基于斑馬魚行為變化監測水體突發苯污染的研究

（西安工業大學，陜西 西安 710002）

一、引言

為了研究苯對于斑馬魚的行為影響，本實驗采用RTB和計算機視頻追蹤技術，通過監測斑馬魚的游泳速度、深度、轉彎次數、總加速度、分散度、健康指數、分形維數和平均距離加速度8項指標的變化以正常水體中斑馬魚的行為變化為基礎，模擬了在汞影響下斑馬魚的行為變化。

二、實驗材料及方法

（一）斑馬魚的培養

斑馬魚由中國科學院武漢水生所提供，本實驗室飼養繁殖。采用流水式培養，養殖用水為脫氯自來水，水溫為(28±1)℃，溶解氧為(6.5±0.2)mgL－1，光照周期為10h:14h，每天投食2～3次。選擇魚齡為6～8個月，體長為(30±0.2)mm，體重為(300±0．2)mg的斑馬魚，每組實驗用魚5條，雌雄比例為3:2，實驗前24h不喂食。

（二）實驗試劑

汞，藥品先配制成母液，實驗室再稀釋到所需濃度。

（三）實驗設計

采用水質毒性在線檢測儀RTB進行汞突發性暴露下斑馬魚的個體和群體行為變化的定量監測。在一個尺寸為400×75×300 mm的測試箱前設置一個CCD攝像頭，利用攝像追蹤和圖像分析技術，實時跟蹤記錄每條魚的多種行為變化。通過軟件轉換計算出5條魚在5 min內的個體行為參數游泳速度、深度、轉彎次數、總加速度、分散度、健康指數、分形維數和平均距離加速度。

1.本試驗采用筆架山原水,試驗共7小時，試驗的前兩小時均為空白，后5小時是加藥反應時間。

2.原水水質:溫度25.3℃，pH 7.52，濁度4.12NTU，余氯 0.01mg.L-1，電導率151.5us/cm，溶解氧8.21mg.L-1。

3.苯:采用分析純試劑，先用丙酮作溶劑，再用吐溫80溶解并配置母液。

4.流速：采用循環動態60升每小時。

5.斑馬魚：按照《GBT13267-91水質對斑馬魚的急性毒性方法》執行培養馴化。

三、結果與討論

斑馬魚個體行為的變化：

在一定的水質和環境因素條件下斑馬魚的個體行為和群體行為都具有規律性，是用于突發性污染條件下斑馬魚行為變化的可靠依據。

從速度表中看出苯濃度為0.01ppm、0.2ppm和10ppm暴露于斑馬魚中，速度基本沒有多大的變化，都在30至60mm/s的正常范圍內，10ppm在加藥10分鐘之內有短暫的速度增加。苯濃度30ppm加藥之后出現速度快速增加，10分鐘之后又降到20mm/s附近，并持續2個小時，出現這種情況是因為魚剛剛接觸到污染物，為了躲避而增加速度，在中毒之后，速度降下來。50ppm反應非常明顯，剛接觸到污染物也是躲避而加速，但該濃度使斑馬魚致命，加藥1小時之后，魚都不動，并在試驗過程中逐漸死亡。

從實驗中看出，0.01和0.2ppm基本在150至200mm的正常范圍內，和空白基本一致，變化很小。10ppm在加藥之后魚高度較高在200mm以上。30ppm高度無明顯變化，50ppm則在加藥之后魚高度較低在50mm一下，這是魚中毒之后的癥狀。

從實驗中可以看出，0.01ppm、0.2ppm和10ppm在加藥之后和空白都無明顯變化。30ppm和50ppm在加藥10分鐘內轉彎次數增加明顯，將近一倍，然后快速降低，并在2次一下，基本不轉身。

總加速度10ppm和50ppm有20分鐘的快速增加和降低，波動較大。其余濃度無明顯變化。

分散度表中加藥之后的0.01ppm和0.2ppm基本和空表一樣在10至25之間。10ppm加藥之后有所增加，但不明顯。30ppm加藥之后增加幅度明顯變化。50ppm則增加之后快速下降到5以下。

平均距離表中0.01ppm、0.2ppm和10ppm在加藥之后都變化不明顯，在100至200之間，較正常。30ppm有20分鐘的短暫增加之后也逐漸在正常區間。50ppm則增加之后，快速降低，維持1.5小時之后，其變化幅度較大。

四、結論

斑馬魚的游動行為能靈敏、準確地反映突發性 氯化鎘和敵敵畏污染。實驗所監測的 6 項指標中， 斑馬魚游動速度、深度、轉次和平均距離較為敏感， 在正常水質環境中變化穩定，而在突發污染暴露下 短時間內就發生明顯的變化，是用于水質預警的可靠指標。 不同種類的脅迫因子對魚體造成一定程度的傷害有所不同，環境脅迫產生的應激行為反應機理十分復雜，它涉及到神經系統、內分泌系統及免疫系統 等一系列活動，機體通過神經和內分泌途徑幾乎動 員了所有的器官和組織來應付應激源的刺激[15]。 敵敵畏等有機磷農藥主要抑制生物的神經毒性，而氯化鎘在生物體內有明顯的蓄積作用，能損傷魚類 的肝臟和腎臟等器官。在兩種不同種類的污染物脅迫下，斑馬魚的行為強度在急劇增大或減小后都出現了明顯的調節適應過程，基本符合環境壓力模型， 但斑馬魚對兩種物質的行為響應方式存在顯著差 異。在7 mg L －1的氯化鉻暴露下，斑馬魚的個體行 為參數調節明顯，接觸到污染物后有明顯的行為強 度增大過程，游動深度顯著下降。而在20 mg L －1的 DDVP 的暴露實驗中，斑馬魚則沒有過度活躍的行為現象，而是直接降低，魚在水面停留時間明顯增長。且魚群分布變化明顯

在后續的研究中，應從污染物作用機理和效果 入手，采用不同的模型和計算方法，根據斑馬魚的行 為反應差異區分污染物的類型，進一步提高在線生 物預警系統在水質預警中的應用。