重金属（Cu、Zn）对金鱼的单一与联合的毒性试验

刘文权，宋文华，袁 敏

（1.天津蓟县环境保护局，天津 301900；2.天津市环境保护科学研究院，天津 300191）

1 引言

重金属是突发污染事件中常见的一类污染物，水厂现行工艺对重金属去除效果较差，饮用水水源地一旦发生重金属类污染，就会给居民的饮水安全造成巨大威胁。随着工农业的发展，其生产或实验过程中排放的有毒物质（如重金属离子）必然会对环境造成污染，尤其是对水体的污染最为严重。在水产品污染中，较为严重的重金属有铜、锌，这两种重金属都是环境优先污染物，可以作为实验毒物研究其对水生生物的毒性作用。两种或多种化学物同时作用于生物体时，往往会引起与单一毒物作用不同的毒性反应。有关复合污染以及污染物之间的交互作用，由于更与现实环境污染相一致而受到日益重视，进行联合毒性研究具有重要的现实意义。

鱼类是水体中的主要生物，对水环境中发生的物理、化学和生物性的各种变化都十分灵敏。鱼类急性毒性试验中，作为初级消费者，金鱼是使用较为普遍的试验鱼，它饲养方便，对污染物敏感，当水中污染物达到一定浓度时，金鱼会产生中毒反应，直至死亡。

加强重金属对水生生物毒性试验研究，不仅可以用于化学品毒性测定，水体污染程度检测，废水及其处理效果检测，还可以为制定水质标准、评价水环境质量和管理废水排放提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 设备仪器

水硬度计、温度计、pH值计、分析天平、烧杯、玻璃棒、滴管、水槽、容量瓶。

2.1.2 实验试剂及材料

CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、NaHCO3、KCl、NaOH、HCl、CuSO4·5H2O、ZnCl2、饮用水、去离子水实验材料为金鱼。

2.2 方法

2.2.1 实验鱼的供养

临实验前，实验鱼应在符合下列条件的环境中至少驯养7d：与实验用稀释水水质相同，每天光照15h，温度适宜，每天投食，至实验开始前24h为止。驯养开始48h后，记录死亡率，并按下列标准处理：7d内死亡率小于5%，可用于实验，死亡率在5%～10%之间，继续驯养7d，死亡率超过10%，该组鱼全部不能使用。

2.2.2 配制标准稀释水

将11.76g CaCl2·2H2O溶于水中，稀释至1L；将4.93g MgSO4·7H2O 溶于水中，稀释至1L；将2.59g NaHCO3溶于水中，稀释至1L；将0.23g KCl溶于水中，稀释至1L；将这4种溶液各25mL加以混合并用水稀释至1L，溶液中Ca2＋和 Mg2＋的总和是2.5mmol·L－1，Ca∶Mg的比例为4∶1，Na∶K的比例为10∶1。稀释用水须经曝气直至饱和为止，储存备用。

2.2.3 预实验

系列浓度0.1、1、10、100、1000mg·L－1，每个浓度组放入7尾鱼，用静态方式进行，实验持续48～96h，每日至少两次记录各容器内死鱼数，并及时取出死鱼。

2.2.4 正式实验

根据预实验得出的结果，在包括使鱼全部死亡的最低浓度和96h鱼类全部存活的最高浓度之间设5个浓度组，则Cu2＋的浓度梯度为0、0.75、1.5、2.5、5、7.5、10 mg·L－1，Zn2＋的浓度梯度为0、1、2、4、6、8、10mg·L－1，联合作用时 Cu＋和Zn2＋浓度比为1∶1，浓度梯度为0、0.25、0.5、0.75、1、2、3mg·L－1。每个实验浓度组设3个平行组，每一个系列设一个空白对照，每组用10尾鱼。实验溶液调节至相应温度后，从鱼群中随机取出鱼并随机迅速放入各实验容器中，同一试验中实验用鱼应在10min内分组完毕。在实验开始后观察各组鱼的状况，24h、48h、72h、96h后检查受试鱼的状况，记录死鱼数目后，将死鱼从容器中取出。实验开始和结束时要测pH值、温度和受试物的浓度，实验期间每天至少测一次pH值和温度。

3 结果

（1）Cu2＋对金鱼的毒性效应见表1。

表1 金属Cu2＋对金鱼的单一毒性试验结果

（2）Zn2＋对金鱼的毒性效应见表2。

表2 金属Zn2＋对金鱼的单一毒性试验结果

（3）Cu2＋和Zn2＋的联合作用对金鱼的毒性效应见表3。

表3 金属Cu2＋和Zn2＋浓度1：1对金鱼的联合毒性试验结果

3 讨论

3.1 重金属铜、锌的单一作用及其联合作用对金鱼的影响

对照组行为正常，游动自如；试验组金鱼接触受试物后，可观察到明显的中毒症状，尤其是高浓度试验组，短时间内金鱼即表现出局促不安、剧烈游动、上下游动和打转等现象。之后，其运动速度逐渐减慢、反应迟钝，直至死亡，相对高浓度组低浓度组出现中毒症状的时间比较晚。

3.2 Cu和Zn对鱼类的急性毒性效应

鱼类的栖息环境很容易遭受到来自工业排污的各种污染物的污染。研究重金属对鱼类的急性毒性效应，对于用鱼类进行污染物生态风险预警等意义重大。本实验研究了不同浓度的Cu2＋、Zn2＋及其联合作用对金鱼的急性毒性效应。

Cu2＋浓度为0.75mg／L时96h时金鱼死亡尾数为3尾，1.5mg／L 时96h时金鱼死亡尾数为 3.33尾，2.5mg／L时96h时金鱼死亡尾数为8尾，5mg／L时96h时金鱼死亡尾数为8.33尾，7.5mg／L时96h时金鱼死亡尾数为10尾。随着浓度增加和时间的加长，Cu2＋对金鱼的毒性作用逐渐加强，金鱼死亡尾数逐渐增加，存活金鱼的运动速度和反应也逐渐缓慢。

Zn2＋浓度为1mg／L时96h时金鱼死亡尾数为2.67尾，2mg／L时96h时金鱼死亡尾数为4.67尾，4mg／L时96h时金鱼死亡尾数为5.33尾，6mg／L时96h时金鱼死亡尾数为2.67尾，8mg／L时96h时金鱼死亡尾数为10尾。随着浓度增加和时间的加长，Zn2＋对金鱼的毒性作用逐渐加强，金鱼死亡尾数逐渐增加，存活金鱼的运动速度和反应也逐渐缓慢。

本实验发现，重金属对金鱼的毒性效应Cu＞Zn。此外，本实验得到的金鱼Cu2＋和Zn2＋的安全质量浓度均高于我国渔业水质标准（GB11607－89，铜≤0.01mg／L，锌≤0.1mg／L）的限定，表明金鱼对Cu2＋和Zn2＋具有较强的耐受特性，容易产生富集，在重金属浓度较高的环境条件下不易表现出明显的受胁迫症状。因此，金鱼对重金属的中毒反应和死亡情况具有较强的时间依赖性和浓度依赖性。

3.3 Cu和Zn的联合作用对鱼类的急性毒性效应

联合作用中，96h时浓度为0.25mg／L金鱼死亡3尾，浓度为0.75mg／L金鱼死亡3.67尾，浓度为2mg／L金鱼死亡10尾。随着浓度增加和时间的加长，Cu2＋和Zn2＋联合作用对金鱼的毒性作用逐渐加强，金鱼死亡尾数逐渐增加，存活金鱼的运动速度和反应也逐渐缓慢。24h时金鱼全部死亡的浓度为3mg／L，远远小于单一因子作用时的浓度。根据联合毒性试验结果，在浓度1∶1配比的情况下，铜离子和锌离子共存时，对金鱼的联合作用为毒性增强的协同作用。对联合毒性产生机理的研究对于更好的评价和预测重金属联合毒性作用具有重要的意义。在评价自然水体的重金属污染时，如果仅考虑单一金属离子的生物毒性，忽略各种金属离子之间的联合作用，可能会导致错误的评估各种金属离子的污染程度。

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