鎘、鋅、鉛離子對中華圓田螺的急性毒性試驗

王超男 ，黃凱 *，羅雨蕭 ，殷麗坤 ，宿志健

（1.廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區水產科學研究院，廣西 南寧 530021）

隨著工業現代化的發展，大量含重金屬的工業廢水和生活污水不斷排入水體中，造成水環境污染，給養殖業帶來了嚴重危害[1]。重金屬以其高毒性、難降解、持久殘留且能沿食物鏈傳遞等特點，導致的污染已成為水生態系統面臨的主要問題之一[2]。常見的重金屬污染物有鋅（Zn）、鎘（Cd）、銅（Cu）、汞（Hg）和鉛（Pd）等[3]。劉瑜等[4]研究了 Cu2+對黃鱔幼魚的急性毒性，得出安全濃度為0.109 2 mg/L，為高毒性；羅士炎等[5]研究了多種重金屬離子對澳洲龍紋斑幼魚的急性毒性，得出 Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+的安全濃度分別為 0.122，0.571，0.020 和 0.461 mg/L；潘天揚等[6]研究得出，長江上游6 種魚對Pb2+的耐受能力從大到小排序依次為：鯽、南方鲇、草魚、團頭魴、中華倒刺鲃和胭脂魚。目前國內外關于重金屬對水生動物的毒性方面的研究報道較多，而對中華圓田螺（Cipangopaludina cathayensis）的重金屬急性毒性方面的研究尚未見報道。

中華圓田螺具有肉質鮮嫩、營養豐富，生長速度快、疾病少、繁殖能力強、出肉率高等特點，深受養殖戶和消費者喜愛[7-9]。目前養殖方式以稻魚螺共養為主，重金屬富集風險較高。現開展3 種常見重金屬離子（Cd2+、Zn2+和 Pb2+）對中華圓田螺的急性毒性的試驗，比較其對中華圓田螺的毒性影響，為中華圓田螺的健康養殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用中華圓田螺購自廣西玉林市陸川縣養殖基地。刷去表面附著物后，置于廣西大學水產養殖基地暫養池內（4 m×2 m×1.2 m）馴化7 d。選取規格相近、外殼完好、無機械損傷、平均體質量（41.94±0.23）g 的田螺，于直徑為40 cm、盛水5 L 的塑料盆中開展試驗。試驗用水為雙蒸水，水溫（27±1）℃，pH值為（6.9±0.1），溶解氧質量濃度為（8.0±0.2）mg/L。

1.2 試劑

試驗所用硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，鄭州市安豐化學制品公司）、氯化鎘（CdCl2，鄭州市安豐化學制品公司）和硝酸鉛[Pb（NO3）2，國藥集團化學試劑有限公司]均為分析純。用蒸餾水配制成合適濃度的母液，試驗時按所需濃度稀釋，現配現用。

1.3 方法

采用靜態急性毒性試驗法。設置3 個試驗組，1 個對照組，每組設3 個平行，每個平行投放40 只田螺。預試驗設定的藥濃度梯度見表1。試驗期間，每天更換1 次金屬離子培養液，不投喂。間隔1，2，4，8，12，24，48，72 和 96 h，觀察中華圓田螺生理變化以及死亡情況，清除死亡個體，計算死亡率。死亡判定標準：中華圓田螺出現厴抽搐式回縮反應，厴緊閉并分泌大量白色黏液。

表1 Cd2+、Zn2+和 Pb2+的濃度梯度

1.4 數據處理

采用SPSS 22.0 軟件處理數據，用改進寇氏法計算半致死濃度（LC50）。根據LC50值，計算各重金屬離子的安全濃度（SC），SC=96 h LC50值×應用系數（AF）。本試驗采用的重金屬穩定、蓄積性強且難分解，故 AF 值取 0.01。

2 結果與分析

2.1 中華圓田螺的中毒癥狀

在不同濃度重金屬離子脅迫下，中華圓田螺呈現出不同程度的中毒反應，其通過閉厴的方式躲避重金屬毒性。在低濃度處理組中[ρ（Zn2+）≤10 mg/L；ρ（Cd2+）≤16 mg/L；ρ（Pb2+）≤240 mg/L]，中華圓田螺狀態與對照組基本相同，頭部伸出，復足吸附在容器表面，緩慢移動。當水體中ρ（Zn2+）≥60 mg/L 時，中華圓田螺頭部伸出，觸角不斷在螺口處探尋，腹足吸附在容器表面；2 h 后，出現厴抽搐式回縮；約4 h 后，其釋放大量白色黏液，緊閉厴，極力向內縮；9 h 后開始出現死亡個體，死亡后厴張開。當 ρ（Cd2+）≥21 mg/L 時，在 24 h 內有中華圓田螺的厴出現抽搐式回縮反應，緊閉厴，分泌大量白色黏液，死亡之后厴處于張開狀態。當水體ρ（Pb2+）≥370 mg/L 時，在 24 h 內中華圓田螺厴出現抽搐式回縮反應，厴緊閉，分泌大量白色黏液后，出現死亡個體。3 種重金屬均對中華圓田螺表現出不同程度的毒性效應，中毒反應基本相同，均具明顯的時間和劑量效應關系。

2.2 Zn2+對中華圓田螺的急性毒性效應

暴露于不同ρ（Zn2+）中后，中華圓田螺的死亡率見圖 1（a）（b）（c）（d）。由圖 1 可見，在一定時間內，中華圓田螺的死亡率隨著ρ（Zn2+）的增加而升高。當 ρ（Zn2+）為 20 mg/L 時，直至 48 h 后才出現死亡個體，96 h后死亡率接近40 %。暴露于ρ（Zn2+）100 mg/L 脅迫組中，中華圓田螺24 h 內死亡個體數量較多，72 h 后全部死亡。24，48，72 和 96 h 的LC50分別為 88.01，66.79，37.13 和 34.04 mg/L。

圖1 暴露于不同ρ（Zn2+）后中華圓田螺的死亡率

2.3 Cd2+對中華圓田螺的急性毒性效應

暴露于不同ρ（Cd2+）后，中華圓田螺的死亡率見圖2。由圖2 可見，隨著ρ（Cd2+）的升高和脅迫時間的延長，中華圓田螺的死亡率逐漸增高，死亡率與溶液中 ρ（Cd2+）呈正相關關系。ρ（Cd2+）為 49 mg/L時，24 h 內出現死亡個體，且隨著脅迫時間的延長，死亡率逐漸升高，72 h 死亡率 100 %。ρ（Cd2+）≥87 mg/L 時，中華圓田螺中毒反應迅速，24 h 內全部死亡。24，48，72 和 96 h LC50分別為 34.65，29.56，24.97 和 19.31 mg/L。

圖2 暴露于不同ρ（Cd2+）后中華圓田螺的死亡率

2.4 Pb2+對中華圓田螺的急性毒性效應

暴露于不同ρ（Pb2+）后中華圓田螺的死亡率見圖 3（a）（b）（c）（d）。由圖 3 可見，低 ρ（Pb2+）對中華圓田螺無明顯的毒性效應。24 h 內，ρ（Pb2+）達到320 mg/L 時才出現死亡個體；ρ（Pb2+）≥560 mg/L時，中華圓田螺全部死亡；ρ（Pb2+）為 280～490 mg/L時，隨著脅迫時間的延長，死亡率逐漸升高。24，48，72 和96 h LC50分別為 423.97，358.04，308.64和291.86 mg/L。

圖3 暴露于不同ρ（Pb2+）后中華圓田螺的死亡率

2.5 重金屬離子對田螺的LC50 值和SC 值

Zn2+、Cd2+和Pb2+對中華圓田螺的急性毒性分析結果見表 2。由表 2 可見，Zn2+、Cd2+和 Pb2+的 LC50值均隨脅迫時間延長而下降。Pb2+對田螺的毒性遠小于 Zn2+和 Cd2+。

表2 Zn2+、Cd2+和Pb2+對中華圓田螺的急性毒性分析

3 討論

3.1 Zn2+對中華圓田螺的急性毒性

Zn 是生物體的必需微量元素，不僅參與細胞和酶的結構組成，在蛋白質和糖類代謝中也發揮著重要作用，但過量的鋅會影響生物的正常生理代謝，抑制生物的生長發育，也會導致免疫與生殖系統受損[10]。自然環境中Zn 污染主要源自人類活動，如鋼鐵生產、焚燒廢物、金屬開采和肥料浸出[11]。在0.5 mg/L Zn2+脅迫下，幼斑馬魚骨骼畸形，生長減緩，死亡率增加[12]。Zn2+對成體方形環棱螺的96 h LC50值為 1.330 mg/L，SC 為 0.1330 mg/L[7]；Zn2+對文蛤的 96 h LC50值為 5.425 mg/L，SC 為 0.054 mg/L[13]；Zn2+對偏頂蛤的 96 h LC50值為 62.230 mg/L，SC 為0.622 mg/L[14]。本研究中，Zn2+對中華圓田螺的96 h LC50值為34.04 mg/L。根據《化學農藥環境安全評價試驗準則》，Zn2+對中華圓田螺的毒性為低毒。參照《漁業水質標準》（GB 11607—89），水產養殖水體中ρ（Zn2+）不得超過0.01 mg/L，本研究測得Zn2+對中華圓田螺的SC 為0.340 4 mg/L，說明田螺對Zn2+的耐受性較高。

3.2 Cd2+對中華圓田螺的急性毒性作用

Cd 作為一種較為常見的重金屬污染物，毒性和蓄積性強，且不易被降解[15]，可與水生動物鰓的分泌物結合而影響其呼吸[16]，或蓄積在肝臟和腎臟中，抑制細胞免疫和體液免疫[17]。Cd2+與含巰基、氨基、羧基的蛋白分子結合形成Cd2+結合蛋白，抑制了許多酶的活性，也導致了生物體內Cd2+大量蓄積[18]。王曉宇等[19]研究表明，Cd2+對四角蛤蜊的96 h LC50值為 2.383 mg/L，SC 為 0.024 mg/L；有關研究表明，Cd2+對釘螺 96 h LC50值為 2.96 mg/L，SC 為 0.029 6 mg/L[20]；Cd2+對凸加夫蛤的 96 h LC50值為 13.367 mg/L，SC 為 0.134 mg/L[21]；Cd2+對偏頂蛤 96 h LC50值為24.949 mg/L，SC 為 0.250 mg/L[14]；Cd2+對文蛤的 96 h LC50值為 13.18 mg/L，SC 為 0.13 mg/L[22]。本研究結果顯示，Cd2+對中華圓田螺的96 h LC50值為19.31 mg/L。根據《化學農藥環境安全評價試驗準則第12 部分：魚類急性毒性試驗》（GB/T 31270.12—2014），96 h LC50值＞10 mg/L 為低毒，1.0 mg/L＜LC50值≤10 mg/L 為中毒，0.1 mg/L＜LC50值≤1.0 mg/L為高毒，LC50值≤0.1 mg/L 為劇毒，Cd2+對中華圓田螺的毒性為低毒。參照《漁業水質標準》（GB 11607—89），水產養殖水體中 ρ（Cd2+）不得超過 0.005 mg/L。本研究中Cd2+對中華圓田螺的SC 值為0.193 1 mg/L，表明田螺對Cd2+有較強的耐受性。

3.3 Pb2+對中華圓田螺的急性毒性作用

Pb 為自然界中普遍存在的重金屬元素，具有蓄積性、沿食物鏈轉移自集、被污染后不易被發現以及難以恢復等特點，是目前水環境中主要的污染物之一[23-24]。Pb 可與生物體內一系列蛋白質、酶和氨基酸內的巰基相結合，干擾多種機體過程，可損害多個器官，改變一些重要基因的表達水平，如抗氧化酶[25]。哺乳動物急性暴露于高濃度的Pb2+中，可損傷大腦和腎臟[26]，尤其是對造血和神經系統損害最為嚴重[27]。陳細香等[13]研究表明，Pb2+對文蛤的96 h LC50值為 1.557 mg/L，SC 為 0.016 mg/L；有關研究表明，Pb2+對波紋巴非蛤96 h LC50值為4.119 mg/L，SC 為 0.041 mg/L[28]；Pb2+對釘螺的 96 h LC50值為 12.22 mg/L，SC 為 0.122 2 mg/L[20]；Pb2+對近江牡蠣 96 h LC50值為 40 mg/L，SC 為 0.4 mg/L[29]；Pb2+對偏頂蛤的 96 h LC50值為 129.12 mg/L，SC 為1.291 mg/L[14]。本研究結果顯示，Pb2+對中華圓田螺的96 h LC50值為 291.86 mg/L，SC 值為 2.918 6 mg/L。根據《漁業水質標準》（GB 11607—89），水產養殖水體中ρ（Pb2+）不得超過0.05 mg/L，本研究結果表明，Pb2+對田螺的SC 高于該標準，可見中華圓田螺對Pb2+的耐受性較高。根據《化學農藥環境安全評價試驗準則 第12 部分：魚類急性毒性試驗》（GB/T 31270.12—2014），Pb2+對中華圓田螺的毒性為低毒。說明中華圓田螺對Pb 具有極強的富集積蓄特性，養殖水體易受到Pb 的嚴重污染，應加強水質監測管理。

3.4 3 種重金屬離子毒性對比

孫振興等[30]研究認為，重金屬離子對刺參幼參的毒性按從大到小排序依次為：Cu2+、Cd2+、Zn2+和Cr6+；有關研究表明，重金屬離子對泥東風螺幼螺的急性毒性按從大到小排序依次為：Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+[14]；重金屬離子對太平洋牡蠣的急性毒性按從大到小排序依次為：Cd2+、Cu2+和Pb2+[31]。本試驗中，Cd2+、Zn2+、Pb2+3種重金屬離子對中華圓田螺的96 h LC50分別為 19.31，34.04 和 291.86 mg/L，SC 分別為0.193 1，0.340 4 和 2.918 6 mg/L，毒性按從大到小排序依次為：Cd2+、Zn2+和 Pb2+。

以上研究結果與本試驗結果稍有不同，可能是由于不同水生動物對重金屬毒性的耐受能力具有一定差異性，同時重金屬毒性效應受水生物個體大小、種類、繁殖狀態及水體環境等因素的影響。根據《漁業水質標準》（GB 11607—89），本試驗檢測的Cd2+、Zn2+和 Pb2+的 SC 分別為標準值的 38.62，34.04和58.37 倍，說明中華圓田螺對這3 種重金屬耐受性較高，但考慮到重金屬的蓄積風險，養殖水環境應嚴格按照國家標準進行監測。

4 結論

Zn2+、Cd2+和Pb23 種重金屬離子在高濃度下對中華圓田螺均具有顯著毒性效應，且隨著脅迫濃度的增加和脅迫時間的延長，中華圓田螺死亡率也逐漸升高，呈明顯的劑量效應關系。Zn2+、Cd2+和Pb2+對中華圓田螺的急性毒性均為低毒，毒性按從大到小排序依次為：Cd2+、Zn2+和 Pb2+。Cd2+、Zn2+和Pb2+3 種重金屬離子對中華圓田螺的96 h 的LC50值分別為19.31，34.04 和 291.86 mg/L，SC 值分別為0.193 1，0.340 4 和 2.918 6 mg/L。