6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚的毒性效應

尤炬炬，郭遠明，冉麗紅，金衍健，孫秀梅

(浙江省海洋水產研究所，浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室，浙江 舟山 316021)

日本黃姑魚 (Nibea japonica) ，俗稱黑毛鲿，屬鱸形目，石首魚科，是石首魚科黃姑魚屬的一種魚類[1]。日本黃姑魚是一種具有高經濟價值的養殖品種，國內外對日本黃姑魚的研究比較廣泛，不僅涉及育苗、養殖，還有對營養品質等方面的研究，但是對日本黃姑魚急性毒性效應方面的相關研究較少[2]。

由于日本黃姑魚的經濟效益好，深受養殖戶的喜愛。對日本黃姑魚的研究工作開展至今已經數十年[3]。目前國內外對日本黃姑魚的研究主要涉及的是基礎生物學、育苗技術[4]、養殖技術[5]、能量學研究[6]、營養品質和加工技術等方面[7]。作為經濟魚類，對日本黃姑魚的研究也更加深入。張彩明等研究了Cr6+對日本黃姑魚超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)的影響[8-9]。査智輝等研究了高錳酸鉀、二溴海因等對日本黃姑魚幼魚的急性毒性[1,10]。王志錚等研究了Hg2+、Zn2+、Cr6+對黃姑魚幼魚的急性致毒效應[11]。但是目前尚未見石化工業相關污染物對日本黃姑魚的毒性效應，尤其是石化工業特征污染物、苯、甲苯、二甲苯等對日本黃姑魚毒性效應的相關報道。本試驗選擇乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯和苯這6種石化工業特征污染物，研究其對日本黃姑魚的急性毒性效應，以期為養殖環境評價和相關污染事故處理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 受試生物及試驗藥劑

本試驗日本黃姑魚是2017年8月底從浙江省海洋水產研究所西軒養殖試驗場運回的日本黃姑魚作為試驗生物，充氧立即運回浙江省海洋水產研究所室內暫養，先放在經消毒清洗過的聚乙烯塑料缸(容積80 L)內暫養，暫養期間自然光照，停止投餌，24h換水1/3，防止試驗結果受到外界其它污染物的影響。挑選無傷病的健壯個體作為試驗對象，規格為體長(9.81±0.92) cm，暫養4～5天備用。

試驗毒物為選取的石化工業特征污染物乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)。氯化鈉(優級純，國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 試驗用水及容器

試驗用海水取自浙江省海水增養殖基地-浙江省舟山市普陀區西軒島附近的海域，經過72h沉淀、二級砂濾，經測定所用海水中不含有試驗用石化工業特征污染物乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯。室內開空調保持室溫22 ℃，水溫19.1～19.8 ℃，鹽度27.8～29.3，pH 值7.87～8.13，DO >7.8 mg/L[4]。

試驗容器為50 cm× 30 cm× 30 cm的有機玻璃缸，實驗前，所有用于實驗的玻璃缸、工具等均以重鉻酸鉀溶液浸泡24h后用水反復沖洗，最后用純凈水沖洗干凈后備用。

1.3 試驗方法

試驗方法按照《近海污染生態調查和生物監測(GB 17378.7-2007 海洋監測規范 第7部分)》[12]進行。查找相關文獻并通過預實驗確定毒物的試驗濃度范圍，及時記錄試驗期間日本黃姑魚的情況。試驗在玻璃缸內放10 L水，10條日本黃姑魚。

依據預實驗選定的濃度范圍，按照濃度等差間距法[13-14]，將乙基苯設30 、40 、50 、60 、70 mg/L 5個濃度組，甲苯設70 、80、90 、100 、110 mg/L 5個濃度組；間二甲苯設40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5個濃度組；對二甲苯設40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5個濃度組；鄰二甲苯設40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5個濃度組；苯設130 、140 、150 、160 、170 mg/L 5個濃度組；每個濃度組分別設置2個平行組，一個空白對照組[15]。試驗期間使用未染毒的網兜在10 min內將日本黃姑魚轉移至試驗玻璃鋼內，試驗周期為96 h。

試驗期間不投餌、每24 h換水1/3。試驗96 h內連續觀察并記錄每組死亡數量、未死亡日本黃姑魚和瀕死日本黃姑魚的生理反應并記錄日本黃姑魚的平均死亡情況。實驗中，用玻璃棒觸碰日本黃姑魚尾部無任何反應表示日本黃姑魚已完全死亡，及時將死亡的日本黃姑魚撈出。

1.4 數據處理

根據乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯和苯這6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚的急性毒性實驗結果，借助SPASS20.0建立不同觀察時段死亡概率單位-質量濃度直線回歸方程，并采用直線內插法分別計算的試驗毒物在12 h、24 h、48 h和96 h的半致死濃度值(LC50)及96hLC5095 %置信區間。并采用安全濃度SC來計算各實驗藥物的安全濃度。

公式：SC= 96hLC50×0.01[16]。

2 結果與討論

2.1 日本黃姑魚的中毒癥狀

日本黃姑魚從浙江省海洋水產研究所西軒養殖試驗場運回及時暫養在聚乙烯塑料缸(容積80 L)中。中途運輸有部分黃姑魚由于高溫和缺氧死亡，及時撈出。暫養期間，日本黃姑魚喜歡呆在缸低，每日換水都能看出日本黃姑魚很活躍。換水時將死亡日本黃姑魚撈出，死亡數很少。試驗時選取的是生命體征比較活躍的日本黃姑魚。實驗中經觀察發現日本黃姑魚不僅在石化特征污染物不同試驗濃度下表現出不同的中毒癥狀，而且對不同污染物的耐受力也有明顯的差異。預試驗階段，日本黃姑魚在低濃度組活動的狀態和在空白對照組基本一致，在試驗容器內安靜的游動，有聲響則表現出受驚狀態，游動活躍。將日本黃姑魚放入高濃度組后日本黃姑魚會迅速表現的躁動不安，與低濃度組的相比有很明顯的跳躍逃生的現象，高濃度組日本黃姑魚應激反應強烈，無序游動，并會很快死亡，浮在水面上。 隨著時間延長各實驗濃度的日本黃姑魚死亡數量增多。日本黃姑魚中毒死亡整個過程表現為，反應漸漸遲鈍、漂在水面上，極力掙扎后漂浮在水面上直至死亡。解剖可見體內有明顯的充血中毒的癥狀。以上中毒癥狀與日本黃姑魚在硫酸銅溶液中的中毒表現相近[17]。

2.2 6種石化特征污染物對日本黃姑魚的急性毒性的劑量效應

由(表1)可見6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚的急性毒性效應都隨著試驗質量濃度的提高和試驗時間的延長表現出明顯的增強趨勢。但是可以看出不同試驗的石化工業特征污染物(乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯)對日本黃姑魚的急性毒性影響有很大差距。

試驗結果顯示，較明顯的是毒性強度不同，乙基苯的毒性強度最大，96hLC5095% 置信區間[24.9～42.6]mg/L；間二甲苯、對二甲苯和鄰二甲苯毒性強度接近，96hLC5095%置信區間分別為[33.0～47.0]mg/L、[27.6～45.7]mg/L、[31.3～47.2]mg/L；與乙基苯相比毒性強度稍弱一些；甲苯的96hLC5095%置信區間[58.0～83.0]mg/L ；相對乙基苯、間二甲苯、對二甲苯和鄰二甲苯來說，甲苯的毒性更弱一些；苯毒性強度最弱，96hLC5095%置信區間[122.2～146.0]mg/L ；這6種石化工業特征污染物的毒性強度大小為乙基苯>對二甲苯>鄰二甲苯>間二甲苯>甲苯>苯。

從試驗不同時間下的平均死亡率看，日本黃姑魚開始死亡的時間也不同，實驗開始的24 h內，苯和鄰二甲苯沒有出死亡現象；試驗開始在48 h 內苯實驗組最高濃度組的平均死亡率低于50 %，而其它毒物組最高濃度組的平均死亡率都等于或高于50 %；試驗開始72 h內各實驗組最高濃度組的平均死亡率都大于或等于80 %；實驗開始在96 h內各實驗組最高濃度組的平均死亡率都達到100%。

表1 不同時段6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚的急性毒性

表1(續)

2.3 6種石化特征污染物對日本黃姑魚安全質量濃度評價

由(表2)可見，6種石化特征污染物相同觀察時段不同試驗質量濃度梯度組間的致死效果存在顯著差異，所建的死亡概率單位-質量濃度回歸方程均顯示出較好地擬合度和相關性(P<0.05)，表明日本黃姑魚的死亡率和毒物試驗質量濃度密切相關。

乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯和苯對日本黃姑魚半致死質量濃度96hLC50值依次為35.7 、75.7、43.1、41.5 、41.73 mg/L和138.4 mg/L(表2)。根據國家環保局相關文件規定，96hLC50>100 00 mg/L、100 0～100 00 mg/L、100～100 0 mg/L、1～100 mg/L、<1.0 mg/L分別為微毒、低毒、中毒、高毒、劇毒污[18]。按照這一等級的劃分，本實驗中毒物乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯和苯對日本黃姑魚毒性為高毒。其安全濃度分別為0.36 、0.76 、0.43 、0.41 、0.42 mg/L和1.38 mg/L。均高于《漁業水質標準(GB11607-1989)》[19]規定的數值(石油類≤0.05 mg/L)，表明日本黃姑魚對這6種石化工業特征污染物具有較高的耐受性。6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚毒性依次為乙基苯>對二甲苯>鄰二甲苯>間二甲苯>甲苯>苯。根據急性毒性實驗結果可以看出，這6種石化工業特征污染物對日本黃姑魚均具有急性毒性。因此，在石化工業區應該重視污水排放的管理，從源頭減少環境污染對海洋生物的危害。

表2 不同觀察時間段6種石化特征污染物對日本黃姑魚急性毒性特征分析

表2(續)

2.4 日本黃姑魚96hLC50與KOW的關系

本章節試驗以日本黃姑魚為受試生物，以半致死濃度評價了6種石化工業特征污染物(苯、甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯、乙基苯)對日本黃姑魚的急性毒性效應。辛醇-水分配系數(KOW)為討論有機污染物在環境介質(水、土壤或沉積物)中分配平衡的極其重要的參數。結合日本黃姑魚96hLC50與受試毒物KOW分析受試石化特征污染物對海洋生物的毒性效應。日本黃姑魚96hLC50與受試毒物KOW的關系如(圖1)所示。從散點圖可以看出日本黃姑魚96hLC50與受試毒物KOW顯著相關，受試毒物KOW越大，日本黃姑魚96hLC50值越小，該毒物毒性越大。散點圖中有兩個點有偏離，說明還有其他因素影響受試毒物的毒性。

圖1 日本黃姑魚96hLC50與KOW的關系

3 結論

通過對日本黃姑魚的急性毒性試驗，得出乙基苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯和苯對日本黃姑魚半致死質量濃度96hLC50值依次為35.7 、75.7、43.1、41.5 、41.73 mg/L和138.4 mg/L；其安全濃度分別為0.36 、0.76 、0.43 、0.41 、0.42 mg/L和1.38 mg/L；毒性依次為乙基苯>對二甲苯>鄰二甲苯>間二甲苯>甲苯>苯；本實驗受試毒物對日本黃姑魚毒性為高毒，且日本黃姑魚對受試毒物有較高的耐受性。日本黃姑魚96hLC50與受試毒物KOW呈顯著相關，受試毒物KOW越大，日本黃姑魚96hLC50值越小，該毒物毒性越大。