非離子氨對麥穗魚急性毒性試驗(yàn)

非離子氨對麥穗魚急性毒性試驗(yàn)

0水體環(huán)境及生物毒性梅香魚屬于慈姑、慈姑、慈姑和慈姑。它是中國淡水中廣泛分布的小型魚類。由于缺乏等人的因素，它現(xiàn)在廣泛分布在亞洲和歐洲其他地方。因其個(gè)體小,加工后可整體食用,不僅可以補(bǔ)充蛋白質(zhì)還有補(bǔ)鈣功效,因此,老少皆宜,越來越受到人們的喜愛,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高、市場前景好。同時(shí)麥穗魚對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),易在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng),對環(huán)境毒性比較敏感,是較理想的水生毒理學(xué)的實(shí)驗(yàn)材料,可作為水體污染的監(jiān)測生物。近些年,隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和城市人口的增加,工農(nóng)業(yè)及城市的污水大量排放,對中國淡水資源造成了不同程度的危害。同時(shí)人們?yōu)榱颂岣呱a(chǎn)量,在農(nóng)田和水體中投入了大量的肥料,水體氮污染日益嚴(yán)重。有關(guān)氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮對魚類急性毒性已有些研究,已報(bào)道的有真鯛仔魚(Pagrosomusmajor)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)、鱖魚(Sinipercachuatsi)苗、半滑舌鰨(Cynoglossussemilaevis)、羅非魚(Tilapia)、鱖魚(Sinipercachuatsi)成魚、黃顙魚(Pelteobagrusfulvidrac)、巖原鯉(Procyprisrabaudi)等。而硝態(tài)氮對魚類急性毒性研究的報(bào)道比較少,已報(bào)道的有大鱗大馬哈魚(Oncorhynchustshawytscha)、硬頭鱒(Oncorhynchusmykiss)等。目前還沒有關(guān)于氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮對麥穗魚急性毒性研究的報(bào)道。本研究選取氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮3種化合物對麥穗魚進(jìn)行了96h半靜水毒性試驗(yàn),得出它們對麥穗魚的半致死濃度和安全濃度,為麥穗魚的人工養(yǎng)殖和作為水生毒理學(xué)的實(shí)驗(yàn)材料提供參考。1材料和方法1.1試驗(yàn)用魚的選擇試驗(yàn)用麥穗魚采自武漢野芷湖,試驗(yàn)前將魚放在容積為1m3具有良好循環(huán)系統(tǒng)的圓柱形亞克力缸中暫養(yǎng)2周(實(shí)驗(yàn)用水為去氯自來水,使用前曝氣至少3天以上),暫養(yǎng)期間投喂配合飼料,每天投喂2次,09:00和17:00。試驗(yàn)前24h停止投喂,選擇體色正常,健康活潑的麥穗魚作為試驗(yàn)用魚,體長(3.2±0.2)cm,體重(0.47±0.09)g。試驗(yàn)用水為曝氣3天以上的自來水,水溫為(12.7±1)℃,溶氧(9.86±0.01)mg/L,pH7.95~8.05。1.2水質(zhì)檢測儀器氨態(tài)氮(NH4Cl)、亞硝態(tài)氮(NaNO2)、硝態(tài)氮(NaNO3),均為分析純;電子天平:賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;ProfessionalPlus水質(zhì)測量儀(美國YSI公司生產(chǎn));玻璃缸:上底圓直徑23.0cm,下底圓直徑19.0cm,高11.2cm;循環(huán)系統(tǒng):由8個(gè)容積為1m3的圓柱形亞克力缸和一套水處理系統(tǒng)組成。1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)用水采用96h半靜水水生生物急性毒性試驗(yàn)法,試驗(yàn)前1天停止投喂麥穗魚,試驗(yàn)容器為容積為3.5L玻璃缸,每缸放10尾麥穗魚。對氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的毒性先進(jìn)行預(yù)試驗(yàn),確定24h-LC100及96h-LC0。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果,在每種化合物的24h-LC100及96h-LC0之間按等對數(shù)間距設(shè)置7個(gè)濃度組,每組設(shè)置3個(gè)平行,并設(shè)對照。其中,氨態(tài)氮質(zhì)量濃度分別為:14.8、21.9、32.4、47.9、70.8、104.7、154.9mg/L,亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度分別為:45.7、79.4、138.0、239.9、416.9、724.4、1258.9mg/L,硝態(tài)氮質(zhì)量濃度分別為:1.000、1.175、1.380、1.622、1.905、2.239、2.630g/L。每24h換1次相應(yīng)濃度的試驗(yàn)藥液,并清除死亡的麥穗魚。試驗(yàn)用水為曝氣3天以上,溶氧為(9.8±0.1)mg/L的自來水。試驗(yàn)過程中,前8h連續(xù)觀察麥穗魚的中毒癥狀,定時(shí)觀察每組魚的活動狀態(tài)以及存活與死亡情況,分別記錄24、48、72、96h麥穗魚的死亡數(shù)。死亡的判斷標(biāo)準(zhǔn)為刺激魚體5min無任何反應(yīng)。1.4安全濃度sc的計(jì)算公式使用SPSS16.0處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用概率法計(jì)算24、48、72、96h半數(shù)致死濃度LC50及95%置信區(qū)間。安全濃度(SC)的計(jì)算公式如下:注:本試驗(yàn)中所提及的氨氮是指水環(huán)境中的總氨氮濃度,由離子氨和非離子氨組成。通常在計(jì)算氨氮的半數(shù)致死濃度時(shí)還要考慮非離子氨的半數(shù)致死濃度,非離子氨的計(jì)算公式如下:非離子氨濃度=總氨氮濃度/[10(pKa-pH)+1]式中:pKa=0.09018+2729.92/T(T為開氏溫度,T=273+t℃)2結(jié)果與分析2.1氨氮對麥穗魚的急劇下降氨態(tài)氮對麥穗魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1可以看出,同一氨氮濃度,隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長,麥穗魚的死亡率增加;相同試驗(yàn)時(shí)間,隨著氨氮濃度的升高,麥穗魚死亡率也增加。在總氨氮濃度為0~32.4mg/L(非離子氨氮濃度0~0.228mg/L)時(shí),96h麥穗魚死亡數(shù)較少,在非離子氨氮濃度為0.228mg/L時(shí),96h時(shí)3個(gè)平行組中有兩組麥穗魚死亡數(shù)為2(死亡率為20%),還有一組僅為1(死亡率為10%);但是當(dāng)總氨氮濃度達(dá)到并超過70.8mg/L(非離子氨氮0.396mg/L)時(shí),隨著濃度升高,麥穗魚死亡率遞增。表明氨氮濃度超過某一值時(shí),麥穗魚對氨氮的耐受性急劇下降,從而造成大量死亡。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,用SPSS16.0處理數(shù)據(jù),得出總氨氮對麥穗魚的24、48、72、96h的LC50及安全濃度分別為79.158、66.680、63.465、57.624、5.7624mg/L,詳見表2,再換算成非離子氨對麥穗魚的24、48、72、96hLC50及安全濃度分別為0.435、0.384、0.371、0.346、0.0346mg/L,見表3。氨態(tài)氮中毒麥穗魚癥狀:試驗(yàn)開始時(shí),低濃度組麥穗魚沒太大反應(yīng),緩慢游動或靜伏于玻璃缸底部。高濃度組麥穗魚竄動不安、游動迅速,其中最高濃度組麥穗魚約8h后身體逐漸失去平衡,出現(xiàn)側(cè)翻現(xiàn)象,呼吸減弱。24h后明顯可見高濃度組麥穗魚排泄物增多,死亡魚體身體略微發(fā)白。2.2麥穗魚死亡率亞硝態(tài)氮對麥穗魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果見表4。從表4可以看出,當(dāng)亞硝態(tài)氮濃度為0~138.0mg/L時(shí),麥穗魚死亡率很低。亞硝態(tài)氮濃度為79.4mg/L時(shí),96h時(shí)麥穗魚開始出現(xiàn)死亡,當(dāng)亞硝態(tài)氮濃度達(dá)到239.9~1258.9mg/L,麥穗魚死亡率遞增?？梢妬喯鯌B(tài)氮對麥穗魚有一個(gè)臨界值,超過某個(gè)值時(shí),麥穗魚的耐受性變差,并且呈遞減趨勢。這與氨態(tài)氮對麥穗魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果有一定的相似性。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析,得出亞硝態(tài)氮對麥穗魚的24、48、72、96hLC50和安全濃度見表5,分別為422.862、327.746、266.291、236.907、23.6907mg/L。亞硝態(tài)氮中毒麥穗魚癥狀:試驗(yàn)開始時(shí),低濃度組麥穗魚沒太大異常反應(yīng),高濃度組麥穗魚則躁動不安,游泳迅速。最高濃度組8h后出現(xiàn)體色變淺現(xiàn)象,身體粘液分泌增多,呼吸急促困難,游動失去平衡。死亡魚體身體出現(xiàn)弓形彎曲現(xiàn)象,鰓蓋張開幅度增大。2.3硝態(tài)氮對麥穗魚的影響硝態(tài)氮對麥穗魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果見表6。與氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮對麥穗魚的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果相比,麥穗魚對硝態(tài)氮的耐受性較好,在硝態(tài)氮濃度為1.175g/L時(shí),麥穗魚96h才出現(xiàn)死亡。而氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度分別為21.9、79.4mg/L時(shí),麥穗魚96h就出現(xiàn)了死亡現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析,得出硝態(tài)氮對麥穗魚的24、48、72、96hLC50和安全濃度值,分別為2.155、1.929、1.769、1.663、0.1663g/L,見表7。硝態(tài)氮中毒麥穗魚癥狀:試驗(yàn)開始時(shí)低濃度組同氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮低濃度組麥穗魚一樣,沒太大異常反應(yīng),要么緩慢游動,要么靜伏于玻璃缸底。而高濃度組麥穗魚則竄動不安、身體逐漸失去平衡、呼吸困難、身體明顯彎曲,最高濃度組硝態(tài)氮麥穗魚5~6h后就出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,漂浮于玻璃缸溶液表面,體色變淺,身體明顯呈弓形彎曲,較亞硝態(tài)氮中毒死亡魚體彎曲更嚴(yán)重。鰓裂張開,且鰓裂表面可見紅血絲。3急性毒性研究結(jié)果本研究得出了在水溫(12.7±1)℃、溶氧5.60~9.87mg/L的條件下氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮對麥穗魚的24、48、72、96h的LC50值(95%置信區(qū)間)及安全濃度,為麥穗魚的人工養(yǎng)殖及作為水生毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)材料提供了參考依據(jù)。氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮對魚類的急性毒性研究報(bào)道較多,都表明了非離子氨比亞硝態(tài)氮對魚類的毒性大,本研究得出非離子氨比亞硝態(tài)氮的毒性強(qiáng),這和前人的研究結(jié)果一致。但是硝態(tài)氮對魚類的急性毒性報(bào)道不多,本研究豐富了硝態(tài)氮對魚類急性毒性的研究,表明硝態(tài)氮的富集對魚類也會造成危害。還有待進(jìn)一步探討的問題,氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮對麥穗魚的毒性機(jī)理,以及它們對麥穗魚內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理功能的具體影響等。4討論4.1分子氨對真魚的耐受力滲進(jìn)生物體內(nèi)的分子氨(NH3),將血液中血紅蛋白的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,降低血液的載氧能力,使呼吸機(jī)能下降。試驗(yàn)中麥穗魚氨態(tài)氮中毒表現(xiàn)為呼吸急促困難,與上述報(bào)道中分子氨使生物體呼吸機(jī)能下降是一致,但是有關(guān)麥穗魚氨態(tài)氮中毒的機(jī)理還有待進(jìn)一步探討。歐洲內(nèi)陸漁業(yè)咨詢委員會建議,魚類能長期忍受的NH3-N的最大限度為0.025mg/L,本試驗(yàn)得出麥穗魚對分子氨的安全濃度為0.0346mg/L,略高于此標(biāo)準(zhǔn),說明麥穗魚對分子氨的耐受力較強(qiáng)。分子氨對真鯛仔魚的24、48、72、96h的半致死濃度分別為0.87、0.66、0.41、0.28mg/L,分子氨對鱖魚魚苗(9~12mm)24、48、96h的半致死濃度及安全濃度分別為0.92、0.49、0.32、0.032mg/L。徐勇等研究表明,正常溶氧下(5.5~6.0mg/L),非離子氨對半滑舌鰨的48hLC50值和96hLC50值(95%可信限)分別為0.76mg/L(0.64~0.89mg/L)和0.58mg/L(0.48~0.70mg/L),與他人研究結(jié)果相比,麥穗魚對分子氨的耐受力較真鯛仔魚、鱖魚魚苗強(qiáng),但是比半滑舌鰨弱。4.2亞硝酸鹽的毒性有關(guān)亞硝酸鹽的毒性機(jī)制,Jown認(rèn)為亞硝酸鹽的毒性是通過氧的運(yùn)輸,重要化合物的氧化以及損壞器官來表現(xiàn)的。就魚類而言,亞硝酸鹽能與魚的鰓膜結(jié)合,通過鰓絲進(jìn)入魚體,增加血液中的亞硝酸鹽含量,從而引起變性血紅蛋白癥,降低對魚體的供氧能力。正常血紅蛋白有載氧能力,而高鐵血紅蛋白則失去了載氧能力。麥穗魚亞硝態(tài)氮中毒后有一些呼吸困難的表現(xiàn)。瀕臨死亡前體色變淺,游動失去平衡,鰓蓋口裂張開、呼吸微弱,這都是缺氧的表現(xiàn),與以上的亞硝酸鹽的毒性機(jī)制是相吻合的。藍(lán)偉光等報(bào)道,亞硝酸鹽氮對真鯛仔魚24、48、72、96h的半致死濃度分別為152.6、115.4、41.25、23.74mg/L;王侃等報(bào)道,亞硝酸鹽對鱖魚魚苗(12~19mm)24、48、96h的半致死濃度及安全濃度分別為724.44、190.55、71.61、7.16mg/L;龔全等研究結(jié)果表明,亞硝酸鹽氮對巖原鯉24、48、72、96h半致死濃度分別為33.25、3.30、1.39、1.06mg/L,安全濃度則為0.11mg/L;郭豐紅等報(bào)道,亞硝態(tài)氮對鱖魚成魚24、48、96h的半數(shù)致死濃度分別為196.32、91.69、75.4mg/L,安全濃度7.54mg/L;徐勇等研究表明,正常溶氧條件下(5.5~6.0mg/L),亞硝酸鹽對半滑舌鰨的48hLC50值和96hLC50值(95%可信限)分別為48.2mg/L(43.56~53.34mg/L)和41.66mg/L(37.03~46.86mg/L)。亞硝態(tài)氮對麥穗魚的安全濃度是23.6907mg/L,相對前人報(bào)道,麥穗魚對亞硝酸鹽的耐受力較真鯛仔魚、巖原鯉、鱖魚、半滑舌鰨強(qiáng)。但是,氨態(tài)氮及亞硝態(tài)氮對魚的毒性和溫度、溶氧、pH值、魚體大小等因素有關(guān),不同學(xué)者所做的有關(guān)氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮對魚的急性毒性的報(bào)道中試驗(yàn)水溫、溶氧、pH等因素不同,所以不同魚對氨態(tài)氮及亞硝態(tài)氮的耐受性的比較并不是絕對的,只是大致的參照。4.3硝態(tài)氮對對麥穗魚的毒性相對氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮而言,硝態(tài)氮對魚等水生動物的毒性最小。目前這方面的研究報(bào)道不多。Westin測定了NO3--N對大鱗大馬哈魚的96h和7天LC50值,其結(jié)果是:在淡水中NO3--N分別為1310mg/L和1080mg/L,在鹽度為15‰的咸水中分別為990、900mg/L。NO3--N對6~8cm硬頭鱒的96h和7天LC50值在淡水中分別為1360、1060mg/L,在鹽度為15‰的咸水中分別為990、900mg/L。NO3--N對硬殼蛤(Mercenariamercenaria)和太平洋牡蠣(Crassostreavirginica)的72h