现出明显 的协同作用。梁君荣等哺5 1 研究表明中国鲎胚胎期时，对z n 弘蓄积量最大，对c d 2 + 的蓄积量最小。赵元凤等嘲3 研究了海水中总有机碳( t o c ) 浓度、总有机碳种类 对混合重金属( c u + p b 、c u + c d 、c u + p b + c d ) 在牙鲆( p a r a i c h t h y so l i v a c e u s ) 内脏、肌肉、鳃组织蓄积的影响。结果表明，孔石莼分泌物、牙鲆分泌物均能降 低c u ，p b 、c d 的生物有效性；当海水t o c 种类相同时，随t o c 浓度的升高，牙鲆 的内脏、肌肉、鳃组织中c u 、p b 、c d 蓄积量均明显下降；当海水t o c 浓度相近 时，孔石莼分泌物比牙鲆分泌物更能降低牙鲆各组织c u 、p b 、c d 蓄积量；t o c 浓度、种类的变化对牙鲆各组织中c u 、p b 、c d 蓄积分配均无影响，各组织重金 属蓄积量顺序均为：内脏) 鳃) 肌肉。周新文等哺力采用室内暴露试验方法研究了 重金属离子相互作用对其在鲫鱼组织中积累的影响。结果表明，混合重金属离子 相互作用对p b 在鲫鱼组织中的积累的影响与离子的种类、数量及组织的类型有 关。p b 的积累主要与z n 、c d 以及它们的共同作用关系密切；随着重金属离子 种类数目的增加，相互作用对积累的影响变得显著；重金属离子混合后使p b 在 鱼鳃中的积累浓度降低，肝脏中的积累浓度升高；z n 、c d 对p b 在肌肉中的积累 无显著影响。重金属离子相互作用不会改变p b 在鲫鱼组织中的分布规律：p b 在 鲫鱼组织中的积累顺序为肝脏 鱼鳃 肌肉。 1 4 表面活性剂与重金属复合污染对鱼类的影响 人们对于许多外源性化学物的单一毒性有较多的了解，但对于人类所居住的 环境中实际存在的多种污染物的联合毒性作用及其机理则认识还不清楚。在当前 水环境中，单一污染很少，绝大多数的污染是多种污染物质共存所造成的复合污 染。由于表面活性剂和重金属在化学性质上存在较大的差异，目前国内外关于重 金属或表面活性剂等单一污染物在鱼体内的蓄积以及对鱼体的急性毒性效应、各 组织酶活性的影响已有不少研究，并且取得了一系列成果，但有关表面活性剂与 重金属复合污染对鱼类的联合毒性效应国内外只有较少报道。国内周惜时等引 研究了阴离子表面活性剂( l a s ) 与重金属( c u 2 + 、c d 2 + ) 对泥鳅的联合毒性，其结果 表明，两种污染物共存时，毒性大小并不是各单一污染物毒性简单相加，污染物 的联合毒性效应不仅与污染物的组成有关，也与测试生物、暴露的剂量、暴露的 时间有关。李学德等9 1 对重金属p b 、c d 在鲫鱼体内的蓄积、分布与排出规律以 及表面活性剂s d b s 对鲫鱼体内p b 、c d 的蓄积、分布与排出的影响进行了研究， 其结果表明，p b 和c d 在鲫鱼体内的蓄积量随着暴露时间的延长而增加，s d b s 能延缓鲫鱼体内p b 、c d 的蓄积；p b 和c d 进入鲫鱼体后在不同部位中的含量从 高到低依次为内脏 头部 腹肌 肌，添加s d b s 后，鱼体各部位中p b 、c d 的含量 有不同程度的降低，但未改变重金属在鱼体内的分布规律；s d b s 能加快鱼体内 p b 、c d 的排出，鱼体内p b 、c d 的排出速率比蓄积慢。雷鸣口们等提出要加强表 面活性剂与重金属复合污染生态效应及作用机理的研究，研制出新型易降解的表 面活性剂来满足工农业的需要，积极利用表面活性剂的特性进行环境污染修复， 有效地控制和防止表面活性剂及其降解产物造成的环境污染。目前国外还未见关 1 6 于表面活性剂、重金属复合污染对鱼体毒性效应的报道，所以两者的联合作用机 理有待进一步研究。 1 5 本研究目的和意义 阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸盐( 简称l a s ) 、重金属c d 2 + 是水体中常见 的污染物。两者的共存及其复合污染是一个现实而且普遍存在的现象，已有研究 表明多种污染物共存时，其复合作用可以大大改变某一或某些污染物的生物活性 或毒性。但多数的复合污染研究只集中在对生物的急性毒性效应方面，有关复合 污染对某一污染物在生物体内的残留方面研究报道很少。重金属污染是近年来渔 业环境污染的公害之一，与其它污染物相比，重金属极难降解，进入水环境后易 在鱼等水生生物体内蓄积，通过食物链传递导致食品中重金属的超标，对人类健 康产生潜在危险。有关重金属在鱼等水生动物体内的吸收和积累研究，国内外已 有大量报道，但这些研究多集中在单一重金属或混合重金属在水生动物体内不同 组织器官的积累差异方面，非重金属无机物、有机物与重金属复合污染对重金属 形态、生物吸收机理和积累规律方面的研究则相对较少。因此，开展表面活性剂 与重金属单一及复合污染对生物体组织器官污染物蓄积及对酶活性的影响更具 理论意义和应用价值。鱼类是水体中对污染物较为敏感的一类生物，由于重金属 c d 极难降解，进入环境后可沿食物链放大，最终积累在人类食品中危害人类身 体健康。因此开展表面活性剂l a s 、 c d 2 + 及其复合污染对鱼体各组织c d 的蓄积 及生理生化指标的影响，能为正确评价复合污染物对鱼类的联合毒性与生物效应 提供基础资料，并能为渔业环境监测和水环境风险评估提供理论依据。 本研究以养殖面较广的鲫鱼为实验对象，鲫鱼( c a r a s s i u s8 u r u t u s g i b e l i o ) 是一种广泛生活在江浙一带的鱼种，选用此鱼作为研究材料，具有材 料易获得及在实验室内容易饲养的优点。 第二章l a s 、c d 2 + 对鲫鱼的急性毒性实验和联合毒性实验 直链烷基苯磺酸盐( 简称l a s ) 、c d 2 + 是水体中常见的污染物。l a s 是一种阴离 子型表面活性剂，