日本虎斑猛水蚤的重金属急性毒性及其作为标准测试生物的潜在意义_曾艳艺
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验依据warren17两两相似毒性物质的等毒叠加模型1设计若两两重金属是严格的协同作用理论上每种重金属lc50浓度对受试生物的死亡毒性相因而不同百分比率的lc50浓度同样可以导致受试生物相应的死亡率50的cu的lc50浓度会导致受试生物5050即25的死亡率在设计金属联合毒性实验时将日本虎斑猛水蚤暴露于不同lc50百分率的金属cuzncucdcupbzncdznpb和cdpb两两相似毒性物质的理论联合作用方式toxicresponsesoccurredtwotoxicantssimilaractions每种金属各试验浓度下日本虎斑猛水蚤的死亡率取平均值然后应用美国环保局官方网站http
2011年 第 6卷 第 2期, 182 188
生 态毒理 学报
A s ian Journal o f E cotox icology
V o .l 6, 2011 N o. 2, 182 188
日本虎斑猛水蚤的重金属急性毒性及其作为标准测试 生物的潜在意义
曾艳艺1, 2, 黄小平 1, *
1. 中国科学院01 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049
日本虎斑猛水蚤采自珠江口海域, 带回实验室 驯化培养, 提供充气和光照设备, 并定期更换海水和 投喂中肋骨条藻 ( Skeletonem a costatum ) 、青岛大扁 藻 ( P latym onas he lgo land ica var. tsingtaoensis ) 和定 鞭金藻 ( Pavlova gyrans ) 等饵料微藻进行培养。日 本虎斑猛水蚤具有强趋光性的特点, 在光照条件下 喜贴壁或接近水面停留。 2. 3 实验步骤 2. 3. 1 受试生物的准备
2 材料与方法 (M aterials and m ethods) 2. 1 重金属溶液的配置
药 品 CuC l2 2H2 O、ZnC l2、CdC l2 2. 5H2 O 和 Pb( NO3 ) 2均为分析纯。先以超纯水配置重金属母液, Cu、Cd、Zn和 Pb(均为离子质量浓度, 下同 ) 的母液 浓度分别 是 1 000 m g L- 1。实验 时以 M BL ( the w oods ho les m arine b io log ical laboratory) 人工海水稀 释到所需浓度。MBL 人工海水配方参照文献 [ 15] 。 2. 2 实验对象
越来越多的毒理学家倾向于尽可能以当地的生物种 类在当地环境的毒性测试结果为依据, 制定各国家 或地区的水环境标准 [ 2 3] 。
桡足类是海洋中占绝对优势的浮游动物类群, 其个体较小, 世代时间短, 生活史简单。部分海洋桡 足类如汤氏哲水蚤 ( Acartia tonsa) 和近亲真宽水蚤 ( Eury tem ora affin is) 等, 以及另一种猛水蚤 ( Amphi ascus tenu irem is) 已 广泛应用于毒性 测试。其 中猛 水蚤 ( Am phiascus tenuirem is) 还被美国环保 局和世 界合作与发展 组织列为毒性 测试的标准生 物 [ 4 5] 。
A cute Toxicity of H eavy M etals to Tigriopus japonicus and Its Im plication as a Standard Test Animal
Zeng Y anyi1, 2, H uang X iaop ing1, *
1. K ey L aboratory of T rop ic M ar ine Env ironm enta lD ynam ics, South Ch ina Sea Institute o fO ceano logy, Chinese A cadem y of Sciences, Guang zhou 510301, Ch ina 2. G raduate U n iversity o f Chinese A cadem y of Sciences, Be ijing 100049, China
实验容器为直径 1. 5 cm、长 18 cm 试管, 实验水 体 10 mL。根据预实验结果设置各重金属浓度梯度 分别为: Cu和 Cd浓度梯度分别为 0. 1、0. 2、0. 5、0. 8和 1. 0 m g L- 1; Pb浓度梯度为 0. 5、1. 0、2. 0、5. 0、 8. 0和 10. 0 m g L- 1; Zn浓度梯度为 0. 2、0. 4、0. 6、 1. 0和 2. 0 m g L- 1; MBL 人工海水为对照组。各实 验组和对照组分别设 3个平行。每支试管挑入活力 强的日本虎斑猛水蚤成熟个体 15- 20只, 置于温度 ( 25 1) , 照度 2 500 lx 的培养箱中, 光暗周期 12
实验前 12- 24 h, 在日光灯照射下利用小筛网 小心地将日本虎斑猛水蚤捕获, 并用吸管将其转移 到盛有 M BL 海水的小烧杯内以备实验, 期间不投喂 饵料。实验开始时, 利用自制的吸管 ( 吸嘴处有筛 网隔开 ) 将盛 受试生物 的小烧 杯内多 余的海 水吸 走, 保留少量海水供受试生物活动即可。 2. 3. 2 急性毒性实验
R eceived 11 Novem ber 2010 accep ted 22 M arch 2011
A bstract: T o determ ine whether T ig riopus japon icus is a proxy of standard test an im al o f heavy m eta ls in m ar ine w ater, the sensitiv ities of heavy m etal Cu, Cd, Pb and Zn sing le and binary com bined acute tox icities to T. japon i cus w ere studied by the static experim en.t T he resu lts show tha t 24 h LC50 o f sing le Cu, Cd, Pb and Zn to T. ja ponicus is 0. 26, 0. 14, 0. 40 and 0. 65 m g L- 1, respectively. The correspond ing safety concentration of these four m eta ls is 2. 6, 1. 4, 4. 0 and 6. 5 g L- 1, respect ive ly. Am ong w h ich, the calcu lated safety concentration of Cu and Zn is less than the class leve l of China N ational Qua lity S tandard for Sea W ater, w hile it is betw een the class and class leve l for Pb and Cd, ind icat ing that T. japon icus is sensit ive to these four heavy m etals. M o reover, enhanc ing interact ion of tox ic effects w ere shown under b inary com b inations o f these four m etals to T. ja ponicus, suggesting every tw o species of m eta lsw ork together enhancing the tox ic sensit iv ity o f T. japon icus. T his study dem onstrates that T. japonicus should be an appropriate standard test an im al of heavy m eta ls in sea w ater. K eywords: heavy m etals; T ig riopus japon icus; acu te tox icity; com bined tox ic ity; 24 h LC50; standard test anim al
收稿日期: 2010 11 11 录用日期: 2011 3 22 基金项目: 中科院知识创新工程项目 ( KZCX 2 YW Q 07) ; 908专项 ( GD908 01 03; GD908 02 02); 国家自然科学基金 ( 41076069; 40776086) 作者简介: 曾艳艺 ( 1983 ), 女, 博士研究生, E m ai:l zengyany@i scsio. ac. cn; * 通讯作者 ( Correspond ing author), E mai:l xphuang@ scs io. ac. cn
然而, 西太平洋与大西洋近海生物种类本来就存在 较大的差异, 为了推进我国在海洋生态毒理学上的 研究, 应建立适合于我国特定区域的海洋模式生物。
日本虎斑 猛水蚤 ( T igriopus japonicus ) 隶 属节 肢动物门, 甲壳纲, 桡足目, 猛水蚤亚目, 是广泛分布 于西太平洋近海的常见种类, 在我国、日本和韩国近 海及潮间带水洼均 有分布 [ 6 8] 。此外, 一般的 桡足 类从海 洋 环境 转移 到 室内 环 境时 不 易 存活 及 培 养 [ 9] , 而日本虎斑猛水蚤较易于在 实验室培养, 本 研究中的日本虎斑猛水蚤采样后在实验室驯化培养 了将近 2个月, Lee等 [ 10 ] 也成功将该桡足类置于实 验室中培养至 20代以上。而且, 日本虎斑猛水蚤已 被国内外陆续应用于其他毒性污染物 ( 如内分泌干 扰物、防 污 杀 菌 剂 以 及 个 别 金 属 污 染 物 ) 的 检 测 [ 11 13] , 并被 OECD 列入毒物测试候选标准生物名 单。然而, Kwok和 L euang[ 11 ] 研究采集 自香港海域 的日本虎斑猛水蚤对个别金属的敏感性研究结果, 与 Lee等 [ 12] 对其实验室培养多代后的 日本虎斑猛 水蚤的敏感性差异较大, 且许多重金属种类对该桡 足类毒性效应的研究资料十分匮乏。检验日本虎斑 猛水蚤是否适宜作为我国海水重金属毒性测试的标
摘要: 以静态实验 法研究重金属 Cu、Cd、Pb和 Zn单独以及两两联合对日本虎斑猛水蚤 ( T ig riopus japon icus )的急性毒性 效应, 并分析其是否适宜作为我国海水重金属毒性测试的标准生物。结果显示, 单独作用下, Cu、Cd、Pb和 Zn对受试生物的 24 h LC50分别为 0. 26、0. 14、0. 40和 0. 65 m g L- 1, 海水中这 4种重金属对该桡足类的安全 浓度阈值分别为 2. 6、1. 4、4. 0和 6. 5 g L- 1。其中, Cu和 Zn的安全浓度低于国家海水水质第一类标准, 而 Cd和 Pb介于国家第一和第二类水质标准之间, 这表明受试生物对这 4种重金属的毒性十分敏感。而上述 4种重金属两两联合对受试生物均为增强作用, 说明重金属联合作用促使该桡足类动物的毒性敏感性增强。 日本虎斑猛水蚤适宜作为我国海水重金属毒性测试的标准生物。 关键词: 重金属; 日本虎斑猛水蚤; 急性毒性; 联合毒性; 24 h LC50; 标准测试生物 文章编号: 1673 5897( 2011) 6 182 07 中图分类号: X171. 5 文献标识码: A
准生物, 需研究桡足类对常见的污染重金属种类的 毒性敏感性。
目前国内外水质标准及生态风险评价主要基于
实验室对单种金属毒性效应的结果获得。实际海洋
环境中往往是多种重金属污染共存, 而这些金属的 联合作用可能会改变海洋生物对既存的混合金属污
染物的敏感性 [ 14] 。截止目前, 重金属联合对日本虎 斑猛水蚤的毒性效应仍未见报道。重金属的联合是 增强或是拮抗作用直接影响到推导出的这些重金属 在环境中的安全浓度阈值, 及由此制定的水质标准。 因此, 本研究选择这种适应范围广的日本虎斑猛水蚤 为研究对象, 探讨其对海水污染中备受关注的 4种重 金属 Cu、Cd、Pb和 Zn的敏感性以及这 4种重金属两 两联合对其毒性效应, 为是否可将日本虎斑猛水蚤作 为我国重金属污染的标准测试生物提供依据。
第 2期
曾艳艺等: 日本虎斑猛水蚤的重金属急性毒性及其作为标准测试生物的潜在意义
183
1 引言 ( Introduction) 现阶段我国水生生态毒理研究主要以淡水生物
中的大型溞 D aphnia m agna 为测试生物 [ 1 ] , 并未确 定适合作为海水的测试生物。由于淡水和海水环境
存在较大的差异, 因而通过淡水生物测试结果推导 并应用于海水中污染物标准的制定并不可靠。而且
2011年 第 6卷 第 2期, 182 188
生 态毒理 学报
A s ian Journal o f E cotox icology
V o .l 6, 2011 N o. 2, 182 188
日本虎斑猛水蚤的重金属急性毒性及其作为标准测试 生物的潜在意义
曾艳艺1, 2, 黄小平 1, *
1. 中国科学院01 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049
日本虎斑猛水蚤采自珠江口海域, 带回实验室 驯化培养, 提供充气和光照设备, 并定期更换海水和 投喂中肋骨条藻 ( Skeletonem a costatum ) 、青岛大扁 藻 ( P latym onas he lgo land ica var. tsingtaoensis ) 和定 鞭金藻 ( Pavlova gyrans ) 等饵料微藻进行培养。日 本虎斑猛水蚤具有强趋光性的特点, 在光照条件下 喜贴壁或接近水面停留。 2. 3 实验步骤 2. 3. 1 受试生物的准备
2 材料与方法 (M aterials and m ethods) 2. 1 重金属溶液的配置
药 品 CuC l2 2H2 O、ZnC l2、CdC l2 2. 5H2 O 和 Pb( NO3 ) 2均为分析纯。先以超纯水配置重金属母液, Cu、Cd、Zn和 Pb(均为离子质量浓度, 下同 ) 的母液 浓度分别 是 1 000 m g L- 1。实验 时以 M BL ( the w oods ho les m arine b io log ical laboratory) 人工海水稀 释到所需浓度。MBL 人工海水配方参照文献 [ 15] 。 2. 2 实验对象
越来越多的毒理学家倾向于尽可能以当地的生物种 类在当地环境的毒性测试结果为依据, 制定各国家 或地区的水环境标准 [ 2 3] 。
桡足类是海洋中占绝对优势的浮游动物类群, 其个体较小, 世代时间短, 生活史简单。部分海洋桡 足类如汤氏哲水蚤 ( Acartia tonsa) 和近亲真宽水蚤 ( Eury tem ora affin is) 等, 以及另一种猛水蚤 ( Amphi ascus tenu irem is) 已 广泛应用于毒性 测试。其 中猛 水蚤 ( Am phiascus tenuirem is) 还被美国环保 局和世 界合作与发展 组织列为毒性 测试的标准生 物 [ 4 5] 。
A cute Toxicity of H eavy M etals to Tigriopus japonicus and Its Im plication as a Standard Test Animal
Zeng Y anyi1, 2, H uang X iaop ing1, *
1. K ey L aboratory of T rop ic M ar ine Env ironm enta lD ynam ics, South Ch ina Sea Institute o fO ceano logy, Chinese A cadem y of Sciences, Guang zhou 510301, Ch ina 2. G raduate U n iversity o f Chinese A cadem y of Sciences, Be ijing 100049, China
实验容器为直径 1. 5 cm、长 18 cm 试管, 实验水 体 10 mL。根据预实验结果设置各重金属浓度梯度 分别为: Cu和 Cd浓度梯度分别为 0. 1、0. 2、0. 5、0. 8和 1. 0 m g L- 1; Pb浓度梯度为 0. 5、1. 0、2. 0、5. 0、 8. 0和 10. 0 m g L- 1; Zn浓度梯度为 0. 2、0. 4、0. 6、 1. 0和 2. 0 m g L- 1; MBL 人工海水为对照组。各实 验组和对照组分别设 3个平行。每支试管挑入活力 强的日本虎斑猛水蚤成熟个体 15- 20只, 置于温度 ( 25 1) , 照度 2 500 lx 的培养箱中, 光暗周期 12
实验前 12- 24 h, 在日光灯照射下利用小筛网 小心地将日本虎斑猛水蚤捕获, 并用吸管将其转移 到盛有 M BL 海水的小烧杯内以备实验, 期间不投喂 饵料。实验开始时, 利用自制的吸管 ( 吸嘴处有筛 网隔开 ) 将盛 受试生物 的小烧 杯内多 余的海 水吸 走, 保留少量海水供受试生物活动即可。 2. 3. 2 急性毒性实验
R eceived 11 Novem ber 2010 accep ted 22 M arch 2011
A bstract: T o determ ine whether T ig riopus japon icus is a proxy of standard test an im al o f heavy m eta ls in m ar ine w ater, the sensitiv ities of heavy m etal Cu, Cd, Pb and Zn sing le and binary com bined acute tox icities to T. japon i cus w ere studied by the static experim en.t T he resu lts show tha t 24 h LC50 o f sing le Cu, Cd, Pb and Zn to T. ja ponicus is 0. 26, 0. 14, 0. 40 and 0. 65 m g L- 1, respectively. The correspond ing safety concentration of these four m eta ls is 2. 6, 1. 4, 4. 0 and 6. 5 g L- 1, respect ive ly. Am ong w h ich, the calcu lated safety concentration of Cu and Zn is less than the class leve l of China N ational Qua lity S tandard for Sea W ater, w hile it is betw een the class and class leve l for Pb and Cd, ind icat ing that T. japon icus is sensit ive to these four heavy m etals. M o reover, enhanc ing interact ion of tox ic effects w ere shown under b inary com b inations o f these four m etals to T. ja ponicus, suggesting every tw o species of m eta lsw ork together enhancing the tox ic sensit iv ity o f T. japon icus. T his study dem onstrates that T. japonicus should be an appropriate standard test an im al of heavy m eta ls in sea w ater. K eywords: heavy m etals; T ig riopus japon icus; acu te tox icity; com bined tox ic ity; 24 h LC50; standard test anim al
收稿日期: 2010 11 11 录用日期: 2011 3 22 基金项目: 中科院知识创新工程项目 ( KZCX 2 YW Q 07) ; 908专项 ( GD908 01 03; GD908 02 02); 国家自然科学基金 ( 41076069; 40776086) 作者简介: 曾艳艺 ( 1983 ), 女, 博士研究生, E m ai:l zengyany@i scsio. ac. cn; * 通讯作者 ( Correspond ing author), E mai:l xphuang@ scs io. ac. cn
然而, 西太平洋与大西洋近海生物种类本来就存在 较大的差异, 为了推进我国在海洋生态毒理学上的 研究, 应建立适合于我国特定区域的海洋模式生物。
日本虎斑 猛水蚤 ( T igriopus japonicus ) 隶 属节 肢动物门, 甲壳纲, 桡足目, 猛水蚤亚目, 是广泛分布 于西太平洋近海的常见种类, 在我国、日本和韩国近 海及潮间带水洼均 有分布 [ 6 8] 。此外, 一般的 桡足 类从海 洋 环境 转移 到 室内 环 境时 不 易 存活 及 培 养 [ 9] , 而日本虎斑猛水蚤较易于在 实验室培养, 本 研究中的日本虎斑猛水蚤采样后在实验室驯化培养 了将近 2个月, Lee等 [ 10 ] 也成功将该桡足类置于实 验室中培养至 20代以上。而且, 日本虎斑猛水蚤已 被国内外陆续应用于其他毒性污染物 ( 如内分泌干 扰物、防 污 杀 菌 剂 以 及 个 别 金 属 污 染 物 ) 的 检 测 [ 11 13] , 并被 OECD 列入毒物测试候选标准生物名 单。然而, Kwok和 L euang[ 11 ] 研究采集 自香港海域 的日本虎斑猛水蚤对个别金属的敏感性研究结果, 与 Lee等 [ 12] 对其实验室培养多代后的 日本虎斑猛 水蚤的敏感性差异较大, 且许多重金属种类对该桡 足类毒性效应的研究资料十分匮乏。检验日本虎斑 猛水蚤是否适宜作为我国海水重金属毒性测试的标
摘要: 以静态实验 法研究重金属 Cu、Cd、Pb和 Zn单独以及两两联合对日本虎斑猛水蚤 ( T ig riopus japon icus )的急性毒性 效应, 并分析其是否适宜作为我国海水重金属毒性测试的标准生物。结果显示, 单独作用下, Cu、Cd、Pb和 Zn对受试生物的 24 h LC50分别为 0. 26、0. 14、0. 40和 0. 65 m g L- 1, 海水中这 4种重金属对该桡足类的安全 浓度阈值分别为 2. 6、1. 4、4. 0和 6. 5 g L- 1。其中, Cu和 Zn的安全浓度低于国家海水水质第一类标准, 而 Cd和 Pb介于国家第一和第二类水质标准之间, 这表明受试生物对这 4种重金属的毒性十分敏感。而上述 4种重金属两两联合对受试生物均为增强作用, 说明重金属联合作用促使该桡足类动物的毒性敏感性增强。 日本虎斑猛水蚤适宜作为我国海水重金属毒性测试的标准生物。 关键词: 重金属; 日本虎斑猛水蚤; 急性毒性; 联合毒性; 24 h LC50; 标准测试生物 文章编号: 1673 5897( 2011) 6 182 07 中图分类号: X171. 5 文献标识码: A
准生物, 需研究桡足类对常见的污染重金属种类的 毒性敏感性。
目前国内外水质标准及生态风险评价主要基于
实验室对单种金属毒性效应的结果获得。实际海洋
环境中往往是多种重金属污染共存, 而这些金属的 联合作用可能会改变海洋生物对既存的混合金属污
染物的敏感性 [ 14] 。截止目前, 重金属联合对日本虎 斑猛水蚤的毒性效应仍未见报道。重金属的联合是 增强或是拮抗作用直接影响到推导出的这些重金属 在环境中的安全浓度阈值, 及由此制定的水质标准。 因此, 本研究选择这种适应范围广的日本虎斑猛水蚤 为研究对象, 探讨其对海水污染中备受关注的 4种重 金属 Cu、Cd、Pb和 Zn的敏感性以及这 4种重金属两 两联合对其毒性效应, 为是否可将日本虎斑猛水蚤作 为我国重金属污染的标准测试生物提供依据。
第 2期
曾艳艺等: 日本虎斑猛水蚤的重金属急性毒性及其作为标准测试生物的潜在意义
183
1 引言 ( Introduction) 现阶段我国水生生态毒理研究主要以淡水生物
中的大型溞 D aphnia m agna 为测试生物 [ 1 ] , 并未确 定适合作为海水的测试生物。由于淡水和海水环境
存在较大的差异, 因而通过淡水生物测试结果推导 并应用于海水中污染物标准的制定并不可靠。而且