許星鴻，劉統(tǒng)昊，朱曉瑩，丁子媛，劉 順，王松林，徐國成

( 1. 江蘇海洋大學，江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點實驗室，江蘇 連云港 222005； 2.江蘇海洋大學 海洋科學與水產學院，江蘇 連云港 222005 )

單環(huán)刺螠(Urechisunicinctus)在我國主要分布于黃、渤海泥沙潮間帶及潮下帶，是底棲生物群落中的重要物種[1]。它營養(yǎng)豐富、氨基酸種類齊全，富含二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等脂肪酸及鈣、鎂、鐵、鋅等微量元素[2]，其提取物有一定抗腫瘤和提高免疫力的作用[3]，具有較高的藥用和經(jīng)濟價值及良好的開發(fā)利用前景。隨著沿海經(jīng)濟迅速發(fā)展，交通、農業(yè)和工業(yè)等行業(yè)大量排污，污水隨雨水匯入海洋，污染海洋環(huán)境，其中重金屬是重要污染因素之一。重金屬極易蓄積，嚴重危害水生生物的免疫、呼吸、生理生化活動，產生基因毒性[4]，甚至造成生物中毒死亡，還會通過食物鏈嚴重威脅人體健康[5]。近年來，各近岸海域重金屬含量均有不同程度的增加。有研究表明，膠州灣、遼東灣、渤海灣、北部灣、黃河口、長江口等海灣均有不同程度的鉛超標現(xiàn)象[6]，其中以膠州灣鉛含量最高，成為膠州灣最主要的潛在生態(tài)風險因子[7]。潮間帶是海洋與陸地的過渡地帶，生態(tài)環(huán)境極易受陸源污染物的影響，是重金屬元素重要的分布區(qū)[8-9]。

目前，關于甲殼類[10-11]和貝類[12]等底棲動物的重金屬急性毒性研究較多。單環(huán)刺螠為底棲生活，移動性差，極易受重金屬污染水域和底質的影響，而迄今有關重金屬對單環(huán)刺螠急性毒性效應的報道很少，僅見Cu2+、Hg2+、Cd2+3種重金屬離子對單環(huán)刺螠幼螠毒性的研究[13]。筆者欲探究不同質量濃度Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO44種重金屬鹽對單環(huán)刺螠的毒性效應，分析其安全質量濃度，旨在為單環(huán)刺螠毒理學、養(yǎng)殖水質調控及海洋環(huán)境監(jiān)測研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用單環(huán)刺螠2018年11月購自連云港市海寧路水產品市場，平均體長(10.1±1.5) cm，平均體質量(21.2±4.2) g，實驗室暫養(yǎng)7 d后進行試驗。暫養(yǎng)時鹽度25，pH 7，水溫(15±1) ℃，自然光照，連續(xù)充氣，日投喂小球藻(Chlorellasp.)1次，藻液密度(3.0±0.5)×106個/mL，投喂量10 mL/L；選擇規(guī)格相近、體表無損傷及活力強者用于試驗；暫養(yǎng)和后續(xù)試驗所用海水均由曝氣自來水和海水晶(江西省海鼎科技有限公司)配制。

1.2 方法

采用急性毒性試驗方法[14]，經(jīng)預試驗確定出4種重金屬鹽對單環(huán)刺螠24 h未引起死亡的最大耐受質量濃度和96 h全部致死的最小質量濃度范圍，在此基礎上設定對照組和試驗組，試驗組重金屬質量濃度見表1。

表1 試驗中4種重金屬鹽的質量濃度 mg/L

分別用Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4(國產分析純，國藥公司)配制10 g/L的母液，調節(jié)各處理組重金屬離子質量濃度。每組設3個平行，每個平行隨機放單環(huán)刺螠20條，飼養(yǎng)于50 cm×60 cm×60 cm塑料箱中，養(yǎng)殖條件與暫養(yǎng)時相同，每日定時換水1次，每次換水50%，并維持各組重金屬鹽質量濃度，及時清除分泌物、排泄物以及死亡個體；試驗期間不投喂。試驗處理96 h，定期觀察單環(huán)刺螠的活動情況，記錄24、48、72、96 h的死亡個數(shù)(蟲體顏色發(fā)白，用玻璃棒連續(xù)觸碰時無明顯收縮反應即為死亡)，計算出不同暴露時間的死亡率、半致死質量濃度(LC50)以及安全質量濃度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗結束時，統(tǒng)計單環(huán)刺螠死亡率，以平均值±標準差表示，用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行單因子方差分析、鄧肯多重比較和LSD多重比較，顯著水平設為0.05，并得出4種重金屬鹽對單環(huán)刺螠急性毒性效應的概率單位與濃度對數(shù)的回歸方程，以及48、72、96 h的半致死質量濃度和95%置信區(qū)間。

2 結 果

2.1 累積死亡率

不同質量濃度下4種重金屬鹽脅迫單環(huán)刺螠96 h內的累積死亡率見表2。在24 h內，除質量濃度為70 mg/L的ZnSO4中單環(huán)刺螠的死亡率為21.67%外，其他3種重金屬組的單環(huán)刺螠均無死亡，與對照組差異不顯著；隨脅迫時間的延長，相同重金屬鹽不同質量濃度處理組單環(huán)刺螠的死亡率逐漸升高；且相同時間內，質量濃度越高死亡率越呈劑量—效應關系。在試驗期間，4種重金屬鹽最高質量濃度組的死亡率均顯著高于最低質量濃度組和對照組(P<0.05)；最高質量濃度Pb(NO3)2組(50.12 mg/L)單環(huán)刺螠的96 h死亡率為100%，最高質量濃度CdCl2(80 mg/L)和 K2Cr2O7(200 mg/L)的72 h和96 h 死亡率均高達100%，而ZnSO4對單環(huán)刺螠的毒害作用更迅速、更顯著(P<0.05)，最高質量濃度組(70 mg/L)在48～96 h致死率均高達100%。

表2 4種不同質量濃度重金屬鹽脅迫下單環(huán)刺螠96 h內的累積死亡率 %

2.2 半致死質量濃度和安全質量濃度

4種重金屬鹽對單環(huán)刺螠的致死率與染毒劑量具有較好的相關性(表3)，根據(jù)回歸方程，計算出4種重金屬鹽48、72 h和96 h半致死質量濃度和相應的95%置信區(qū)間；且隨著暴露時間的增加，半致死質量濃度降低。Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對單環(huán)刺螠的安全質量濃度分別為0.2177、1.8189、2.4035 mg/L和1.3131 mg/L。

表3 4種不同質量濃度重金屬鹽脅迫下單環(huán)刺螠的半致死質量濃度和安全質量濃度

3 討 論

3.1 4種重金屬鹽對單環(huán)刺螠的急性毒性效應

急性毒性試驗結果表明，相同重金屬鹽不同質量濃度組單環(huán)刺螠的死亡率隨脅迫時間的增加逐漸升高；且同一時間內，單環(huán)刺螠的死亡率也隨重金屬鹽質量濃度的增加而升高，具有劑量—效應關系。試驗期間，最高質量濃度組的死亡率均顯著高于最低質量濃度組和對照組，至處理96 h，4種重金屬鹽最高質量濃度組的死亡率均達100%。這說明隨暴露時間的延長，各重金屬離子在單環(huán)刺螠體內均具有不同程度的累積作用；少量重金屬進入單環(huán)刺螠體內時，可能會啟動體內的解毒機制，如誘導金屬硫蛋白高度表達以螯合多余的重金屬離子，起到解毒的作用；隨著作用時間和毒物質量濃度的增加，其體內進入大量的重金屬離子，超過解毒體系可以承受的限度時，多余的重金屬離子會與酶等生物分子相互作用，改變其構像，使酶活性下降或喪失，影響其各項生理生化指標，造成代謝紊亂、防御系統(tǒng)損壞，引起中毒，甚至死亡[5]。周湖明等[15]研究表明，近江牡蠣(Crassostrearivularis)體內的重金屬含量與暴露濃度呈良好的線性關系，與本試驗結果一致。

半致死質量濃度是衡量水中毒物對水生動物毒性大小的重要參數(shù)，毒物的致死效應與受試動物暴露時間密切相關。本試驗中，4種重金屬鹽對單環(huán)刺螠的48、72、96 h半致死質量濃度：Pb(NO3)2分別為23.396、7.505、2.177 mg/L; CdCl2分別為68.748、34.512、18.189 mg/L;K2Cr2O7分別為139.005、50.691、24.035 mg/L; ZnSO4分別為40.978、24.962、13.131 mg/L。

3.2 單環(huán)刺螠及其他水生動物對4種重金屬鹽的耐受性比較

不同物種以及相同物種不同生長階段對相同重金屬離子的耐受性差異較大，相同物種對不同重金屬離子的耐受性差異也較大(表4)。唐永政等[13]報道，CdCl2對單環(huán)刺螠幼螠[體質量(1.2±0.16) g]的48 h半致死質量濃度和安全質量濃度分別為1.789 mg/L和0.179 mg/L，顯著低于本試驗中CdCl2對成螠[體質量(21.2±4.2) g]的48 h 半致死質量濃度(68.784 mg/L)和安全質量濃度(1.1819 mg/L)，符合生物體成體耐受性一般高于幼體的規(guī)律。根據(jù)新化學物質危害評估導則[37]，96 h半致死質量濃度≤1 mg/L的毒物為極高毒性，半致死質量濃度>1～10 mg/L為高毒性，半致死質量濃度10～100 mg/L為中毒性，半致死質量濃度>100 mg/L為低毒性。按上述毒物等級劃分標準：Pb(NO3)2對單環(huán)刺螠屬高毒性物質，CdCl2、K2Cr2O7、ZnSO4屬中毒性物質。

表4 4種重金屬鹽對部分水生動物半致死質量濃度和安全質量濃度的比較 mg/L

《漁業(yè)水質標準》[38]中規(guī)定，養(yǎng)殖水體中上述4種重金屬的含量：Pb≤0.05 mg/L，Cd≤0.005 mg/L，Cr≤0.1 mg/L，Zn≤0.1 mg/L。本試驗結果表明，Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對單環(huán)刺螠的安全質量濃度分別為0.2177、1.8189、2.4035、1.3131 mg/L，均高于《漁業(yè)水質標準》規(guī)定的高限，說明單環(huán)刺螠對上述4種重金屬的耐受性均較強。但重金屬易被水生生物體所富集，尤其是移動性差的近岸底棲動物，其生存環(huán)境中的重金屬污染較深海嚴重，對重金屬的富集能力較其他水生生物強，因此，從食品安全角度考慮，單環(huán)刺螠養(yǎng)殖應盡量選擇水質優(yōu)良的海區(qū)并及時監(jiān)測和調控養(yǎng)殖水質。

4 結 論

Pb(NO3)2、CdCl2、K2Cr2O7和ZnSO4對單環(huán)刺螠的96 h 半致死質量濃度分別為2.177、18.189、24.035 mg/L和13.131 mg/L。Pb(NO3)2對單環(huán)刺螠屬高毒性物質，CdCl2、K2Cr2O7、ZnSO4屬中毒性物質。