重金属Hg_2_Cd_2_对凸加夫蛤的急性毒性效应_严俊贤.doc

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1、第 34 卷 第 1 期 广东海洋大学学报 Vol.34 No.1 2014 年 2 月 Journal of Guangdo ng Ocean University Feb. 2014 重金属 Hg 、 Cd 对凸加夫蛤的急性毒性效应 1 2 1 1 严俊贤张 哲 ，李铭 垚 ，郭华阳 ，李有宁 ，冯永勤 ，陈明强 ，吴开畅 ， 1 （ 1中国水产科学院南海水产研究所，广东 广州 510300） 2海南大学海洋学院 ，热带生物资源教育部重点实验室，海南 海口 570228） 摘要： 采用静水法，对凸加夫蛤（ Gafrarium tumidum）进行 Hg 2+ 2+ 2+ 、 Cd 的单一和

2、联合急性毒性实验。在单一毒性实 -1 -1 验中，直线回归分析法计算结果， Hg和 Cd -1 对凸加夫蛤 96h 的半致死浓 度（ LC50）分别为 0.945mg.L -1 2+ 2+ 和 13.367mg.L 2+ 2+ ， 安全浓度（ SC）分别为 0.0095mgL 和 0.1337mgL ， Hg 2+ 的毒性大于 Cd ；联合毒性实验表明， Hg 和 Cd 对 2+ 凸加夫蛤的联合毒性效 应为相加作用；凸加夫蛤对Hg 关键词： 凸加夫蛤； Hg ； Cd ；急性毒性 和 Cd 均具有 较强的耐受性，容易造成重金属富集。 中图分类号 ： S912 文献标志码 ： A 文章编号 ：

3、1673-9159（ 2014） 01-0066-05 Acute Toxic Effect of Hg and Cd on Gafrarium tumidum YAN Jun-xian , LI Ming-yao , LI You-ning , CHEN Ming-qiang , ZHANG Zhe , GUO Hua-yang , FENG Yong-qin , WU Kai-chang (1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 51030

4、0, China； 2. College of Ocean, Hainan University; Ministry of Education, Key Laboratory for Tropical Biology Resources, Haikou 570228, China) Abstract: The single and joint acute toxic effect of Hg and Cd on Gafrarium tumidum was studied with the method of static toxicity test. In the single toxic t

5、est, the data of mortality rate and logarithm of concentrations were analyzed with the linear regression analytical approach after 96h treatment. The median lethal concentrations (LC50) of Hg and Cd at 96h to Gafrarium tumidum were 0.945mgL and 13.367mgL respectively. And the safe concentrations（ SC

6、） of above two heavy metals were 0.0095mgL and 0.1337mgL , respectively. In consequence, the toxicity of Hg was stronger than the Cd . Results of joint toxic test revealed that the joint toxicity of Hg and Cd presented as additive effect. By contrast, the tolerance of Gafrarium tumidum to Hg and Cd

7、were relatively strong. As well, the biological accumulation of Hg and Cd might be strong, so the heavy metals content monitoring of Gafrarium tumidum should be strengthened. Key word: Gafrarium tumidum; Hg ion; Cd ion; acute toxicity; 凸加夫蛤（ Gafrarium tumidum）主要分布于我 国东南沿海等地，于沙质或泥沙质浅海区营滤食性 埋栖生活，肉嫩味鲜，

8、营养丰富，具有较高的食用 收稿日期 ： 2013-10-16 价值，是我国常见的经济贝类之一。目前，国外学 者对凸加夫蛤作了一些研究， Jagadis 等 探索了 凸加夫蛤的繁育和生长， Hedouin 等 研究了凸加 基金项目： 现代农业（贝类）产业体系建设专项资金（ NYCYTX-48） ;中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（ 2013TS09） 第一作者 ：严俊贤（ 1987），男，实习研究员，研究方向：热带水产养殖。 E-mail： 通信作者 ：吴开畅（ 1959），男，研究员，研究方向：热带水产养殖。 E-mail： 2+ 2+ 1 1 2 2+ 2+ 2+ 2+ 2

9、+ 1 2 1 1 1 1 2 1 2+ 2+ 2+ 2+ -1 -1 -1 -1 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 1-2 3 第 1 期 严俊贤等：重金属 Hg2+、 Cd2+对凸加夫蛤的急性毒性效应 67 夫蛤的生长速度差异和重金属污染之间的关系。我 国对凸加夫蛤的研究甚少 ，关于重金属对凸加夫 蛤的急性毒性作用尚未见报道。近年来，因生活污 水、工业废水大量排放，我国沿海海区水质恶化、 重金属超标 ，致使沿海生物重金属积累甚至大量 死亡， 最终通过食物链在人体内富集，引发重金属 中毒等症状；因此，有必要开展对凸加夫蛤的毒性 研究。本研究探讨 Hg 、 Cd 对凸加夫蛤的的

10、96 h 半致死浓度和安全浓度，及其联合毒性效应，以期 为贝类重金属生态监测体系和贝类重金属毒理学 提供科学参考。 1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 实验贝 成体凸加夫蛤采自海南陵水黎族 自治县新村镇的沿岸潮间带，挑选大小差异小的一 批健康贝作为实验对象。采回后暂养 3 d，持续充 气 ， 期 间 投 喂 少 量 牟 氏 角 毛 藻 （ Chaetoceros mulleri），每日换水 1 次。经测量，实验贝壳长（ 29.62 1.45） mm，壳高（ 25.35 1.43） mm，壳宽（ 14.57 1.26） mm，鲜体质量（ 8.62 0.83） g。 1.1.2 实验药品

11、和条件 实验用药品为 HgCl2（成 表 1 Hg 、 Cd 都艾科达化学试剂有限公司）和 CdCl22.5H2O（国 药集团化学试剂有限公司），用去离子水配制成母 液，根据不同浓度进行稀释；实验用的容器为 6 L 小蓝桶，实验水体为 5 L；实验用海水经过沉淀、 曝气、沙滤和脱脂棉过滤，盐度为 27， pH 为 8.0 8.4，水温为 25.5 29 。 1.2 实验方法 1.2.1 单一毒性实验 根据预实验的结果，按照等 数间距法对实验浓度范围设置 8 个浓度梯度和一个 空白对照组，各浓度组均设置 3 个平行组，每个平 行组放置 10 个受试生物，即每个浓度组总共有 30 个受试生物。采用

12、静水实验法，实验期间不换水， 微充气，不投饵。每隔 6 h 进行一次观察记录，并 将死亡个体清除出实验水体， 防治水质败坏。检查 死亡情况时，设定死亡指标为贝体双壳张开，而双 壳不张开个体则经尖头镊子打开后无闭壳反应亦 为死亡。 1.2.2 联合毒性实验 根据 1.2.1 的实验结果，采 用加和等毒性强度法（以 96 h 的 LC50 作为一个毒 性强度单位），设置交互作用组合（表 1），每个组 别两种重金属的毒性单位相加后的和均为 1 ，如 表 1。实验操作与单一毒性实验一致。 交互浓度组合 2+ 2+ 组别 Group 2+ 2+ 1 Table 1 Group of Hg 2 3 and

13、 Cd concentration 4 5 6 Hg +Cd 0.0+1.0 0.2+0.8 0.4+0.6 0.6+0.4 0.8+0.2 1.0+0.0 1.3 数据处理 利用 SPSS19.0 统计软件进行数据整理，采用 概率单位 -质量浓度对数直线回归法（以 Hg 、 Cd 的浓度对数为横坐标，死亡率为纵坐标），求出 96 h 的 LC50，并根据公式安全浓度 SC = 96h LC50 求 出各药物的安全浓度 ，其中， 为应用系数。 Hg 和 Cd 均属稳定、容易积累于生物体内的金属污 染物，因此 取 0.01。 lgLC50 的 95%可置信限则由 公式：可置信限 = lgLC50

14、 1.96 2S/ 2N 求得，其 中 S 为标准差，即回归直线的斜率的倒数； N 为死 亡率在 16% 84%之间的各组受试生物的总数 。 2 结果 2.1 中毒症状 Hg 和 Cd 对凸加夫蛤的中毒 症状相似，但 也有不同之处。在 24h 之内，实验蛤活力均较好， 双壳紧闭，咬合力好，个别死亡个体表现为双壳张 大，高浓度的未死亡个体则外套膜收缩、发白。 Hg 的最高浓度组则率先出现粘液分泌增加，粘液伴有 腥臭味； Cd 的高浓度组则在中后期才出现明显的 粘液分泌现象。随着时间的延长和浓度的递增， Hg 和 Cd 各组的死亡数量均增加， 24 h 后死亡率显 著增加，死亡个体多为双壳张大或微

15、开，部分个体 死亡后并没有张开双壳 ，经用尖头镊子打开贝壳后 无任何闭合反应。高浓度的存活个体出现生命体征 下降的现象，表现为经尖头镊子打开贝壳后闭合过 程缓慢无力，甚至不能完全闭合； Hg 的中等浓度 和高浓度组粘液分泌量显著增加，致使水色浑浊发 白，而在 Cd 的中高浓度组的水色则稍微浑浊发 灰。 联 合毒 性中 的凸 加夫 蛤 的死 亡特 征与 上 述 一致。 4 5-7 2+ 2+ 2+ 8 2+ 2+ 2+ 9 2+ 2+ 10 2+ 2+ 2+ 68 2.2 Hg 2+ 和 Cd 的单一毒性效应 广 东 海 洋 大 学 学 报 第 34 卷 率则达到 100%。实验数据经过 SPS

16、S19.0 统计软件 2+ 从表2 可见，两种重金属对凸加夫蛤的致毒效 处理和计算，结果见表 3。结果显示， Hg 2+ 2+ 的 96h 果随着时间的增长和浓度的增加而显著 加强，显示 出重金属毒性与剂量有较好的相关性。对照组存活 2+ 2+ 半致 死浓度 比 Cd 。 Cd 小 ，因 此 Hg 的毒 性大 于 表 2 Hg 、 Cd 对凸加夫蛤的急性毒性 2+ 2+ Table 2 Acute toxicity of Hg and Cd to Gafrarium tumidum 离子质量浓度 / （ mgL ） concentration of Ion 对照组 Control 0 0.50

17、 0.77 1.18 2.77 4.25 6.52 10.00 5.00 7.06 9.98 19.91 31.55 39.72 56.11 受试生物数 Quantity of test 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 2+ 24 h 0 0 0 0 0 0 1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 1 2+ 死亡累计数量 Number of death 48 h 72 h 0 0 2 4 2 8 3 10 5 12 6 15 9 18 10 22 13 27 0 1 0 2 1 3 3 8 4 10 6 13 7 17 9

18、25 96 h 0 8 15 18 20 23 24 29 30 6 7 8 16 23 25 26 30 死亡率 /% Mortality 0 26.67 50.00 60.00 66.67 76.67 80.00 96.67 100 20.00 23.33 26.67 53.33 76.67 83.33 86.67 100 表 3 Hg 、 Cd 的对凸加夫蛤的急性毒性结果分析 2+ 2+ Tab 3 Analysis of acute toxicity of Hg and Cd to Gafrarium tumidum 离子 回归方程 LC / LC50 的 95%置信区间 安全浓度 S

19、C/ t/ h r 50 95% confidence limited of LC / -1 Ion Hg Cd 96 96 Regression e quation y = 0.523 3 x + 0.512 8 y = 0.840 2 x - 0.446 1 0.958 0.948 （ mgL ） 0.945 13.367 （ mgL ） 0.381, 2.346 7.589, 23.545 50 （ mgL ） 0.009 5 0.133 7 2.3 Hg 2+ 和 Cd 2+ 的联合毒性效应 2+ 性作用中表现毒性强度相近。 通过 Hg 和 Cd 的联合毒性实验，得 出 1 6 组的死

20、亡率分别为 46.67%、 80.00%、 56.67%、 60.00%、 70.00% 、 53.33%。两种离子单一组对凸 加夫蛤的毒效应均小于交互组，即 1 组和 6 组的死 亡率小于 2 组、 3 组、 4 组和 5 组，表明 Hg 和 2+ 3 讨 论 3.1 单一毒性实验 本实验研究了 Hg 2+ 、 Cd 2+ 对凸加夫蛤的急 性 Cd 二种离子之间存在相加作用。从结果可见， 毒性效应，得出两种重金属离子 96h 的半致死浓度 -1 -1 二者配比差异较大的组（即2 组和 5 组）死亡率较 LC50 分别为 0.945 mgL 和 13.367 mgL -1 ，计算得 -1 高，

21、 而配比相近的（即 3 组和 4 组）死亡率则较 出安全浓度分别是 0.009 5 mgL 11 和 0.1337 mgL 。 小。通过比较， 1 组、 2 组和 3 组与 4 组、 5 组和 6 有关研究中，王晓宇等 研究了镉和汞两种离子 组的死亡率总和极为相近，说明二种离子在联合毒 对四角蛤蜊（ Mactra veneriformis）的急性毒性， 2+ 2+ -1 2+ Hg 2+ Cd 2 2+ 2+ -1 -1 2+ 2+ 第 1 期 2+ 2+ 严俊贤等：重金属 Hg2+、 Cd2+对凸加夫蛤的急性毒性效应 12 -1 69 发现毒性效果 Hg Cd ；王琳等 利用几 种物 不得高

22、于 0.005 mgL 。本实验得出的安全浓度均 2+ 质进行对栉孔扇贝（ Chlamys farreri）幼贝的毒性 2+ 2+ 高于以上标准，分别为： Hg 2+ 的安全浓度高出标准 研究表明， Hg 毒性大于 Cd 。本实验结果可见， 2+ 2+ 的 19 倍， Cd 的 安全浓度高出标准的 26.7 倍。由 两种重金属离子的毒性为 Hg Cd ，该结果与 此可见，凸加夫蛤对 2 种重金属离子均具有较强的 相关报道的结果一致。其他海洋生物的文献报道也 验证了这一结论，如 Fernandez 等 研究几种重金 属离子对球海胆（ Paracentrotus lividus）的 毒性实 验，毒

23、性强弱为 Hg Cd ；李懿等 的研究 同 样 表 明 ， 汞 对 可 口 革 囊 星 虫 （ Phascolosoma esculenta）的毒性大于镉。按照化学物质对鱼类的 毒性标准的划分， Hg 对凸加夫蛤的毒性属于剧毒 （ LC50 1mgL ）， Cd 则为高毒 （ LC50： 1 100 mgL ）。 重金属离子进入贝体后，贝体会作出免疫反应 来缓解环境胁迫，其机理为金属硫蛋白的合成和血 液中吞噬细胞的吞噬作用 ，实验中 Hg 的高浓 度组出 现粘液分泌量大的现象，可能是由于毒性胁 迫而作出的反应。过量重金属离子进入会积累在机 体内，与含羟基、氨基等官能团的蛋白质分子相互 作用，致

24、使许多酶失去生物活性，并且破环核酸分 子结构和功能，导致基因突变，身体各器官机能受 到抑制，从而产生急性毒性作用 。 3.2 联合毒性实验 在自然界的水体之中，多种离子共存的且含量 不一。重金属之间的在生物体内的相互作分为拮抗 作用、相加作用和协同作用，通过实验得到， Hg 和 Cd 对凸加夫蛤的联合毒性表现为相加作用， 该结果与 Hg 和 Cd 对草鱼 胚胎的联合毒性实验 结果相一致 。同时， Hg 和 Cd 二种离子在交 互 作用中 表现出 毒性相 近，可 能是 由于 Hg 和 Cd 均为二价离子，金属硫蛋白对两种离子的敏感 度均较高，产生的镉硫蛋白与汞硫蛋白的稳定性差 异小，致使机体内

25、Hg 和 Cd 含量相对平衡，造 成了 Hg 和 Cd 在对凸加夫蛤联合毒性实验中表 现为毒性相近。在 Hg 和 Cd 对凸加夫蛤的联合 毒性实验中，配比差异大的组别均比配比相近的组 别毒性强，表现出显著的相加作用，可能是由于复 合 污 染 生 态 毒 理 效 应 的 浓 度 组 合 关 系 所 决 定 的 。 3.3 凸加夫蛤对 Hg 、 Cd 的耐受性 生物体对重金属均有一定的耐受性，根据中国 渔业水质标准（ GB11607 - 1989）对水体中重金属 含量的规定， Hg 不得高于 0.000 5 mgL ， Cd 耐受能力。 污染物耐受性的强弱与生物的种类有关。一般 不同贝类对 Hg

26、、 Cd 耐受性的强弱不一，文蛤 （ Meretrix meretri x Linnaeus）对 Cd 96 h 的 LC50 为 13.18 mgL ，与凸加夫蛤对 Cd 的耐受性接 近，而黄口荔枝螺 (Thais luteostoma)和合浦珠母贝 （ Pinctada fucata）的 LC50 分别为 1.10 mgL 和 3.01 mgL ，耐受 性明显低于前二者；四角蛤 蜊和彩虹明樱蛤（ Moerella iridescens）对 Hg 的 LC50 分别为 0.207 mgL 和 0.1099 mgL ，同 样明显低于凸加夫蛤的 LC50。显然，重金属对不 同贝类的毒性强弱有较大

27、的差异，而这一现象，即 使是分类地位为同一属的各物种也对同种重金属 离子的耐受性具有显著的差异 ，这可能与物种 所适用的环境有关。 通过以上对比得出，凸加夫蛤均对 Hg 、 Cd 具有较强耐受性。由于凸加夫蛤属双壳贝类，生活 于浅海海底，浅海区域较 容易受到人类重金属污染 的影响，同时重金属被海底沉积物长期吸附和积 累，造成底质污染严重，加之双壳贝类代谢缓慢， 对重金属有很强的富集作用 ，因此，两种金 属离子可能会在凸加夫蛤体内积累到较高水平，也 因此，有必要加强对加夫蛤的重金属含量监测，确 保食品安全，以防人类因重金属富集而引发疾病。 参 考 文 献 1 Jagadis I， Raja go

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