重鉻酸鉀對大型溞生長繁殖的毒性效應評價

武　娟，胡傳祿，段路路

(上海化工研究院，國家化學品及制品安全質量監督檢驗中心，

上海化學品公共安全工程技術研究中心，上海 200062)

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重鉻酸鉀對大型溞生長繁殖的毒性效應評價

武娟，胡傳祿，段路路

(上海化工研究院，國家化學品及制品安全質量監督檢驗中心，

上海化學品公共安全工程技術研究中心，上海 200062)

摘要：大型溞繁殖試驗是新化學物質申報中二級及以上常規申報必須提供的生態毒理學數據之一。采用半靜態試驗方式測試了重鉻酸鉀對大型溞(Daphnia magna Straus)生長繁殖的毒性效應，試驗濃度設定為0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同時進行空白對照試驗。采用紫外分光光度法對試驗溶液進行濃度分析，實測濃度保持在設定值的±20%內，所以試驗結果以設定值為基礎表示。結果表明：重鉻酸鉀對大型溞21d生長繁殖的無觀察效應濃度為0.03mg/L，最低可觀察效應濃度為0.05mg/L。

關鍵詞：大型溞(Daphnia magna Straus)；重鉻酸鉀；繁殖；毒性；效應

化學品測試是為化學品管理提供受試物的理化特性或危險性、生物系統效應、降解與蓄積、健康效應等數據而進行的一個或一組實驗。測試結果是進行新化學物質危險(害)性鑒別、分類、標簽和現有化學物質風險和安全評價的基礎，也是對化學品進行風險和管理的科學依據。新化學物質是未列入中國現有化學物質名錄的化學物質。年生產或進口量達到10t的新化學物質，在申報登記的生態毒理學數據中，必須包括大型溞繁殖試驗數據[1]。

重鉻酸鉀已作為《化學品測試方法》中藻類生長抑制試驗、溞類急性活動抑制試驗的推薦參比物質，以保證試驗體系的可靠性[2,3]。如實驗室比對結果和ISO 6341給出的重鉻酸鉀對溞類急性活動抑制試驗的24h EC50值范圍為0.6～1.7mg/L。然而，大型溞繁殖試驗至今沒有推薦的參比物。本文研究了重鉻酸鉀對大型溞(DaphniamagnaStraus)生長繁殖的毒性效應，以及其作為試驗參比物的可行性。

1材料與方法

1.1試驗樣品

重鉻酸鉀，純度≥99.8%，橙紅色結晶顆粒，貯于陰涼干燥處。

1.2試驗儀器

Shimadzu UV-240紫外可見分光光度計，PB-10型pH(酸度計)計，JPBJ-608型覆膜電極溶解氧測定儀，Motic SMZ-168型體式顯微鏡，RXZ型多段編程人工氣候箱。

1.3試驗生物

大型溞(DaphniamagnaStraus)，購自天津農學院。在本實驗室馴養至少21d，馴養條件為：Elendt M4培養基；光照：每天16h；水溫：20℃±2℃；每天喂食1次濃縮的斜生柵藻和小球藻的混合藻液。試驗之前，大型溞健康生長與繁殖無異常現象。

1.4試驗設計

設置7個試驗濃度，分別為：0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同時進行空白對照組(Elendt M4培養基)試驗。對照組和濃度組都設為10個平行，每個平行1只親溞。

1.5暴露條件

試驗周期：21d；試驗暴露方式：半靜態(每周更換3次試驗培養基)；負載量：每100mL試驗溶液1只親溞；光照：每天16h；水溫：20℃±2℃；溶解氧濃度：6.07mg/L～7.61mg/L；飼喂：每天喂食1次濃縮藻液，飼喂量為0.10mg C/溞·d。

1.6觀察與測定

從第一批幼溞出現開始，每天移出和記數每只親溞所產幼溞。統計存活幼溞數量，但出現死胎或死溞也應記錄。每天記錄親溞死亡數。試驗結束時用Motic體視顯微鏡及軟件測量親溞體長(即身體長度，不含肛刺)。每周測定1次換培養基前后所有試驗容器中的溶解氧濃度、溫度和pH值。每周測定1次換培養基前后試驗溶液中受試物濃度。

2結果

2.1定量分析方法驗證

2.1.1分析條件

Shimadzu UV-240紫外可見分光光度計。波長：370nm；光程：10mm；吸收池類型：石英比色皿。

2.1.2線性

用Elendt M4培養基配制重鉻酸鉀濃度為0.01mg/L、0.02mg/L、0.04mg/L、0.08mg/L、0.16 mg/L和0.32mg/L的標準溶液，分析各濃度吸光值與濃度的線性關系。得回歸線性方程為：y=0.0158x+0.0012，R2=0.9991。由上述回歸曲線可知，該方法對重鉻酸鉀的線性范圍是0.01mg/L ～0.32mg/L。

2.1.3精密度

對標準溶液中3組濃度(0.01mg/L、0.04mg/L和0.16mg/L)分別重復測定6次，相對標準偏差分別為4.38%、2.13%和2.84%。

2.1.4添加回收率

配制0.02mg/L、0.05mg/L和0.10mg/L 3個濃度梯度的重鉻酸鉀水溶液，每個濃度重復3次，根據每個濃度的平均吸光值求出濃度。計算得到回收率分別為105.5%、111.1%和111.1%。

2.2穩定性分析

配制0.10 mg/L的樣品水溶液，將該溶液放置在與毒性試驗相同的環境下，分別于0h及每間隔24h取樣測定濃度。結果表明，重鉻酸鉀的水溶液在96h內維持在設定濃度的80%～120%。因此，結果以設定值為基礎。本試驗選擇每周更換3次試驗溶液的半靜態試驗方式，受試物濃度滿足保持在設定值±20%以內的要求。

2.3試驗采樣與濃度分析

采用紫外分光光度法測定試驗過程中的溶液濃度，每周隨機1次更換試驗溶液時，測定新配制的最高濃度(0.25mg/L)與最低濃度(0.02mg/L)試驗溶液，以及最高濃度(0.25mg/L)與最低濃度(0.02mg/L)組中待更換的舊的試驗溶液。每個平行取樣體積為5mL。取樣時避免碰傷親溞。根據測試結果，該受試物濃度保持在設定值的±20%內，所以試驗結果以設定值為基礎表示。

2.4試驗容器中的水質

整個試驗期間，所有試驗容器中溶液pH值在6.78～7.26，溶解氧(DO)為6.07～7.61mg/L，溫度為21.1～21.6℃。

2.5親溞的死亡數及其死亡時間

試驗過程中，0.02mg/L、0.03mg/L和0.05mg/L濃度組沒有觀察到死亡。但是，隨著濃度的增高，0.07mg/L和0.11mg/L濃度組在試驗第14d各死亡1只親溞，0.17mg/L劑量組在試驗第9d死亡1只親溞，0.25mg/L濃度組在試驗第8 d死亡1只親溞。

2.6親溞的生長

試驗結束時親溞體長的測量結果見表1。結果表明不影響親溞生長的濃度劑量為0.03mg/L，但是隨著濃度的增加，親溞的生長抑制表現顯著(P<0.05)。

表1　試驗結束時存活親溞體長　mm

2.7繁殖情況

對照組和試驗組在初次產溞時間上沒有明顯的差別(P>0.05)。0.02mg/L和0.03mg/L濃度組每只存活親溞所產存活幼溞總數與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，但是，隨著濃度的增高，0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L和0.25mg/L濃度組每只存活親溞所產存活幼溞總數明顯減少，與對照組相比差異具有顯著性意義(P<0.05)。每只親溞所產存活幼溞的完整記錄見表2～表9。

表2　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(對照組)

表3　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.02mg/L組)

表4　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.03mg/L組)

表5　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.05mg/L組)

表6　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.07mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計入統計。

表7　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.11mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計入統計。

2.8內稟增長率

內稟增長率是種群的瞬時增長率，它不僅決定于出生率和死亡率，而且決定于種群世代發育時間。因此，內稟增長率是描述種群增長能力的一個理想指標[3]。本研究中各試驗濃度組大型溞的內稟增長率見表10。應用SPSS軟件，通過概率單位法統計得出：重鉻酸鉀對大型溞種群增長產生抑制的效應濃度EC10為0.050mg/L，EC20為0.231mg/L。

表8　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.17mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計入統計。

表9　每只親溞所產存活幼溞的完整記錄(0.25mg/L組)

注：“-”表示該平行中親溞死亡，該平行不計入統計。

表10　內稟增長率

2.9最低可觀察效應濃度(LOEC)與無觀察效應濃度(NOEC)

應用SPSS軟件，通過單因素方差分析(ANOVA)方法得出：重鉻酸鉀對大型溞生長和大型溞繁殖的21d最低可觀察效應濃度為0.05mg/L，無觀察效應濃度為0.03mg/L。

3小結

大型溞是一種指示水環境污染程度的重要的淡水類浮游動物。在中國環保部的化學品測試方法中，已給出重鉻酸鉀對大型溞急性活動抑制的24h EC50值為0.6～1.7mg/L[3]。本研究結果顯示：重鉻酸鉀對大型溞生長和大型溞繁殖的21d最低可觀察效應濃度為0.05mg/L，無觀察效應濃度為0.03mg/L。由此可見，大型溞的繁殖試驗對化合物的毒性檢測有更高的靈敏度。另外，本研究嚴格執行化學品測試方法，所得出的效應濃度結果可以為重鉻酸鉀作為大型溞繁殖試驗的參比物質提供數據支撐和參考。從效應濃度的大小可見，重鉻酸鉀對水生生物具有很大的毒性，對制訂廢水排放濃度標準和漁業水質標準、防治污染和保護漁業資源等有參考依據。

參考文獻：

[1]中華人民共和國環境保護部. 新化學物質申報登記指南[Z]. 2010.

[2]環保部化學品登記中心. 化學品測試方法, 生物系統效應卷[M]. 北京: 中國環境出版社, 2013: 6-21, 22-29.

[3]單訪, 況榮平. 蘋果棉蚜種群內稟增長率的研究[J]. 動物性研究, 1988, 9(3): 285-290.

Evaluation of Toxic Effects on the Growth and Reproduction of Daphnia Magna with Potassium Dichromate

WU Juan,HU Chuan-lu,DUAN Lu-lu

(Shanghai Research Institute of Chemical Industry, National Supervision & Inspection Center for Safety Quality of Chemicals and Chemical Articles, Shanghai Engineering Research Center of Chemicals Public Safety, Shanghai 200062 ,China)

Abstract：The provision of eco toxicological data in the reproductive study of Daphnia Magna is indispensable for the declaration of new chemical substance in Regular Declaration level 2 and above. In the semi-static toxicity tests, the toxicity effect on the Daphnia Magna Straus has been observed under the environment of Potassium Dichromate, with respective setting concentrations as 0.02mg/L,0.03mg/L,0.05mg/L,0.07mg/L,0.11mg/L,0.17mg/L and 0.25mg/L, and compared with a blank control test. The concentrations of these solutions were under the monitor through Ultraviolet Spectrophotometric method with the results that the variation of real concentrations maintained under ±20% from setting. The laboratory results were therefore presented under the values of setting concentrations. The result suggests that the NOEC (No Observed Effect Concentration) and LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) of Potassium Dichromate on Daphnia Magna through 21d (21 days test) were 0.03mg/L and 0.05mg/L respectively.

Key words：Daphnia Magna Straus,potassium dichromate,reproduction,toxicity;effect

收稿日期：2015-08-11

基金項目：上海市科委國際合作項目(13230700600)。

作者簡介：武娟，工程師。

中圖分類號：X82

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)02-0082-06