重金屬Cd、Zn對文蛤的急性毒性和聯合毒性

摘要：采用急性攻毒和聯合攻毒方法，研究了Cd2+、Zn2+對文蛤的毒性作用。急性毒性試驗結果表明：Cd2+對文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分別為2.243、1.557 mg/L；Zn2+對文蛤的2 d LC50、 4 d LC50分別為26.881、5425 mg/L。聯合毒性試驗結果表明：高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現為協同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協同作用變弱；低濃度Cd2+和高濃度Zn2+對文蛤表現為拮抗作用。

關鍵詞：鎘；鋅；文蛤；LC50；聯合毒性作用

中圖分類號： X174 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0241-03

收稿日期：2013-10-16

基金項目：福建省高校服務海西建設重點項目（編號：A102）；泉州師范學院自選課題（編號：2008KJ06）；碩士學位授予單位立項建設學科項目。

作者簡介：陳細香（1972—），女，福建莆田人，博士，副教授，主要從事環境毒理學研究。E-mail：cxx02@qztc.edu.cn。大多數重金屬具有毒害危險，屬于極毒且較易侵入的元素，在水體中極易富集，具有顯著的生物毒性。有關學者已就重金屬污染對貝類的毒性及其毒害機理進行了深入研究[1-2]。在水環境中重金屬鎘、鋅往往是共存的，由于其原子結構相似，離子半徑、電負性相近，在同一生物系統中它們之間可能發生相互作用和干擾。如侯麗萍等以草魚為供試材料，對鎘、鋅離子的聯合毒性進行了研究[3]；盧國棟就鎘、鋅對前列腺的聯合毒性作用進行了研究[4]。但目前對海洋貝類受鎘、鋅離子聯合毒性影響的研究在國內尚未見報道。

文蛤（Meretrix meretrix）別稱黃蛤、海蛤、貴妃蚌、青蛾，屬雙殼綱（Bivalvia）真瓣鰓目（Eulameltibranchia）簾蛤科（Veneridae）文蛤屬（Meretrix）。文蛤常棲息在有淡水注入的內灣入海河口附近的平坦沙質灘涂上，營埋棲生活，地理分布較廣，是我國重要的經濟貝類之一。福建省沿海出口貝類就是以文蛤為主，產地包括連江縣、福清市、云霄縣，后又開發了長樂市、平潭縣等地[5]。文蛤因其肉嫩味鮮，營養豐富，素有“天下第一鮮”之稱，深受廣大消費者喜愛。鑒于近年來工業“三廢”和農業污染物在海域中大量排放，對海洋生物尤其是底棲類生物的生長、繁衍和海產品食品安全構成嚴重威脅[6]，本研究探討了Cd2+、Zn2+對文蛤的急性毒性及聯合毒性效應，旨在為文蛤的人工養殖提供基礎資料和理論依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗動物供試動物為健康文蛤，購自福建省泉州市某大型超市，參照文獻[7]提供的方法對其性狀進行測定，結果表明供試文蛤體重16.96～30.12 g，貝高3.49～3.78 cm，貝寬4.08～4.51 cm，貝長2.05～2.32 cm。將購買的文蛤先在實驗室暫養2 d，暫養期間12 h換水1次，充氧 30 min。試驗前選擇健康、反應靈敏、大小基本一致的文蛤隨機分組。

1.1.2試劑與設備CdCl2·2.5H2O（分析純，上海金山亭新化工試劑廠）、ZnSO4·7H2O（分析純，上海聯試化工試劑廠），分別用蒸餾水配制成Cd2+、Zn2+濃度為1 g/L的母液，備用。試驗時量取一定量母液加入到盛有1 L海水（鹽度22‰～23‰）的試驗容器中，用玻璃棒攪拌均勻，配制成所需濃度的試驗液。

充氧泵、電子天平、溫度計、pH試紙。

1.2暴露試驗

試驗用水通過符合中國沿海海水成分研制的海鹽溶解于自來水進行配制。在每次換自來水前進行1 d以上的充分曝氣，以消除Cl-對文蛤的毒害和保持相應理化因子的穩定。試驗在直徑20 cm、高8 cm的塑料盆中進行，每個塑料盆中加 250 mL 藥液，并放入10只文蛤。為減少試驗容器對毒物的吸附，試驗前用質量濃度5%的稀硝酸浸泡試驗容器1 d以上。

1.3方法

1.3.1預試驗參照文獻中一般養殖貝類安全濃度以及水質標準[8]，設計重金屬濃度梯度進行預試驗，對每個重金屬濃度處理分別隨機放入10只暫養過的文蛤。試驗開始后每隔12 h進行觀察，記錄每組文蛤的分泌物變化、活動狀態以及死亡數，并及時撈出死亡文蛤。找出每種重金屬對文蛤在 1 d 內的全存活濃度和全致死濃度，確定各試驗重金屬濃度范圍。

1.3.2單一重金屬離子對文蛤的急性毒性試驗

1.3.2.1試驗方法采用靜水停食試驗法，根據預試驗結果，按等對數間距設5個濃度組、1個對照組，組內設有3個平行，每個濃度組各放10只暫養過的文蛤，開展單一重金屬離子對文蛤的急性毒性試驗。試驗期間每隔12 h換水1次，充氧30 min。試驗前3 h連續觀察，然后在試驗1、2、3、4 d分別記錄文蛤存活情況、死亡和中毒癥狀，4 d后終止試驗。

1.3.2.2數據處理方法用概率單位法分別求出Cd2+、Zn2+在2、4 d 的半致死濃度（LC50），以及各自的95%置信區間[9]。采用常規方法計算安全濃度（SC），其計算公式為：

SC=f×LC50。

式中：f為安全系數，鎘、鋅均屬于易侵入、積累性強、毒性較大的物質，所以f值取0.01[10]；LC50是指4 d的半致死濃度。

1.3.2.3死亡判定參考董學興判定文蛤死亡的方法[11]。將受刺激后不能自動閉合和張口的文蛤取出，確認其死亡后記入死亡數中；閉合文蛤在換液后連續3 h不能開口的，取出干放1個晚上，再放入海水中，1 h后仍不張口的文蛤也計入前1 d死亡的文蛤數；將放入海水中仍能張口自如的文蛤計入前1 d的存活數，在后續試驗統計總數中棄去。

1.3.32種重金屬離子對文蛤的聯合急性毒性試驗

1.3.3.1試驗方法本研究以單一重金屬離子4 d半致死濃度作為致死閾濃度，計為1 個毒性強度單位。以加和等毒性強度[12]方式設置Cd2+、Zn2+聯合毒性濃度梯度，定性研究這2種重金屬離子的聯合效應，Cd2+、Zn2+毒性強度加和方式依次為A（1.0+0.0）、B（0.8+0.2）、C（0.6+0.4）、D（0.4+0.6）、E（0.2+0.8）、 F（0.0+1.0）等6個組合，其中A組、F組為對照組，各梯度組總毒性強度均為1 個毒性強度單位，組內設3 個平行。連續觀察受試對象的活動狀況，及時取出死亡個體，分別在試驗1、2、3、4 d觀察記錄文蛤的存活情況，及時撈出死亡文蛤，4 d后終止試驗。

1.3.3.2數據處理方法根據4 d內2種重金屬離子聯合毒性質量濃度梯度組在對文蛤的影響，繪制各聯合毒性質量濃度梯度與4 d文蛤死亡率的關系圖，分析2種重金屬離子對文蛤的毒性影響[13]。如果其毒性效應等于對照組，表明具有加和作用；如果其毒性效應大于對照組，表明具有協同作用；如果其毒性效應小于其中毒性強度較高者，則表明具有拮抗作用；如果其毒性效應大于等于其中毒性強度較高者，而小于對照組，則表明毒性作用具有相互獨立性。

2結果與分析

2.1Cd2+、Zn2+對文蛤的中毒癥狀及急性毒性效應

Cd2+、Zn2+對文蛤的急性毒性試驗結果見表1。不同濃度重金屬離子的毒性有所不同，重金屬離子濃度愈高，毒性愈強。高濃度重金屬離子組的文蛤中毒反應較明顯且較迅速，短期內文蛤就出現死亡；而在低濃度重金屬離子組，文蛤中毒反應較緩慢，要經過較長時間才會出現死亡。具體表現為，隨Cd2+ 、Zn2+濃度升高，文蛤活動越遲鈍，收縮越緩慢，且水體較渾濁，微微泛油性，貝殼呈半掩狀，對刺激無反應，最后隨重金屬在體內的累積而中毒死亡，死亡文蛤極易腐爛變質，發出胺臭味。

不同重金屬對文蛤的毒性也不同。Zn2+對文蛤的脅迫效應不如Cd2+明顯，1 d內接觸高濃度Zn2+試液的文蛤較相同濃度的Cd2+處理死亡不明顯，隨著時間的延長，文蛤死亡數逐漸增多，試驗前期、后期貝殼口海綿狀物質均相對較少。

3結論與討論

3.1結論

文蛤存活率與重金屬離子濃度呈負相關關系，而且顯示出一定的時間-效應關系，即隨著重金屬離子濃度升高，文蛤存活率降低。

急性毒性試驗表明，Cd2+對文蛤的毒性比Zn2+強，Cd2+對文蛤的2 d LC50、 4 d LC50 分別為2.243、1.557 mg/L；Zn2+對文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分別為26.881、5.425 mg/L。Cd2+對文蛤是中毒性毒物，安全濃度為0.156 mg/L；Zn2+對文蛤是中毒性毒物，安全濃度為0.543 mg/L。

聯合毒性試驗表明，高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現為協同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協同作用變弱；高濃度Zn2+和低濃度Cd2+對文蛤表現為拮抗作用，但隨著Zn2+濃度增大，又表現為相互獨立作用。

3.2不同重金屬離子對文蛤毒性效應問題的探討

重金屬在環境中遷移時，一旦進入食物鏈，就可能由于生物濃縮、放大作用在生物體內蓄積，從而對海洋生物產生毒害作用。但是重金屬對海洋生物的毒性也不是一成不變的，而是受多種因素的影響，主要包括溫度、pH值、硬度、溶解氧濃度、光、鹽度、生物狀況等。本研究在保持以上因素基本穩定的情況下，采用靜水停食法進行研究，得出Cd2+ 、Zn2+對文蛤的安全濃度分別為0.156、0.543 mg/L，Cd2+、Zn2+對文蛤都是中毒性毒物。Zn2+對文蛤的毒性較Cd2+ 要弱，這與大多數以往研究結果[14-15]一致。Cd作為生物非必需元素，在生命活動中不具有生物學意義，不管其濃度高低，對生物均表現為毒性效應。而Zn屬于生物必需微量金屬元素，在海洋環境中適當濃度的必需微量金屬元素對維持生物正常生長發育和新陳代謝具有極為重要的意義，但當環境中金屬元素含量超過閾值時，將對生物產生毒性效應[16]。關于重金屬對生物體的毒性作用機制，目前尚不清楚，須要進一步研究。

3.3重金屬離子間聯合毒性效應問題的探討

毫無疑問，多種重金屬共同作用于同一目標生物體時存在聯合作用，而聯合作用是一個很復雜的問題，影響重金屬聯合毒性作用的因素包括：環境介質的種類和pH值，受試物濃度及其配比，染毒時間，受試組分間接觸程度和加入的先后順序，指示生物的類別及其年齡、性別、大小等，在水體中還要考慮水體鹽度、溫度、硬度等，其聯合毒性作用效應不僅與污染物的組成有關，也與測試生物有關，此外不同的毒性配比也可能產生不同結果。關于鎘、鋅對生物的聯合毒性作用，各文獻報道并不一致，如王銀秋等研究了鎘、鋅對鯽魚、泥鰍的聯合毒性，結果表明二者有明顯的協同作用[17]；王瑩等以水螅為試驗生物，采用相加指數法研究了鉛、鎘、鋅等3種重金屬離子復合污染物的聯合毒性，結果發現鎘、鋅共存時主要表現為協同作用[18]；國外學者對哺乳動物中鎘、鋅離子的聯合作用的研究較為深入，認為鋅對鎘毒性存在有拮抗作用，這種拮抗作用表現為鋅對鎘的吸收、鋅對鎘代謝和毒性、鋅對鎘致癌致畸作用的影響等方面[19]；盧國棟發現，鎘染毒會造成小鼠前列腺腹葉和背側葉的臟器指數下降，而添加鋅后該毒效應隨之下降乃至消失[4]；侯麗萍等以草魚種為試驗材料開展聯合毒性試驗，結果表明鎘、鋅對草魚種的聯合毒性在試驗1、2 d 為拮抗作用，這種作用隨試驗時間延長而減弱，在試驗4 d表現為協同作用[3]。本研究結果表明，高濃度Cd2+和低濃度Zn2+對文蛤表現為協同作用，并隨著Cd2+濃度減小，協同作用變弱；高濃度Zn2+和低濃度Cd2+對文蛤表現為拮抗作用，但隨著Zn2+濃度升高，又表現為相互獨立作用。導致這些結果不同的原因是多方面的，可能是由于生物本身的生理機能（主要是酶結構）不同，則表現為對重金屬聯合作用機制的不同[20]。目前鎘、鋅聯合作用的機理尚無定論，有待進一步研究。

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