李肇麗 趙漢卿
摘要[目的]評價3,5-二氯苯酚對沉水植物穗狀狐尾藻的毒性。[方法]以穗狀狐尾藻為試驗對象,進行14 d生長抑制毒性試驗。[結果]14 d莖長ErC50為2.84 mg/L,95%置信限為0.90~8.97 mg/L;14 d總莖長EyC50為2.08 mg/L,95%置信限為0.91~4.79 mg/L;14 d鮮重ErC50為2.83 mg/L,95%置信限為1.68~4.77 mg/L;14 d鮮重EyC50為1.55 mg/L,95%置信限為1.09~2.21 mg/L;14 d干重ErC50為2.76 mg/L,95%置信限為1.83~4.18 mg/L;14 d干重EyC50為1.63 mg/L,95%置信限為1.25-2.13 mg/L。[結論]3,5-二氯苯酚對沉水植物穗狀狐尾藻具有一定毒性作用,可以作為穗狀狐尾藻毒性試驗的參比物。
關鍵詞3,5-二氯苯酚;穗狀狐尾藻;毒性
中圖分類號S181文獻標識碼A文章編號0517-6611(2018)05-0085-02
Abstract[Objective]To evaluate the toxicity of 3,5dichloropheno on a submerged plant Myriophyllum spicatum. [Method] A 14 days of growth inhibition toxicity test was conducted on Myriophyllum spicatum as the test species. [Result] The 14 days ErC50 of total shoot length was 2.84 mg/L, and the 95% confidence interval was 0.90-8.97 mg/L. The 14 days EyC50 of total shoot length was 2.08 mg/L, and the 95% confidence interval was 0.91-4.79 mg/L. The 14 days ErC50 of fresh weight was 2.83 mg/L, and the 95% confidence interval was 168-4.77 mg/L. The 14 days EyC50 of fresh wight was 1.55 mg/L, and the 95% confidence interval was 1.09-2.21 mg/L. The 14 days ErC50 of dry weight was 2.76 mg/L, and the 95% confidence interval was 1.83-4.18 mg/L. The 14 days EyC50 of fresh wight was 1.63 mg/L, and the 95% confidence interval was 1.25-2.13 mg/L. [Conclusion]3,5dichloropheno was considered to have toxic effect on the submerged plant, Myriophyllum spicatum, which is suitable to be a reference substance of Myriophyllum spicatum toxicity test.
Key words3,5dichloropheno;Myriophyllum spicatum;Toxicity
地球上所有生命都直接或間接地依賴于初級生產(chǎn)者,而水生植物是水生生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者之一,進行光能轉(zhuǎn)換和二氧化碳的吸收,產(chǎn)生氧氣,存儲營養(yǎng)物質(zhì),固定底泥和提供食物,同時為水生動物提供棲息環(huán)境,因此水生植物在食物鏈中發(fā)揮著重要作用。這些水生植物一旦受到化學品的有害影響,將對水生生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能造成巨大破壞[1]。近年來,隨著水生植物的重要作用逐漸得到認可,利用水生植物進行實驗室毒性試驗及野外環(huán)境監(jiān)測和評價日益受到國內(nèi)外研究者的重視[2]。
穗狀狐尾藻(Myriophyllum spicatum)又名泥茜,是雙子葉植物綱小二仙草科中的狐尾藻屬。水生草本均為沉水植物[3],大多數(shù)生于池沼或靜水中。分布于我國黑龍江及內(nèi)蒙古等省區(qū),印度、朝鮮、日本、俄羅斯及其他一些歐洲國家、非洲(北部)、西亞、北美洲也有分布??勺鳛橛^賞植物,全草為草魚和豬的飼料。目前在湖泊生態(tài)修復工程中作為凈水工具種和植被恢復先鋒物種而被廣泛應用。
目前運用穗狀狐尾藻進行農(nóng)藥或化學品毒性研究鮮見報道,而3,5-二氯苯酚常被用作毒性試驗的參比物,且已作為參比物評價綠藻敏感度,因此筆者研究3,5-二氯苯酚對穗狀狐尾藻的毒性影響。
1材料與方法
1.1儀器和試劑
3,5-二氯苯酚(99.8%,Alfa Aesar,批號5009A30W);CaCl2·2H2O(分析純,國藥集團);MgSO4·7H2O(分析純,國藥集團);NaHCO3(分析純,國藥集團);KHCO3(分析純,國藥集團);NH4Cl(分析純,國藥集團);Na2HPO4·12H2O(分析純,國藥集團);蒸餾水。
電子天平(Mettler Toledo XS205DU,精度0.000 01);磁力攪拌器(90-1B上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司);電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9123A型);光源(SEZTEKTM GROW LAMP HPS 400W);照度計(Konica Minolta T-10M);pH測定儀(HACH HQ40d PH電極);溶解氧測定儀(HACH HQ40d DO電極);電導率儀(Mettler Toledo SevenEasy型)。
1.2試驗體系
穗狀狐尾藻引自中國科學院武漢水生所,取穗狀狐尾藻頂芽6 cm,底部3 cm去掉側(cè)枝插入泥中,以Smart培養(yǎng)基預培養(yǎng)7 d,選擇生長狀況一致的穗狀狐尾藻用于試驗。試驗用水為Smart培養(yǎng)基,試驗沉積物為人工土(OECD TG 239)。
1.3試驗設計[4-7]
試驗設3,5-二氯苯酚濃度1.0、1.8、3.2、5.6和10.0 mg/L,同時設空白對照試驗(CK)。試驗開始時(第0天),用Smart培養(yǎng)基配制濃度為100 mg/L的母液,依次吸取母液,稀釋成相應濃度的試驗液。CK直接取培養(yǎng)基進行試驗。第7天換液時,試驗液配制方法同上所述。暴露條件:試驗周期14 d;初始藻預培養(yǎng)7 d;pH 6~9;環(huán)境溫度18~22 ℃;光∶暗=16 h∶8 h;光照強度6 000~9 000 lx。
在試驗第0天,從預培養(yǎng)備選穗狀狐尾藻中選取5盆進行測量。其中植物平均總莖長為6.2 cm,鮮重平均總重量為0.101 5 g,干重平均總重量為0.008 8 g(表1)。
分裝空白對照組6個平行及各濃度試驗組4個平行,每個平行3株藻,每個平行沉積物和水的體積比為0.4∶1.6。
1.4測定項目與方法
在試驗第0、4、7、14天觀察各3,5-二氯苯酚濃度組穗狀狐尾藻生長狀況。在試驗第14天,記錄每盆每株穗狀狐尾藻,包括植物主莖長、側(cè)枝長、植物總莖長、側(cè)枝數(shù)量、植物鮮重和植物干重。
1.5數(shù)據(jù)分析[8]
平均生長率抑制百分率(Ir),按下式計算:
Ir=μc-μtμc×100%式中,Ir為植物生長速率抑制百分率(%);μc 為空白對照組植物生長速率平均值;μt 為處理組植物生長速率平均值。
生長速率是指植物總長、鮮重和干重的對數(shù)隨時間的變化。按下式計算:
μi-j=lnNj-lnNit
式中,μi-j 為從試驗開始時間i到結束時間j的平均生長速率;Ni 為在時間i時處理組或?qū)φ战M的測量變量;Nj 為在時間j時處理組或?qū)φ战M的測量變量;t為從i到j的時間。
平均生物量抑制百分率(Iy),按下式計算:
Iy=bc-btbc×100%
式中,Iy 為平均生物抑制百分率(%);bc為對照組生物量,即對照組最終生物量與初始生物量之差;bt為處理組生物量,即處理組最終生物量與初始生物量之差。
ErC50、EyC50的計算:
采用概率單位法計算穗狀狐尾藻14 d總莖長、鮮重和干重 ErC50、EyC50及其95%置信限。
2結果與分析
2.1穗狀狐尾藻的生長抑制情況
在試驗第0天,CK和各濃度試驗組穗狀狐尾藻生長狀況良好。在試驗第4天,CK的生長狀況良好,1.0、1.8和3.2 mg/L 3,5-二氯苯酚處理的植物生長狀況良好,與CK相似;5.6和10.0 mg/L 3,5-二氯苯酚處理的植物生長狀況一般。在試驗第7天,CK的生長狀況良好,1.0 mg/L的穗狀狐尾藻的生長狀況良好,與CK相似;1.8 mg/L 3,5-二氯苯酚處理的植物生長狀況良好;32 mg/L 3,5-二氯苯酚處理生長情況一般;5.6和10.0 mg/L 3,5-二氯苯酚處理均出現(xiàn)變色和莖葉片斷化癥狀。在試驗第14天,CK的生長狀況良好,1.0 mg/L處理的植物生長狀況良好,與CK相似;1.8 mg/L處理的穗狀狐尾藻生長狀況良好;3.2 mg/L處理的生長情況一般;5.6和100 mg/L處理的穗狀狐尾藻均出現(xiàn)變色和壞死癥狀。
2.23,5-二氯苯酚對穗狀狐尾藻的毒性
從圖1、2可以看出,隨著3,5-二氯苯酚濃度的升高,穗狀狐尾藻的14 d莖長生長速率(Ir)與莖長生長量抑制百分率(Iy)逐漸增大。3,5-二氯苯酚最低濃度14 d的Ir為10.98%,Iy為21.38%;3,5-二氯苯酚最高濃度14 d的Ir為100%,Iy為100%。經(jīng)計算,14 d莖長ErC50為2.84 mg/L,95%置信限為0.90~8.97 mg/L;14 d莖長EyC50為2.08 mg/L,95%置信限為0.91~4.79 mg/L。
由圖3、4可以看出,隨著3,5-二氯苯酚濃度的升高,14 d鮮重生長速率抑制百分率(Ir)和鮮重生長量抑制百分率(Iy)明顯逐漸增大。3,5-二氯苯酚最低濃度14 d的Ir為113%,Iy為30.0%;3,5-二氯苯酚最高濃度14 d的Ir為100%,Iy為100%。經(jīng)計算,14 d鮮重ErC50為2.83 mg/L,95%置信限為1.68~4.77 mg/L;14 d鮮重EyC50為1.55 mg/L,95%置信限為1.09~2.21 mg/L。
圖314 d穗狀狐尾藻的鮮重生長速率抑制百分率
Fig.3The inhibition percentage of fresh weight growth rate of plant in 14 days of M. spicatium
由圖5、6可見,隨著3,5-二氯苯酚濃度的升高,穗狀狐尾藻的14 d干重生長量抑制百分率(Ir)和生長量抑制百分率(Iy)明顯逐漸增大。3,5-二氯苯酚最低濃度14 d的Ir為10.6%,Iy為26.4%;3,5-二氯苯酚最高濃度14 d的Ir為100%,Iy為100%。經(jīng)計算,14 d干重 ErC50為2.76 mg/L,95%置信限為1.83~4.18 mg/L;14 d干重EyC50為1.63 mg/L,95%置信限為1.25~2.13 mg/L。
3結論
該研究表明,3,5-二氯苯酚對沉水植物穗狀狐尾藻具有一定毒性作用,其14 d ErC50和EyC50均在中毒范圍內(nèi)。因
此,3,5-二氯苯酚可以作為參比物用于評價穗狀狐尾藻毒性的影響。
參考文獻
[1] 于彩虹,黃瑩,胡琳娜,等.農(nóng)藥對水生植物風險評估研究進展[J].安全與環(huán)境學報,2013,13(4):1-5.
[2] 嚴雪,沈國興,嚴國安,等.水生植物毒性試驗及在生態(tài)風險評價中的作用[J].上海環(huán)境科學,1998,17(7):24-26,39.
[3] 中國科學院中國植物志編輯委員會.穗狀狐尾藻[M]//中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志:第53卷第2分冊.北京:科學出版社,2000.
[4] OECD.Test No.239:Watersediment Myriophyllum spicatum toxicity test[M]//OECD guidelines for the testing of chemicals:Section 2.Paris:OECD Publishing,2014.
[5] OECD.Test No.238:Sedimentfree Myriophyllum spicatum toxicity test[M]//OECD guidelines for the testing of chemicals:Section 2.Paris:OECD Publishing,2014.
[6] OECD.Test No.219:Sedimentwater chironomid toxicity using spiked water[M]//OECD guidelines for the testing of chemicals:Section 2.Paris:OECD Publishing,2004.
[7] RATTE M,RATTE H.Myriophyllum toxicity test:Result of a ring test using M.aquaticum and M.spicatum grown in a watersediment system[M]//OECD environment,health and safety publications(EHS),series on testing and assessment.Paris:OECD Publishing,2014:206.
[8] OECD.Current approaches in the statistical analysis of ecotoxicity data:A guidance to application[M]//OECD environment,health and safety publications(EHS),series on testing and assessment.Paris:OECD Publishing,2006:54.