非离子氨对麦穗鱼急性毒性试验

非离子氨对麦穗鱼急性毒性试验

0水体环境及生物毒性梅香鱼属于慈姑、慈姑、慈姑和慈姑。它是中国淡水中广泛分布的小型鱼类。由于缺乏等人的因素，它现在广泛分布在亚洲和欧洲其他地方。因其个体小,加工后可整体食用,不仅可以补充蛋白质还有补钙功效,因此,老少皆宜,越来越受到人们的喜爱,经济价值较高、市场前景好。同时麦穗鱼对环境适应能力强,易在实验室饲养,对环境毒性比较敏感,是较理想的水生毒理学的实验材料,可作为水体污染的监测生物。近些年,随着工农业的快速发展和城市人口的增加,工农业及城市的污水大量排放,对中国淡水资源造成了不同程度的危害。同时人们为了提高生产量,在农田和水体中投入了大量的肥料,水体氮污染日益严重。有关氨态氮、亚硝态氮对鱼类急性毒性已有些研究,已报道的有真鲷仔鱼(Pagrosomusmajor)、鲢(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草鱼(Ctenopharyngodonidellus)、鳜鱼(Sinipercachuatsi)苗、半滑舌鳎(Cynoglossussemilaevis)、罗非鱼(Tilapia)、鳜鱼(Sinipercachuatsi)成鱼、黄颡鱼(Pelteobagrusfulvidrac)、岩原鲤(Procyprisrabaudi)等。而硝态氮对鱼类急性毒性研究的报道比较少,已报道的有大鳞大马哈鱼(Oncorhynchustshawytscha)、硬头鳟(Oncorhynchusmykiss)等。目前还没有关于氨态氮、亚硝态氮、硝态氮对麦穗鱼急性毒性研究的报道。本研究选取氨态氮、亚硝态氮、硝态氮3种化合物对麦穗鱼进行了96h半静水毒性试验,得出它们对麦穗鱼的半致死浓度和安全浓度,为麦穗鱼的人工养殖和作为水生毒理学的实验材料提供参考。1材料和方法1.1试验用鱼的选择试验用麦穗鱼采自武汉野芷湖,试验前将鱼放在容积为1m3具有良好循环系统的圆柱形亚克力缸中暂养2周(实验用水为去氯自来水,使用前曝气至少3天以上),暂养期间投喂配合饲料,每天投喂2次,09:00和17:00。试验前24h停止投喂,选择体色正常,健康活泼的麦穗鱼作为试验用鱼,体长(3.2±0.2)cm,体重(0.47±0.09)g。试验用水为曝气3天以上的自来水,水温为(12.7±1)℃,溶氧(9.86±0.01)mg/L,pH7.95~8.05。1.2水质检测仪器氨态氮(NH4Cl)、亚硝态氮(NaNO2)、硝态氮(NaNO3),均为分析纯;电子天平:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;ProfessionalPlus水质测量仪(美国YSI公司生产);玻璃缸:上底圆直径23.0cm,下底圆直径19.0cm,高11.2cm;循环系统:由8个容积为1m3的圆柱形亚克力缸和一套水处理系统组成。1.3试验设计与试验用水采用96h半静水水生生物急性毒性试验法,试验前1天停止投喂麦穗鱼,试验容器为容积为3.5L玻璃缸,每缸放10尾麦穗鱼。对氨态氮、亚硝态氮、硝态氮的毒性先进行预试验,确定24h-LC100及96h-LC0。根据预试验结果,在每种化合物的24h-LC100及96h-LC0之间按等对数间距设置7个浓度组,每组设置3个平行,并设对照。其中,氨态氮质量浓度分别为:14.8、21.9、32.4、47.9、70.8、104.7、154.9mg/L,亚硝态氮质量浓度分别为:45.7、79.4、138.0、239.9、416.9、724.4、1258.9mg/L,硝态氮质量浓度分别为:1.000、1.175、1.380、1.622、1.905、2.239、2.630g/L。每24h换1次相应浓度的试验药液,并清除死亡的麦穗鱼。试验用水为曝气3天以上,溶氧为(9.8±0.1)mg/L的自来水。试验过程中,前8h连续观察麦穗鱼的中毒症状,定时观察每组鱼的活动状态以及存活与死亡情况,分别记录24、48、72、96h麦穗鱼的死亡数。死亡的判断标准为刺激鱼体5min无任何反应。1.4安全浓度sc的计算公式使用SPSS16.0处理试验数据,采用概率法计算24、48、72、96h半数致死浓度LC50及95%置信区间。安全浓度(SC)的计算公式如下:注:本试验中所提及的氨氮是指水环境中的总氨氮浓度,由离子氨和非离子氨组成。通常在计算氨氮的半数致死浓度时还要考虑非离子氨的半数致死浓度,非离子氨的计算公式如下:非离子氨浓度=总氨氮浓度/[10(pKa-pH)+1]式中:pKa=0.09018+2729.92/T(T为开氏温度,T=273+t℃)2结果与分析2.1氨氮对麦穗鱼的急剧下降氨态氮对麦穗鱼的急性毒性试验结果见表1。从表1可以看出,同一氨氮浓度,随着试验时间的延长,麦穗鱼的死亡率增加;相同试验时间,随着氨氮浓度的升高,麦穗鱼死亡率也增加。在总氨氮浓度为0~32.4mg/L(非离子氨氮浓度0~0.228mg/L)时,96h麦穗鱼死亡数较少,在非离子氨氮浓度为0.228mg/L时,96h时3个平行组中有两组麦穗鱼死亡数为2(死亡率为20%),还有一组仅为1(死亡率为10%);但是当总氨氮浓度达到并超过70.8mg/L(非离子氨氮0.396mg/L)时,随着浓度升高,麦穗鱼死亡率递增。表明氨氮浓度超过某一值时,麦穗鱼对氨氮的耐受性急剧下降,从而造成大量死亡。根据试验结果,用SPSS16.0处理数据,得出总氨氮对麦穗鱼的24、48、72、96h的LC50及安全浓度分别为79.158、66.680、63.465、57.624、5.7624mg/L,详见表2,再换算成非离子氨对麦穗鱼的24、48、72、96hLC50及安全浓度分别为0.435、0.384、0.371、0.346、0.0346mg/L,见表3。氨态氮中毒麦穗鱼症状:试验开始时,低浓度组麦穗鱼没太大反应,缓慢游动或静伏于玻璃缸底部。高浓度组麦穗鱼窜动不安、游动迅速,其中最高浓度组麦穗鱼约8h后身体逐渐失去平衡,出现侧翻现象,呼吸减弱。24h后明显可见高浓度组麦穗鱼排泄物增多,死亡鱼体身体略微发白。2.2麦穗鱼死亡率亚硝态氮对麦穗鱼的急性毒性试验结果见表4。从表4可以看出,当亚硝态氮浓度为0~138.0mg/L时,麦穗鱼死亡率很低。亚硝态氮浓度为79.4mg/L时,96h时麦穗鱼开始出现死亡,当亚硝态氮浓度达到239.9~1258.9mg/L,麦穗鱼死亡率递增。可见亚硝态氮对麦穗鱼有一个临界值,超过某个值时,麦穗鱼的耐受性变差,并且呈递减趋势。这与氨态氮对麦穗鱼的急性毒性试验结果有一定的相似性。试验结果经SPSS16.0统计分析,得出亚硝态氮对麦穗鱼的24、48、72、96hLC50和安全浓度见表5,分别为422.862、327.746、266.291、236.907、23.6907mg/L。亚硝态氮中毒麦穗鱼症状:试验开始时,低浓度组麦穗鱼没太大异常反应,高浓度组麦穗鱼则躁动不安,游泳迅速。最高浓度组8h后出现体色变浅现象,身体粘液分泌增多,呼吸急促困难,游动失去平衡。死亡鱼体身体出现弓形弯曲现象,鳃盖张开幅度增大。2.3硝态氮对麦穗鱼的影响硝态氮对麦穗鱼的急性毒性试验结果见表6。与氨态氮、亚硝态氮对麦穗鱼的急性毒性试验结果相比,麦穗鱼对硝态氮的耐受性较好,在硝态氮浓度为1.175g/L时,麦穗鱼96h才出现死亡。而氨态氮和亚硝态氮浓度分别为21.9、79.4mg/L时,麦穗鱼96h就出现了死亡现象。试验结果经SPSS16.0统计分析,得出硝态氮对麦穗鱼的24、48、72、96hLC50和安全浓度值,分别为2.155、1.929、1.769、1.663、0.1663g/L,见表7。硝态氮中毒麦穗鱼症状:试验开始时低浓度组同氨态氮、亚硝态氮低浓度组麦穗鱼一样,没太大异常反应,要么缓慢游动,要么静伏于玻璃缸底。而高浓度组麦穗鱼则窜动不安、身体逐渐失去平衡、呼吸困难、身体明显弯曲,最高浓度组硝态氮麦穗鱼5~6h后就出现死亡现象,漂浮于玻璃缸溶液表面,体色变浅,身体明显呈弓形弯曲,较亚硝态氮中毒死亡鱼体弯曲更严重。鳃裂张开,且鳃裂表面可见红血丝。3急性毒性研究结果本研究得出了在水温(12.7±1)℃、溶氧5.60~9.87mg/L的条件下氨态氮、亚硝态氮、硝态氮对麦穗鱼的24、48、72、96h的LC50值(95%置信区间)及安全浓度,为麦穗鱼的人工养殖及作为水生毒理学实验材料提供了参考依据。氨态氮和亚硝态氮对鱼类的急性毒性研究报道较多,都表明了非离子氨比亚硝态氮对鱼类的毒性大,本研究得出非离子氨比亚硝态氮的毒性强,这和前人的研究结果一致。但是硝态氮对鱼类的急性毒性报道不多,本研究丰富了硝态氮对鱼类急性毒性的研究,表明硝态氮的富集对鱼类也会造成危害。还有待进一步探讨的问题,氨态氮、亚硝态氮、硝态氮对麦穗鱼的毒性机理,以及它们对麦穗鱼内部结构和生理功能的具体影响等。4讨论4.1分子氨对真鱼的耐受力渗进生物体内的分子氨(NH3),将血液中血红蛋白的Fe2+转化为Fe3+,降低血液的载氧能力,使呼吸机能下降。试验中麦穗鱼氨态氮中毒表现为呼吸急促困难,与上述报道中分子氨使生物体呼吸机能下降是一致,但是有关麦穗鱼氨态氮中毒的机理还有待进一步探讨。欧洲内陆渔业咨询委员会建议,鱼类能长期忍受的NH3-N的最大限度为0.025mg/L,本试验得出麦穗鱼对分子氨的安全浓度为0.0346mg/L,略高于此标准,说明麦穗鱼对分子氨的耐受力较强。分子氨对真鲷仔鱼的24、48、72、96h的半致死浓度分别为0.87、0.66、0.41、0.28mg/L,分子氨对鳜鱼鱼苗(9~12mm)24、48、96h的半致死浓度及安全浓度分别为0.92、0.49、0.32、0.032mg/L。徐勇等研究表明,正常溶氧下(5.5~6.0mg/L),非离子氨对半滑舌鳎的48hLC50值和96hLC50值(95%可信限)分别为0.76mg/L(0.64~0.89mg/L)和0.58mg/L(0.48~0.70mg/L),与他人研究结果相比,麦穗鱼对分子氨的耐受力较真鲷仔鱼、鳜鱼鱼苗强,但是比半滑舌鳎弱。4.2亚硝酸盐的毒性有关亚硝酸盐的毒性机制,Jown认为亚硝酸盐的毒性是通过氧的运输,重要化合物的氧化以及损坏器官来表现的。就鱼类而言,亚硝酸盐能与鱼的鳃膜结合,通过鳃丝进入鱼体,增加血液中的亚硝酸盐含量,从而引起变性血红蛋白症,降低对鱼体的供氧能力。正常血红蛋白有载氧能力,而高铁血红蛋白则失去了载氧能力。麦穗鱼亚硝态氮中毒后有一些呼吸困难的表现。濒临死亡前体色变浅,游动失去平衡,鳃盖口裂张开、呼吸微弱,这都是缺氧的表现,与以上的亚硝酸盐的毒性机制是相吻合的。蓝伟光等报道,亚硝酸盐氮对真鲷仔鱼24、48、72、96h的半致死浓度分别为152.6、115.4、41.25、23.74mg/L;王侃等报道,亚硝酸盐对鳜鱼鱼苗(12~19mm)24、48、96h的半致死浓度及安全浓度分别为724.44、190.55、71.61、7.16mg/L;龚全等研究结果表明,亚硝酸盐氮对岩原鲤24、48、72、96h半致死浓度分别为33.25、3.30、1.39、1.06mg/L,安全浓度则为0.11mg/L;郭丰红等报道,亚硝态氮对鳜鱼成鱼24、48、96h的半数致死浓度分别为196.32、91.69、75.4mg/L,安全浓度7.54mg/L;徐勇等研究表明,正常溶氧条件下(5.5~6.0mg/L),亚硝酸盐对半滑舌鳎的48hLC50值和96hLC50值(95%可信限)分别为48.2mg/L(43.56~53.34mg/L)和41.66mg/L(37.03~46.86mg/L)。亚硝态氮对麦穗鱼的安全浓度是23.6907mg/L,相对前人报道,麦穗鱼对亚硝酸盐的耐受力较真鲷仔鱼、岩原鲤、鳜鱼、半滑舌鳎强。但是,氨态氮及亚硝态氮对鱼的毒性和温度、溶氧、pH值、鱼体大小等因素有关,不同学者所做的有关氨态氮和亚硝态氮对鱼的急性毒性的报道中试验水温、溶氧、pH等因素不同,所以不同鱼对氨态氮及亚硝态氮的耐受性的比较并不是绝对的,只是大致的参照。4.3硝态氮对对麦穗鱼的毒性相对氨态氮、亚硝态氮而言,硝态氮对鱼等水生动物的毒性最小。目前这方面的研究报道不多。Westin测定了NO3--N对大鳞大马哈鱼的96h和7天LC50值,其结果是:在淡水中NO3--N分别为1310mg/L和1080mg/L,在盐度为15‰的咸水中分别为990、900mg/L。NO3--N对6~8cm硬头鳟的96h和7天LC50值在淡水中分别为1360、1060mg/L,在盐度为15‰的咸水中分别为990、900mg/L。NO3--N对硬壳蛤(Mercenariamercenaria)和太平洋牡蛎(Crassostreavirginica)的72h