重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油對鹵蟲的毒理學(xué)研究

趙升 周瑞佳 劉一霆 張晶 韓龍江

摘要 為探究重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油對鹵蟲（Artemia）毒性的影響，本研究測定了不同濃度重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油對鹵蟲的急性毒性和孵化時間的影響。結(jié)果表明：隨著原油濃度的增大，其對鹵蟲的毒理效應(yīng)呈增大趨勢，且與濃度的對數(shù)呈正比。輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h-LC50值為0.013 8 mg/L，重質(zhì)原油對鹵蟲的96 h-LC50值為0.093 4 mg/L，輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h半致死毒性顯著高于重質(zhì)原油（P<0.05）；重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油較大程度抑制了鹵蟲卵的孵化，鹵蟲開始孵化的時間隨著暴露原油濃度的增加呈增大趨勢，且輕質(zhì)原油對鹵蟲孵化時間的影響大于重質(zhì)原油。

關(guān)鍵詞 原油；鹵蟲；毒理效應(yīng)

中圖分類號 X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0199-02

The Toxicity Research of Heavy Crude and Light Crude Oil on Artemia

ZHAO Sheng 1，2 ZHOU Rui-jia 1，2 LIU Yi-ting 1，2 ZHANG Jing 1，2 HAN Long-jiang 1，2 *

（1 National Ocean Bureau of North Sea Environmental Monitoring Center，Qingdao Shandong 266033； 2 Key Laboratory of Marine Spill Oil Identification and Damage Assessment Technology）

Abstract In order to explore toxicity of heavy crude and light crude to Artemia，the influence of toxicity and hatch time were determined. The results showed that the effects of Artemia toxicology showed a increase trend，and the concentration of logarithmic enlarge with the increase of concentration of crude oil，the light oil to the Artemia 96 h-LC50 value of 0.013 8 mg/L，the heavy crude to the Artemia 96 h - LC50 value of 0.093 4 mg/L. The Artemia 96 h lethal toxicity of light crude oil was significantly higher than that of heavy crude oil（P<0.05）. The eggs hatch of Artemia were greatly inhibited with heavy crude and light crude，the start incubation time increase with the increase of exposure concentration of crude oil，and the influence of light crude oil was greater for start incubation time than the heavy oil.

Key words crude oil；Artemia；toxicology effect

溢油是指海上開采、運輸、裝卸及利用石油過程中發(fā)生的事故[1]，其對生態(tài)環(huán)境及人類生活造成了不良影響，常導(dǎo)致大量海鳥及魚蝦等生物死亡[2]，浮油被沖到海岸后，對濱海旅游區(qū)等造成污染、毀壞，若不及時清理，還容易導(dǎo)致爆炸和火災(zāi)，造成更為嚴(yán)重的后果[3]。發(fā)生溢油后，海面被油膜覆蓋，氧氣和二氧化碳等氣體交換受到抑制，從而破壞了海洋中溶解氣體循環(huán)平衡，破壞了光合作用的客觀條件[4-5]。

鹵蟲（Artemia）作為一種良好的試驗動物材料，已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)中檢測污染物急性毒性的受試生物[6]。該文重點關(guān)注重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油水溶組分對鹵蟲的半數(shù)致死效應(yīng)及生長毒性，并且探究了不同濃度原油溶液對鹵蟲卵孵化時間的影響，以期為溢油污染生物效應(yīng)快速監(jiān)測指標(biāo)篩選和評估提供理論數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油由國家海洋局溢油重點實驗室提供，試驗用海水取自青島8號碼頭近岸60 m深井，海水鹽度為30‰～31‰，pH值為8.0～8.2。按原油與海水以1∶20（體積）的比例進(jìn)行混合，240 r/min攪拌2 h，水浴超聲4 h，避光于燒杯中靜置過夜，將其下層水溶性組分作為母液。

試驗所用鹵蟲采用鹵蟲卵培養(yǎng)箱孵化，培養(yǎng)箱溫度設(shè)定27.0±0.5℃，24 h后挑選活動能力強(qiáng)的幼蟲進(jìn)行試驗。鹵蟲的急性毒性試驗鹵蟲來自本實驗室培養(yǎng)。試驗條件：水溫25 ℃，鹽度30‰～31‰，pH值8.0～8.2，自然光照。鹵蟲毒性試驗中，使受試鹵蟲暴露于含不同濃度（由母液稀釋）原油的水溶液，試驗濃度分別設(shè)為0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mg/L，暴露時間96 h，試驗過程中及時記錄受試生物的死亡率，采用數(shù)理統(tǒng)計方法確定半致死濃度，用96 h-LC50表示。鹵蟲孵化試驗中，受試鹵蟲卵暴露于含不同濃度原油的水溶液中，試驗濃度分別設(shè)為0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mg/L，試驗過結(jié)束統(tǒng)計鹵蟲卵開始孵化孵化的時間。

儀器：6 L圓形玻璃缸；多功能均質(zhì)器；Scientific Industries 生產(chǎn)的Vortex Genie型渦旋混勻器；HITACHI CT15RE型小型冷凍離心機(jī)；上海雙捷實驗設(shè)備有限公司DRHH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋；TECAN F200型全自動酶標(biāo)儀；ACO-001型充氧泵（深圳市興日生實業(yè)有限公司）。

1.2 試驗方法

重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h-LC50急性毒性試驗參照《海洋石油勘探開發(fā)污染物生物毒性檢驗方法（GB/T 18420.2-2009）》和化學(xué)品毒性測試的相關(guān)方法[7]，生長毒性試驗采用梯度濃度暴露法測量鹵蟲卵開始孵化的時間。

參照《GB/T12763.4-2007海洋調(diào)查規(guī)范第4部分：海水化學(xué)要素調(diào)查》方法對WSF濃度進(jìn)行分析[8]。采用半靜態(tài)法進(jìn)行毒性試驗，24 h更換溶液1次，更新前后分別監(jiān)測最高及最低原油濃度，確保濃度變化不超過20%。試驗設(shè)3個平行組，并設(shè)空白對照組，試驗過程中定期測量試驗溶液的pH值、DO和水溫，觀察記錄受試生物的生存狀況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，運用單因素方差分析進(jìn)行各濃度組間的顯著性分析，顯著性分析通過Duncans多重比較，顯著性水平設(shè)為P<0.05。半致死濃度（LC50）的計算采用概率單位法。

2 結(jié)果與分析

重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油暴露對鹵蟲的96 h急性毒性作用見圖1。可以看出，鹵蟲的死亡概率隨著原油濃度的增大呈增大趨勢，且與濃度的對數(shù)呈線性相關(guān)，輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h-LC50值為0.013 8 mg/L，重質(zhì)原油對鹵蟲的96 h-LC50值為0.093 4 mg/L，由此可以看出輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h半致死毒性顯著高于重質(zhì)原油，這可能與輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油的組分差異有關(guān)。

重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油暴露下鹵蟲卵開始孵化的時間見圖2。可以看出，無論是輕質(zhì)原油或是重質(zhì)原油暴露下，鹵蟲卵開始孵化的時間隨著原油暴露濃度的增加而增加，且除0.1 mg/L濃度下，其余各濃度條件下，輕質(zhì)原油暴露下，鹵蟲開始孵化的時間均長于重質(zhì)原油暴露組，較大程度抑制了鹵蟲卵的孵化，輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油對鹵蟲卵的孵化抑制無顯著差異（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

已有研究表明，暴露于石油的海洋動物呈現(xiàn)出活動能力下降，身體失去平衡，逐漸昏迷至死等癥狀[9]，如當(dāng)鹵蟲暴露于原油WAF時，其身體嚴(yán)重萎縮，觸角緊貼身體，上有絮狀物附著，且泳動次數(shù)減少[10]。油類WAF通過影響海洋動物體內(nèi)脂膜的流動性、干擾體內(nèi)生理生化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，造成活動能力降低及非極性麻醉昏迷[11]，并最終導(dǎo)致死亡。油類WAF大都具有較強(qiáng)的親脂性[12]，而鹵蟲體內(nèi)脂肪含量較高，通過攝食和體表途徑，WAF中的許多有機(jī)化合物（特別是多環(huán)芳烴）容易在其體內(nèi)蓄積[13]，產(chǎn)生不利影響。即使是在低濃度的油類WAF暴露下，鹵蟲也會出現(xiàn)異常：一方面，其攝食率降低、行為表現(xiàn)異常；另一方面，其耗氧量卻增加。這就會使其體內(nèi)糖類、蛋白質(zhì)和脂肪含量及電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)活力受到影響，能量收支失去平衡，進(jìn)而導(dǎo)致其生長發(fā)育期異常、生長率和繁殖率降低[14]。

不同濃度石油對鹵蟲的毒性試驗結(jié)果表明，鹵蟲對不同原油污染物的敏感性不同，輕質(zhì)原油對鹵蟲的96 h半致死毒性顯著高于重質(zhì)原油，這可能與輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油的組分差異有關(guān)。可能主要是由于不同原油所含有機(jī)物種類不同造成的，輕質(zhì)原油中所含的兩環(huán) 、三環(huán)芳烴（如萘、菲等化合物）濃度較高所致[15]。鹵蟲的死亡概率隨著原油濃度的增大呈增大趨勢，且與濃度的對數(shù)呈線性相關(guān)。綜合來看，鹵蟲在輕質(zhì)原油的LC50值最小，對原油樣品更加敏感。一旦發(fā)生溢油事故，最先受到威脅是輕質(zhì)原油濃度較高的海域，鹵蟲作為海洋中經(jīng)濟(jì)動物的餌料生物，其生存受到很大威脅；在原油污染物濃度不高的情況下，鹵蟲受到的影響相對較小，但由于相關(guān)的食物鏈上的生物富集作用，魚類和貝類也將受到間接影響。溢油污染暴露下，對鹵蟲有顯著的致死毒性和孵化抑制效應(yīng)，且輕質(zhì)原油毒性強(qiáng)于重質(zhì)原油。重質(zhì)原油和輕質(zhì)原油在不同化學(xué)組分含量上存在差異，呈現(xiàn)不同的毒理效應(yīng)[16]，開展2種原油組分分析工作對毒理效應(yīng)研究很有必要。

與鹵蟲成蟲相比，鹵蟲卵對污染的敏感性較成體更高，因此，自然條件下海洋油污染會對早期發(fā)育階段的鹵蟲類造成巨大傷害，從而影響鹵蟲的孵化。由于本試驗僅研究了不同種類原油在不同濃度下對鹵蟲卵孵化時間的影響，故今后需進(jìn)一步加強(qiáng)鹵蟲幼體階段的油污染毒性研究。不同的原油種類對鹵蟲卵的毒性作用不同，輕質(zhì)油毒性較重質(zhì)油大，鹵蟲開始孵化的時間均長于重質(zhì)原油暴露組，較大程度抑制了鹵蟲卵的孵化，輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油對鹵蟲卵的孵化抑制無顯著差異。

4 參考文獻(xiàn)

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