不同硬度條件下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性

熊小琴，羅思，吳本麗,3，王劍偉

1.中國科學院水生生物研究所，武漢430072

2.中國科學院大學，北京100049

3.安徽省農業科學院水產研究所，合肥230031

不同硬度條件下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性

熊小琴1,2，羅思1,2，吳本麗1,2,3，王劍偉1,*

1.中國科學院水生生物研究所，武漢430072

2.中國科學院大學，北京100049

3.安徽省農業科學院水產研究所，合肥230031

為研究水體硬度對稀有鮈鯽Cd2+和Cu2+毒性效應的影響，開展了96 h急性毒性試驗。試驗結果發現，當水體硬度(以CaCO3計，下同)為50 mg·L-1、250 mg·L-1、450 mg·L-1時，Cd2+對稀有鮈鯽的96 h半數致死濃度(96 h-LC50)分別為4.30 mg·L-1、12.06 mg·L-1、19.99 mg·L-1,對應的安全濃度(SC)依次為0.430 mg·L-1、1.206 mg·L-1、1.999 mg·L-1；Cu2+對稀有鮈鯽的96 h-LC50分別為0.046 mg·L-1、0.148 mg·L-1、0.228 mg·L-1，對應的SC依次為0.0046 mg·L-1、0.0148 mg·L-1、0.0228 mg·L-1。計算得到Cd2+對稀有鮈鯽急性毒性與水體硬度的擬合方程為ln 96 h-LC50=0.687 lnH-1.243(r=0.998)；Cu2+對稀有鮈鯽急性毒性與水體硬度的擬合方程為ln 96 h-LC50=0.727 lnH-5.923(r=0.999)，Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的硬度斜率分別為0.687和0.727。這些結果表明，水體硬度可有效降低Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性，且稀有鮈鯽的硬度斜率與其他物種差異較大。在評估不同硬度水體下Cd2+和Cu2+的生物毒性及其生態風險時，應根據測試物種特異的硬度斜率而定。

水體硬度；Cd2+；Cu2+；稀有鮈鯽；急性毒性

熊小琴,羅思,吳本麗,等.不同硬度條件下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性[J].生態毒理學報，2016,11(3):316-322

Xiong X Q,Luo S,Wu B L,et al.Acute toxicity of cadmium and copper toGobiocypris rarusunder different water hardness[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(3):316-322(in Chinese)

隨著工農業的發展，排污量逐漸增加，我國水體重金屬污染問題已十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80.1%[1]。以長江水系為例，各個江段均已受到不同程度的重金屬污染[2]。水體中的重金屬濃度過高時可對生物產生直接毒性作用。此外，由于重金屬具有親脂性、高富集性和難降解性等特點，它們進入水體后極易在水生生物體內積累，并隨著生物營養級的升高而增大，進一步增加其潛在危害[3-4]。有研究表明，在已知的人類疾病中70%～80%與水體重金屬污染有關[5]。在我國，重金屬被認為是嚴重威脅生態環境和人類健康的污染物之一[6]。

銅和鎘是我國水體中2個較為常見的重金屬污染物。鎘(Cd2+為主)由于能使蛋白質變性，且無法通過水體的自凈作用去除，是一種會對環境、水生生物和人體健康造成潛在危害的重金屬[[7]。美國毒性管理委員會(ATSRD)把鎘列為第六大危害人體健康的有毒物質，聯合國環境規劃署(DNFP)將鎘列入重點研究的環境污染物，世界衛生組織(WTO)把鎘作為優先研究的食品污染物。相比之下，由于藻類控制劑硫酸銅(CuSO4)的廣泛使用已使銅(Cu2+為主)成為養殖水體重要的污染物[8]。近年來，我國水體已受到不同程度的鎘和銅污染[9-12]，從我國七大水系的調研結果可以看出，長江水系Cd污染僅次于Hg、COD、BOD和揮發酚；黃河水系有16.7%的斷面總Cd含量超標；淮河干流總Cd含量超標率為16.7%；海灤河總Cd含量平均超標率為16.7%～83.9%；大遼河水系污染較輕，在對所統計的26個國控湖泊、水庫的監測中發現了不同程度的Cd污染，污染程度仍次于Hg[13]。非污染水體中銅含量在2 μg·L-1以下，但在污染較嚴重的礦區附近沉積物中的銅含量可高達5 000 mg·kg-1以上，如江西德興銅礦區、湖北大冶市銅綠山礦區、浙江哩鋪銅礦區附近沉積物中銅含量都遠遠超過了國家環境二級標準[14]。因此，開展Cd2+和Cu2+的生物毒性測試及其生態風險評估對于水質基準制定和生態環境保護具有重要的意義。

大量研究表明，水體理化因子如溫度、硬度、堿度、有機碳含量、pH等[15-18]，以及生物因子如生長期、攝食等[19-20]都可能對重金屬的生物毒性測試造成影響，進而影響實驗結果的可比性和有效性[21]。盡管水體硬度減緩重金屬生物毒性的作用機制存在爭議[18,22,23]，水體硬度對重金屬生物毒性的減緩作用已被廣為認可。王偉莉等[24]研究發現，Cd2+和Cu2+對金鯽魚的急性毒性均隨著水體硬度的增加而減低。此外，周永欣等[25]還研究發現，水體硬度對Cu2+生物毒性的減緩作用在不同物種之間存在差異，水體硬度對鰱的保護作用明顯大于對大鱗副泥鰍的保護作用。中國地表水總硬度范圍較廣在4.5～ 15 600 mg·L-1(以CaCO3計)之間，小于150 mg·L-1的軟水和極軟水面積占42%，150～300 mg·L-1的適度硬水占34%，300～450 mg·L-1的硬水占11%，大于450 mg·L-1的極硬水占13%[26]。以流域分，總硬度從高到低的排列順序為：珠江流域、長江流域、紅河流域、怒江流域、瀾滄江流域、伊洛瓦底江流域[27]。從全國范圍來看，受干旱程度和降水大小的影響，總硬度的變化趨勢為：從東到西逐漸降低,從南到北逐漸升高。

稀有鮈鯽(Gobiocypris rarus)是我國《化學品測試方法》和《水和廢水檢測方法》推薦使用的測試生物中唯一的本土魚類，其魚類急性毒性測試方法已形成國家標準(GB/T 29763-2013)。目前，稀有鮈鯽已被廣泛應用于重金屬、有機污染物等毒性效應測試及其生態風險評估的研究中[28]。本研究通過96 h急性毒性試驗，測定了不同硬度條件下重金屬Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性，旨在為稀有鮈鯽的毒性測試方法的規范化和標準化提供數據參考。

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 實驗材料

受試生物稀有鮈鯽取自中國科學院水生生物研究所自行培育的封閉群Ihb:IHB第8代，體長(2.51± 0.09)cm，體重(0.258±0.037)g。受試毒物CdCl2·2.5 H2O購自Geel(Belgium)公司，ACS級，用去離子水配成濃度為10 g·L-1(以Cd2+計)的儲備液；CuCl2· 2H2O購自國藥集團化學試劑有限公司，分析純(AR)級，用去離子水配成濃度為5 g·L-1(以Cu2+計)的儲備液。

1.2 實驗方法

急性毒性試驗方法參照GB/T 29763-2013。分別進行了不同水體硬度(以CaCO3計，全文同)條件下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性試驗。試驗用水為曝氣48 h后的稀釋水，稀釋水由CaCl2· 2H2O、MgSO4·7H2O、NaHCO3、KCl和去離子水配制[25]。實驗容器為無縫玻璃缸(8 L，20 cm×20 cm× 20 cm)，每個實驗容器盛放實驗液5 L，每缸10尾，每個濃度設置3個平行，并設空白對照。采用半靜態試驗方法，每隔24h更換一半試驗液。試驗溫度為(25± 1)℃，光照周期為12 h:12 h。分別于24 h、48 h、72 h、96 h記錄各組魚死亡數目。死亡判斷標準為：玻璃棒反復觸動無任何反應。試驗期間，采用水質分析儀(Hach 30Qd,USA)在換水前后測量各個試驗組的水溫、電導率、pH和溶氧及其氧飽和度等水質參數。

根據美國國家環境保護局(US EPA)技術文件對水質基準中硬度斜率毒性數據的計算要求[25]，同時，結合中國各個地區水硬度差異較大的實情，設置低硬度50 mg·L-1，中等硬度250 mg·L-1，和高硬度450 mg·L-1。通過預實驗確定在不同水體硬度條件下受試魚全部死亡的最低濃度和全部存活的最高濃度，以此來設置正式實驗濃度范圍，按幾何級數設置試驗濃度組(表1)。

1.3 數據統計與分析

實驗所得數據采用SPSS 16.0軟件進行半數致死劑量的計算，主要得出24 h、48 h、72 h和96 h的半致死濃度及其95%置信區間，采用經驗公式推算安全濃度，SC=0.1×96 h LC50，并通過一元線性回歸分析半致死濃度與硬度的相關性。數據分析中所用濃度均為設置濃度。

2 結果（Results）

2.1 水質

實驗暴露期間的硬度、溫度、pH、電導率、溶氧及其氧飽和度等水質參數見表2。實測硬度值與預設硬度值差別不大。

2.2 中毒癥狀

表1 不同水體硬度條件下Cd2+和Cu2+的濃度設置Table 1 Concentrations of Cd2+and Cu2+under different water hardness

表2 毒性實驗中的水質參數Table 2 Physical and chemical characteristics of the test waters

實驗觀察發現，對照組中稀有鮈鯽游動自如，行為正常，無死亡發生。處理組中稀有鮈鯽在接觸毒物后，可觀察到明顯的中毒癥狀，尤其是高濃度組中試驗魚暴露2 h左右表現為：浮頭、局促不安、四處亂串、上下游動和打轉等現象；隨后，魚體運動遲緩，身體逐漸失去平衡，直至死亡。死亡時，沉于缸底，身體有不同程度的彎曲，口和鰓蓋多呈張開狀態，鰭基部有充血現象等。中毒癥狀隨著暴露濃度和暴露時間的增加而愈發明顯。

2.3 不同水體硬度條件下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性

Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的半致死濃度(LC50)及安全濃度見表3和表4。Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的96 h-LC50值均隨著水體硬度的增加而降低，即隨著水體硬度的增加，2種重金屬離子對稀有鮈鯽的急性毒性逐漸下降。水體硬度從50 mg·L-1升高至250 mg·L-1時，Cd2+對稀有鮈鯽的急性毒性降低約2.8倍，從250 mg·L-1升高至450 mg·L-1時，Cd2+對稀有鮈鯽的急性毒性降低約1.7倍。相比之下，水體硬度從50 mg·L-1升高至250 mg·L-1時，Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性降低約3倍，從250 mg·L-1升高至450 mg·L-1時，Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性降低約1.5倍。通過線性擬合發現，水體硬度值與Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的96 h-LC50值的自然對數均呈正相關關系，擬合方程分別為ln96 h-LC50=0.687lnH-1.243(r= 0.998)，ln96 h-LC50=0.727 lnH-5.923(r=1)，Cd2+和Cu2+的生物毒性硬度斜率依次為0.687和0.727。

3 討論（Discussion）

3.1 銅和鎘對稀有鮈鯽的急性毒性

本研究測定了不同硬度水體下Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性。在水體硬度為250 mg·L-1時，稀有鮈鯽對Cd2+和Cu2+的96 h-LC50分別為12.06mg·L-1和0.148 mg·L-1。這與吳本麗等[28]所報道的Cd2+對稀有鮈鯽急性毒性結果一致。國家環保部1986年制訂的《生物監測技術規范(水環境部分)》中將化學物質對魚類的毒性分為5個等級：LC5010 000 mg·L-1，微毒或無毒。參照此毒性分級標準，對稀有鮈鯽而言，Cu2+和Cd2+分別為劇毒和高毒；其對稀有鮈鯽的急性毒性大小依次為Cu2+>Cd2+。

我國漁業相關水質標準包括《漁業水質標準》(GB 11607-1989)、《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)、《海水水質標準》(GB 3097-1997)和《無公害水產品產地環境標準》(GB/T 18407.4-2001)等。進行一般性的漁業生態環境水質評價時，主要依據《漁業水質標準》，選取其中的項目和濃度限值，而《漁業水質標準》中沒有規定的項目，則參考其他相應標準。一般按照水域類別和不同功能區劃分選擇《地表水環境質量標準》和《海水水質標準》中的項目及相應級別的濃度限值。鎘和銅在國家《漁業水質標準》中最高允許排放濃度分別為0.005和0.01 mg·L-1，而在國家《地表水環境質量標準》中的最高允許濃度分別為0.01和1.0 mg·L-1。本研究中，稀有鮈鯽在所設硬度條件下銅的安全濃度均遠遠低于1.0 mg·L-1。顯然，含銅地表水如果執行國家《地表水環境質量標準》，將有可能對魚類及其他水生生物帶來較大的危害。未來標準修訂中是否應該對銅進行更嚴格的控制，值得進一步研究。

表3 不同硬度條件下Cd2+對稀有鮈鯽的急性毒性Table 3 Acute toxicity of Cd2+toG.rarusunder different water hardness

表4 不同硬度條件下Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性Table 4 Acute toxicity of Cu2+toG.rarusunder different water hardness

3.2 水體硬度對Cd2+和Cu2+急性毒性的影響

10～250 mg·L-1CaCO3的高質量自然水、飲用水以及標準稀釋水"ISO7346/3"[29]常被用作稀有鮈鯽的養殖和試驗用水，而有關水體硬度對稀有鮈鯽毒性測試結果的影響還未見報道。本研究結果表明，水體硬度可有效減低Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性。Cd2+和Cu2+在低硬度條件下導致100%死亡(EC100)的最低濃度在中等硬度條件下均無一尾死亡；中等硬度條件下，Cd2+的EC100在高硬度水體中的死亡率約為25%，Cu2+的EC100在高硬度水體中的死亡率約為55%。水體硬度越高，Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的急性毒性越弱，這與先前的研究結果一致[22,24-25]。對于水體硬度能有效減弱重金屬毒性效應的機理，一般認為在較高硬度水體中，碳酸根、重碳酸根離子與重金屬離子形成絡合態離子或者沉淀，以及和鈣鎂離子共同作用形成更多不溶性碳酸鹽或碳酸鈣吸附在鰓上，從而降低生物對重金屬的吸收[18,30-31]；有學者提出Ca2+、Mg2+和重金屬離子在細胞膜上存在競爭吸附關系，高硬度水體中Ca2+和Mg2+濃度的增加減少了重金屬離子進入生物膜的通道，進而降低了生物對重金屬的吸收[22,32-33]；還有學者認為Ca2+和Mg2+比例的改變影響了生物膜的滲透性，從而影響了重金屬離子的被動運輸過程[34]。不過，也有部分研究發現水體硬度對重金屬積累和毒性沒有影響[35-37]，甚至還有研究表明水體硬度與重金屬毒性呈負相關關系[23]。筆者認為這可能與不同測試物種、測試方法以及相關的檢測指標有關。

盡管重金屬生物毒性的影響因素很多，但水體硬度對重金屬毒性的影響最具廣泛性。因此，US EPA將水體硬度作為研究重金屬安全閾值(水質基準)時必須考慮的因素之一，大部分重金屬的水質基準都與水體硬度有函數關系。通過對不同硬度條件下生物毒性的數據分析，可以計算出硬度斜率用于表征硬度對污染物毒性效應影響的大小。US EPA制定的Cd2+和Cu2+基準的硬度斜率分別為1.0166和0.942[38-39]。閆振廣等[40]研究得到Cd2+對我國淡水水生生物的硬度斜率分別為1.1530。王偉莉等[24]研究得到Cd2+對金鯽魚毒性硬度斜率為0.513和0.923。Bjerselius等[22]研究發現，Cu2+對鮭鱒魚的硬度斜率為0.91。周永欣等[25]研究發現，Cu2+對草魚、鰱魚和大鱗副泥鰍的硬度斜率分別為0.9051，1.0207和0.7506。本研究中Cd2+和Cu2+對稀有鮈鯽的硬度斜率分別為0.697和0.727，這些數值均明顯低于上述研究結果。稀有鮈鯽是我國《化學品測試方法》推薦使用的測試物種之一，且作為唯一的本土測試魚類，在重金屬毒性測試及其風險評估中具有重要的作用。采用上述研究所得的硬度斜率推算重金屬的生物毒性時勢必會低估其在低硬度水體的生態風險以及高估其在高硬度水體下的生態風險。因此，在評估不同硬度水體下Cd2+和Cu2+的生物毒性及其生態風險時，應根據測試物種特異的硬度斜率而定。

致謝：感謝中國科學院水生生物研究所周炳升研究員在文章修改中給予的幫助。

（References）：

[1] 周懷東,彭文啟.水污染與水環境修復[M].北京:化學工業出版社,2005:8-15

Zhou H D,Peng W Q.Water Pollution and Water Environmental Restoration[M].Beijing:Chemical Industry Press,2005:8-15(in Chinese)

[2] 王嵐,王亞平,許春雪,等.長江水系表層沉積物重金屬污染特征及生態風險性評價[J].環境科學,2012,33 (8):2599-2606

Wang L,Wang Y P,Xu C X,et al.Pollution characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in the surface sediments of the Yangtze River[J].Environmental Sciences,2012,33(8):2599-2606(in Chinese)

[3] 畢春娟,陳振樓,許世遠,等.長江口潮灘大型底棲動物對重金屬的累積特征[J].應用生態學報,2006,17(2): 309-314

Bi C J,Chen Z L,Xu S Y,et al.Heavy metals accumulation in macrobenthos in intertidal flat of Yangtze Estuary [J].The Journal of Applied Ecology,2006,17(2):309-314 (in Chinese)

[4] Wang W X,Ke C.Dominance of dietary intake of cadmium and zinc by two marine predatory gastropods[J].A-quatic Toxicology,2002,56:153-165

[5] 陳學傲.環境衛生學[M].北京:人民衛生出版社,2001: 78-117

Chen X A.Environmental Hygiene[M].Beijing:People's Medical Publishing House,2001:78-117(in Chinese)

[6] Cheng S.Heavy metal pollution in China:Origin,pattern and control[J].Environmental Science and Pollution Research,2003,10:192-198

[7] Tu Y J,You C F,Chang C K.Kinetics and thermodynam-ics of adsorption for Cd on green manufactured nano-particles[J].Journal of Hazardous Materials,2012,235:116-122

[8] 李達,陳道印,肖秀蘭.硫酸銅引起魚類中毒的原因初析[J].淡水漁業,2000,30(5):38-39

Li D,Chen D Y,Xiao X L.The cause of fish poisoning bycopper sulfate[J].Freshwater Fisheries,2000,30(5): 38-39(in Chinese)

[9] 田成秀,李文明,鄭長遠.河流重金屬研究進展[J].青海師范大學學報：自然科學版,2011(4):25-28

Tian C,Li W M,Zheng C Y.Study on heavy metals in river[J].Journal of Qinghai Normal University:Natural Science Edition,2011(4):25-28(in Chinese)

[10] 邱鴻榮,羅建中,鄭國輝,等.西南涌流域底泥重金屬污染特征及潛在生態危害評價[J].中國環境監測, 2012,28(6):32-36

Qiu H R,Luo J Z，Zheng G H,et al.Investigation of heavy metals pollution and potential ecological risk assessmental in sediment of Xinan river watershed[J].Environmental Monitoring in China,2012,28(6):32-36(in Chinese)

[11] Fan Q,He J,Xue H,et al.Heavy metal pollution in the Baotou section of the Yellow River,China[J].Chemical Speciation&Bioavailability,2008,20(2):65-76

[12] 雷沛,張洪,單保慶.丹江口水庫典型庫灣及支流沉積物重金屬污染分析及生態風險評價[J].長江流域資源與環境,2013,22(1):110-117

Lei P,Zhang H,Shan B Q.Analysis of heavy metals pollution and ecological risk assessment in the sediments from the representative river mouths and tributaries of the Danjiangkou Reservoir[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2013,22(1):110-117(in Chinese)

[13] 朱映川,劉雯,周遺品,等.水體重金屬污染現狀及其治理方法研究進展[J].廣東農業科學,2008(8):143-146

Zhu Y C,Liu W,Zhou Y P,et al.Reused path of heavy metal pollution in hydro-environment and its research advance[J].Guangdong Agricultural Sciences,2008(8): 143-146(in Chinese)

[14] 金勇,付慶靈,鄭進,等.超積累植物修復銅污染土壤的研究現狀[J].中國農業科技導報,2012,14(4):93-100

Jin Y,Fu Q L,Zheng J,et al.Research status on phytoremediation of copper contaminated soil with hyperaccumulator[J].Journal of Agricultural Science and Technology (Beijing),2012,14(4):93-100(in Chinese)

[15] Playle R C,Gensemer R W,Dixon D G.Copper accumulation on gills of fathead minnows-influence of water hardness,complexation and pH of the gill microenvironment[J].Environmental Toxicology and Chemistry,1992, 11:381-391

[16] Erickson R J,Benoit D A,Mattson V R,et al.The effects of water chemistry on the toxicity of copper to fathead minnows[J].Environmental Toxicology and Chemistry, 1996,15:181-193

[17] Pyle G G,Swanson S M,Lehmkuhl D M.The influence of water hardness,pH,and suspended solids on nickel toxicity to larval fathead minnows(Pimephales promelas) [J].Water Air and Soil Pollution,2002,133:215-226

[18] Miller T G,Mackay W.The effects of hardness,alkalinity and pH of test water on the toxicity of copper to rainbow trout(Salmo gairdneri)[J].Water Research,1980,14:129-133

[19] Gopalakrishnan S,Thilagam H,Raja P V.Comparison of heavy metal toxicity in life stages(spermiotoxicity,egg toxicity,embryotoxicity and larval toxicity)ofHydroides elegans[J].Chemosphere,2008,71:515-528

[20] Shimizu M,Morita S.Effects of fasting on cadmium toxicity,glutathione metabolism,and metallothionein synthesis in rats[J].Toxicology and Applied Pharmacology, 1990,103:28-39

[21] Hrovat M,Segner H,Jeram S.Variability ofin vivofish acute toxicity data[J].Regulatory Toxicology and Pharmacology,2009,54:294-300

[22] Bjerselius R,Winberg S,Winberg Y,et al.Ca2+protects olfactory receptor function against acute Cu(II)toxicity in Atlantic salmon[J].Aquatic Toxicology,1993,25:125-137

[23] Yim J H,Kim K W,Kim S D.Effect of hardness on acute toxicity of metal mixtures usingDaphnia magna: Prediction of acid mine drainage toxicity[J].Journal of Hazardous Materials,2006,138:16-21

[24] 王偉莉,焦聰穎,閆振廣,等.水體硬度對銅和鎘生物毒性的影響[J].環境工程技術學報,2013,3(3):272-278

Wang W L,Jiao C Y,Yan Z G,et al.Effect of water hardness on ecotoxicity of cadmium and copper to aquatic organisms[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2013,3(3):272-278(in Chinese)

[25] 周永欣,周仁珍,尹伊偉.在不同水硬度下銅對草魚,鰱和大鱗泥鰍的急性毒性[J].暨南大學學報:自然科學版,1992,13(3):62-67

Zhou Y X,Zhou R Z,Yin Y W.Acute toxicity of copper to the grass carps,silver carp and loach under different water hardness[J].Journal of Jinan University:Natural Science,1992,13(3):62-67(in Chinese)

[26] 周懷東,彭文啟,杜霞,等.中國地表水水質評價[J].中國水利水電科學研究院學報,2004,2(4):21-30

Zhou H D,Peng W Q,Du X,et al.Assessment of surfacewater quality in China[J].Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research,2004,2(4): 21-30(in Chinese)

[27] 李艷華.云南省地表水水化學特征及成因[J].云南環境科學,2006,25(B06):103-105

Li Y H.Chemical characteristics and origins of surface water in Yunnan Province[J].Yunnan Environmental Science,2006,25(B06):103-105(in Chinese)

[28] 吳本麗,曹巖,羅思,等.封閉群稀有鮈鯽對幾種常見化學品的敏感性[J].中國環境科學,2014,34(4):1059-1066

Wu B L,Cao Y,Luo S,et al.Sensitivity of rare minnow (Gobiocypris rarus,IHB)to several common chemicals [J].China Environmental Science,2014,34(4):1059-1066 (in Chinese)

[29] 國家環境保護總局《化學品測試方法》編委會.化學品測試方法[S].北京:中國環境科學出版社,2004

The editorial committee of State Environmental Protection Administration.The Guidelines for the Testing of Chemicals[S].China Environmental Sciences Press,2004(in Chinese)

[30] Stiff M J.Copper/bicarbonate equilibria in solutions of bicarbonate ion at concentrations similar to those found in natural water[J].Water Research,1971,5(5):171-176

[31] Sylva R N.The environmental chemistry of copper(II)in aquatic systems[J].Water Research,1976,10(9):789-792

[32] Javid A,Javed M,Abdullah S.Nickel bio-accumulation in the bodies ofCatla catla,Labeo rohitaandCirrhina mrigaladuring 96-hr LC50exposures[J].International Journal of Agriculture and Biology,2007,9:139-142

[33] Pyle G G,Swanson S M,Lehmkuhl D M.The influence of water hardness,pH,and suspended solids on nickel toxicity to larval fathead minnows(Pimephales promelas) [J].Water,Air,and Soil Pollution,2002,133(1-4):215-226

[34] Bonga S W,L?wik C,Van der Meij J.Effects of external Mg2+and Ca2+on branchial osmotic water permeabiligy and prolactin secretion in the teleost fishSarotherodon mossambicus[J].General and Comparative Endocrinology,1983,52:222-231

[35] Markich S J,King A R,Wilson S P.Non-effect of water hardness on the accumulation and toxicity of copper in a freshwater macrophyte(Ceratophyllum demersum):How useful are hardness-modified copper guidelines for protecting freshwater biota?[J].Chemosphere,2006,65:1791-1800

[36] Riethmuller N,Markich S J,van Dam R A,et al.The Effect of True Water Hardness and Alkalinity on the Toxicity of Cu and U to Two Tropical Australian Freshwater Organisms[M].Darwin:Northern Territory University, 2000:212-256

[37] Fortin C,Denison F H,Garnier-Laplace J.Metal-phytoplankton interactions:Modeling the effect of competing ions(H+,Ca2+,and Mg2+)on uranium uptake[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2007,26(2):242-248

[38] United States Environmental Protection Agency(US EPA).Update of Ambient Water Quality Criteria for Cadmium[R].Washington DC:Office of Water,Office of Science and Technology,2001

[49] United States Environmental Protection Agency(US EPA).Aquatic Life Ambient Freshwater Quality Criteria-Copper 2007 Revision[R].Washington DC:Office of Water,Office of Science and Technology,2007

[40] 閆振廣,孟偉,劉征濤,等.我國淡水水生生物鎘基準研究[J].環境科學學報,2009,29(11):2393-2406

Yan Z G,Meng W,Liu Z T,et al.Biological criteria for freshwater Cd in China[J].Acta Scientiae Circumstantiae, 2009,29(11):2393-2406(in Chinese)◆

Acute Toxicity of Cadmium and Copper to Gobiocypris rarus under Different Water Hardness

Xiong Xiaoqin1,2,Luo Si1,2,Wu Benli1,2,3,Wang Jianwei1,*

1.Institute of Hydrobiology,Chinese Academy of Sciences,Hubei 430042,China
2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
3.Fisheries Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Anhui 230031,China

2 September 2015 accepted 23 November 2015

In the present study,the effects of water hardness(as CaCO3)on the acute toxicity to Chinese rare minnow(Gobiocypris rarus)were investigated.For cadmium(Cd),the 96-h median lethal concentration(96h-LC50) was 4.30,12.06,19.99 mg·L-1,under 50,250 and 450 mg·L-1concentrations of CaCO3,respectively,and the corresponding safety concentration(SC)was 0.430,1.206 and 1.999 mg·L-1.For copper(Cu),the 96 h-LC50was 0.046,0.148,0.228 mg·L-1,respectively,and the corresponding SC was 0.0046,0.0148,0.0228 mg·L-1,respective-ly.The relationship between acute toxicity of Cd to rare minnow and water hardness is:ln 96 h-LC50=0.687 lnH-1.243(r=0.998),while for Cu,the relationship is:ln 96 h-LC50=0.727 lnH-5.923(r=0.999).The hardness slope of toxicity of Cd2+and Cu2+was 0.687 and 0.727,respectively.The results showed that the water hardness effectively reduced the acute toxicity of Cd2+and Cu2+toG.rarus,and the hardness slope of heavy metals inG.raruswas quite different from that in other species.The present study also imply that the toxicity and ecological risk evaluation of Cd2+and Cu2+under different water hardness conditions should depend on the specific hardness slopes of different species.

water hardness;Cd2+;Cu2+;Gobiocypris rarus;acute toxicity

2015-09-02 錄用日期：2015-11-23

1673-5897（2016）3-316-07

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150902002

簡介：王劍偉(1967—)，男，理學博士，研究員，主要研究方向魚類實驗動物學。

國家科技支撐計劃973項目(2011BAI15B01-41)；科技部863計劃資源環境領域重大項目(2012AA06A302)

熊小琴(1988—)，女，博士，研究方向為生態毒理學，E-mail:xiongxiaoqinxxq@163.com

*通訊作者（Corresponding author），E-mail:wangjw@ihb.ac.cn