镉、锌、铅离子对中华圆田螺的急性毒性试验

王超男 ，黄凯 *，罗雨萧 ，殷丽坤 ，宿志健

（1.广西大学动物科学技术学院，广西 南宁 530004；2.广西壮族自治区水产科学研究院，广西 南宁 530021）

随着工业现代化的发展，大量含重金属的工业废水和生活污水不断排入水体中，造成水环境污染，给养殖业带来了严重危害[1]。重金属以其高毒性、难降解、持久残留且能沿食物链传递等特点，导致的污染已成为水生态系统面临的主要问题之一[2]。常见的重金属污染物有锌（Zn）、镉（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）和铅（Pd）等[3]。刘瑜等[4]研究了 Cu2+对黄鳝幼鱼的急性毒性，得出安全浓度为0.109 2 mg/L，为高毒性；罗士炎等[5]研究了多种重金属离子对澳洲龙纹斑幼鱼的急性毒性，得出 Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+的安全浓度分别为 0.122，0.571，0.020 和 0.461 mg/L；潘天扬等[6]研究得出，长江上游6 种鱼对Pb2+的耐受能力从大到小排序依次为：鲫、南方鲇、草鱼、团头鲂、中华倒刺鲃和胭脂鱼。目前国内外关于重金属对水生动物的毒性方面的研究报道较多，而对中华圆田螺（Cipangopaludina cathayensis）的重金属急性毒性方面的研究尚未见报道。

中华圆田螺具有肉质鲜嫩、营养丰富，生长速度快、疾病少、繁殖能力强、出肉率高等特点，深受养殖户和消费者喜爱[7-9]。目前养殖方式以稻鱼螺共养为主，重金属富集风险较高。现开展3 种常见重金属离子（Cd2+、Zn2+和 Pb2+）对中华圆田螺的急性毒性的试验，比较其对中华圆田螺的毒性影响，为中华圆田螺的健康养殖提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用中华圆田螺购自广西玉林市陆川县养殖基地。刷去表面附着物后，置于广西大学水产养殖基地暂养池内（4 m×2 m×1.2 m）驯化7 d。选取规格相近、外壳完好、无机械损伤、平均体质量（41.94±0.23）g 的田螺，于直径为40 cm、盛水5 L 的塑料盆中开展试验。试验用水为双蒸水，水温（27±1）℃，pH值为（6.9±0.1），溶解氧质量浓度为（8.0±0.2）mg/L。

1.2 试剂

试验所用硫酸锌（ZnSO4·7H2O，郑州市安丰化学制品公司）、氯化镉（CdCl2，郑州市安丰化学制品公司）和硝酸铅[Pb（NO3）2，国药集团化学试剂有限公司]均为分析纯。用蒸馏水配制成合适浓度的母液，试验时按所需浓度稀释，现配现用。

1.3 方法

采用静态急性毒性试验法。设置3 个试验组，1 个对照组，每组设3 个平行，每个平行投放40 只田螺。预试验设定的药浓度梯度见表1。试验期间，每天更换1 次金属离子培养液，不投喂。间隔1，2，4，8，12，24，48，72 和 96 h，观察中华圆田螺生理变化以及死亡情况，清除死亡个体，计算死亡率。死亡判定标准：中华圆田螺出现厣抽搐式回缩反应，厣紧闭并分泌大量白色黏液。

表1 Cd2+、Zn2+和 Pb2+的浓度梯度

1.4 数据处理

采用SPSS 22.0 软件处理数据，用改进寇氏法计算半致死浓度（LC50）。根据LC50值，计算各重金属离子的安全浓度（SC），SC=96 h LC50值×应用系数（AF）。本试验采用的重金属稳定、蓄积性强且难分解，故 AF 值取 0.01。

2 结果与分析

2.1 中华圆田螺的中毒症状

在不同浓度重金属离子胁迫下，中华圆田螺呈现出不同程度的中毒反应，其通过闭厣的方式躲避重金属毒性。在低浓度处理组中[ρ（Zn2+）≤10 mg/L；ρ（Cd2+）≤16 mg/L；ρ（Pb2+）≤240 mg/L]，中华圆田螺状态与对照组基本相同，头部伸出，复足吸附在容器表面，缓慢移动。当水体中ρ（Zn2+）≥60 mg/L 时，中华圆田螺头部伸出，触角不断在螺口处探寻，腹足吸附在容器表面；2 h 后，出现厣抽搐式回缩；约4 h 后，其释放大量白色黏液，紧闭厣，极力向内缩；9 h 后开始出现死亡个体，死亡后厣张开。当 ρ（Cd2+）≥21 mg/L 时，在 24 h 内有中华圆田螺的厣出现抽搐式回缩反应，紧闭厣，分泌大量白色黏液，死亡之后厣处于张开状态。当水体ρ（Pb2+）≥370 mg/L 时，在 24 h 内中华圆田螺厣出现抽搐式回缩反应，厣紧闭，分泌大量白色黏液后，出现死亡个体。3 种重金属均对中华圆田螺表现出不同程度的毒性效应，中毒反应基本相同，均具明显的时间和剂量效应关系。

2.2 Zn2+对中华圆田螺的急性毒性效应

暴露于不同ρ（Zn2+）中后，中华圆田螺的死亡率见图 1（a）（b）（c）（d）。由图 1 可见，在一定时间内，中华圆田螺的死亡率随着ρ（Zn2+）的增加而升高。当 ρ（Zn2+）为 20 mg/L 时，直至 48 h 后才出现死亡个体，96 h后死亡率接近40 %。暴露于ρ（Zn2+）100 mg/L 胁迫组中，中华圆田螺24 h 内死亡个体数量较多，72 h 后全部死亡。24，48，72 和 96 h 的LC50分别为 88.01，66.79，37.13 和 34.04 mg/L。

图1 暴露于不同ρ（Zn2+）后中华圆田螺的死亡率

2.3 Cd2+对中华圆田螺的急性毒性效应

暴露于不同ρ（Cd2+）后，中华圆田螺的死亡率见图2。由图2 可见，随着ρ（Cd2+）的升高和胁迫时间的延长，中华圆田螺的死亡率逐渐增高，死亡率与溶液中 ρ（Cd2+）呈正相关关系。ρ（Cd2+）为 49 mg/L时，24 h 内出现死亡个体，且随着胁迫时间的延长，死亡率逐渐升高，72 h 死亡率 100 %。ρ（Cd2+）≥87 mg/L 时，中华圆田螺中毒反应迅速，24 h 内全部死亡。24，48，72 和 96 h LC50分别为 34.65，29.56，24.97 和 19.31 mg/L。

图2 暴露于不同ρ（Cd2+）后中华圆田螺的死亡率

2.4 Pb2+对中华圆田螺的急性毒性效应

暴露于不同ρ（Pb2+）后中华圆田螺的死亡率见图 3（a）（b）（c）（d）。由图 3 可见，低 ρ（Pb2+）对中华圆田螺无明显的毒性效应。24 h 内，ρ（Pb2+）达到320 mg/L 时才出现死亡个体；ρ（Pb2+）≥560 mg/L时，中华圆田螺全部死亡；ρ（Pb2+）为 280～490 mg/L时，随着胁迫时间的延长，死亡率逐渐升高。24，48，72 和96 h LC50分别为 423.97，358.04，308.64和291.86 mg/L。

图3 暴露于不同ρ（Pb2+）后中华圆田螺的死亡率

2.5 重金属离子对田螺的LC50 值和SC 值

Zn2+、Cd2+和Pb2+对中华圆田螺的急性毒性分析结果见表 2。由表 2 可见，Zn2+、Cd2+和 Pb2+的 LC50值均随胁迫时间延长而下降。Pb2+对田螺的毒性远小于 Zn2+和 Cd2+。

表2 Zn2+、Cd2+和Pb2+对中华圆田螺的急性毒性分析

3 讨论

3.1 Zn2+对中华圆田螺的急性毒性

Zn 是生物体的必需微量元素，不仅参与细胞和酶的结构组成，在蛋白质和糖类代谢中也发挥着重要作用，但过量的锌会影响生物的正常生理代谢，抑制生物的生长发育，也会导致免疫与生殖系统受损[10]。自然环境中Zn 污染主要源自人类活动，如钢铁生产、焚烧废物、金属开采和肥料浸出[11]。在0.5 mg/L Zn2+胁迫下，幼斑马鱼骨骼畸形，生长减缓，死亡率增加[12]。Zn2+对成体方形环棱螺的96 h LC50值为 1.330 mg/L，SC 为 0.1330 mg/L[7]；Zn2+对文蛤的 96 h LC50值为 5.425 mg/L，SC 为 0.054 mg/L[13]；Zn2+对偏顶蛤的 96 h LC50值为 62.230 mg/L，SC 为0.622 mg/L[14]。本研究中，Zn2+对中华圆田螺的96 h LC50值为34.04 mg/L。根据《化学农药环境安全评价试验准则》，Zn2+对中华圆田螺的毒性为低毒。参照《渔业水质标准》（GB 11607—89），水产养殖水体中ρ（Zn2+）不得超过0.01 mg/L，本研究测得Zn2+对中华圆田螺的SC 为0.340 4 mg/L，说明田螺对Zn2+的耐受性较高。

3.2 Cd2+对中华圆田螺的急性毒性作用

Cd 作为一种较为常见的重金属污染物，毒性和蓄积性强，且不易被降解[15]，可与水生动物鳃的分泌物结合而影响其呼吸[16]，或蓄积在肝脏和肾脏中，抑制细胞免疫和体液免疫[17]。Cd2+与含巯基、氨基、羧基的蛋白分子结合形成Cd2+结合蛋白，抑制了许多酶的活性，也导致了生物体内Cd2+大量蓄积[18]。王晓宇等[19]研究表明，Cd2+对四角蛤蜊的96 h LC50值为 2.383 mg/L，SC 为 0.024 mg/L；有关研究表明，Cd2+对钉螺 96 h LC50值为 2.96 mg/L，SC 为 0.029 6 mg/L[20]；Cd2+对凸加夫蛤的 96 h LC50值为 13.367 mg/L，SC 为 0.134 mg/L[21]；Cd2+对偏顶蛤 96 h LC50值为24.949 mg/L，SC 为 0.250 mg/L[14]；Cd2+对文蛤的 96 h LC50值为 13.18 mg/L，SC 为 0.13 mg/L[22]。本研究结果显示，Cd2+对中华圆田螺的96 h LC50值为19.31 mg/L。根据《化学农药环境安全评价试验准则第12 部分：鱼类急性毒性试验》（GB/T 31270.12—2014），96 h LC50值＞10 mg/L 为低毒，1.0 mg/L＜LC50值≤10 mg/L 为中毒，0.1 mg/L＜LC50值≤1.0 mg/L为高毒，LC50值≤0.1 mg/L 为剧毒，Cd2+对中华圆田螺的毒性为低毒。参照《渔业水质标准》（GB 11607—89），水产养殖水体中 ρ（Cd2+）不得超过 0.005 mg/L。本研究中Cd2+对中华圆田螺的SC 值为0.193 1 mg/L，表明田螺对Cd2+有较强的耐受性。

3.3 Pb2+对中华圆田螺的急性毒性作用

Pb 为自然界中普遍存在的重金属元素，具有蓄积性、沿食物链转移自集、被污染后不易被发现以及难以恢复等特点，是目前水环境中主要的污染物之一[23-24]。Pb 可与生物体内一系列蛋白质、酶和氨基酸内的巯基相结合，干扰多种机体过程，可损害多个器官，改变一些重要基因的表达水平，如抗氧化酶[25]。哺乳动物急性暴露于高浓度的Pb2+中，可损伤大脑和肾脏[26]，尤其是对造血和神经系统损害最为严重[27]。陈细香等[13]研究表明，Pb2+对文蛤的96 h LC50值为 1.557 mg/L，SC 为 0.016 mg/L；有关研究表明，Pb2+对波纹巴非蛤96 h LC50值为4.119 mg/L，SC 为 0.041 mg/L[28]；Pb2+对钉螺的 96 h LC50值为 12.22 mg/L，SC 为 0.122 2 mg/L[20]；Pb2+对近江牡蛎 96 h LC50值为 40 mg/L，SC 为 0.4 mg/L[29]；Pb2+对偏顶蛤的 96 h LC50值为 129.12 mg/L，SC 为1.291 mg/L[14]。本研究结果显示，Pb2+对中华圆田螺的96 h LC50值为 291.86 mg/L，SC 值为 2.918 6 mg/L。根据《渔业水质标准》（GB 11607—89），水产养殖水体中ρ（Pb2+）不得超过0.05 mg/L，本研究结果表明，Pb2+对田螺的SC 高于该标准，可见中华圆田螺对Pb2+的耐受性较高。根据《化学农药环境安全评价试验准则 第12 部分：鱼类急性毒性试验》（GB/T 31270.12—2014），Pb2+对中华圆田螺的毒性为低毒。说明中华圆田螺对Pb 具有极强的富集积蓄特性，养殖水体易受到Pb 的严重污染，应加强水质监测管理。

3.4 3 种重金属离子毒性对比

孙振兴等[30]研究认为，重金属离子对刺参幼参的毒性按从大到小排序依次为：Cu2+、Cd2+、Zn2+和Cr6+；有关研究表明，重金属离子对泥东风螺幼螺的急性毒性按从大到小排序依次为：Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+[14]；重金属离子对太平洋牡蛎的急性毒性按从大到小排序依次为：Cd2+、Cu2+和Pb2+[31]。本试验中，Cd2+、Zn2+、Pb2+3种重金属离子对中华圆田螺的96 h LC50分别为 19.31，34.04 和 291.86 mg/L，SC 分别为0.193 1，0.340 4 和 2.918 6 mg/L，毒性按从大到小排序依次为：Cd2+、Zn2+和 Pb2+。

以上研究结果与本试验结果稍有不同，可能是由于不同水生动物对重金属毒性的耐受能力具有一定差异性，同时重金属毒性效应受水生物个体大小、种类、繁殖状态及水体环境等因素的影响。根据《渔业水质标准》（GB 11607—89），本试验检测的Cd2+、Zn2+和 Pb2+的 SC 分别为标准值的 38.62，34.04和58.37 倍，说明中华圆田螺对这3 种重金属耐受性较高，但考虑到重金属的蓄积风险，养殖水环境应严格按照国家标准进行监测。

4 结论

Zn2+、Cd2+和Pb23 种重金属离子在高浓度下对中华圆田螺均具有显著毒性效应，且随着胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长，中华圆田螺死亡率也逐渐升高，呈明显的剂量效应关系。Zn2+、Cd2+和Pb2+对中华圆田螺的急性毒性均为低毒，毒性按从大到小排序依次为：Cd2+、Zn2+和 Pb2+。Cd2+、Zn2+和Pb2+3 种重金属离子对中华圆田螺的96 h 的LC50值分别为19.31，34.04 和 291.86 mg/L，SC 值分别为0.193 1，0.340 4 和 2.918 6 mg/L。