6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼的毒性效应

尤炬炬，郭远明，冉丽红，金衍健，孙秀梅

(浙江省海洋水产研究所，浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江 舟山 316021)

日本黄姑鱼 (Nibea japonica) ，俗称黑毛鲿，属鲈形目，石首鱼科，是石首鱼科黄姑鱼属的一种鱼类[1]。日本黄姑鱼是一种具有高经济价值的养殖品种，国内外对日本黄姑鱼的研究比较广泛，不仅涉及育苗、养殖，还有对营养品质等方面的研究，但是对日本黄姑鱼急性毒性效应方面的相关研究较少[2]。

由于日本黄姑鱼的经济效益好，深受养殖户的喜爱。对日本黄姑鱼的研究工作开展至今已经数十年[3]。目前国内外对日本黄姑鱼的研究主要涉及的是基础生物学、育苗技术[4]、养殖技术[5]、能量学研究[6]、营养品质和加工技术等方面[7]。作为经济鱼类，对日本黄姑鱼的研究也更加深入。张彩明等研究了Cr6+对日本黄姑鱼超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的影响[8-9]。査智辉等研究了高锰酸钾、二溴海因等对日本黄姑鱼幼鱼的急性毒性[1,10]。王志铮等研究了Hg2+、Zn2+、Cr6+对黄姑鱼幼鱼的急性致毒效应[11]。但是目前尚未见石化工业相关污染物对日本黄姑鱼的毒性效应，尤其是石化工业特征污染物、苯、甲苯、二甲苯等对日本黄姑鱼毒性效应的相关报道。本试验选择乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和苯这6种石化工业特征污染物，研究其对日本黄姑鱼的急性毒性效应，以期为养殖环境评价和相关污染事故处理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 受试生物及试验药剂

本试验日本黄姑鱼是2017年8月底从浙江省海洋水产研究所西轩养殖试验场运回的日本黄姑鱼作为试验生物，充氧立即运回浙江省海洋水产研究所室内暂养，先放在经消毒清洗过的聚乙烯塑料缸(容积80 L)内暂养，暂养期间自然光照，停止投饵，24h换水1/3，防止试验结果受到外界其它污染物的影响。挑选无伤病的健壮个体作为试验对象，规格为体长(9.81±0.92) cm，暂养4～5天备用。

试验毒物为选取的石化工业特征污染物乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。氯化钠(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 试验用水及容器

试验用海水取自浙江省海水增养殖基地-浙江省舟山市普陀区西轩岛附近的海域，经过72h沉淀、二级砂滤，经测定所用海水中不含有试验用石化工业特征污染物乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯。室内开空调保持室温22 ℃，水温19.1～19.8 ℃，盐度27.8～29.3，pH 值7.87～8.13，DO >7.8 mg/L[4]。

试验容器为50 cm× 30 cm× 30 cm的有机玻璃缸，实验前，所有用于实验的玻璃缸、工具等均以重铬酸钾溶液浸泡24h后用水反复冲洗，最后用纯净水冲洗干净后备用。

1.3 试验方法

试验方法按照《近海污染生态调查和生物监测(GB 17378.7-2007 海洋监测规范 第7部分)》[12]进行。查找相关文献并通过预实验确定毒物的试验浓度范围，及时记录试验期间日本黄姑鱼的情况。试验在玻璃缸内放10 L水，10条日本黄姑鱼。

依据预实验选定的浓度范围，按照浓度等差间距法[13-14]，将乙基苯设30 、40 、50 、60 、70 mg/L 5个浓度组，甲苯设70 、80、90 、100 、110 mg/L 5个浓度组；间二甲苯设40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5个浓度组；对二甲苯设40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5个浓度组；邻二甲苯设40 、45 、50 、55 、60 mg/L 5个浓度组；苯设130 、140 、150 、160 、170 mg/L 5个浓度组；每个浓度组分别设置2个平行组，一个空白对照组[15]。试验期间使用未染毒的网兜在10 min内将日本黄姑鱼转移至试验玻璃钢内，试验周期为96 h。

试验期间不投饵、每24 h换水1/3。试验96 h内连续观察并记录每组死亡数量、未死亡日本黄姑鱼和濒死日本黄姑鱼的生理反应并记录日本黄姑鱼的平均死亡情况。实验中，用玻璃棒触碰日本黄姑鱼尾部无任何反应表示日本黄姑鱼已完全死亡，及时将死亡的日本黄姑鱼捞出。

1.4 数据处理

根据乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和苯这6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼的急性毒性实验结果，借助SPASS20.0建立不同观察时段死亡概率单位-质量浓度直线回归方程，并采用直线内插法分别计算的试验毒物在12 h、24 h、48 h和96 h的半致死浓度值(LC50)及96hLC5095 %置信区间。并采用安全浓度SC来计算各实验药物的安全浓度。

公式：SC= 96hLC50×0.01[16]。

2 结果与讨论

2.1 日本黄姑鱼的中毒症状

日本黄姑鱼从浙江省海洋水产研究所西轩养殖试验场运回及时暂养在聚乙烯塑料缸(容积80 L)中。中途运输有部分黄姑鱼由于高温和缺氧死亡，及时捞出。暂养期间，日本黄姑鱼喜欢呆在缸低，每日换水都能看出日本黄姑鱼很活跃。换水时将死亡日本黄姑鱼捞出，死亡数很少。试验时选取的是生命体征比较活跃的日本黄姑鱼。实验中经观察发现日本黄姑鱼不仅在石化特征污染物不同试验浓度下表现出不同的中毒症状，而且对不同污染物的耐受力也有明显的差异。预试验阶段，日本黄姑鱼在低浓度组活动的状态和在空白对照组基本一致，在试验容器内安静的游动，有声响则表现出受惊状态，游动活跃。将日本黄姑鱼放入高浓度组后日本黄姑鱼会迅速表现的躁动不安，与低浓度组的相比有很明显的跳跃逃生的现象，高浓度组日本黄姑鱼应激反应强烈，无序游动，并会很快死亡，浮在水面上。 随着时间延长各实验浓度的日本黄姑鱼死亡数量增多。日本黄姑鱼中毒死亡整个过程表现为，反应渐渐迟钝、漂在水面上，极力挣扎后漂浮在水面上直至死亡。解剖可见体内有明显的充血中毒的症状。以上中毒症状与日本黄姑鱼在硫酸铜溶液中的中毒表现相近[17]。

2.2 6种石化特征污染物对日本黄姑鱼的急性毒性的剂量效应

由(表1)可见6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼的急性毒性效应都随着试验质量浓度的提高和试验时间的延长表现出明显的增强趋势。但是可以看出不同试验的石化工业特征污染物(乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯)对日本黄姑鱼的急性毒性影响有很大差距。

试验结果显示，较明显的是毒性强度不同，乙基苯的毒性强度最大，96hLC5095% 置信区间[24.9～42.6]mg/L；间二甲苯、对二甲苯和邻二甲苯毒性强度接近，96hLC5095%置信区间分别为[33.0～47.0]mg/L、[27.6～45.7]mg/L、[31.3～47.2]mg/L；与乙基苯相比毒性强度稍弱一些；甲苯的96hLC5095%置信区间[58.0～83.0]mg/L ；相对乙基苯、间二甲苯、对二甲苯和邻二甲苯来说，甲苯的毒性更弱一些；苯毒性强度最弱，96hLC5095%置信区间[122.2～146.0]mg/L ；这6种石化工业特征污染物的毒性强度大小为乙基苯>对二甲苯>邻二甲苯>间二甲苯>甲苯>苯。

从试验不同时间下的平均死亡率看，日本黄姑鱼开始死亡的时间也不同，实验开始的24 h内，苯和邻二甲苯没有出死亡现象；试验开始在48 h 内苯实验组最高浓度组的平均死亡率低于50 %，而其它毒物组最高浓度组的平均死亡率都等于或高于50 %；试验开始72 h内各实验组最高浓度组的平均死亡率都大于或等于80 %；实验开始在96 h内各实验组最高浓度组的平均死亡率都达到100%。

表1 不同时段6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼的急性毒性

表1(续)

2.3 6种石化特征污染物对日本黄姑鱼安全质量浓度评价

由(表2)可见，6种石化特征污染物相同观察时段不同试验质量浓度梯度组间的致死效果存在显著差异，所建的死亡概率单位-质量浓度回归方程均显示出较好地拟合度和相关性(P<0.05)，表明日本黄姑鱼的死亡率和毒物试验质量浓度密切相关。

乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和苯对日本黄姑鱼半致死质量浓度96hLC50值依次为35.7 、75.7、43.1、41.5 、41.73 mg/L和138.4 mg/L(表2)。根据国家环保局相关文件规定，96hLC50>100 00 mg/L、100 0～100 00 mg/L、100～100 0 mg/L、1～100 mg/L、<1.0 mg/L分别为微毒、低毒、中毒、高毒、剧毒污[18]。按照这一等级的划分，本实验中毒物乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和苯对日本黄姑鱼毒性为高毒。其安全浓度分别为0.36 、0.76 、0.43 、0.41 、0.42 mg/L和1.38 mg/L。均高于《渔业水质标准(GB11607-1989)》[19]规定的数值(石油类≤0.05 mg/L)，表明日本黄姑鱼对这6种石化工业特征污染物具有较高的耐受性。6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼毒性依次为乙基苯>对二甲苯>邻二甲苯>间二甲苯>甲苯>苯。根据急性毒性实验结果可以看出，这6种石化工业特征污染物对日本黄姑鱼均具有急性毒性。因此，在石化工业区应该重视污水排放的管理，从源头减少环境污染对海洋生物的危害。

表2 不同观察时间段6种石化特征污染物对日本黄姑鱼急性毒性特征分析

表2(续)

2.4 日本黄姑鱼96hLC50与KOW的关系

本章节试验以日本黄姑鱼为受试生物，以半致死浓度评价了6种石化工业特征污染物(苯、甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、乙基苯)对日本黄姑鱼的急性毒性效应。辛醇-水分配系数(KOW)为讨论有机污染物在环境介质(水、土壤或沉积物)中分配平衡的极其重要的参数。结合日本黄姑鱼96hLC50与受试毒物KOW分析受试石化特征污染物对海洋生物的毒性效应。日本黄姑鱼96hLC50与受试毒物KOW的关系如(图1)所示。从散点图可以看出日本黄姑鱼96hLC50与受试毒物KOW显著相关，受试毒物KOW越大，日本黄姑鱼96hLC50值越小，该毒物毒性越大。散点图中有两个点有偏离，说明还有其他因素影响受试毒物的毒性。

图1 日本黄姑鱼96hLC50与KOW的关系

3 结论

通过对日本黄姑鱼的急性毒性试验，得出乙基苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和苯对日本黄姑鱼半致死质量浓度96hLC50值依次为35.7 、75.7、43.1、41.5 、41.73 mg/L和138.4 mg/L；其安全浓度分别为0.36 、0.76 、0.43 、0.41 、0.42 mg/L和1.38 mg/L；毒性依次为乙基苯>对二甲苯>邻二甲苯>间二甲苯>甲苯>苯；本实验受试毒物对日本黄姑鱼毒性为高毒，且日本黄姑鱼对受试毒物有较高的耐受性。日本黄姑鱼96hLC50与受试毒物KOW呈显著相关，受试毒物KOW越大，日本黄姑鱼96hLC50值越小，该毒物毒性越大。