Cd2+和Hg2+对不同生长阶段文蛤的急性毒性研究

刘进

（深圳市朗诚科技股份有限公司，广东深圳 518000）

近年来，越来越多的学者开始关注海洋重金属的污染问题。由于重金属具有毒性大、持续时间长、易被生物富集等特点，对生态系统和人类健康造成了很大威胁[1]。在一些发展中国家，城市和工业污水中仍有大量的重金属污染物持续排放到沿岸和河口地区，重金属污染问题依旧相当严峻。在我国的渤海湾和胶州湾，镉（Cd）和汞（Hg）等重金属的污染状况比较严重[2]。双壳贝类由于其埋栖性和滤食性的生活方式，很容易受到重金属污染胁迫[3]。

文蛤（Meretrix meretrixLinnaeus），属瓣鳃纲（Lamellibranchia），帘蛤科（Veneridae），文蛤属（Meretrix）。在我国沿海自北至南都有分布，主要生活在潮间带的滩涂中，是一种典型的埋栖型贝类[4]。由于文蛤生活环境靠近陆地和河口地区，容易暴露于各种污染物中，受到污染物的胁迫。近年来，由于栖息环境受到污染等因素，文蛤资源量大量减少[5]。因此，有必要研究重金属对文蛤的毒性效应及其对文蛤种群的影响。急性毒性试验不仅可以评估重金属对海洋生物的毒性大小，还可以为亚慢性和慢性毒性试验的观察指标及剂量分组提供参考。目前，国内一些学者开展了重金属对菲律宾蛤仔、海湾扇贝、彩虹明樱蛤和四角蛤蜊等双壳贝类的急性毒性研究[6]，为生态风险评估和水质标准的制定提供了一些数据支持。然而，上述研究多数只关注重金属对贝类某个生活阶段，如成贝或幼贝，的毒性作用，对双壳贝类不同生活史阶段的重金属毒性研究鲜有报道。

本研究拟探讨重金属对文蛤底栖生活史各阶段的急性毒性作用，包括了文蛤从刚完成变态的稚贝阶段到完全性成熟的阶段，可为贝类养殖生产提供指导，并为重金属生态风险评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

文蛤稚贝（0.51±0.05 mm；n=30）和幼贝（4.88±0.41 mm；n=30）取自浙江海水养殖研究所清江试验基地；小贝（17.25±1.14 mm；n=30）和成贝（38.93±3.03 mm；n=30）取自江苏省海洋水产研究所。

HgCl2和CdCl2·2.5 H2O均为分析纯，购自上海国药化学试剂有限公司。

1.2 实验方法

本研究按照联合国粮农组织（FAO）规定的标准静态毒理学试验方法进行[7]。

1.2.1 试剂配制

使用去离子水分别配成Hg2+和Cd2+浓度为50 g/L的母液，以减少由于称量和盐度变化等造成的误差。实验时按照所需浓度大小使用去离子水进行稀释。

1.2.2 稚贝毒性

稚贝毒性实验在浙江省海水养殖研究所清江试验基地进行，实验容器为2 L聚乙烯塑料杯。

将文蛤稚贝分别暴露于各种浓度重金属中，每一浓度组分别随机放入文蛤30只。实验过程中保持最适温度（26±1 ℃）、盐度（20‰）和pH（7.8）不变，整个实验过程中进行微量充空气。实验过程中每天换水，并重新加入重金属溶液。每24 h在显微镜下观察并记录死亡个体数目，将死亡个体捞出。死亡标准为两壳长久张开，斧足异常伸展于体外，外套膜萎缩，多次刺激无反应。

实验浓度根据预实验的结果进行设定，分别设置5个浓度梯度。Hg2+的终浓度分别为0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.40 mg/L、0.80 mg/L和1.60 mg/L；Cd2+的浓度分别为 0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.40 mg/L和0.80 mg/L。

1.2.3 幼贝、小贝和成贝毒性

本实验在中国科学院海洋研究所水族楼实验大棚内进行。文蛤在实验室暂养7天。暂养期间，连续微量充气，每天换水2次，定时投喂硅藻或小球藻。暂养期间文蛤死亡率低于3%。暴露实验容器为61.8 cm×43.0 cm×31.3 cm的聚乙烯水族箱。每一个水族箱中加入养殖海水50 L，每一浓度组分别随机放入文蛤30只。实验期间海水温度为13±2 ℃，pH为8.2，盐度为32‰。实验过程中进行连续微量充气。实验期间每隔24 h换水1次，然后重新加入重金属溶液。实验过程中不投饵，取出死亡个体，并记录各组贝在24 h、48 h、72 h和96 h的死亡数。

实验浓度根据预实验的结果进行设定，分别设置5个浓度梯度。Hg2+的浓度分别为5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L和80 mg/L；Cd2+的浓度分别为20 mg/L、40 mg/L、80 mg/L、160 mg/L 和 320 mg/L。

1.2.4 数据处理

IC50及其95%置信区间（CI）用SPSS 16.0概率单位回归方法进行计算。

2 结果与分析

2.1 Hg2+和Cd2+对文蛤稚贝的毒性影响

如表1所示，Hg2+和Cd2+对文蛤稚贝的毒性随着暴露时间的延长而逐渐增大，96 h的IC50分别为0.26 mg/L和0.11 mg/L，说明Cd2+对文蛤稚贝的毒性大于Hg2+，致毒作用较快。

表1 Hg2+和Cd2+对文蛤稚贝的IC50及其95%置信区间（单位：mg/L）

2.2 Hg2+和Cd2+对文蛤幼贝的毒性影响

如表2所示，Hg2+和Cd2+对文蛤幼贝96 h的IC50分别为5.94 mg/L和5.41 mg/L，说明Cd2+对文蛤幼贝的毒性稍大于Hg2+。Cd2+对文蛤的毒性在暴露24 h后即可与在Hg2+中暴露72 h的效果相当，Cd2+和Hg2+对文蛤幼贝的毒性随着暴露时间的延长而逐渐增大，但Cd2+的增大程度小于Hg2+。

表2 Hg2+和Cd2+对文蛤幼贝的IC50及其95%置信区间（单位：mg/L）

2.3 Hg2+和Cd2+对文蛤小贝的毒性影响

如表3所示，Hg2+和Cd2+对文蛤小贝96 h的IC50分别为17.10 mg/L和9.28 mg/L，Cd2+对文蛤小贝的毒性大于Hg2+，Cd2+对文蛤的毒性较快。

表3 Hg2+和Cd2+对文蛤小贝的IC50及其95%置信区间（单位：mg/L）

2.4 Hg2+和Cd2+对文蛤成贝的毒性影响

如表4所示，Hg2+和Cd2+对文蛤成贝96 h的IC50分别为13.77 mg/L和83.10 mg/L。2种重金属对文蛤成贝24 h的IC50值均＞320 mg/L。与上述生活史阶段不同，Cd2+对文蛤成贝的毒性小于Hg2+。

表4 Hg2+和Cd2+对文蛤成贝的IC50及其95%置信区间（单位：mg/L）

2.5 Hg2+和Cd2+对不同生长阶段文蛤96 h的毒性

随着暴露浓度和时间的增加，重金属的毒性也会相应增加。文蛤随着壳长的增大，对Cd2+的耐受性逐渐增大，其成贝96 h的IC50比稚贝增大了约830倍。然而，文蛤对Hg2+的耐受性则表现出与Cd2+不同的特征，文蛤小贝对Hg2+的耐受性最强，文蛤成贝其次，最小的为稚贝。随着壳长的增大，文蛤对Hg2+的耐受性增加幅度较小，成贝对Hg2+的耐受度仅为稚贝的53倍（表5）。

表5 Hg2+和Cd2+对不同规格文蛤的96 h的IC50及95%置信区间（单位：mg/L）

3 结论与讨论

上述结果表明Cd2+对文蛤毒性表现快，Hg2+毒性较慢；对稚贝毒性较大，对成体的毒性较小。与其他蛤类研究比较，文蛤成贝对重金属的敏感性较低，比其他双壳类更能耐受重金属的胁迫，这可能跟其壳的密闭性较好有关。

研究表明Cd2+对成贝阶段的四角蛤蜊96 h的IC50值为2.38 mg/L，对海湾扇贝的为3.45 mg/L，而本研究Cd2+对文蛤成贝96 h的IC50值为13.77 mg/L，比上述2种双壳贝类更能耐受Cd2+的毒性。Cd2+对幼贝阶段青蛤96 h的IC50为14 mg/L；Hg2+对四角蛤蜊96 h的IC50值为0.21 mg/L，对彩虹明樱蛤的IC50值为0.11 mg/L，对缢蛏的IC50值为0.10 mg/L；Cd2+对皱纹盘鲍幼鲍96 h的IC50值为4.60 mg/L，Hg2+对皱纹盘鲍幼鲍96 h的IC50值为0.12 mg/L，与本研究结果相比，除青蛤外，文蛤幼贝对2种重金属离子的耐受性更好。Cd2+对海湾扇贝稚贝96 h的IC50值为1.48 mg/L，Hg2+96 h的IC50值为0.09 mg/L，优于文蛤稚贝的重金属耐受性[8]。

根据我国《渔业水质标准》（GB 11607—1989）的要求，渔业区域水中重金属含量应符合镉≤0.005 mg/L，汞≤0.0005 mg/L。由于水域沉积物中重金属的浓度更高，因此可能会对文蛤稚贝产生危害。将不同暴露时间下的IC50值进行相关性分析可以确定初始致死浓度。IC50-72 h值和IC50-96 h值之间没有显著性差异的话，表明在该试验结束的时候死亡率开始稳定，IC50-96 h可以作为初始致死浓度。相反，如果IC50-72 h值和IC50-96 h值具有显著差异，就不能确定每种重金属的初始致死浓度。利用贝类成体进行急性毒性试验可能会导致研究者低估毒物的毒性，因为贝类成体可能会通过长时间紧闭其贝壳来躲避有毒物质。