2 0 引言沉积物毒性生物检测是沉积物环境质量评价的重要途径之一, 是化学分析和底栖生物群落结构评价方法的有益补充 [1,2]. 端足类 (Amphipoda) 钩虾是底栖生物群落的重要类群, 近年来成为沉积物环境质量研究的主要受试生物 [3]. 部分种类对沾污沉积物非常敏感, 也便于采集和实验室

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硬龛姜
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1 第 3 期 5 月 JournalofEastChinaNormalUniversity(NaturalScience) No.3 May2009 文章编号 : (2009) 端足类河蜾蠃蜚生活周期及其沉积物毒理敏感性研究王超 1,3, 闫启仑 2, 陈红星 2, 闫吉成 2, 王睿睿 2 (1. 中国科学院海洋研究所, 山东青岛 ; 2. 国家海洋环境监测中心, 辽宁大连 ;3. 中国科学院研究生院, 北京 ) 摘要 : 研究了大连河口底栖端足类河蜾蠃蜚的生活周期繁殖及其对沉积物中典型污染物的敏感性等特征, 并讨论了其作为实验室长期培养的沉积物毒性检测受试生物的适宜性. 结果表明, 河蜾赢蜚在实验室环境下容易培养繁殖数量多. 其野生个体的毒理敏感性较高, 是沉积物毒性实验较理想的受试生物. 本文结果可为我国海洋底栖端足类的培养和沉积物毒性生物检测工作提供依据. 关键词 : 河蜾蠃蜚 ; 生活周期 ; 沉积物毒性检测 ; 毒理敏感性中图分类号 :Q948 文献标识码 :A 犛狋狌犱狔狅狀犾犻犳犲犮狔犮犾犲犪狀犱狊犲狀狊犻狋犻狏犻狋狔犻狀狊犲犱犻犿犲狀狋狋狅狓犻犮犻狋狔狋犲狊狋狊狅犳犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 ( 犆狉狌狊狋犪犮犲犪, 犃犿狆犺犻狆狅犱犪 ) WANGChao 1,3, YAN Qi lun 2, CHEN Hong xing 2, YANJi cheng 2, WANG Rui rui 2 (1. 犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗犮犲犪狀狅犾狅犵狔, 犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀狊犲狊, 犙犻狀犵犱犪狅犛犺犪狀犱狅狀犵 , 犆犺犻狀犪 ; 2. 犖犪狋犻狅狀犪犾犕犪狉犻狀犲犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾犕狅狀犻狋狅狉犻狀犵犆犲狀狋狉犲, 犇犪犾犻犪狀犔犻犪狅狀犻狀犵 , 犆犺犻狀犪 ; 3. 犌狉犪犱狌犪狋犲犛犮犺狅狅犾, 犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊, 犅犲犻犼犻狀犵 , 犆犺犻狀犪 ) 犃犫狊狋狉犪犮狋 : Thecharacteristicsofgrowth,reproductionof 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 anditssensi tivitytopolutantinsedimentwerestudiedinthispapertoassessitssuitabilityasanstandard organisminsedimenttoxicitytests.theresultsshowedthatcorophiumacherusicumarequite capableofquickreproductionandeasytoculture,andtheirwildcaughthavehightocicological sensitivities.theresultsmayprovideusefulinformationonthecultureofmarinebenthicamphi podsinlabandsedimenttoxicitytests. 犓犲狔狑狅狉犱狊 : 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 ; lifecycle; sedimenttoxicitytest; toxicologicalsen sitivity 收稿日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金 ( ); 国家海洋局青年海洋科学基金重点项目 ( ) 第一作者 : 王超, 男, 博士研究生. milesd @gmail.com. 通讯作者 : 闫启仑, 男, 研究员, 从事海洋生物学和生态学研究.E mail:qlyan@nmemc.gov.cn 年河口海岸科学全国博士生学术论坛资助

2 2 0 引言沉积物毒性生物检测是沉积物环境质量评价的重要途径之一, 是化学分析和底栖生物群落结构评价方法的有益补充 [1,2]. 端足类 (Amphipoda) 钩虾是底栖生物群落的重要类群, 近年来成为沉积物环境质量研究的主要受试生物 [3]. 部分种类对沾污沉积物非常敏感, 也便于采集和实验室培养, 已成为各国开展沉积物毒性生物检测的优选受试生物之一 [4]. [3] 河蜾蠃蜚 ( 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 ) 隶属于端足目钩虾亚目蜾蠃蜚科蜾蠃蜚属, 栖息于潮间带软泥和泥沙底质. 其世界广分布, 在我国海域均有分布 [3,5]. 蜾蠃蜚属中部分种类 [4] 对沾污沉积物具有较好的敏感性, 对沉积物粒度和盐度有较强的耐受性, 是沉积物毒性检测的良好受试生物 [6]. 由于不同种群生物间的毒理敏感性存在差异, 而且不同季节钩虾类生物多样性也存在显著差异, 一些端足类毒性实验也面临同样的限制. 因此, 在实验室内培养受试生物, 以满足随时进行的毒性实验对受试生物的需求, 已成为一个亟待解决的问题. 关于沉积物中重金属污染已有很多报道. 随着工业化的发展, 冶金金属加工机器制造有机合成及其它工业排放含重金属的废水对水体造成重金属污染. 在我国, 最主要的重金属污染当属汞 (Hg) 镉 (Cd) 和铅 (Pb). 据监测, 大连湾底泥中的污染物几乎全部超标 [7]. 渤海锦州湾底泥中的重金属 Zn,Pb,Cd 和 Hg 等超标达 150 倍以上, 致使底栖生物体内有毒重金属大大超过国家食品卫生标准 [8]. 重金属中镉的毒性比较大, 它是多器官多系统毒物, 也是一种重要的环境和工业毒 [9] 物. 端足类在沾污沉积物的毒性评价中被广泛应用, 受试生物种类较多, 端足类对 Cd 比 [10] 较敏感, 所以 Cd 常用来作为比较各种端足类毒理敏感性大小的依据. 本实验将在生活周期和沉积物毒理敏感性两个方面说明河蜾蠃蜚作为实验室长期培养的沉积物毒性检测受试生物的适宜性, 以期为该受试生物的培养和应用提供科学依据. 1 材料与方法 1.1 受试生物河蜾蠃蜚采集于大连市郊河口潮间带. 该钩虾生活于沉积物表层, 对环境的盐度和颗粒度的耐受范围较宽. 采回的实验动物在实验室驯化 3~7d, 逐渐驯养到实验室培养温度, 每天提温不超过 3. 挑选 2 周龄大小的活泼个体用于毒性实验. 在实验室内恒温培养, 待其健康雌体产幼体后, 随机挑选 f 1 代 200 只, 备生活周期实验用. 1.2 培养用沉积物于大连市龙王塘潮间带采集洁净的表层 50mm 沉积物样品, 样品在采集 30min 内转移至实验室. 沉积物在有机玻璃板的搅拌压迫下过 0.5mm 尼龙筛, 小于 0.5mm 粒径沉积物再经电动搅拌均一化, 装入容器中置冰箱中冷冻, 再烘干研磨均匀, 备用. 经测定表明该沉积物基质的有机质含量为 0.8%, 粒度组成为 24% 砂,70% 粉砂,6% 粘土. 1.3 培养海水从自然海区抽取天然海水, 经沉淀过滤, 贮存在蓄水池中. 实验用海水从蓄水池导入水

3 第 3 期王超, 等 : 端足类河蜾蠃蜚生活周期及其沉积物毒理敏感性研究 3 箱中, 备实验用. 1.4 试剂 CdCl 2 ( 沈阳市试剂二厂, 分析纯 ). 1.5 实验方法生活周期实验前 1d, 准备 10 个 1000mL 烧杯, 装入沉积物 2~3cm, 上覆 700mL 海水. 实验共设 10 个平行样. 每个平行样放置河蜾蠃蜚 f 1 代幼体 20 只. 实验期间, 水浴恒温, 温度为 (20±1), 盐度为 (25±1), 自然光照, 连续充气. 实验第 1d 和以后每隔 10d, 测量 ph 和溶解氧. 每天更换上覆水 1 次, 投喂复合饵料. 更换上覆水之前, 检查实验生物个体状况, 包括死亡和蜕皮数量, 将蜕下之皮吸出. 观测温度盐度变化. 每隔一定时间用 0.5mm 筛子筛出实验生物, 检查存活数和生长发育状况并记录毒性实验实验前 1d, 配制镉加标液. 实验设置 0.000( 对照 ),0.008,0.040,0.200,1.000,5.000 和 mg/L7 个浓度组, 每个浓度组设 3 个平行样, 每个平行样设 10 个 100mL 烧杯, 每个烧杯添加 50mL 加标液, 放入 1 只河蜾蠃蜚个体. 实验前,0.008,0.040 和 0.200mg/L 低浓度组的实验烧杯需用相对应浓度镉加标液浸泡 3d. 实验当天记为 0d, 放入河蜾蠃蜚个体, 共进行 10d. 实验期间各环境参数为 : 温度 (20±1), 盐度 (25±1),pH (7.8±1), 溶解氧浓度 (8.1±0.2)mg/L, 自然光照, 连续充气. 每 24h 全部更换实验溶液, 记录 24,48,72, 96h 和 10d 的河蜾蠃蜚死亡数. 以探针刺激无反应为死亡的判断标准, 如果有运动的迹象视为存活. 1.6 数据的分析和处理存活率以检查时筛出河蜾蠃蜚的存活个体占实验开始时个体的百分率表示. 性比为检查时可鉴别雌雄性别个体数量比. 犔犆 50 值的计算采用平均致死量法 [11]. 2 结果与讨论 2.1 河蜾蠃蜚 f 1 代的生活周期实验室恒温培养的 f 1 代河蜾蠃蜚平均生活周期为 37d, 如图 1 所示. 在其生活史早期阶段表现出较高的存活率, 刚孵化的河蜾蠃蜚幼体 30d 存活率为 75%, 后期存活率显著下降, 到 90d 时存活率已经低于 5%.f 1 代河蜾蠃蜚雌性寿命长于雄性, 最长存活时间为 106d; 雄性在 69d 即全部死亡, 其最长存活时间仅为雌性的一半左右, 如图 2 所示. 实验室恒温培养河蜾蠃蜚 f 1 代雌性个体可连续 5 次孵化幼体. 平均产幼体数量为 22~ 32 只幼体 / 亲体. 每批产幼体间隔为 12~14d. 每只河蜾蠃蜚一生共产后代 42~109 只, 平均为 65 只.100d 后不再有幼体产出. 2.2 河蜾蠃蜚野生种群的毒理敏感性目前, 我国沉积物毒性检测所用的受试生物大多来自于野外. 本实验选用野外采集的河蜾蠃蜚幼体代表野生种群, 利用加标海水模拟沉积物中间隙水的方法, 评价河蜾蠃蜚的毒理敏感性.

4 4 图 1 实验室恒温培养河蜾蠃蜚 f1 代存活曲线 Fig.1 Survivalof 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 (f1)culturedinlab 图 2 河蜾蠃蜚 f1 代实验室恒温培养存活个体性比 Fig.2 Sexratioof 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 (f1)in20 野生 2 周龄的河蜾蠃蜚个体对镉的加标海水毒性实验结果如图 3 所示. 相同实验时间河蜾蠃蜚的死亡率随 Cd 浓度增加而增加. 当 Cd 浓度为 0.008mg/L 时, 河蜾蠃蜚 10d 的死亡率不超过 3.33%, 当 Cd 浓度为 25mg/L 时河蜾蠃蜚全部死亡. 可见,Cd 浓度的高低和河蜾蠃蜚的死亡率存在正相关性. 相同的 Cd 浓度下, 河蜾蠃蜚实验时间越长其死亡率越高. 如 Cd 浓度为 1.00mg/L 时, 河蜾蠃蜚 24h 没有死亡,10d 时其死亡率达到 83.3%.Cd 浓度为 5.00mg/L 时, 河蜾蠃蜚 48h 的死亡率为 40%,10d 时其死亡率达到 100%. 河蜾蠃蜚的半致死浓度按 24h,48h,72h,96h 和 10d 实验时间的增加逐渐降低. 其 96h 犔犆 50 为 1.02mg/L,10d 犔犆 50 为 0.38mg/L, 见图 4. 可见河蜾蠃蜚对 Cd 的毒性较敏感. 将野生河蜾蠃蜚 96h 毒性实验的犔犆 50 与沉积物毒性检测中应用较为广泛的底栖端足类犃犿狆犲犾犻狊犮犪犪犫犱犻狋犪, 犈狅犺犪狌狊狋狅狉犻狌狊犲狊狋狌犪狉犻狌狊, 犆狅狉狅狆犺犻狌犿狅狉犻犲狀狋犪犾犲和犌狉犪狀犱犻犱犻犲狉犲犾犪犼犪狆狅狀犻犮犪比较, 如表 1 所示. 河蜾蠃蜚毒理敏感性较犈狅犺犪狌狊狋狅狉犻狌狊犲狊狋狌犪狉犻狌狊, 犆狅狉狅狆犺犻狌犿狅狉犻犲狀狋犪犾犲高一些, 与表中所列的其他端足类的敏感性基本相当. 该结果初步表明河蜾蠃蜚的毒

5 第 3 期王超, 等 : 端足类河蜾蠃蜚生活周期及其沉积物毒理敏感性研究 5 理敏感性与这几种端足类具有一定可比性. 图 3 2 周龄左右野生河蜾蠃蜚急性毒性实验死亡率 Fig.3 Deathrateof 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 field colectedin10days cadmium spikedpore watertoxicitytests 图 4 2 周龄左右野生河蜾蠃蜚急性毒性半致死浓度 Fig.4 犔犆 50of 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 field colectedexposedto cadmium spikedpore watertoxicitytests 表 1 端足类 96 犺毒性实验对比数据 Tab.1 Comparisonof96h 犔犆 50ofCdforvariousmarineandestuarine Amphipodsobtainedfromtheliteratureandthisstudy 种类 Cd 犔犆 50/(mg L -1 ) 犃犿狆犲犾犻狊犮犪犪犫犱犻狋犪 0.2~0.58 [12],0.33 [13],0.63 [14],0.94 [14],1.3 [14] 犕狅狀狅犮狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 0.7~1.4 [15] 犈狅犺犪狌狊狋狅狉犻狌狊犲狊狋狌犪狉犻狌狊 7.4 [16].9.3 [13],12.5 [17] 犚犺犲狆狅狓犻狀狌狊犪犫狉狅狀犻狌狊 0.53 [14],0.76 [16],0.92 [13],1.5 [17],1.9 [14] 犔犲狆狋狅犮犺犲犻狉狌狊狆犾狌犿狌犾狅狊狌狊 0.36~1.88 [18],1.06 [13],1.45 [17] 犌狉犪狀犱犻犱犻犲狉犲犾犪犼犪狆狅狀犻犮犪 0.34 [17],1.17 [13],1.47 [19],3.14 [14] 犌狉犪狀犱犻犱犻犲狉犲犾犪犼犪狆狅狀犻犮犪 0.45 [20] 犆狅狉狅狆犺犻狌犿狅狉犻犲狀狋犪犾犲 2.91 [21],4.28 [21] 犆狅狉狅狆犺犻狌犿犪犮犺犲狉狌狊犻犮狌犿 ( 本实验 ) 1.02

6 6 3 结论在实验室恒温培养条件下, 河蜾蠃蜚幼体在早期生活阶段的存活率比较高, 平均存活时间为 37d. 雌性存活时间长于雄性. 河蜾蠃蜚在实验室内能够很好地生长和发育, 可以在实验室内长期培养. 重金属 Cd 的浓度与河蜾蠃蜚的死亡率存在正相关性, 河蜾蠃蜚野生个体对 Cd 的毒性响应比较敏感, 其 10d 的犔犆 50 为 0.38mg/L. 河蜾蠃蜚 96h 的半致死浓度与其他七种沉积物毒性检测常用端足类的浓度相近, 表明河蜾蠃蜚的毒理敏感性与这几种端足类具有可比性. 实验室培养河蜾蠃蜚幼体生活周期短繁殖数量多容易培养, 可以满足沉积物毒性实验的数量要求. 其野生个体的毒理敏感性较高, 是沉积物毒性实验的较理想受试生物. 在实验室恒温条件下培养的世代个体, 其毒理敏感性是否与野生个体保持一致有待于进一步深入研究. 致谢 : 感谢中科院海洋研究所的周名江研究员和于仁成研究员在本文撰写和修改过程中给予的指导. [ 参考文献 ] [1] USEPA.Methodsforassessingthetoxicityofsediment associatedcontaminantswithestuarineandmarineamphi pods,epa/600/r 94/025[R].Washington,D.C:[s.n.],1994. [2] HYNERV,EVERETTDA.Applicationofabenthic 犈狌狉狔犺犪犾犻狀犲犃犿狆犺犻狆狅犱, 犆狅狉狅狆犺犻狌犿 sp,asasedimenttox icitytestingorganismforbothfreshwaterandestuarinesystems[j].environmentalcontaminaon Toxicology, 1997,34: [3] 任先秋. 中国海蜾蠃蜚属的研究 ( 甲壳动物端足目 )[C] 甲壳动物学论文集 ( 第四辑 ). 北京 : 科学出版社,2004: 154. REN X Q.ThestudyofCOROPHIUMinChinasea( 犆狉狌狊狋犪犮犲犪狀犃犿狆犺犻狆狅犱犪 )[C] TransactionsoftheChinese CrustaceanSociety.Beijing:SciencePress,2004:154. [4] CHAPIMANP M.Currentapproachestodevelopingsedimentqualitycriteria[J].EnvironmentalToxicologyand Chemistry,1989(8): [5] 黄宗国. 中国海洋生物种类与分布 [M]. 北京 : 海洋出版社,1994: HUANGZG.MarineSpeciesandTheirDistributionsinChina[M].Beijing:OceanPress,1994: [6] RIBA T A.Comparativetoxicityofcontaminatedsedimentfrom a miningspilusingtwoamphipodsspecies 犆狅狉狅狆犺犻狌犿狏狅犾狌狋犪狋狅狉 and 犃犿狆犲犾犻狊犮犪犫狉犲狏犻犮狅狉狀犻狊 [J].EnvironmentalContamination Toxicology,2003,71: [7] 刁维萍, 倪吾钟, 倪天华, 等. 水环境重金属污染的现状及其评价 [J]. 广东微量元素科学,2004,11(3):1 5. DIAO W P,NIW Z,NIT H,etal.Theexistingstatusandevaluationofheavymetalpolutioninwaterenviron ment[j].traceelementsscience,2004,11(3):1 5. [8] 陈祖军, 谭显英. 论我国海洋资源与环境的可持续发展 [J]. 水资源保护,2001(1):7 10. CHENZJ,TAN X Y.OnsustainabledevelopmentofoceanicresourcesandenvironmentofChina[J].WaterRe sourcesprotection,2001(1):7 10. [9] HELLEV A,JESPER K,CHRISTIANP,etal.Environmentalriskassessmentofsurferwaterandsedimentsin Copenhagenharbour[J].WaterScienceandTechnology,1998,37(6,7): [10] 姜允申. 重金属的生殖毒理学 [J]. 化工劳动保护,2000,21(1): JIANG YS.Reproductivetoxicologyofheavymetal[J].ChemicalIndustryOccupationalSafety & Health,2000, 21(1): ( 下转第 16 页 )

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$;54 ;1 ( ' ) Vol.54 No JournalofXiamenUniversity (NaturalScience) Jan.2015 doi: /j.issn RSTU V ; &! Y,,, [,2\$ ;54 ;1 ( ' ) Vol.54 No.1 2015 1 JournalofXiamenUniversity (NaturalScience) Jan.2015 doi:10.6043/j.issn.0438 0479.2015.01.011 RSTU V ; &! Y,,, Z,@ [,2\] ( 8+ =,>^ E G,Y7,>^ 361102) ; : ( 犕狔犮犪犾犲狆犺狔犾狅狆犺犻犾犪