收稿日期:2006-03-20作者简介:陈 娜(1980-),女,硕士研究生,E -mail:chenna656854@;通讯作者:郝家胜(1967-),男,安徽霍邱人,博士(后),教授,主要从事水生生物学、动物分子系统学与分子古生物学研究。
基金项目:安徽省教育厅自然科学基金重点项目(kj2003zd );重要生物资源保护与利用安徽省重点实验室专项基金;安徽省高校“十五”规划优秀人才基金资助课题铜、铅、镉、锌、汞和银离子复合污染对水螅的急性毒性效应陈 娜,郝家胜,王 莹,苏成勇,吴本富(安徽师范大学生命科学学院,芜湖 241000)摘 要:以水螅(Hydra s p )为例,通过单因子静态急性毒性试验方法和等毒性溶液法,分别研究Hg 2+、Cu 2+、Cd 2+、Ag +、Zn 2+和Pb 2+对其单一和复合毒性效应。
单一实验结果表明,它们对水螅毒性大小顺序为Hg 2+>Cu2+>Cd2+>Ag +>Zn2+>Pb 2+。
复合毒性实验表明,Zn 2+与Cu 2+、Hg 2+、Pb 2+、Ag +;Pb 2+与Cu 2+;Hg 2+与Ag +;Pb 2+与Ag+这些组合对水螅联合急性毒性总体上表现出拮抗作用,Cd 2+与Cu 2+、Hg 2+、Pb 2+、Ag +组合总体上则是协同作用,Zn 2+与Cd 2+、Pb 2与Hg 2+、Cu 2+与Hg2+,Ag +在不同的浓度水平组合下明显表现出不同的毒性效应。
关键词:重金属;单一和复合污染;急性毒性;水螅中图分类号:Q958.116文献标识码:A文章编号:1008-9632(2007)03-0032-04 随着工农业的快速发展,大量含有重金属的废水排放到大自然水体中,使水环境受到污染,严重影响水生生物的生长繁殖。
由于环境中污染物的种类和数量不断增加[1],污染环境中在更多场合以更大概率存在一种以上的污染物,复合污染就成为生态毒理学研究的热点。
尽管近年来有关汞、镉、锌、铅、铜和银对水生生物的毒性效应国内外已有一些报道[2,3],它们的复合污染毒理效应的研究也涉及到鱼类、甲壳类甚或微生物,但对水螅这类结构简单的水生动物的急性毒性和联合毒性研究还鲜见报道。
水螅(Hydra s p )是腔肠动物门水螅纲代表动物,容易采集和培养,可作为水环境监测受试生物。
本文系统研究了汞、镉、锌、铅、铜和银单一和两两复合污染对水螅的急性毒性效应,为科学评价水生生态环境中重金属复合污染毒性效应积累基础数据。
1 材料与方法1.1 水螅的采集和培养实验用水螅采自安徽芜湖市郊。
光照培养箱中,温度为25±1℃下进行“克隆”培养。
水螅培养液[4]:无水CaC121.47g;TES (N -三(羟)甲基-2-氨基乙磺酸)1.15g;EDT A (乙二胺四乙酸钠)0.04g,加蒸馏水至10L,调节pH 值至6.9±0.1。
饵料:采自芜湖市东郊的西洋湖,是蚤状 (Daphnia pulex )为主的枝角类。
实验室内培养1个月以上。
试验选择个体大小相似,健康的单体水螅。
1.2 试验方法1.2.1 单一急性毒性实验实验所用的Pb (NO 3)2、CdCl 2・2.5H 2O 、ZnS O 4・7H 2O 、HgCl 2、Ag NO 3、CuS O 4・5H 2O 均为分析纯,由合肥工业大学化学试剂厂生产,用于配制1g/L 几各种重金属母液,4℃冰箱保存。
按对数间距设置各污染物毒性实验浓度系列[5]如表1。
每一浓度设3个平行组[6],并设对照组(只有水螅培养液)。
表1 单一急性毒性实验中各污染物的浓度设置Table 1Single t oxicity tesed concentrati on of pollutants污染物pollutant 试验浓度(mg /L )concentrati on (mg /L )Hg 2+0.0870.0750.0560.0490.0370.0320.0240.010.00870.00750.0065Cu 2+1.351.00.870.750.560.420.320.240.180.1350.001Cd 2+1.351.00.870.750.650.560.420.320.210.18Ag+5.64.23.22.41.81.351.00.870.560.320.1Zn 2+7.55.64.22.41.00.871.00.750.560.320.24Pb2+13.5108.77.55.64.23.22.11.81.35 试验时将禁食4h 后的水螅12只,放入盛有50mL的试验液的烧杯中,烧杯置于生化培养箱(25±015℃)中恒温培养。
试验期间不喂食,不更换培养液。
每24h 观察、记录每组水螅的死亡数(对刺激无反应或已消亡的个体被定为死亡)。
参照几率单位法[5]求得各污染物对水螅24h 、48h 和96h 的半致死浓度LC 50。
232.2.2 联合毒性实验 联合毒性试验采用等毒性溶液法,以各污染物的48h LC50为1个毒性单位,将各污染物48h LC50。
分别乘上0.8,0.6,0.5,0.4,0.2;再两两组合,使得两者的毒性单位之和为1[5]。
各复合浓度组合见表2。
试验方法同前,记录48h各试验组水螅的死亡数,将试验数据输入计算机,进行统计学处理,绘制浓度死亡曲线分析确定各离子之间联合作用类型。
表2 联合毒性实验中各组合污染物的浓度设置Table2B inary-combined t oxicity tesed concentrati ons of pollutants组合-污染物co mp lex试验浓度组合(mg/L)centrati on0.8+0.20.6+0.40.5+0.50.4+0.60.2+0.8Zn2++Cu2+1.68+0.0741.26+0.1481.05+0.1850.84+0.2220.42+0.296 Zn2++Pb2+1.68+1.121.26+2.241.05+2.80.84+3.360.42+4.48 Zn2++Hg2+1.68+0.0061.26+0.0121.05+0.0150.84+0.0170.42+0.023 Zn2++Ag+1.68+0.351.26+0.701.05+0.880.84+1.050.42+1.41 Zn2++Cd2+1.68+0.091.26+0.181.05+0.2250.84+0.270.42+0.36 Cd2++Cu2+0.36+0.0740.27+0.1480.225+0.1850.18+0.2220.09+0.296 Cd2++Hg2+0.36+0.0060.27+0.0120.225+0.0150.18+0.0170.09+0.023 Cd2++Pb2+0.36+1.120.27+2.240.225+2.80.18+3.360.09+4.48 Cd2++Ag+0.36+0.350.27+0.700.225+0.880.18+1.050.09+1.41 Pb2++Cu2+4.48+0.0743.36+0.1482.8+0.1852.24+0.2221.12+0.296 Pb2++Ag+4.48+0.353.36+0.702.8+0.882.24+1.051.12+1.41 Pb2++Hg2+4.48+0.0063.36+0.0122.8+0.0152.24+0.0171.12+0.023 Hg2++Ag+0.023+0.350.017+0.700.015+0.880.012+1.050.006+1.41 Cu2++Hg2+0.296+0.0060.222+0.0120.185+0.0150.148+0.0170.074+0.023 Cu2++Ag+0.296+0.350.222+0.700.185+0.880.148+1.050.074+1.412 结果与分析2.1 对水螅的单一毒性6种重金属对水螅的单一因子静态试验结果见表3,经统计分析得出24h、48h和96h水螅的死亡率随污染物浓度变化呈显著线性相关关系。
根据表3中回归方程可计算出各重金属离子在24h、48h和96h的LC50。
比较它们的半致死浓度,可以得出其毒性大小顺序为: Hg2+>Cu2+>Cd2+>Ag+>Zn2+>Pb2+。
实验表明,这6种重金属单一存在时,各自对水螅均产生毒性。
其中,Hg2+、Cu2+、Cd2+和Ag+中毒症状尤为明显,高浓度处理组,几秒钟后触手就开始急遽收缩,身体也不断扭动收缩。
在48h、72h记录实验数据时通常可以观察到有的个体仅剩触手和口这一部分,但仍具有收缩、运动之功能。
而身体其它部分已消失,这是其它几种重金属所没有的现象。
而Zn2+、Pb2+处理组水螅中毒症状没有上述四种重金属处理的反应快速,在几小时后才发生整个身体发黑,在身体表层出现白色絮状物等现象。
6种重金属对水螅急性毒性上的差异(各时间LC50和所表现的中毒症状),一方面可能是由于污染物的化学结构不同,产生的毒性机制不同[3];另一方面可能是侵入途径不同,导致毒物在水螅体内分布吸收速度不同[7]。
水螅对Hg2+、Cu2+、Cd2+、Ag+的毒性反应迅速,接触后立刻产生收缩现象,说明这几种污染物对水螅的染毒方式可能以口摄食为主。
而水螅对Pb2+,Zn2+可能是以皮肤渗入为主。
表3 6种重金属单—污染对水螅急性毒性试验数据的分析Table3The data analysis results of single polluti onof Hg2+,CH2+,Cd2+,Ag+,Zn2+and Pb2+t o Hydra s p.污染物pollutant时间ti m e(h)概率单位—浓度对数回归方程linear regressi on equa相关系数r2correlati oncoefficientsLC50(mg/L)(95%置信限)LC50(mg/L)(95%confidenceinterval) Hg2+24y=5.81x+12.00330.95470.063(0.013～0.074) 48y=6.56x+15.0530.93060.029(0.025～0.035)96y=2.99x+10.9030.86670.010(0.007～0.014) Cu2+24V=5.17x+5.57330.86220.77(0.64～0.94) 48V=3.71x+6.60330.97370.37(0.28～0.49)96y=8.07x+11.4630.98640.16(0.14～0.18) Cd2+24y=12.52x+5.27330.97330.95(0.87～1.04) 48y=10.38x+8.5830.99720.45(0.41～0.50)96y=9.64x+10.3230.97040.28(0.25～0.31) Ag+24y=4.44x+2.77330.96163.18(2.54～3.99) 48y=4.98x+3.78330.99341.76(1.44～2.16)96y=7.29x+8.37330.96990.34(0.30～0.40) Zn2+24V=6.24x+0.7630.99524.80(3.65～6.13) 48y=6.41x+2.9130.97562.10(1.78～2.52)96y=4.65x+6.91330.97150.39(0.37～0.48) Pb2+24y=9.82x-4.790.99299.95(8.87—11.16) 48y=9.66x-2.2230.98495.60(4.97～6.29)96y=6.31x+2.54330.99762.46(2.06～2.94) 显著性水平3:P<0.05,33:P<0.001significance level3:P<0.05, 33:P<0.001关于Hg2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+对水生动物的急性毒性作用已有一些报道。