苯类和酚类有机物对斑马鱼急性毒性效应的研究综述

杜娟娟，李 梅，逯南南，宋武昌，孙韶华，贾瑞宝

(1．山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南 250101;2．山东省城市供排水水质监测中心，山东济南 250021)

近年来，我国水环境中苯类、酚类有机物的污染问题日益严重。污染废水会对人体和水生生物产生不同程度的急性或者慢性毒性效应［1］，严重影响水生生态系统稳定及人体健康。研究表明斑马鱼对水环境变化十分敏感，其呼吸运动、神经行为等都是水质毒性检测的重要指标［2］，利用斑马鱼进行急性毒性试验成为检测水中有机物综合毒性的有效方法。在20世纪70年代末，国外就已经开始将斑马鱼应用于急性毒性、遗传学、环境危险评价的研究中［3］，国际标准化组织还将斑马鱼标定为生态毒性测试的标准用鱼。苯类、酚类有机物为工业、医药等产生的主要污染物，目前斑马鱼在此类有机物的急性毒性检测方面也有广泛应用［4］。本文探讨了苯类、酚类污染物对斑马鱼成鱼及胚胎的急性毒性研究，对于开展此类污染物的生物毒性评价及水环境安全性评估有重要意义。

1 苯、酚类有机物对斑马鱼的急性毒性

1．1 单一苯类、酚类有机物对斑马鱼的急性毒性

1．1．1 氯酚类化合物

氯酚类化合物(CPs)主要通过医药、工业废水进入水环境中［5］，是水环境中广泛存在的一类有机污染物。研究表明CPs对人和动物有严重的三致突性，且具有环境稳定性、生物累积性和生物毒性，因而有关此类化合物在水环境中的生物毒性效应的研究是不少学者关注的焦点。目前水环境中普遍存在的氯酚类化合物主要有 2，4-氯酚、2，4，6-氯酚、4-氯苯酚和五氯酚等［6］。邢军［7］考察了4-氯苯酚对斑马鱼的急性毒性作用，结果显示4-氯苯酚对斑马鱼的毒性机理为麻醉型毒性，属于高毒物质，且斑马鱼对4-氯苯酚的敏感程度和耐受能力均较好，试验结果稳定。罗茜等［8］研究2，4-CP、2，4，6-TCP、PCP对水生生物的急性毒性，结果表明斑马鱼对这三种化合物十分敏感，PCP对斑马鱼的毒性高于2，4，6-TCP。在邢军、罗茜等研究的基础上，总结氯酚类化合物对斑马鱼急性毒性作用(如表1所示)，三者的毒性大小:PCP ＞2，4，6-TCP ＞4-氯苯酚，分别属于剧毒、高毒、中毒物质，随苯环上氯原子的增加，氯酚化合物的毒性增加［7-10］。

表1 氯酚化合物对斑马鱼的急性毒性试验Tab．1 Chlorophenol Acute Toxicity Test on Zebrafish

1．1．2 苯酚类化合物

苯酚类化合物是一类具有中等毒性的有机化合物。许多化学有机合成工业、塑料、医药、纺织、印染、农药等废水中均含有苯酚类化合物，主要有双酚A、四溴双酚A、对甲酚、间甲酚和2，4-二叔丁基酚等。含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一。目前，酚类化合物在水环境中的降解性能、代谢转化和生态毒理效应成为研究的重点［11］。房妮等［12，13］采用静水法测试了2，4-二叔丁基酚、间甲酚和对甲酚对斑马鱼的单一急性毒性，根据鱼类急性毒性分级标准(见表2)，2，4-二叔丁基酚对斑马鱼的急性毒性为高毒，间甲酚和对甲酚为中毒，三者均对斑马鱼有蓄积毒性。TBBPA对水生生物也有强毒性，Deng等［14］研究表明TBBPA对鱼类的 LC50为0．40～3．53 mg/L，其中斑马鱼较为敏感，约2．31 mg/L。刘红玲等［15］研究了BPA和TBBPA对斑马鱼的急性毒性效应，结果表明BPA和TBBPA对斑马鱼有明显毒性，二者均属高毒物质。

表2 鱼类急性毒性分级标准Tab．2 Acute Toxicity Grading Standard of Fishes

1．1．3 苯类化合物

水环境中苯类化合物大多是有毒有害物质，随工业、农业、生活污水进入水体，危害水生生物，引起生物的癌变、畸变和突变。其污染效应也会通过食物链的迁移、生物富集作用威胁人类健康［16-19］。针对苯类对斑马鱼急性毒性，许多学者也对苯类污染物取代基与其毒性大小的关系及毒性机理进行了研究。邢军［7］考察了苯、苯酚、氯苯等对斑马鱼的急性毒性，结果表明苯类化合物毒性大小与取代基的类型有关，-Cl的毒性大于-OH。李静等［20］研究硝基苯对鱼的急性毒性，结果发现硝基苯类化合物随苯环上硝基数的增加，其急性毒性增加。范亚维等［21］以斑马鱼为试验生物，研究了甲苯、乙苯和二甲苯对斑马鱼的毒性效应，结果表明这三种物质属于非极性麻醉性化合物，对斑马鱼均为中等毒性，其疏水性越大，对斑马鱼的生物毒性越大，毒性大小:乙苯＞二甲苯＞甲苯。各种苯类化合物对斑马鱼的毒性效应(见表3)，其中氯苯毒性最大，说明-Cl毒性＞-OH毒性＞-CH3毒性，取代基数量越多毒性越大。

表3 苯类化合物对斑马鱼的急性毒性Tab．3 Acute Toxicity of Benzene Compounds on Zebrafish

1．2 多种有机物联合作用对斑马鱼的急性毒性

苯类、酚类化合物各个单体在水环境中可以单独存在，也可以复合存在［22］。在水环境中，大多数化合物是复合存在的。宋志慧等［23］研究三苯基锡和五氯酚对斑马鱼急性毒性作用，结果发现三苯基锡与五氯酚的联合毒性表现为协同作用，毒性大于各单体毒性。杨霓云等［24］研究五氯酚、邻氯苯酚和2，4-二氯苯酚对斑马鱼联合毒性，结果发现五氯酚分别与邻氯苯酚、2，4-二氯苯酚共存或三者同时存在时，对斑马鱼的联合毒性效应均表现为协同作用，五氯酚对斑马鱼的毒性剧增，其48 h-LC50明显降低。房妮等［12］通过Marking相加指数法和毒性单位分析法评价了甲酚与2，4-二叔丁基酚对斑马鱼的联合毒性作用，结果表明在等毒性配比条件下，两者的24、48、72 h和96 h时联合毒性作用均表现为拮抗作用。邢军［7］测试了苯、氯苯、苯酚和4-氯酚对斑马鱼的急性毒性作用，结果显示苯、苯酚、氯苯和4-氯苯酚对斑马鱼的联合毒性表现为协同作用，-Cl与-OH的联合毒性大于单体-Cl、-OH毒性。

2 苯类、酚类有机物对斑马鱼胚胎的急性毒性效应

2．1 对斑马鱼胚胎的单一毒性作用

斑马鱼胚胎作为一种模式生物，在生物学各个领域也已得到广泛应用。对斑马鱼来说，胚胎是其最敏感的生命阶段之一，从胚胎发育到孵化可观察到不同生物指标［25］(见表4)，其中心血管、骨骼、神经肌肉、血液循环等胚胎发育终点指标可作为评价污染物毒性的重要指标［26］。端正花等［27］将斑马鱼胚胎暴露于双酚A中，发现斑马鱼胚胎表现出显著的亚急性毒性效应，较低浓度双酚A即可损伤斑马鱼胚胎DNA。Deng等［14］发现，四溴双酚A对斑马鱼胚胎发育急性毒性显著，可导致胚胎发育延缓、尾部畸形、心律不齐、血流障碍及孵化率低等现象。王艳萍等［28］研究发现当多氯联苯浓度≥0．25 mg/L时，对斑马鱼胚胎有致死和致畸效应，斑马鱼受精卵的孵化率、致畸率、死亡率与多氯联苯浓度存在显著的剂量-效应关系;当多氯联苯浓度 ＜0．25 mg/L时，对斑马鱼胚胎发育没有明显影响。陈粉丽等［29］研究氯代苯类化合物对斑马鱼胚胎的单一急性毒性，结果发现氯代苯类化合物对斑马鱼胚胎毒性大小与其相对分子质量、取代基位置及取代基数量有关，毒性大小:1，2，4-三氯苯 ＞对二氯苯 ＞间二氯苯＞邻二氯苯＞一氯苯。

表4 胚胎发育过程72 h中可观察到的毒理学终点Tab．4 Endpoints Observed in Duration of 72 Hours during Development of Embryo

2．2 对斑马鱼胚胎的联合毒性作用

斑马鱼胚胎毒性技术也可以用来测定复合污染物毒性并分析污染物的致畸、致死效应。研究发现苯酚类有机物之间相互复合或与其他化合物联合会对斑马鱼胚胎产生协同或拮抗效应［6］。端正花等［30］对斑马鱼胚胎进行了PCP和BPA联合毒性测定，结果表明当PCP和BPA毒性效应配比=1∶1时，斑马鱼胚胎24 h死亡率表现为协同作用，72 h心包囊肿表现为拮抗作用;当PCP和BPA毒性效应配比≠1∶1时，32 h血流障碍表现为拮抗作用。周宇等［31］研究氯代苯类有机物对斑马鱼胚胎毒性效应，结果表明氯苯类有机物对斑马鱼胚胎联合毒性有明显抑制作用，对胚胎有致死、致畸作用。应用斑马鱼胚胎发育技术，通过观察胚胎形态上的变化，对污染物的生物毒性进行研究，对揭示污染物的毒性作用机制，提高检测的灵敏度具有重要指导意义。

3 讨论

(1)水环境中各种污染物并不是单一存在的，仅考虑单一污染物的影响明显不足，各污染毒物之间存在着协同、相加、拮抗等联合毒性效应，不同污染物复合暴露的毒性效果也存在较大差异性。因此，需从联合毒性效应的角度对水环境污染进行综合评价，从而制定出对保护水环境有利的控制标准，多角度、全方位监测并改善水环境，保障水产品质量安全。同时，由于水环境中苯类、酚类有机物的含量相对较低，低浓度、长时间暴露条件下对生物体的影响还需要进一步的研究，这对于揭示有机物对生物体的毒性机理有着重要意义。

(2)斑马鱼胚胎毒性的研究成果已经广泛应用于不同领域，随着研究的进一步深入，未来可利用斑马鱼胚胎毒性技术来判断、分析水环境中污染毒物的毒性作用及对人类和其他生物潜在的危害程度，尤其是致死、致突、致畸等效应，从而有效开展水环境安全性评估。

综上所述，苯类、酚类有机污染物对斑马鱼成鱼及胚胎单一毒性、联合毒性指标都可以作为水环境监测的重要指标，检测水环境中有机毒物的综合毒性。利用斑马鱼对水质变化的灵敏反应，检测水环境中有机污染物的毒性，对保障人类饮用水安全及水环境生态稳定有重要意义，相信随着研究的不断深入，斑马鱼在水环境监测领域将会发挥越来越大的作用。

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