Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的急性毒性

王鑫 趙海濤 萬(wàn)玉美 孫桂清 崔兆進(jìn) 吳彥 陳秀玲

摘 要：為了解Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的急性毒性，選用體長(zhǎng)（6.00±0.40）cm，體質(zhì)量（8.19±1.47）g的大菱鲆（Scophthalmus maximus）幼魚，在水溫（15.0±2.0）℃ 條件下，采用靜水實(shí)驗(yàn)法，進(jìn)行Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的急性毒性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：Cr（Ⅵ）脅迫下大菱鲆幼魚死亡率的概率單位與Cr（Ⅵ）的濃度對(duì)數(shù)的48 h、72 h和96 h回歸方程分別為y=13.167 x-20.76，y=6.208 3 x-5.278 3和y=6.25 x-4.006 7。Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的48、72、96 h的半致死濃度（LC 50）分別為90.449、45.248、27.606 mg/L，安全質(zhì)量濃度（SC）為2.76 mg/L。Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的毒性級(jí)別為低毒。

關(guān)鍵詞：大菱鲆（Scophthalmus maximus）;Cr（Ⅵ）;半致死濃度;安全濃度

隨著海水集約化養(yǎng)殖的飛速發(fā)展，工廠化全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖過(guò)程中的鉻等重金屬污染問(wèn)題開始引起關(guān)注。鉻的主要存在形式為Cr（Ⅵ），其毒性是Cr（Ⅲ）毒性的100倍[1]。工廠化養(yǎng)殖中，Cr（Ⅵ）的主要來(lái)源為排放的工業(yè)廢水、空氣沉降以及集約化養(yǎng)殖設(shè)備和飼料中的Cr（Ⅵ）污染，其可通過(guò)皮膚、消化道、呼吸道進(jìn)入養(yǎng)殖動(dòng)物體內(nèi)，引起機(jī)體中毒[2]。近年來(lái)，有很多關(guān)于Cr（Ⅵ）脅迫對(duì)水生生物影響的研究。雷忻等[3]的研究表明，金魚在Cr（Ⅵ）脅迫下的LC 50大于草魚、鯽和泥鰍;梁峰等[4]的研究表明，在鉻中毒后黃顙魚仔魚和稚魚的活動(dòng)能力變?nèi)?，游?dòng)變慢，反應(yīng)變遲鈍，后相繼出現(xiàn)死亡情況;考慶君等[5]、楊燕等[6]的研究表明，鉻毒性作用的器官主要是肝腺和腎腺;張彩明等[7]的研究表明，重金屬誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生活性氧，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體組織抗氧化酶活性發(fā)生改變。

大菱鲆（Scophthalmus maximus）是我國(guó)主要海水經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖品種之一，因其肉質(zhì)鮮美，受到人們喜愛(ài)，2020年其產(chǎn)量達(dá)110 984 t[8]。工廠化集約化養(yǎng)殖是大菱鲆主要養(yǎng)殖模式，Cr（Ⅵ）污染對(duì)大菱鲆養(yǎng)殖的危害不容忽視。但到目前為止還沒(méi)有Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚急性毒性的研究。為此，本實(shí)驗(yàn)以大菱鲆幼魚為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用靜水實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行Cr（Ⅵ）脅迫下的急性毒性實(shí)驗(yàn)，研究在其脅迫下大菱鲆幼魚肝胰腺內(nèi)過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的變化;觀察大菱鲆幼魚在Cr（Ⅵ）脅迫下的行為，通過(guò)急性毒性實(shí)驗(yàn)得出半致死濃度和安全濃度，以期為大菱鲆養(yǎng)殖中的水質(zhì)評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)，為其他重金屬離子和Cr（Ⅵ）的復(fù)合污染物的毒性研究提供借鑒，并為制定海洋漁業(yè)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)所用大菱鲆幼魚均采自河北省秦皇島市昌黎縣半滑舌鰨良種場(chǎng)，外形完好、無(wú)疾病，平均體長(zhǎng)為（6.00±0.40）cm，平均體質(zhì)量為（8.19±1.47）g 。實(shí)驗(yàn)前將大菱鲆幼魚置室內(nèi)養(yǎng)殖池暫養(yǎng)7 d。暫養(yǎng)期間保持24 h充氧，日換水一次，換水量為50%，及時(shí)清理池底糞便及殘餌。早8：30和下午5：30準(zhǔn)時(shí)少量喂食高能顆粒飼料兩次，暫養(yǎng)期間死亡率小于2%，實(shí)驗(yàn)前一天停止投喂。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)條件 本實(shí)驗(yàn)采取靜水實(shí)驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)期間不投飼不換水。實(shí)驗(yàn)容器為聚乙烯桶，實(shí)驗(yàn)期間水溫恒定，持續(xù)充氧。實(shí)驗(yàn)用水為深井鹵水和淡水混合配制而成，然后經(jīng)砂濾池過(guò)濾，水溫為（15.0±2.0）℃。符合《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 11607-1989）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 預(yù)實(shí)驗(yàn) 預(yù)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第7部分 近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測(cè)》（GB 17378.7-2007）進(jìn)行，成體每克魚體質(zhì)量1 L用水量。預(yù)實(shí)驗(yàn)采取靜水實(shí)驗(yàn)法[9]，實(shí)驗(yàn)期間不投飼不換水，及時(shí)撈出死亡個(gè)體并記錄。死亡標(biāo)準(zhǔn)為用玻璃棒觸碰魚的尾部，多次刺激，魚沒(méi)有反應(yīng)則判定為死亡[10]。預(yù)實(shí)驗(yàn)Cr（Ⅵ）濃度梯度設(shè)置為20、40、80、160、320 mg/L，每組設(shè)置3組平行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)桶暫養(yǎng)10條大菱鲆幼魚，持續(xù)充氧。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)找出大菱鲆幼魚在不同濃度Cr（Ⅵ）脅迫下的最大全存活濃度和最小全致死濃度。

1.2.2 正實(shí)驗(yàn) 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果，在最大全存活濃度和最小全致死濃度之間選取7個(gè)等對(duì)數(shù)比濃度組作為正實(shí)驗(yàn)的濃度組，濃度分別為22.91、30.20、40.00、52.48、69.18、91.20、120.22 mg/L，同時(shí)設(shè)置一個(gè)空白對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組每組設(shè)置3組平行，每個(gè)處理組12條大菱鲆幼魚，水體積100 L，持續(xù)充氧。實(shí)驗(yàn)期間每6 h觀察一次，觀察大菱鲆幼魚的行為表現(xiàn)及體表變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)撈出死亡個(gè)體并記錄。

1.3 數(shù)據(jù)處理

急性毒性所有數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行整理，運(yùn)用概率單位法制作散點(diǎn)圖，畫出趨勢(shì)線。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cr（Ⅵ）脅迫下的大菱鲆幼魚的中毒癥狀和行為變化

Cr（Ⅵ）脅迫下的大菱鲆幼魚的中毒癥狀和行為變化見(jiàn)表1。在急性毒性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，空白組及平行組大菱鲆幼魚均未出現(xiàn)死亡情況，幼魚表現(xiàn)平靜，多數(shù)時(shí)間伏于水底。低濃度組（22.91、30.20、40.00、52.48 mg/L濃度組）大菱鲆幼魚較為安靜，大部分幼魚伏于水底，個(gè)別會(huì)游到水面上沿桶壁正常游動(dòng)，未見(jiàn)明顯異常狀況。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，幼魚的鰓、口及體表有少量的Cr（Ⅵ）與體液的橙黃色復(fù)合物附著。在高濃度組（69.18、91.20、120.22 mg/L濃度組），剛放入高濃度Cr（Ⅵ）母液時(shí)，大菱鲆幼魚顯得焦躁不安，在桶內(nèi)游動(dòng)迅速，翻滾打轉(zhuǎn)，擺尾迅速，呼吸加快，出現(xiàn)浮頭現(xiàn)象;再過(guò)一段時(shí)間后，幼魚變得安靜下來(lái)，伏于水底不動(dòng)，在受到外界刺激后，反應(yīng)變得遲鈍，明顯看到幼魚的鰓、口及體表有較多的Cr（Ⅵ）與體液的橙黃色復(fù)合物附著;到后期大菱鲆幼魚有的鰓和口充分張開，有的鰓沒(méi)有明顯變化但是處于翻背狀態(tài)，用玻璃棒多次觸碰這些魚的尾部，魚無(wú)反應(yīng)，判定為死亡。

2.2 Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的急性毒性

不同濃度Cr（Ⅵ）脅迫下大菱鲆幼魚的死亡情況見(jiàn)表2。研究表明，到48 h時(shí)，22.91、30.20、40.00、52.48 mg/L等低濃度組均未出現(xiàn)死亡情況;69.18 mg/L濃度組出現(xiàn)較少的死亡情況，死亡率8.33%;69.18 mg/L到120.22 mg/L濃度組死亡數(shù)量迅速增多，死亡率由8.33%增長(zhǎng)到95.8%。到72 h時(shí)，2個(gè)低濃度組（22.91 mg/L和30.20 mg/L）仍未出現(xiàn)死亡情況;40.00 mg/L到69.18 mg/L濃度組死亡數(shù)量逐漸增加，死亡率由37.5%逐步增長(zhǎng)到87.5%;2個(gè)高濃度組（91.20 mg/L和120.22 mg/L）死亡率達(dá)到100%。到96 h時(shí)，各濃度組均出現(xiàn)死亡情況，22.91 mg/L到40.00 mg/L濃度組死亡率由29.2%增長(zhǎng)到83.3%;52.48 mg/L及以上濃度組死亡率均達(dá)到100%?？瞻讓?duì)照組在96 h內(nèi)未出現(xiàn)死亡情況，故排除水質(zhì)等外界因素對(duì)死亡情況的影響。

不同濃度Cr（Ⅵ）脅迫下，大菱鲆幼魚48、72、96 h 的死亡趨勢(shì)見(jiàn)圖1，由圖1可知，大菱鲆幼魚死亡率的概率單位與Cr（Ⅵ）的濃度對(duì)數(shù)的48 h、72 h和96 h回歸方程分別為y=13.167 x-20.76，y=6.208 3 x-5.278 3，y=6.25 x-4.006 7;相關(guān)系數(shù)分別為0.982、0.993 4、0.990 1，均大于0.98，表現(xiàn)為很好的正相關(guān)性。

Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的急性毒性實(shí)驗(yàn)分析見(jiàn)表3。大菱鲆幼魚48、72、96 h的Cr（Ⅵ）半數(shù)致死濃度LC50分別為90.449、45.248、27.606 mg/L，其95%置信區(qū)間分別為78.632～104.016、24.110～84.918、19.643～38.797 mg/L。Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的安全質(zhì)量濃度為2.760 6 mg/L。48 h的95%置信區(qū)間范圍小于72 h的95%置信區(qū)間范圍，說(shuō)明Cr（Ⅵ）在48 h到72 h之間致毒能力減弱。但72 h的95%置信區(qū)間范圍明顯大于96 h的95%置信區(qū)間范圍，說(shuō)明Cr（Ⅵ）在72 h到96 h之間致毒能力明顯增強(qiáng)。

3 討論

在魚類急性毒性實(shí)驗(yàn)中，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，重金屬離子的級(jí)別根據(jù)96 h LC 50可分為低毒、中毒、高毒和劇毒，范圍分別為>10、1～10、0.1～1、<0.1 mg/L[11]。本實(shí)驗(yàn)求得Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的96 h LC 50為27.606 mg/L，證明Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的毒性級(jí)別屬于低毒。安全質(zhì)量濃度（SC）為0.1倍96 h LC 50，即為2.760 6 mg/L，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)漁業(yè)水質(zhì)規(guī)定：養(yǎng)殖水體鉻含量≤0.1 mg/L[12]。實(shí)驗(yàn)測(cè)得安全質(zhì)量濃度為標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的27.6倍，可見(jiàn)大菱鲆幼魚在Cr（Ⅵ）超標(biāo)的水中仍能存活，證明大菱鲆幼魚對(duì)Cr（Ⅵ）的耐受性較強(qiáng)。在大菱鲆養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的控制，防止養(yǎng)殖水體Cr（Ⅵ）超標(biāo)，以避免對(duì)人類健康產(chǎn)生影響。

Cr（Ⅵ）易被吸收并具有強(qiáng)氧化性，花日茂[13]的研究表明Cr（Ⅵ）能氧化生物大分子，與蛋白質(zhì)分子上的羥基結(jié)合，使蛋白質(zhì)分子變性。研究表明，低濃度的Cr（Ⅵ）可導(dǎo)致機(jī)體的SOD、CAT的酶活性降低，但是對(duì)生物沒(méi)有明顯的毒性作用，并能促進(jìn)生長(zhǎng)[2]。高濃度的Cr（Ⅵ）可導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞DNA鏈斷裂[14-15]。Cr（Ⅵ）可通過(guò)魚體表、鰓進(jìn)入魚體，從而在魚體內(nèi)殘留，刺激并腐蝕黏膜，導(dǎo)致組織損壞。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)解剖高濃度Cr（Ⅵ）脅迫下的大菱鲆幼魚，發(fā)現(xiàn)其肝胰腺變黑，也印證了這一點(diǎn)。Cr（Ⅵ）還與黏液一起附著在魚的體表或者鰓上。研究表明，重金屬離子對(duì)水生生物體的作用機(jī)理大多是重金屬離子與黏液一起附著在鰓上，導(dǎo)致機(jī)體缺氧[3]。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cr（Ⅵ）濃度的增加，大菱鲆的死亡率也逐漸增加，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)。在同一時(shí)間段內(nèi)，大菱鲆幼魚死亡率隨Cr（Ⅵ）濃度的增加而增加，兩者也呈正相關(guān)趨勢(shì)。在高濃度的Cr（Ⅵ）脅迫下，明顯觀察到大菱鲆幼魚的體表有Cr（Ⅵ）與黏液的復(fù)合物附著在上面。大菱鲆幼魚在高濃度的Cr（Ⅵ）實(shí)驗(yàn)桶中明顯呼吸速率加快，行動(dòng)變得遲緩，逐漸喪失活動(dòng)能力，最終死亡。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，大菱鲆幼魚隨著Cr（Ⅵ）濃度的增加，表現(xiàn)出呼吸加快，行動(dòng)逐漸遲緩，體表充血等癥狀，最終死亡。大菱鲆幼魚的鰓和體表有Cr（Ⅵ）與黏液結(jié)合物附著，Cr（Ⅵ）進(jìn)入大菱鲆體內(nèi)引起組織病變，導(dǎo)致肝胰腺變黑。Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚的 96 h LC 50為27.606 mg/L，安全質(zhì)量濃度為2.760 6 mg/L。Cr（Ⅵ）對(duì)大菱鲆幼魚具有毒性作用，毒性級(jí)別為低毒，同時(shí)大菱鲆幼魚對(duì)Cr（Ⅵ）表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受性。

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Acute toxicity of Cr（Ⅵ） on juvenile turbot Scophthalmus maximus

WANG Xin1， ZHAO Haitao2， WAN Yumei1， SUN Guiqing2，CUI Zhaojin2， WU Yan2， CHEN Xiuling3

（1.Ocean College of Hebei Agricultural University， QinHuangdao 066000， China;2.Hebei Marine and Aquatic Science Research Institute， QinHuangdao 066000， China;3.Administration of Ocean and Fisheries of Beidaihe New Area， QinHuangdao， QinHuangdao 066000， China）

Abstract：In order to understand the acute toxicity of Cr（Ⅵ） to juvenile turbot（Scophthalmus maximus）， acute toxicity of Cr（Ⅵ） to juvenile turbot with body length of （6.00±0.40） cm and body weight of （8.19±1.47） g was studied using hydrostatic experimental method at （15.0±2.0）℃. The results showed that the regression equations of probability unit of mortality and logarithm of Cr（Ⅵ）concentration were y=13.167 x-20.76，y= 6.208 3 x-5.278 3 and y=6.25 x-4.006 7， respectively. The LC 50 of Cr（Ⅵ） to juvenile turbot at 48， 72 and 96 h were 90.449， 45.248 and 27.606 mg/L， respectively， and the safe concentration （SC） was 2.76 mg/L. The toxicity level of Cr（Ⅵ）to juvenile turbot was low.

Key words：Scophthalmus maximu; Cr（Ⅵ）; LC 50; SC

（收稿日期：2021-10-27）

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助 （CARS-47-Z02）;河北省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系-海水魚崗專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助;農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)專項(xiàng)（20326701D）。

作者簡(jiǎn)介：王 鑫（1995-）男，本科生，研究方向：海水養(yǎng)殖技術(shù)。E-mail：Wx210304@163.com。

通信作者：孫桂清（1964-），女，研究員，研究方向：海水養(yǎng)殖技術(shù)。E-mail：gqs645@126.com。