不同水體環境中氨氮對細鱗裂腹魚的急性毒性

王志飛，鄧育林，徐祎然，左鵬翔，冷 云*，王 疇

(1.云南省漁業科學研究院，云南 昆明 650111； 2.華能龍開口水電有限公司，云南 昆明 650206； 3.昆明市動物疫病預防控制中心，云南 昆明 650033)

水體中氨氮來源于魚類糞便、殘餌、死魚等幾個方面，主要以離子氨和非離子氨存在，其中，非離子氨的毒性較強，離子氨的毒性較弱[1-3]。離子氨與非離子氨可以相互轉化，其濃度與水體的pH、溫度等有密切關系。在水產養殖過程中，特別是高密度和水泥池底養殖條件下，氨氮含量日漸積累易引起魚類免疫力降低，誘發疾病乃至死亡，造成巨大的經濟損失，已成為漁業經濟發展的重要制約因素。

細鱗裂腹魚(Schizothoraxchongi)屬鯉形目，鯉科，裂腹魚屬，俗稱“緬魚”，是金沙江流域特有的亞冷水性經濟魚類之一，味道鮮美，經濟價值高，深受人們喜愛。目前，對細鱗裂腹魚主要開展了生殖生物學、人工繁殖、開口餌料試驗等方面的研究[4-6]，而水體pH、溶氧、氨氮等理化因子對細鱗裂腹魚的生存影響研究未見報道。在金沙江流域，養殖水體來源不同，水體中不同的pH、溫度等理化因子直接影響總氨氮中非離子氨和離子氨的轉換，從而改變細鱗裂腹魚的半致死濃度和安全濃度。為此，筆者等采取自來水和金沙江水體對細鱗裂腹魚進行氨氮急性毒性試驗，以確定不同水體的半致死濃度及安全濃度，以期為細鱗裂腹魚的人工飼養提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 細鱗裂腹魚幼魚 來自龍開口水電站魚類增殖站，為2018年人工繁殖的子一代，全長為(7.34±0.2)cm，體重為(3.67±0.5)g，活力充足、體表無損傷，暫養于直徑為3 m的催產池，試驗前48 h停止喂食。

1.1.2 試驗用水 選取經過48 h曝氣的金沙江水和自來水(未檢出氨氮)，金沙江水pH 8.20，水溫為16.2～16.8℃；自來水pH 8.05，水溫為14.1～14.5℃；溶氧量均在6.0～8.0 mg/L。

1.1.3 設備與藥品 賽多利斯電子天平，哈希(HQ40d)pH計，整理箱(規格為50 cm×30 cm×30 cm，容積為45 L)。NH4Cl(分析純)購自天津化學試劑三廠。

1.2 預備試驗

在保證溶氧量充足的情況下，按照魚類毒性試驗的相關規定開展預備試驗，分別配制30 L濃度為50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L的6組NH4Cl溶液，測定pH值和溫度。每個試驗容器內放入10尾大小均一的細鱗裂腹魚幼魚，連續觀察96 h，記錄6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h魚的死亡數量，并及時打撈死魚。根據試驗結果，確定24 h全部死亡的最小濃度和96 h無死亡的最大濃度。

1.3 毒性試驗

根據預備試驗中魚的死亡率確定試驗濃度范圍。金沙江水設置7個等對數間距梯度濃度組，NH4Cl濃度分別為50.12 mg/L、56.23 mg/L、63.10 mg/L、70.79 mg/L、79.43 mg/L、89.13 mg/L、100.00 mg/L；自來水設置6個等對數間距梯度濃度組，NH4Cl濃度分別為112.20 mg/L、125.89 mg/L、141.25 mg/L、158.49 mg/L、177.83 mg/L、199.53 mg/L。每組同時做3個平行樣，1個空白對照樣。每組放入20尾試驗魚，為保證試驗的穩定性和重復性，試驗溶液每24 h全部更換一次，試驗期間不投喂、不充氧，及時清理死魚，詳細記錄試驗魚活動及死亡情況。

1.4 數據處理

試驗數據采用直線內插法，建立以等對數間距試驗濃度(x)和對應死亡率(y)的線性回歸方程[7-9]，求出不同暴露時間的半致死濃度值(LC50)。

安全濃度(SC)=0.1×96 hLC50

溶液中氨氮以非離子氨(NH3)和離子氨(NH4+)形式存在，非離子氨的濃度與溫度、溶氧量、pH值等有關，采用以下公式進行換算：

C(非離子氨)=C(總氨氮)/[10(pKa-pH)+1]

式中，pKa(離解常數)=0.090 18+2 729.92/T，T為開爾文溫度(T=273+t℃)。

2 結果與分析

2.1 不同氨氮濃度下細鱗裂腹魚幼魚的行為

將細鱗裂腹魚幼魚放入不同濃度氨氮溶液中，初期各組細鱗裂腹魚幼魚大多數在底部正常游動，隨著有毒物質脅迫時間延長，部分試驗魚發生激烈的應激反應，先快速游動、不時躍出水面，不斷重復之前的動作，后呼吸急促，游動遲緩，碰壁，側游或仰游，緩緩沉入底部，死后體表黏液增多，腮蓋微張，體色變白。2 h后，經氨氮溶液侵襲后存活的魚至試驗結束時不再出現死亡現象，與空白對照的魚表現無異。

2.2 氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的急性毒性

從表1看出，在相同時間內，隨氨氮濃度升高對魚體機能的損害增大，死亡率逐漸升高；在相同濃度下，前2 h內陸續出現急性中毒死魚的情況，之后到96 h試驗結束無死魚的現象，試驗魚的活力強，無中毒跡象。截止試驗結束，空白對照組均無魚死亡現象。在金沙江水體環境中，氨氮濃度50.12 mg/L組無魚死亡，56.23～79.43 mg/L組死亡率在20%～30%，89.13～100.00 mg/L組死亡率超過50%；在自來水體環境中，112.20 mg/L組死亡率為30%，125.89～158.49 mg/L組死亡率超過50%，177.83～199.53 mg/L組死亡率為100%。

表1 江水和自來水中氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的急性毒性Table 1 Acute toxicity of ammonia nitrogen in the river and tap water to juveniles of S. chongi

表2江水和自來水中氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度(LC50)和安全濃度(SC)
Table 2 Semi-lethal concentration (LC50) and safe concentration (SC) of ammonia nitrogen in river and tap water for juvenile ofS.chongi

水體Water時間/hTime回歸方程RegressionequationR2氨氮LC50/(mg/L)LC50ofammonianitrogen非離子氨LC50/(mg/L)LC50ofnon-ionicammonia江水2y=0.0158x-0.79440.905481.922.20 River6y=0.0158x-0.79440.905481.922.2012y=0.0158x-0.79440.905481.922.2024y=0.0158x-0.79440.905481.922.2048y=0.0158x-0.79440.905481.922.2072y=0.0158x-0.79440.905481.922.2096y=0.0158x-0.79440.905481.922.20自來水2y=0.0101x-0.70340.8262119.151.89 Tapwater6y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8912y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8924y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8948y=0.0101x-0.70340.8262119.151.8972y=0.0154x-1.36650.9390121.201.9396y=0.0154x-1.36650.9390121.201.93

經計算，在金沙江水體環境中，水溫16.5℃，pH 8.20時，2 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度均為81.92 mg/L(表2)，安全濃度為8.19 mg/L；非離子氨半致死濃度為2.20 mg/L，安全濃度為0.22 mg/L。在自來水體環境中，水溫14.3℃，pH 8.05時，2 h、6 h、12 h、24 h、48 h氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的半致死濃度均為119.15 mg/L，72 h和96 h為121.20 mg/L，安全濃度為11.91 mg/L；2 h、6 h、12 h、24 h、48 h的非離子氨半致死濃度均為1.89 mg/L，72 h和96 h為1.93 mg/L，安全濃度為0.189 mg/L。

3 結論與討論

總氨氮在溶液中存在離子氨(NH4+)和非離子氨(NH3)的轉化(NH4++HO-NH3·H2ONH3+H2O)，氨氮溶液中主要以非離子氨的毒害作用最強，氨氮濃度相同情況下，水體pH值越大，生成的NH3·H2O分子越多，非離子氨的濃度也相應增大。在不同水體中，pH值越大，產生相同濃度的非離子氨(NH3)所需總氨氮的濃度越低。從金沙江水和自來水的情況來看，水溫相差不大，金沙江水pH值大0.15，但總氨氮的半致死濃度卻低50%左右；在非離子氨方面，金沙江水體的半致死濃度為2.20 mg/L，自來水體為1.89 mg/L，2種水體中非離子氨半致死濃度大小不同，對魚的毒害能力卻相同，表明高濃度離子氨對魚體也具有一定的毒害作用。與陳煒等[10-11]的研究結果相近，即非離子氨在總氨氮中的比例很小，離子氨的濃度很大，水環境中大量的離子氨會阻礙生物體內的離子氨與環境中Na+的正常交換，使離子氨在生物體內大量積累，導致氨中毒。

水體中氨氮濃度升高到一定程度會對水生生物的生存造成嚴重危害。有研究表明，氨氮對魚類的能量代謝活動、滲透壓調節、離子平衡具有普遍性影響，可損害鰓、肝、腎等組織，降低血紅蛋白的活性，影響魚體內氧氣在組織間的輸送能力，嚴重的可導致死亡[12-14]。試驗結果表明，氨氮對細鱗裂腹魚幼魚的毒性效應與濃度呈正相關，即細鱗裂腹魚幼魚死亡率隨總氨氮濃度升高而增加；在相同濃度下隨脅迫時間延長，理論上魚體各個組織器官受到嚴重損害，死亡率會持續升高，而細鱗裂腹魚幼魚的死亡率與毒害溶液脅迫時間相關性不明顯，在經過最初2 h的應激反應后，存活的魚逐漸適應試驗環境，直至96 h試驗結束時沒有發生死亡，還能保持一定的活力，6～96 h各個時間點的氨氮半致死濃度幾乎相同。不同水體環境下，不同濃度的氨氮溶液及重復性試驗結果一致，說明細鱗裂腹魚對氨氮溶液脅迫時間有著特殊的抵抗力。由此推測，細鱗裂腹魚在氨氮毒害溶液中，可能因應激反應產生一種物質，保障部分魚在一定時間和范圍內能夠承受氨氮溶液中的毒害物質侵襲，維持魚體器官功能的正常運轉，隨著氨氮濃度升高，產生該物質抵御氨氮毒害的能力逐漸減弱，魚的死亡率逐漸升高。細鱗裂腹魚在氨氮溶液中死亡率與脅迫時間的內在因素，還有待進一步研究。

金沙江流域的水體普遍為堿性水質，氨氮溶液中非離子氨的比例相對較高。在密集養殖過程中，要格外注意氨氮的濃度，科學投喂，適時施用硝化細菌或底質改良劑等降低氨氮濃度，避免發生氨氮中毒事件。根據試驗結果，細鱗裂腹魚非離子氨的安全濃度普遍高于云南地區其他主養水產品種[15-18]，養殖條件要求不高，且該魚肉質鮮美，經濟價值較高，適宜推廣養殖，增加收益。