铜和阿特拉津对瓯江彩鲤的联合毒性研究

刘晓旭，施蔡雷,曹 慧，贾秀英

(杭州师范大学 生命与环境科学学院，浙江 杭州 310036)

铜是水环境中主要的重金属污染物之一.通常情况下,地表水中铜的浓度较低,但随着工业废水、城市污水处理厂出水进入地表水体，铜在水中的浓度大为提高,据文献[1-4]报道地表水体的铜离子浓度可达100 μg·L-1.此外,农业生产中广泛使用的含铜杀菌剂、杀虫剂和肥料等，随着地表径流进入水体后也会加剧铜的污染[5-7].在被污染的水生生态系统中，过量的铜离子对许多水生生物包括藻类、鱼类等都有显著的毒性[8-12].

除草剂阿特拉津,又名莠去津,是一种选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂.由于杀草功效优良,价格低廉而被世界各国广泛使用和推广.阿特拉津结构稳定,持效期长,在环境中残留可达457周，对人和哺乳动物可能有致癌作用，被联合国认定为27种持久性有毒化学污染物之一[13-15].阿特拉津广泛存在于河流、湖泊、海洋、地下水等水环境中,已对水生生物和水生态环境产生了严重的负面影响[16-20].

瓯江彩鲤(Cyprinuscarpiovarcolor)是浙江省瓯江流域广泛养殖的一种鲤科鱼类,因主要为当地农民在稻田中养殖，俗称“田鱼”.该品种鱼不仅肉质细嫩、营养丰富，而且体色艳丽、色彩丰富，作为食用和观赏鱼类开发均具有巨大的开发潜力[21].近年来，由于城市建设、工矿企业的迅猛发展，大量污染物(重金属等)排入瓯江水系，严重影响了鱼类的养殖[22-23].但是，关于污染物对瓯江彩鲤毒性效应的基础数据目前还未见报道.本文研究了铜和阿特拉津单一及复合情况下对瓯江彩鲤的毒性，探讨了铜和阿特拉津共存时对瓯江彩鲤的联合毒性效应，为瓯江彩鲤养殖水质风险评价提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料

瓯江彩鲤购于浙江省丽水市某养殖场.试验前在室内玻璃水族箱(60 cm×40 cm×35 cm)中暂养7 d，暂养水为嚗气自来水，每天不间断充气，每天投喂饲料1次，试验前1天停止喂食，选取个体相近、体重相近的健康鱼进行毒性实验(体长(2.50±0.05) cm,体重(0.45±0.02) g).

1.2 试验试剂

CuSO4·5H2O，分析纯.阿特拉津，38%SC.分别用双蒸水配制母液,试验时稀释成所需要的各浓度.

1.3 试验方法

正式试验前进行浓度范围选择试验,观察24 h及48 h瓯江彩鲤的反应，在各污染物对鱼染毒历时24 h的最小致死浓度MLD和最大致死浓度LD100区间内，按等对数间距设置各污染物水溶液的正式毒性试验浓度序列：Cu2+分别为0.20、0.30、0.45、0.67、1.00 mg·L-1；阿特拉津分别为20.00、28.28、40.00、56.57、80.00 mg·L-1.联合毒性实验的浓度设计是根据单一毒性实验确定的，分别为单一毒性实验96 hLC50的1/4，1/3，1/2，浓度梯度组合铜和阿特拉津(联合浓度)分别为(0.07+10.59)、(0.10+14.12)和(0.15+21.19) mg·L-1，每个浓度设3个重复.试验采用96 h静水试验法，试验容器用20 cm×20 cm×40 cm玻璃水族缸.试验用水为嚗气自来水，试验时水温为22～25 ℃，pH值为6.5～7.0,溶解氧为6～8 mg·L-1.每组试验随机放鱼10尾,试验期间停止喂食.试验过程中观察鱼的行为反应,并观察记录各浓度组24、48、72、96 h的死亡数.根据不同的暴露时间、不同重金属离子、各试验浓度的死亡率，通过回归方程，分别求出不同暴露时间的半数致死浓度(LC50).

1.4 联合毒性评价方法

修瑞琴等[24]在Marking的相加指数法的基础上，提出了“水生毒理联合效应相加指数法”，该方法在目前国内水生毒理学联合毒性试验研究中的应用较为广泛.在求得联合毒性的LC50值后，用式(1)求得生物毒性相加作用之和(S):

S=Am/An+Bm/Bn.

(1)

式中：S为水生生物毒性相加之和；A、B分别为受试毒物；m、n分别为单一毒性LC50值及混合毒物LC50值.

若S≤1时，相加指数AI=1/S-1;S>1时，AI=-S+1.当AI>1时，为协同作用；AI<0时，为拮抗作用；AI=0时，为相加作用.

2 结果与分析

2.1 Cu2+、阿特拉津对瓯江彩鲤的单一毒性

由表1可见，随着实验质量浓度的提高和实验时间的延长，两种污染物对瓯江彩鲤的急性毒性效应均明显增强，死亡率也明显升高.当Cu2+浓度为0.2 mg·L-1时，污染暴露48 h时即表现出致死效应，死亡率为10%；随着Cu2+浓度的增加和暴露时间的延长，死亡率上升，在Cu2+浓度最高为0.67 mg·L-1时，污染暴露72 h，鱼则全部死亡.阿特拉津对瓯江彩鲤的毒性效应与Cu2+有类似的反应，但毒性明显小于Cu2+.当阿特拉津浓度为20 mg·L-1时,污染暴露48 h,才有致死效应,死亡率为10%;随着阿特拉津浓度的增加和暴露时间的延长,鱼的致死效应也明显增强，在阿特拉津浓度为80.0 mg·L-1时,污染暴露72 h，鱼的死亡率为100%.

表1 Cu2+、阿特拉津对瓯江彩鲤的急性毒性

对表1数据进行回归分析，结果见表2.由表2可见，Cu2+、阿特拉津暴露24、48、72、96 h，瓯江彩鲤死亡率随浓度变化曲线都呈二次曲线关系，并且死亡率与质量浓度间具较好的相关性(R2)，表明瓯江彩鲤受这两种污染物胁迫下的致死率与其实验时间和实验质量浓度密切相关.比较Cu2+、阿特拉津两者的LC50，可以得出铜的毒性比阿特拉津强.这种毒性差异可能与重金属和有机污染物不同的致毒机理有关[25-26].

2.2 Cu2+、阿特拉津对瓯江彩鲤的联合毒性

由表3可见，Cu2+、阿特拉津共存条件下，Cu2+对瓯江彩鲤24、48、72、96 h半致死浓度分别为0.091、0.080、0.063、0.044 mg·L-1；阿特拉津对瓯江彩鲤24、48、72、96 h半致死浓度分别为13.113、11.739、9.731、7.337 mg·L-1.根据水生毒理联合效应相加指数法(AI)对二者联合毒性进行分析，Cu2+和阿特拉津联合暴露24、48、72、96 h的AI值均大于1，表明Cu2+和阿特拉津联合暴露对瓯江彩鲤的毒性表现为协同作用.

表2 Cu2+、阿特拉津对瓯江彩鲤的毒性效应及LC50值

表3 Cu2+、阿特拉津对瓯江彩鲤的联合毒性

Kazuhiko等[27]发现，铜和杀虫剂吡啶硫酮对红绸鱼的联合毒性表现为协同作用；王桂燕等[28]研究表明，四氯乙烯和镉对草鱼的联合作用为协同效应，并且随着暴露时间的延长，协同作用明显增强.该实验得到了基本相似的结果，Cu2+和阿特拉津对瓯江彩鲤的联合毒性表现为协同作用，其强度与Cu2+和阿特拉津的不同质量浓度组合密切相关.由此说明各污染物的不同质量浓度组合是决定混合物毒性的重要因素之一.协同作用的产生原因与污染物化学结构的不同以及作用的不同靶位点有关，关于铜和阿特拉津的联合作用机制尚需进一步的研究.同时，该实验进一步说明，联合污染物的协同作用对环境安全具有更大的威胁性，在环境监测方面考虑联合污染的作用更具意义.

3 结 论

1) Cu2+和阿特拉津单一污染急性毒性实验表明:Cu2+和阿特拉津均对瓯江彩鲤产生毒性，且Cu2+对瓯江彩鲤的急性毒性大于阿特拉津；Cu2+对瓯江彩鲤24、48、72和96 h的LC50分别为0.74、0.40、0.34和0.29 mg/L；阿特拉津对瓯江彩鲤24、48、72和96 h的LC50分别为68.16、52.14、48.33、42.37 mg/L.

2) (0.07+10.59)、(0.10+14.12)和(0.15+21.19) mg·L-1三种浓度的Cu2+和阿特拉津的联合急性毒性效应表明，Cu2+和阿特拉津对瓯江彩鲤的毒性具有协同作用.这一点在瓯江彩鲤的养殖中应引起高度重视.

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