氟对孔雀鱼的急性毒性及安全浓度评价

薛文娟,李守杰,贾如辉，宋　杰，曹谨玲，陈剑杰，宋　晶，罗永巨

(1.渭南职业技术学院，陕西渭南　714000；

2.山西农业大学动物科技学院，山西省生态畜牧与环境兽医学重点实验室,山西太谷　030801；

3.广西水产科学研究院，南宁　530021)



氟对孔雀鱼的急性毒性及安全浓度评价

薛文娟1，2,李守杰1,贾如辉2，宋杰2，曹谨玲2，陈剑杰2，宋晶2，罗永巨3

(1.渭南职业技术学院，陕西渭南714000；

2.山西农业大学动物科技学院，山西省生态畜牧与环境兽医学重点实验室,山西太谷030801；

3.广西水产科学研究院，南宁530021)

摘要：为检测氟对鱼类的生态毒性效应，采用静态生物毒性试验方法研究了氟离子对孔雀鱼(Poeciliareticulate)幼鱼的急性毒性效应，记录其中毒症状及24 h，48 h，72 h和96 h死亡数，并进行统计分析。结果表明：氟暴露条件下孔雀鱼幼鱼出现焦躁不安、失去平衡、呼吸减弱等中毒症状，且随着氟暴露浓度的增加和暴露时间的延长，死亡率逐渐增加，存在明显的剂量效应和时间效应关系；氟对孔雀鱼幼鱼24 h、48 h、72 h、96 h的 LC50分别为397.38、231.36、207.73、200.24 mg/L，氟对孔雀鱼幼鱼的安全质量浓度为2.002 4 mg/L，说明氟离子对孔雀鱼幼鱼为低毒性。该值低于我国部分高氟地区地下水、地表水及人为氟污染水体中的氟离子浓度。

关键词：氟;孔雀鱼(Poeciliareticulate)幼鱼;急性毒性;安全浓度;LC50

氟在自然界中以氟化物的形式存在，因其化学性质极其活泼，在化学、医学、农业、民用工业、军事工业中广泛应用。近年来，由于自然和人为因素的影响，某些地区地表水和江河湖口的水中含氟量已超标[1]。丁坚平等[2]报道贵阳含氟工业排放废水中氟含量高达 96.8 mg/L。吴国娟等[3]报道螳螂川化工厂工业废水中氟化物含量高达 3 000~5 000 mg/L。中国部分地区养殖水体中的含氟量较高[4,5]，会对渔业产生毒害效应。研究表明，过量的氟能对鱼血液指标[6]、形态和行为指标[7,8]以及细胞结构[9-11]产生影响，会导致鱼类发生各种急性与慢性效应，如生长发育减缓[12]、死亡率升高,鳃、肝、脑等发生病理学变化[9-10,13],组织畸形[12,14-15],鱼体代谢紊乱[6,16-17]等。

孔雀鱼(Poeciliareticulate)属鳉形目花鳉科花鳉属，是一种小型淡水热带观赏鱼。该鱼在幼鱼阶段对外界环境最为敏感，因此是检测环境毒物对水生生物毒性的理想实验鱼。本试验以孔雀鱼幼鱼为试验材料研究氟对孔雀鱼幼鱼的急性毒性，旨在为进一步研究氟对鱼类乃至水生生物的毒性提供基础数据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用孔雀鱼幼鱼为山西农业大学水产实验室繁殖获得的同批出生后1个月的健康活泼幼鱼，平均体长1 cm。种鱼购买自太原市花鸟鱼市场。所用氟化钠为分析纯，相对分子质量为41.99，氟化钠含量=98.0%，购自天津市红岩化学试剂厂。

1.2试验方法

1.2.1预试验

试验前孔雀鱼在经颗粒活性炭过滤并曝气3 d的自来水中驯养7 d，驯养期间自然死亡率保持在5%以下，选择健康活泼、反应灵敏、大小一致的幼鱼用于试验。试验前24 h停止喂食。每个烧杯中加入500 mL氟化钠稀释液，其中氟离子浓度分别为100 mg/L、150 mg/L、225 mg/L、337 mg/L、520 mg/L和759 mg/L。试验开始后，保持水温20 ℃左右，溶氧保持在5 mg/L左右。为保证试验浓度的准确性，每24 h更换全部试验液。记录孔雀鱼幼鱼的行为、中毒症状及24、48、72和96 h的死亡尾数(轻触鱼苗尾部，若无任何反应，则视为死亡)，并及时捞出死亡个体。

1.2.2正式试验

根据预试验得出的结果，在包括使24 h鱼全部死亡的最低浓度和96 h鱼类全部存活的最高浓度之间设置12个浓度，氟离子浓度分别为0、150、175、225、250、275、300、335、360、400、440和500 mg/L，每个浓度设三个平行。氟暴露后前8 h每隔1 h观察1次幼鱼行为、中毒症状及其死亡情况，之后每隔6 h直至暴露后120 h。及时捞出死亡幼鱼，并分别记录24、48、72和96 h的死亡尾数。试验期间每天定期监测水质，水温(24±1) ℃，DO=5.0 mg/L，pH值7.0左右。

1.3数据统计

用Excel表格对数据进行处理和回归性分析[18]，按照概率单位法，将各处理组不同时间平均累计死亡百分数转换成概率单位，同时将试验液质量浓度转换成浓度对数，以浓度对数为横坐标，死亡百分数的概率单位为纵坐标，得出概率单位与试验液质量浓度对数的回归方程，求出氟离子对孔雀鱼幼鱼的半致死浓度(LC50)及95%置信区间，利用公式SC=96h LC50×0.01计算安全浓度[19]。

2试验结果

2.1孔雀鱼幼鱼氟中毒症状

鱼中毒表现为：开始时幼鱼焦躁不安，无规律快速游动，呼吸频率加快，随着暴露时间延长游泳能力和呼吸减弱，鱼体侧翻，失去平衡，尾鳍不摆动，浮于水面或沉底，最后鱼体死亡，沉于水底。头部出现白色絮状物。

2.2氟对孔雀鱼幼鱼的急性毒性

2.2.1预试验结果

氟化钠暴露24 h全部死亡的最小剂量和96 h无死亡的最大剂量分别为520 mg/L和100 mg/L。759 mg/L组暴露1 h时幼鱼出现焦躁不安，无规律乱串，呼吸频率加快，接着活力下降，鱼体侧翻，尾鳍不摆动，触动时沿着杯壁游动，腹鳍摆动频率下降，4 h时开始出现死亡现象，在12 h时全部死亡，死亡后头部出现白色絮状物。520 mg/L组2 h时出现中毒症状，24 h时仅有一条存活。337 mg/L组在12 h后出现中毒症状，24 h时2条死亡。150 mg/L和225 mg/L 48 h后才出现中毒症状，72 h出现死亡个体。在试验开始后100~337 mg/L各组幼鱼出现开始时活动力下降，之后活力恢复个体。

2.2.2正式试验结果

试验开始后，幼鱼基本能适应暴露环境，但随着暴露时间的延长，从高浓度到低浓度逐渐出现中毒症状和死亡现象，对照组没有出现中毒和死亡现象。300~500 mg/L组24 h出现死亡，未死亡个体活动能力明显受阻，实验结束时各组幼鱼全部死亡。且500 mg/L组早在2 h时出现中毒症状，6 h

图1　孔雀鱼幼鱼在不同浓度氟溶液中暴露不同

时就已经出现死亡个体：360~500 mg/L在48 h全部死亡。150~275 mg/L其余各组在48 h时均出现死亡个体，且随着浓度的增加死亡个体呈上升趋势。由图1可见，随着氟离子浓度和暴露时间的增加，孔雀鱼幼鱼死亡率逐渐上升，显现明显的剂量-效应关系和时间-效应关系。

氟离子对孔雀鱼幼鱼的半致死浓度及安全浓度见表1。由表1可知，氟离子对孔雀鱼幼鱼96 h的半致死浓度为200.24 mg/L，安全浓度为2.002 4 mg/L。且随着试验时间的延长，LC50减小。根据鱼类毒性分级标准[20]，96 h LC50<1 mg/L为剧毒，1~10 mg/L为高毒；10~100 mg/L为中等毒性；大于100 mg/L为低毒，>10 000 mg/L为微毒或无毒，判断为低毒性。

表1　不同暴露时间氟对孔雀鱼幼鱼的半致死浓度及安全浓度

注：回归方程中，y为死亡率，x为浓度对数。

3讨论

不同鱼类对氟的敏感性不同，几种鱼的急性毒性LC50见表2。LC50越高表示敏感性越低。由此可看出列出的几种鱼中刺鱼(Gasterosteusaculeatus)[21]的敏感性最低，呆鲦鱼[22](Pimephalespromelas)次之，鳟鱼类对氟的敏感性最高。这可能是因为不同鱼类对水质的要求及环境的适应能力存在差别，这就导致了不同种类的鱼对氟离子的耐受性不同。虹鳟(Oncorhynchusmykiss)与褐鳟(Salmotrutta)都属于鲑属鱼类，但虹鳟敏感性高于褐鳟，提示同属鱼不同种间对氟的敏感性也存在差异。此外还有报道发现虹鳟、褐鳟等淡水鱼类对氟的敏感性低于淡水无脊椎动物[23]。本研究在在水温19 ℃，水硬度为20~23 mg/L，采用一月龄孔雀鱼做试验的条件下，得出氟对孔雀鱼幼鱼96 h的LC50为200.24 mg/L，且在高达100 mg/L的氟离子浓度下仍能正常存活。据文献报道分析得到，与相似试验条件下其他鱼类对高氟的耐受性相比：孔雀鱼对氟离子的敏感性低于西伯利亚鲟鱼[19]和虹鳟[24]，高于刺鱼[21]和斑马鱼[25]，96h的LC50见表2，究其原因可能是水生动物种类、规格[26]、生命阶段[27]及健康状况等生物因子均会影响受试生物对氟的敏感性。另外，水的温度[28]、pH[29]、硬度[26,30]、氟离子含量[26]等非生物因子也会影响氟对水生生物的毒性。有研究表明，随着水硬度的增加，氟对水生生物的毒性减小[22]，当水硬度(以CaCO3计算)从17 mg/L升到385 mg/L时，96 h LC50从51 mg/L升到193 mg/L，其影响机理还有待进一步研究。

表2　几种鱼类对氟的急性毒性LC50

周永欣[31]报道，安全浓度为96 h LC50值的0.1~0.01倍。氟是一种持久性生物积累物，属于慢性毒物，因此本试验采用0.01作为安全因子计算安全浓度。试验结果表明，氟对孔雀鱼幼鱼的安全浓度为2.002 4 mg/L。目前我国规定的氟渔业水质标准及地表水环境质量标准均为1.0 mg/L[20]，而氟对鱼类的安全浓度还未正式制定，研究氟对多种水生生物的急慢性毒性是一项重要基础工作。

随着环境污染的日益加剧，部分养殖水域中氟离子浓度已经远远超过本试验得出的安全浓度及其他推荐的氟浓度值。建议水产养殖中将氟作为一项常规检测指标，特别是高氟地区的地下水，在养殖前应先检测一下水中的氟离子浓度，必要时先采取措施降低氟含量后再进行养殖。由于无机氟可在水生生产者和消费者中积累、传递，因此进一步开展氟通过食物链的生物传递的研究也很有必要。

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(责任编辑：张潇峮)

Acute toxicity and safety assessment of fluoride on juveniles

Poecilia reticulate

XUE Wen-juan1，2,Li Shou-jie1,JIA Ru-hui2,SONG Jie2,CAO Jin-ling2,CHEN Jian-jie2,

SONG Jing2,LUO Yong-ju3

(1.WeinanVocationalandTechnicalCollege,Weinan714000,Shanxi;China;

2.KeyLabofEcologicalAnimalHusbandryandEnvironmentalVeterinaryMedicineofShanxiProvince,

Collegeofanimalscienceoftechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,Shanxi,China;

3.GuangxiAcademyofFisherySciences,Nanning530021,China)

Abstract：Static acute toxicity trial on juvenilePoeciliareticulatewas carried out to explore the safe criteria of fluoride to fish.Toxicity symptoms of fluoride in juvenileP.reticulateincluded abnormal motility,anxiety,loss of equilibrium,changes in gill ventilation.The mortality rate of juvenileP.reticulateincreased with the elevated fluoride concentration and prolonged exposure time,and there were obvious dose-response and time-response relationships.The LC50of fluoride in 24 h,48 h,72 h,and 96 h on juvenileP.reticulatewere 397.38,231.36,207.73,200.24 mg/L,respectively.The safe concentration of fluoride in water for juvenileP.reticulatewas 2.002 4 mg/L,indicating that the toxicity of fluoride on juvenileP.reticulatebelong to low toxicity.Based on the fluoride concentration in water of China,the results highlighted the necessity of management of fluoride in water to protect aquatic animals and provide basic data for the further research on the fluoride toxicology ofP.reticulate.

Key words：fluoride,larvalPoeciliareticulate;acute toxicity;safe concentration;LC50

中图分类号：S931.3

文献标识码：A

文章编号：1000-6907-(2016)01-0099-04

作者简介：第一薛文娟(1989-)女，硕士研究生，专业方向特种经济动物饲养。E-mail：xuewenjuanhai@163.com通讯作者：曹谨玲。E-mail:caojinling7928@aliyun.com.

收稿日期：2014-04-15；

修订日期：2015-10-23

资助项目：中国博士后科学基金项目(2012M520601,2013T60267)；山西省自然科学基金项目(2009021038)；山西农业大学科研启动基金(XB2009003)；山西农业大学博士后基金(92462)；山西农业大学科技创新基金(2009005)