氨氮和亞硝酸鹽對斜帶石斑魚苗的急性毒性效應

鄭樂云

(福建省水產(chǎn)研究所, 福建 廈門 361012)

氨氮和亞硝酸鹽對斜帶石斑魚苗的急性毒性效應

鄭樂云

(福建省水產(chǎn)研究所, 福建 廈門 361012)

研究了水溫(25±0.5)℃, 鹽度30~31, pH值7.9~8.1, 溶解氧4.5~5.5 mg/L條件下氨氮和亞硝酸鹽對不同規(guī)格斜帶石斑魚(Epinephelus coioides)苗的急性毒性效應。試驗結果表明, 氨氮對平均全長 4.4 cm的斜帶石斑魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為5.62、3.50、2.93、2.68及0.27 mg/L,對應的非離子氨及安全質(zhì)量濃度分別為0.23、0.14、0.12、0.11及0.011 mg/L; 氨氮對平均全長10.5 cm斜帶石斑魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為58.6、56.2、53.3、51.4及5.13 mg/L, 對應的非離子氨及安全質(zhì)量濃度分別為2.41、2.32、2.20、2.12及0.21 mg/L; 亞硝酸鹽對全長4.4 cm的斜帶石斑魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為288.4、281.8、270.4、267.3及26.7 mg/L;亞硝酸鹽對全長10.5 cm的斜帶石斑魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為354.8、346.7、280.5、208.4及20.8 mg/L。

氨氮; 亞硝酸鹽; 斜帶石斑魚(Epinephelus coioides)苗; 急性毒性

在魚類養(yǎng)殖過程中, 尤其是高密度的養(yǎng)殖模式下, 由于投餌量大, 水體中魚類排泄物及殘餌量多,隨著養(yǎng)殖時間的增加, 養(yǎng)殖水體中氨氮和亞硝酸鹽會逐漸積累, 而這二者是制約魚類正常生長的重要因子之一。據(jù)報道, 水體中積累一定的分子氨會對魚鰓表皮細胞造成損傷及使魚的免疫力降低; 亞硝酸鹽達到一定程度易引起魚類中毒而使血液里高鐵血紅蛋白的含量升高, 載氧能力下降, 造成組織缺氧,神經(jīng)麻痹, 甚至窒息死亡。關于氨氮和亞硝酸鹽對魚類的毒性試驗研究, 國內(nèi)外已有許多報道, 取得了豐碩的成果, 得到了氨氮和亞硝酸鹽對不同魚類的半致死濃度和安全濃度, 并闡明了致毒機理[1-6]。

斜帶石斑魚(Epinephelus coioides)由于具有生長速度快、適應性強、耐高密度養(yǎng)殖的優(yōu)點, 近年來深受養(yǎng)殖戶的青睞, 現(xiàn)已成為中國閩、粵、瓊、臺重要的海水養(yǎng)殖魚類之一, 其養(yǎng)殖及人工育苗產(chǎn)量均居石斑魚類之首。國內(nèi)有關斜帶石斑魚人工繁殖、育苗及養(yǎng)殖的研究報道較多[7-11]; 關于氨氮和亞硝酸鹽對斜帶石斑魚毒性的研究尚未見報道, 作者通過研究氨氮和亞硝酸鹽對不同規(guī)格斜帶石斑魚苗的急性毒性效應, 為斜帶石斑魚人工育苗及養(yǎng)殖的水質(zhì)調(diào)控提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用的斜帶石斑魚苗是由福建省水產(chǎn)研究所石斑魚科研組培育的人工魚苗, 小規(guī)格魚苗平均全長4.4 cm, 平均體質(zhì)量1.6 g; 大規(guī)格魚苗平均全長10.5 cm, 平均體質(zhì)量19.3 g。實驗魚苗體質(zhì)健壯、活力好, 實驗前魚苗暫養(yǎng)24 h, 暫養(yǎng)期間不投餌。

實驗用水為沙濾海水, 水溫(25±0.5)℃, 鹽度30~31, pH 7.9~8.1, 溶解氧4.5~5.5 mg/L。

實驗在容積為35 cm×20 cm×20 cm的水族箱里進行, 不同濃度的氨氮及亞硝酸鹽溶液分別采用NH4Cl(A.R)和 NaNO2(A.R)配制而成, 試驗時現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2 實驗方法

正式實驗開始前先進行預試驗, 將 NH4Cl(A.R)和NaNO2(A.R)分別配成10 L不同濃度的溶液, 觀察石斑魚苗的行為及存活狀況, 得到24 h 100%死亡質(zhì)量濃度(LC100,24h)和96 h 0%死亡質(zhì)量濃度(LC0,96h),確定出實驗液濃度的上下限, 然后按等對數(shù)間距分別設立各實驗液的濃度。

實驗設8個處理, 包括7個濃度梯度組及1個對照組。小規(guī)格魚苗氨氮質(zhì)量濃度由低到高依次為1.0、1.5、2.16、3.17、4.66、6.94、10.0 mg/L; 亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度從低到高依次為125、150、176、205.8、240、280、327 mg/L。大規(guī)格魚苗氨氮質(zhì)量濃度由低到高依次為 40、43.95、48.19、53、58.08、63.75、70 mg/L; 亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度從低到高依次為180、217.3、262.4、317.7、382.8、463.4、560 mg/L; 對照組均為0 mg/L, 每一個質(zhì)量濃度設兩個平行組。

實驗開始容器中放入10 L海水, 按不同濃度加入試劑, 微充氣。每個濃度組放入魚苗 10尾, 為保證實驗液的濃度保持穩(wěn)定, 每24 h更換實驗液一次,每12 h測量1次水溫, 溶解氧和pH值, 并及時剔除死亡個體, 魚體死亡以呼吸停止, 針刺無反應為準,實驗期間不喂食。

1.3 實驗數(shù)據(jù)處理

將實驗結果按急性實驗統(tǒng)計方法—直線內(nèi)插法處理, 求出氨氮和亞硝酸鹽氮對石斑魚苗 24、48、72、96 h的半致死濃度LC50[12], 并按下式計算出安全濃度(CS)。

CS=0.1×LC50,96h[13]

實驗中所提及的氨氮是指水體中的總氨氮質(zhì)量濃度, 有離子氨(NH4+)和非離子氨(NH3)組成。非離子氨由于不帶電荷, 對機體的毒害作用強, 是氨氮中的主要毒物, 計算氨氮的半致死濃度時還要考慮非離子氨的半致死濃度。非離子氨在總氨氮中的含量取決于水中pH值、水溫及含鹽量。

非離子氨-氮(NH3-Nm)量由總氨-氮(NH3-Nt)量計算, 采用《海水水質(zhì)標準》(GB3097-1997)規(guī)定換算公式求得。

2 實驗結果

2.1 斜帶石斑魚苗在氨氮毒性環(huán)境中的急性毒性表現(xiàn)

實驗過程中觀察到魚苗對氨氮的反應較敏感,高濃度組的反應更為強烈。實驗開始30 min, 小規(guī)格魚苗在氨氮質(zhì)量濃度大于4.74 mg/L的實驗組中即表現(xiàn)出煩躁不安, 易受驚嚇的癥狀, 魚苗受驚嚇后會急速逃避、向前沖撞, 嚴重者在水中劇烈掙扎, 身體彎曲、痙攣, 死亡時背鰭、胸鰭張開, 鰓蓋微張, 體色變白。魚苗易受驚嚇死亡的現(xiàn)象隨實驗時間的延長有所減緩, 72 h前均會發(fā)生因換水刺激引起魚苗死亡的情況, 72 h后基本不會。大規(guī)格魚苗對氨氮毒性反應的情況類似, 但相對而言, 反應的劇烈程度不如小苗。

2.2 氨氮對斜帶石斑魚的急性毒性效應

表 1是 NH3-N對斜帶石斑魚苗毒性實驗結果,可以看出, 隨著氨氮濃度的增加, 其毒性作用不斷增強, 魚苗的死亡率逐漸增加; 隨著實驗時間的延長, 除對照組及最低濃度組外, 同一濃度對魚苗的毒性作用亦隨之增強。經(jīng)直線內(nèi)插法求出氨氮對斜帶石斑魚小規(guī)格魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為 5.62、3.50、2.93、2.68、0.27 mg/L,其相應的非離子氨質(zhì)量濃度分別為0.23、0.14、0.12、0.11、0.011 mg/L; 氨氮對大規(guī)格魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為58.6、56.2、53.3、51.4、5.13 mg/L, 其相應的非離子氨質(zhì)量濃度分別為2.41、2.32、2.2、2.12、0.21 mg/L(表 2)。

2.3 斜帶石斑魚苗在亞硝酸鹽毒性環(huán)境中的急性毒性表現(xiàn)

經(jīng)實驗觀察, 魚苗對亞硝酸鹽的反應不如對氨氮的敏感, 實驗開始4 h左右高濃度組有魚苗出現(xiàn)呼吸加快、體色發(fā)黑, 中毒死亡過程中未發(fā)現(xiàn)有劇烈的竄動、掙扎、痙鑾現(xiàn)象, 死亡個體背鰭、胸鰭張開, 身體彎曲、鰓蓋張大。實驗過程中基本未發(fā)現(xiàn)因換等刺激引起魚苗死亡急性死亡的情況。

2.4 亞硝酸鹽對斜帶石斑魚的急性毒性效應

表 3是 NO2-N對斜帶石斑魚苗毒性實驗結果,可以看出, 隨著亞硝酸鹽濃度的增加, 其毒性作用也不斷增強, 魚苗的死亡率逐漸增加; 隨著實驗時間的延長, 除對照組及最低濃度組外, 同一濃度對魚苗的毒性作用亦隨之增強。經(jīng)直線內(nèi)插法求出亞硝酸鹽對斜帶石斑魚小規(guī)格魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為 288.4、281.8、270.4、267.3、26.7 mg/L; 亞硝酸鹽對大規(guī)格魚苗的24、48、72、96 h LC50及安全質(zhì)量濃度分別為354.8、346.7、280.5、208.4、20.8 mg/L(表 4)。

表1 NH3-N對斜帶石斑魚苗毒性實驗結果Tab. 1 The acute toxic effect of ammonia on the fry of Epinephelus coioides

表2 氨氮、非離子氨對斜帶石斑魚苗半致死濃度LC50和安全質(zhì)量濃度Tab. 2 The LC50 and Sc values of ammonia and non-ion ammonia of the fry of Epinephelus coioides

表3 NO2-N對斜帶石斑魚苗毒性實驗結果Tab. 3 The acute toxic effect of nitrite on the fry of Epinephelus coioides

表4 NO2-N對斜帶石斑魚苗半致死濃度LC50和安全質(zhì)量濃度Tab. 4 The LC50 and the safe concentrations of nitrite of the fry of Epinephelus coioides

3 討論

3.1 氨氮和亞硝酸鹽對斜帶石斑魚毒性的比較

已有實驗研究表明, 氨氮中的非離子氨能夠導致魚鰓對氣體的通透性增加, 刺激魚體興奮, 使魚發(fā)生痙攣[5], 在實驗過程中, 氨氮中毒的斜帶石斑魚苗均出現(xiàn)呼吸急促, 狂躁不安, 易受外界刺激, 身體痙攣現(xiàn)象, 這與前者的研究結果相似; NO2–N進入魚的血液后, 能將血紅蛋白分子中的 Fe2+氧化為 Fe3+,抑制血液的載氧能力, 導致其呼吸機能下降, 中毒嚴重時可引起魚類窒息、死亡[6], 本實驗中亞硝酸鹽中毒過程中魚苗反應較為緩慢, 死亡個體胸鰭張開,身體彎曲、鰓蓋張開, 也多為缺氧窒息死亡。本實驗過程中, 氨氮中毒時魚苗的反應更加劇烈, 相比之下亞硝酸鹽中毒過程則較為溫和。

實驗結果顯示, 氨氮對小規(guī)格及大規(guī)格斜帶石斑魚苗96 h LC50值分別為2.68、51.4 mg/L, 對應的非離子氨質(zhì)量濃度為 0.11、2.12 mg/L; 亞硝酸鹽對小規(guī)格及大規(guī)格斜帶石斑魚苗 96 h LC50值分別為267.3、208.4 mg/L, 說明在同等條件下, 非離子氨對斜帶石斑魚苗種的毒性作用大于亞硝酸鹽的毒性。

3.2 不同規(guī)格斜帶石斑魚苗對非離子氨及亞硝酸鹽氮的耐受力

尤章強[14]研究表明, 非離子氨對全長4~5 cm及體質(zhì)量30 g/尾黑鯛(Sparu macrocephalus Basilewsky)魚苗的安全質(zhì)量濃度分別為 0.174、0.199 mg/L; 周永欣[15]研究表明, 非離子氨對全長1.73、2.62和7.07 cm 草魚(Ctenopharyngodon idellus)苗的安全質(zhì)量濃度分別為 0.047、0.133、0.139 mg/L; 王侃[1]、陳瑞明[2]研究表明, 非離子氨對全長 0.9~1.2 cm及全長1.0~1.5 cm鱖魚(Siniperca chuats)苗的安全質(zhì)量濃度分別為0.032、0.06 mg/L, 說明多數(shù)魚類隨著個體的增大其非離子氨的安全濃度相應增加。本實驗研究結果顯示非離子氨對全長4.4 cm斜帶石斑魚苗的安全質(zhì)量濃度為0.011 mg/L, 對全長為10.5 cm的魚苗,非離子氨的安全質(zhì)量濃度增至0.21 mg/L, 隨著魚苗規(guī)格的增大, 安全濃度有了顯著的提高, 這與以上研究報道的結果相似。

王侃[1]、陳瑞明[2]研究表明, 亞硝酸鹽氮對全長0.9~1.2 cm及全長1.0~1.5 cm 鱖魚苗的安全質(zhì)量濃度分別為 7.61、5.01 mg/L, 規(guī)格大的魚苗對亞硝酸鹽氮的耐受力反而下降, 本研究結果顯示, 亞硝酸鹽氮對全長4.4 cm及10.5 cm斜帶石斑魚的安全質(zhì)量濃度分別為 26.7、20.8 mg/L, 也呈現(xiàn)規(guī)格大的魚苗對亞硝酸鹽的耐受力下降的情況。

3.3 斜帶石斑魚苗與其他魚苗對非離子氨及亞硝酸鹽耐受效應比較

從表5可以看出, 非離子氨對全長4.4 cm斜帶石斑魚苗的安全質(zhì)量濃度為 0.011 mg/L, 遠低于規(guī)格相近黑鯛魚苗的0.174 mg/L[14]、半滑舌鰨的0.06 mg/L[16]、大菱鲆的 0.11 mg/L[17]、草魚的 0.133 mg/L[15], 可以看出斜帶石斑魚苗早期苗種對水質(zhì)的要求比其他魚類要高很多, 實際生產(chǎn)中石斑魚仔、稚、幼魚階段常發(fā)生病害、育苗成活率低可能與此有關; 但非離子氨對全長10.5 cm、體質(zhì)量19.3 g/尾的斜帶石斑魚大規(guī)格魚苗的安全質(zhì)量濃度為 0.21 mg/L, 反而大于規(guī)格為 30 g/尾黑鯛幼魚的 0.199 mg/L; 從表 5中也能看出相對于半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)、大菱鲆(Scophthalmus maximus)及鱖魚(Siniperca chuats)等魚類, 斜帶石斑魚苗對亞硝酸鹽氮的耐受力高了很多。生產(chǎn)實踐中,斜帶石斑魚苗長至10 cm以后, 較其他魚類而言, 對水質(zhì)的要求相對較低, 其更適合于高密度養(yǎng)殖, 養(yǎng)殖成活率也較高, 這可能與其已能耐受較高濃度的非離子氨及亞硝酸鹽有關。

3.4 降低水中非離子氨濃度及提高魚體對氨氮、亞硝酸氮耐受力的策略

非離子氨在總氨中所占的比例與水環(huán)境的 pH值、溫度、鹽度等水化因子有關, 生產(chǎn)過程中可以通過調(diào)節(jié)水體pH值、溫度、鹽度等來降低氨氮對水生生物的毒性。同時, 水環(huán)境溶解氧濃度也影響水生生物對氨氮及亞硝酸鹽的耐受力, 李波[18]等研究認為,溶解氧質(zhì)量濃度從3.45 mg/L提高到10.77 mg/L, 氨氮和亞硝酸鹽對黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)苗的安全質(zhì)量濃度分別由6.8、8.1 mg/L提高到14.8、20.6 mg/L; 許勇[16]等研究了不同溶解氧條件下氨氮和亞硝酸鹽對半滑舌鰨魚苗的毒性效應, 結果認為溶解氧為正常值 5.5~6.0 mg/L時, 非離子氨及亞硝酸鹽對魚苗的安全質(zhì)量濃度分別為0.06和4.2 mg/L;過飽和氧10~12 mg/L情況下, 非離子氨及亞硝酸鹽對魚苗的安全濃度分別提高到0.24和10.4 mg/L。所以在魚類育苗及養(yǎng)殖過程中, 保持水體中較高的溶解氧濃度, 對提高養(yǎng)殖對象的生長速度及抗病力具有重要作用。

表5 不同魚類對非離子氨(NH3-Nm)及亞硝酸鹽氮(NO2--N)的安全質(zhì)量濃度(mg/L)Tab. 5 The safe concentrations of non-ion ammonia and nitrite for different fishes

[1] 王侃, 劉葒. 非離子態(tài)氨及亞硝酸鹽對鱖魚苗的急性毒性試驗[J]. 淡水漁業(yè), 1996, 26(3): 7-10.

[2] 陳瑞明. 銨態(tài)氮和亞硝酸鹽氮對鱖魚苗的急性毒性試驗[J]. 水利漁業(yè), 1998, 1: 17-20.

[3] 郭豐紅, 汪之和, 陳必文, 等. 分子氨和亞硝態(tài)氮對鱖魚成魚的急性毒性試驗[J]. 食品科學, 2009, 30(23):397-400.

[4] 余瑞蘭, 聶湘平, 魏泰莉, 等. 分子氨和亞硝酸鹽對魚類的危害及對策[J]. 中國水產(chǎn)科學, 1999, 6(3):73-77.

[5] Randall D J, Wright P A. Ammonia distribution and excretion in fish[J]. Fish Physiology Biochemistry,1987, 3: 107-120.

[6] Sampaio L A, Wasielesky W, Camposmiranda F K.Effect of salinity on acute toxicity of ammonia and nitrite to juvenileMugil platanus[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2002, 68:668-674.

[7] 劉付永忠, 王新云, 黃國光, 等. 斜帶石斑魚親魚強化培育及自然產(chǎn)卵研究[J]. 中山大學學報, 2000,39(6): 81-85.

[8] 方瓊珊, 鄭樂云, 林琪, 等. 斜帶石斑魚親魚周年產(chǎn)卵的觀察及仔魚活力判[J]. 中國水產(chǎn)科學, 2009,16(4): 558-563.

[9] 劉冬娥, 張雅芝, 方瓊珊, 等. 斜帶石斑魚仔、稚、幼魚的形態(tài)發(fā)育研究[J]. 臺灣海峽, 2008, 27(2):180-189.

[10] 張雅芝, 劉冬娥, 方瓊珊, 等. 溫度和鹽度對斜帶石斑魚幼魚生長與存活的影響[J]. 集美大學學報(自然科學版), 2009, 14(1): 8-13.

[11] 于赫男, 林小濤, 梁旭方, 等. 封閉循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中駝背鱸和斜帶石斑魚生長的研究[J]. 海洋科學, 2004,1: 2-4.

[12] 鄭微云, 翁思琪. 環(huán)境毒理學概論[M]. 廈門: 廈門大學出版社, 1993: 57-60.

[13] 周永欣. 水生生物與環(huán)境保護[M]. 北京: 科學出版社, 1983.

[14] 尤章強. 黑鯛幼魚對氨氮脅迫的生理響應及其維生素 C的營養(yǎng)需求研究[D]. 上海: 華東師范大學,2008.

[15] 周永欣. 氨對草魚的急性和亞急性毒性[J]. 水生生物學報, 1986, 10(1): 32-38.

[16] 徐勇, 張修峰, 曲克明, 等. 不同溶氧條件下亞硝酸鹽和氨氮對半滑舌鰨的急性毒性效應[J]. 海洋水產(chǎn)研究, 2006, 27(5): 28-33.

[17] 曲克明, 徐勇, 馬紹騫. 不同溶氧條件下亞硝酸鹽和氨氮對大菱鲆的急性毒性效應[J]. 海洋水產(chǎn)研究,2007, 28(4): 83-88.

[18] 李波, 樊啟學, 張磊, 等. 不同溶氧水平下氨氮和亞硝酸鹽對黃顙魚的急性毒性研究[J]. 淡水漁業(yè), 2009,39(3): 32-35.

Acute toxic effects of ammonia and nitrite on Epinephelus coioides fry

ZHENG Le-yun
(Fujian Fisheries Research Institute, Xiamen 361012 China)

Sep., 21, 2011

Non-ion ammonia; nitrite; Epinephelus coioides; acute toxicity

The acute toxic effects of ammonia and nitrite on different sized fries of Epinephelus coioides were studied. The temperature was set at (25±0.5)℃, salinity 30~31, pH 7.9~8.1, and dissolved oxygen 4.5~5.5 mg/L in the experiment. The results showed that the half lethal concentrations (LC50) and the safe concentrations of ammonia on the fries of E. coioides with body length 4.4 cm at 24, 48, 72 and 96 h were 5.62, 3.50, 2.93, 2.68 and 0.27 mg/L, respectively, and their corresponding non-ionic ammonia concentrations were 0.23, 0.14, 0.12, 0.11 and 0.011 mg/L, respectively. The LC50and the safe concentrations of ammonia on the fries with length 10.5cm at 24h,48h, 72 and 96 h were 58.6, 56.2, 53.3, 51.4 and 5.13 mg/L, respectively, and their corresponding non-ionic ammonia concentrations were 2.41, 2.32, 2.20, 2.12 and 0.21 mg/L, respectively. The LC50and the safe concentrations of nitrite on the fries of E. coioides with length 4.4 cm at 24, 48, 72 and 96 h were 288.4, 281.8,270.4, 267.3 and 26.7 mg/L, respectively; The LC50and the safe concentrations of nitrite on the fries with length 10.5 cm at 24, 48, 72 and 96 h were 354.8, 346.7, 280.5, 208.4 and 20.8 mg/L, respectively.

S965.3

A

1000-3096(2012)05-0081-06

2011-09-21;

2011-11-15

福建省石斑魚種業(yè)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化工程建設項目

鄭樂云(1969-), 男, 福建羅源人, 主要從事石斑魚養(yǎng)殖與育種方面研究, 電話: 13799848022, E-mail: lyzheng69@sina.com

(本文編輯：譚雪靜)