苯類和酚類有機物對斑馬魚急性毒性效應的研究綜述

杜娟娟，李 梅，逯南南，宋武昌，孫韶華，賈瑞寶

(1．山東建筑大學市政與環境工程學院，山東濟南 250101;2．山東省城市供排水水質監測中心，山東濟南 250021)

近年來，我國水環境中苯類、酚類有機物的污染問題日益嚴重。污染廢水會對人體和水生生物產生不同程度的急性或者慢性毒性效應［1］，嚴重影響水生生態系統穩定及人體健康。研究表明斑馬魚對水環境變化十分敏感，其呼吸運動、神經行為等都是水質毒性檢測的重要指標［2］，利用斑馬魚進行急性毒性試驗成為檢測水中有機物綜合毒性的有效方法。在20世紀70年代末，國外就已經開始將斑馬魚應用于急性毒性、遺傳學、環境危險評價的研究中［3］，國際標準化組織還將斑馬魚標定為生態毒性測試的標準用魚。苯類、酚類有機物為工業、醫藥等產生的主要污染物，目前斑馬魚在此類有機物的急性毒性檢測方面也有廣泛應用［4］。本文探討了苯類、酚類污染物對斑馬魚成魚及胚胎的急性毒性研究，對于開展此類污染物的生物毒性評價及水環境安全性評估有重要意義。

1 苯、酚類有機物對斑馬魚的急性毒性

1．1 單一苯類、酚類有機物對斑馬魚的急性毒性

1．1．1 氯酚類化合物

氯酚類化合物(CPs)主要通過醫藥、工業廢水進入水環境中［5］，是水環境中廣泛存在的一類有機污染物。研究表明CPs對人和動物有嚴重的三致突性，且具有環境穩定性、生物累積性和生物毒性，因而有關此類化合物在水環境中的生物毒性效應的研究是不少學者關注的焦點。目前水環境中普遍存在的氯酚類化合物主要有 2，4-氯酚、2，4，6-氯酚、4-氯苯酚和五氯酚等［6］。邢軍［7］考察了4-氯苯酚對斑馬魚的急性毒性作用，結果顯示4-氯苯酚對斑馬魚的毒性機理為麻醉型毒性，屬于高毒物質，且斑馬魚對4-氯苯酚的敏感程度和耐受能力均較好，試驗結果穩定。羅茜等［8］研究2，4-CP、2，4，6-TCP、PCP對水生生物的急性毒性，結果表明斑馬魚對這三種化合物十分敏感，PCP對斑馬魚的毒性高于2，4，6-TCP。在邢軍、羅茜等研究的基礎上，總結氯酚類化合物對斑馬魚急性毒性作用(如表1所示)，三者的毒性大小:PCP ＞2，4，6-TCP ＞4-氯苯酚，分別屬于劇毒、高毒、中毒物質，隨苯環上氯原子的增加，氯酚化合物的毒性增加［7-10］。

表1 氯酚化合物對斑馬魚的急性毒性試驗Tab．1 Chlorophenol Acute Toxicity Test on Zebrafish

1．1．2 苯酚類化合物

苯酚類化合物是一類具有中等毒性的有機化合物。許多化學有機合成工業、塑料、醫藥、紡織、印染、農藥等廢水中均含有苯酚類化合物，主要有雙酚A、四溴雙酚A、對甲酚、間甲酚和2，4-二叔丁基酚等。含酚廢水是當今世界上危害大、污染范圍廣的工業廢水之一。目前，酚類化合物在水環境中的降解性能、代謝轉化和生態毒理效應成為研究的重點［11］。房妮等［12，13］采用靜水法測試了2，4-二叔丁基酚、間甲酚和對甲酚對斑馬魚的單一急性毒性，根據魚類急性毒性分級標準(見表2)，2，4-二叔丁基酚對斑馬魚的急性毒性為高毒，間甲酚和對甲酚為中毒，三者均對斑馬魚有蓄積毒性。TBBPA對水生生物也有強毒性，Deng等［14］研究表明TBBPA對魚類的 LC50為0．40～3．53 mg/L，其中斑馬魚較為敏感，約2．31 mg/L。劉紅玲等［15］研究了BPA和TBBPA對斑馬魚的急性毒性效應，結果表明BPA和TBBPA對斑馬魚有明顯毒性，二者均屬高毒物質。

表2 魚類急性毒性分級標準Tab．2 Acute Toxicity Grading Standard of Fishes

1．1．3 苯類化合物

水環境中苯類化合物大多是有毒有害物質，隨工業、農業、生活污水進入水體，危害水生生物，引起生物的癌變、畸變和突變。其污染效應也會通過食物鏈的遷移、生物富集作用威脅人類健康［16-19］。針對苯類對斑馬魚急性毒性，許多學者也對苯類污染物取代基與其毒性大小的關系及毒性機理進行了研究。邢軍［7］考察了苯、苯酚、氯苯等對斑馬魚的急性毒性，結果表明苯類化合物毒性大小與取代基的類型有關，-Cl的毒性大于-OH。李靜等［20］研究硝基苯對魚的急性毒性，結果發現硝基苯類化合物隨苯環上硝基數的增加，其急性毒性增加。范亞維等［21］以斑馬魚為試驗生物，研究了甲苯、乙苯和二甲苯對斑馬魚的毒性效應，結果表明這三種物質屬于非極性麻醉性化合物，對斑馬魚均為中等毒性，其疏水性越大，對斑馬魚的生物毒性越大，毒性大小:乙苯＞二甲苯＞甲苯。各種苯類化合物對斑馬魚的毒性效應(見表3)，其中氯苯毒性最大，說明-Cl毒性＞-OH毒性＞-CH3毒性，取代基數量越多毒性越大。

表3 苯類化合物對斑馬魚的急性毒性Tab．3 Acute Toxicity of Benzene Compounds on Zebrafish

1．2 多種有機物聯合作用對斑馬魚的急性毒性

苯類、酚類化合物各個單體在水環境中可以單獨存在，也可以復合存在［22］。在水環境中，大多數化合物是復合存在的。宋志慧等［23］研究三苯基錫和五氯酚對斑馬魚急性毒性作用，結果發現三苯基錫與五氯酚的聯合毒性表現為協同作用，毒性大于各單體毒性。楊霓云等［24］研究五氯酚、鄰氯苯酚和2，4-二氯苯酚對斑馬魚聯合毒性，結果發現五氯酚分別與鄰氯苯酚、2，4-二氯苯酚共存或三者同時存在時，對斑馬魚的聯合毒性效應均表現為協同作用，五氯酚對斑馬魚的毒性劇增，其48 h-LC50明顯降低。房妮等［12］通過Marking相加指數法和毒性單位分析法評價了甲酚與2，4-二叔丁基酚對斑馬魚的聯合毒性作用，結果表明在等毒性配比條件下，兩者的24、48、72 h和96 h時聯合毒性作用均表現為拮抗作用。邢軍［7］測試了苯、氯苯、苯酚和4-氯酚對斑馬魚的急性毒性作用，結果顯示苯、苯酚、氯苯和4-氯苯酚對斑馬魚的聯合毒性表現為協同作用，-Cl與-OH的聯合毒性大于單體-Cl、-OH毒性。

2 苯類、酚類有機物對斑馬魚胚胎的急性毒性效應

2．1 對斑馬魚胚胎的單一毒性作用

斑馬魚胚胎作為一種模式生物，在生物學各個領域也已得到廣泛應用。對斑馬魚來說，胚胎是其最敏感的生命階段之一，從胚胎發育到孵化可觀察到不同生物指標［25］(見表4)，其中心血管、骨骼、神經肌肉、血液循環等胚胎發育終點指標可作為評價污染物毒性的重要指標［26］。端正花等［27］將斑馬魚胚胎暴露于雙酚A中，發現斑馬魚胚胎表現出顯著的亞急性毒性效應，較低濃度雙酚A即可損傷斑馬魚胚胎DNA。Deng等［14］發現，四溴雙酚A對斑馬魚胚胎發育急性毒性顯著，可導致胚胎發育延緩、尾部畸形、心律不齊、血流障礙及孵化率低等現象。王艷萍等［28］研究發現當多氯聯苯濃度≥0．25 mg/L時，對斑馬魚胚胎有致死和致畸效應，斑馬魚受精卵的孵化率、致畸率、死亡率與多氯聯苯濃度存在顯著的劑量-效應關系;當多氯聯苯濃度 ＜0．25 mg/L時，對斑馬魚胚胎發育沒有明顯影響。陳粉麗等［29］研究氯代苯類化合物對斑馬魚胚胎的單一急性毒性，結果發現氯代苯類化合物對斑馬魚胚胎毒性大小與其相對分子質量、取代基位置及取代基數量有關，毒性大小:1，2，4-三氯苯 ＞對二氯苯 ＞間二氯苯＞鄰二氯苯＞一氯苯。

表4 胚胎發育過程72 h中可觀察到的毒理學終點Tab．4 Endpoints Observed in Duration of 72 Hours during Development of Embryo

2．2 對斑馬魚胚胎的聯合毒性作用

斑馬魚胚胎毒性技術也可以用來測定復合污染物毒性并分析污染物的致畸、致死效應。研究發現苯酚類有機物之間相互復合或與其他化合物聯合會對斑馬魚胚胎產生協同或拮抗效應［6］。端正花等［30］對斑馬魚胚胎進行了PCP和BPA聯合毒性測定，結果表明當PCP和BPA毒性效應配比=1∶1時，斑馬魚胚胎24 h死亡率表現為協同作用，72 h心包囊腫表現為拮抗作用;當PCP和BPA毒性效應配比≠1∶1時，32 h血流障礙表現為拮抗作用。周宇等［31］研究氯代苯類有機物對斑馬魚胚胎毒性效應，結果表明氯苯類有機物對斑馬魚胚胎聯合毒性有明顯抑制作用，對胚胎有致死、致畸作用。應用斑馬魚胚胎發育技術，通過觀察胚胎形態上的變化，對污染物的生物毒性進行研究，對揭示污染物的毒性作用機制，提高檢測的靈敏度具有重要指導意義。

3 討論

(1)水環境中各種污染物并不是單一存在的，僅考慮單一污染物的影響明顯不足，各污染毒物之間存在著協同、相加、拮抗等聯合毒性效應，不同污染物復合暴露的毒性效果也存在較大差異性。因此，需從聯合毒性效應的角度對水環境污染進行綜合評價，從而制定出對保護水環境有利的控制標準，多角度、全方位監測并改善水環境，保障水產品質量安全。同時，由于水環境中苯類、酚類有機物的含量相對較低，低濃度、長時間暴露條件下對生物體的影響還需要進一步的研究，這對于揭示有機物對生物體的毒性機理有著重要意義。

(2)斑馬魚胚胎毒性的研究成果已經廣泛應用于不同領域，隨著研究的進一步深入，未來可利用斑馬魚胚胎毒性技術來判斷、分析水環境中污染毒物的毒性作用及對人類和其他生物潛在的危害程度，尤其是致死、致突、致畸等效應，從而有效開展水環境安全性評估。

綜上所述，苯類、酚類有機污染物對斑馬魚成魚及胚胎單一毒性、聯合毒性指標都可以作為水環境監測的重要指標，檢測水環境中有機毒物的綜合毒性。利用斑馬魚對水質變化的靈敏反應，檢測水環境中有機污染物的毒性，對保障人類飲用水安全及水環境生態穩定有重要意義，相信隨著研究的不斷深入，斑馬魚在水環境監測領域將會發揮越來越大的作用。

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