吡啶硫酮锌对水生生物的急性毒性

张旋，刘利民，*，皮钰珍，本山直树

1.沈阳农业大学，沈阳110161

2.日本千叶大学，松户271-8510，日本

吡啶硫酮锌对水生生物的急性毒性

张旋1，刘利民1，*，皮钰珍1，本山直树2

1.沈阳农业大学，沈阳110161

2.日本千叶大学，松户271-8510，日本

在没有下水处理设施的地区，去屑洗发香波中所含有的吡啶硫酮锌（zinc pyrithione,ZPT）随着生活废水被直接排放到河中.为了考察流入河中的ZPT对水生生物的影响，设想ZPT最终被底质吸附，在添加和未添加底质两种试验条件下，采用静水生物测试法对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼、直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬进行了室内急性毒性试验.结果表明，添加底质时，ZPT对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼、直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬48h的半致死浓度LC50分别为0.06、0.09、0.27、0.07和5.05mg·L-1；未添加底质时，ZPT对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼、直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬48h LC50分别为0.10、0.11、0.22、0.12和5.34mg·L-1.统计结果显示，添加与未添加底质，ZPT对上述供试生物的48h LC50值无显著差异（p>0.05）.根据我国相关标准判定ZPT对麦穗鱼、青鳉、直突摇蚊亚科2龄幼虫属剧毒物质.

吡啶硫酮锌；去屑洗发香波；水生生物；底质；LC50

1 引言（Introduction）

吡啶硫酮锌（Zinc pyrithione,ZPT，分子式C10H8N2O2S2Zn）是一种广谱抗菌剂和新型防污剂，广泛应用于民用涂料、胶粘剂、船舶防污等领域（Voulvoulis et al.,2002）.同时，ZPT也是一种有效的抗头皮屑剂，目前已广泛应用于洗发和护发化妆品中（彭洪斌，1996）.然而，日本国立环境研究所Goka（1999）的研究显示，ZPT能诱发鱼背骨畸形；Kobayashi和Okamura（2002）研究表明ZPT对海胆卵细胞具有生殖毒性.目前，ZPT作为一种新型环境污染物质正日益受到关注（Bellas et al.,2005）.在日本，ZPT已被环境部列为水环境中《要调查项目》300种物质中的一种（Japan Ministry of the Environment,1998）.

目前有关ZPT的环境效应主要集中在对海洋环境和海洋生物的影响上（Voulvoulis et al.,2002;Goka,1999;Kobayashi and Okamura,2002;Bellas et al.,2005），对淡水生态系统的影响尚不多见.实际上，随着含有ZPT配方的洗发香波的大量生产和使用，在没有下水处理设施的地区，ZPT随生活排水被直接排放到河流中的量越来越大，有关ZPT对淡水生物的影响值得关注.麦穗鱼（Pseudorasbora parva）、青鳉（Oryzias latipes）、泥鳅鱼（Mistunes anguillicaudatus）、直突摇蚊亚科幼虫（Orthocladiinae）和河蚬（Corbicula leana prim）是河流、小溪、水田排水渠常见的几种水生生物.其中，青鳉是目前检测水质的一种常用指标生物；直突摇蚊亚科幼虫是一种较常见的底生生物，在生物检定方法中，常利用其生活习性来测定底质的安全性（TheJapaneseSocietyofEnvironment Toxicology,2003）.为了考察随生活排水进入河流的ZPT对水生生物的影响，本实验对上述试验生物进行了急性毒性试验，并设想进入河流的ZPT最终被底质吸附，同时进行了带有底质的ZPT溶液的急性毒性研究.

2 材料与方法（Materials and methods）

2.1 试验生物

试验用麦穗鱼平均体重为每条0.11g；青鳉为每条0.25g；泥鳅鱼为0.35g；河蚬平均壳长2.0cm，均购自日本埼玉县朝霞养鱼场，实验室内驯养1周以上.直突摇蚊亚科幼虫为实验室连续培养三代以上的二龄幼虫，身长0.6cm左右.上述试验生物均未分雌雄.

2.2 试验药品

ZPT水悬浮液（有效成分50%）由日本独立行政法人国立环境研究所五箇博士提供.

2.3 底质

底质是2004年9月从茨城县北浦周边水田的排水路的底部采集并运回实验室，在避光条件下，自然风干、碾碎后，经2mm的筛子筛后备用.该土样的密度、含水量、粒度实验根据有关标准分别进行测定（Japanese Industrial Standards Committee,1999a;1999b;2000）.总有机碳测定采用重铬酸外加热法.底质基本理化性质如表1所示.本试验所用底质为有机碳含量较高的粘土.

表1 土样的基本性质Table 1Properties of sediment samples

2.4 试验条件

试验用水为事先放置1d的井水，水质标准：pH 7.0～8.0；溶解氧DO不低于4.5mg·L-1.恒温槽水温（22±1）℃.因为水中的ZPT易见光分解（Thomas,1999），故本试验在避光条件下进行.

2.5 试验方法

试验在日本千叶大学园艺学部的生态制御实验室进行.采用静水生物测试法（周永欣和章宗涉，1989）.试验期间不更换试验液，不喂饵料.通过预备试验找出各自的致死浓度范围.正式试验时，分别于24h、48h记录试验生物的死亡数（河蚬只记录了48h的死亡数），并检测pH、DO.试验重复3次，均设无ZPT处理的空白对照组.对于直突摇蚊亚科二龄幼虫的死亡判断，在高倍放大镜下进行.对于河蚬的死亡判断为刺激它的腹足时无反应或贝壳紧闭的河蚬放入清水30～60min内无生命迹象的即认为死亡.

2.5.1 ZPT溶液的毒性试验

对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼的试验，在玻璃皿（Ф25cm×30cm）里分别配制表2所示的各浓度的ZPT溶液2000mL后投入试验鱼15尾.对直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬的试验，在高腰玻璃皿（Ф15cm×6cm）里配制ZPT溶液（浓度如表2所示）500mL后，投入试验生物18只.

表2 不带底质的ZPT急性毒性试验浓度设置Ta）张旋.2006.家庭雑排水に含まれる抗菌物質ジンクピリチオンが水生生物に及ぼす影響［D］.千葉大学大学院自然科学研究科平成18年度修士論文ble 2The concentration gradient of ZPT in acute toxicity test without sediment

2.5.2 带有底质的ZPT溶液的毒性试验

对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼的试验，在玻璃皿（Ф25cm×30cm）中放入样土40g，再倒入表3所示的各浓度的ZPT溶液2000mL，搅拌1min，静置30min后投入试验鱼15尾.对直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬的试验，在高腰玻璃皿（Ф15cm×6cm）中放入样土10g，倒入ZPT溶液（浓度如表3所示）500mL搅拌1min，静置30min后投入试验生物，直突摇蚊亚科二龄幼虫15只，河蚬18只.因直突摇蚊亚科二龄幼虫在底质筑巢，该试验只记录了48h的死亡数.

表3 带底质的ZPT急性毒性试验浓度设置Ta）张旋.2006.家庭雑排水に含まれる抗菌物質ジンクピリチオンが水生生物に及ぼす影響［D］.千葉大学大学院自然科学研究科平成18年度修士論文ble 3The concentration gradient of ZPT in acute toxicity test with sediment

2.6 数据处理

通过概率单位法求出48h的半数致死浓度（LC50）以及95%置信区间，并通过配对t检验进行统计分析.

3 结果（Results）

在急性毒性试验过程中，除了曝露在带有底质的空白溶液中的河蚬有5.6%的死亡率外，其他对照组的死亡率均为0.两种处理条件下，ZPT溶液对5种水生生物的48h急性毒性试验结果如表4所示.

表4 ZPT溶液48h急性毒性试验结果Ta）张旋.2006.家庭雑排水に含まれる抗菌物質ジンクピリチオンが水生生物に及ぼす影響［D］.千葉大学大学院自然科学研究科平成18年度修士論文ble 4Effects of ZPT on the five aquatic organisms under with or without sediment condition

从表4可以看出，添加底质时，ZPT对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼、直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬48h的半致死浓度LC50分别为0.06、0.09、0.27、0.07和5.05mg·L-1；未添加底质时，ZPT对麦穗鱼、青鳉、泥鳅鱼、直突摇蚊亚科二龄幼虫、河蚬48h LC50分别为0.10、0.11、0.22、0.12和5.34mg·L-1.统计结果显示，无论是否添加底质，ZPT溶液对各试验生物的48h LC50值无显著差异（p>0.05）.ZPT对麦穗鱼、青鳉、直突摇蚊亚科二龄幼虫的48h LC50均小于或等于0.1mg·L-1.根据日本农药法对鱼毒性的分类标准（KinKi Technologica）张旋.2006.家庭雑排水に含まれる抗菌物質ジンクピリチオンが水生生物に及ぼす影響［D］.千葉大学大学院自然科学研究科平成18年度修士論文l Work Office,KinKi Regional Development Bureau,1996），ZPT对上述生物有着和安特灵、硕丹等剧毒农药同等的毒性.根据我国有毒物质对鱼类的毒性标准（张志杰和张维平，1991），可以判断ZPT对麦穗鱼、青鳉、直突摇蚊亚科二龄幼虫属剧毒物质.

根据我们进一步的研究，在避光条件下，上述添加底质的试验中，ZPT溶液中加入底质，搅拌1min后，静置5min、30min所测得的液相中ZPT浓度分别减少了78%和82.5%a）张旋.2006.家庭雑排水に含まれる抗菌物質ジンクピリチオンが水生生物に及ぼす影響［D］.千葉大学大学院自然科学研究科平成18年度修士論文）.换言之，添加底质的急性毒性试验开始时，液相中的ZPT浓度已下降了82.5%.但是，其试验结果并没有显示出和无底质试验结果的差异，特别是对麦穗鱼、青鳉、直突摇蚊亚科二龄幼虫.根据已有的研究得知，见光条件下ZPT的分解很快，其半减期在纯净水中为10～20min；在海水中为25～30min（Water Environment ManagementDivision,JapanMinistry of the Environment,1999）；在井水中为30～35mina）.但如上所述，ZPT也极易被底质吸附.另外，在亚洲通常有夜晚入浴的习惯，因此在没有下水道设施的地域，去屑洗发香波中的ZPT随着下水排入河流中，并在见光分解前吸附于底质.鱼类、底生生物在摄取食物的同时摄取底质或吸附着ZPT的悬浮粒，有引起中毒的可能性.

ZPT是应用于洗发、护发、染发及其他发用品中最有效的抗头皮屑剂之一.1981年，美国FDA公布了被认可的29种含有ZPT成分的制剂；欧盟（EEC）法令规定，作为抗头皮屑剂的ZPT用于洗发香波及护发产品中的最大使用浓度分别为0.5%和1.0%（Wang,2000）.根据我国卫生部关于对《化妆品卫生标准》中ZPT的最大允许浓度的限定，作为防腐剂使用，化妆品中最大允许浓度为0.5%；作为去头屑洗发产品使用，化妆品中最大允许浓度为1.5%（中华人民共和国卫生部，1987）.随着含有ZPT配方的洗发产品的大量生产和使用，在没有生活用水处理系统的地区，随生活排水排放到环境中的ZPT对生态环境的影响应引起人们的重视.本试验为ZPT的水生态风险评价提供了部分基础数据.目前ZPT的鱼类毒性机理、吸附于底质的ZPT的稳定性等的研究尚不完善，今后将加强这些方面的研究.

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Acute Toxicity Effects of Zinc Pyrithione on Aquatic Organisms

ZHANG Xuan1，LIU Li-min1，*，PI Yu-zhen1，Motoyama Naoki2

1.Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161
2.Faculty of Horticulture,Chiba University,Matsudo City,271-8510,Japan

Zinc pyrithione（ZPT）is an effective antidandruff agent,and is employed in several hair shampoos and hair care products.In certain areas ZPT is released through household waste into rivers without treatment.On two test condition（with sediment and without sediment）,the acute effects of ZPT on five aquatic organisms were investigated using laboratory toxicity tests.Results showed that the 48h LC50values of ZPT with sediment were 0.06,0.09,0.27,0.07 and 5.05mg·L-1,and the values without sediment were 0.10,0.11,0.22,0.12 and 5.34mg·L-1,to Oryzias latipes,Pseudorasbora parva,Mistunes anguillicaudatus,2nd instar larvae of Orthocladiinae and Corbicula leana prim,respectively.There were no significant differences in 48h LC50values of ZPT between without and with sediment for each test organism.It indicates that ZPT remains toxic even when adsorbed by sediment,which is extremely toxic to Oryzias latipes,Pseudorasbora parva,Mistunes and 2nd instar larvae of Orthocladiinae.

zinc pyrithione；anti-dandruff shampoo；aquatic organisms；sediment；LC50

18 March 2009accepted23 May 2009

1673-5897（2010）1-083-04

X171.5

A

2009-03-18录用日期：2009-05-23

教育部留学回国人员科研启动基金（No.2008890）；辽宁省教育厅科研项目基金（No.2008640）；辽宁省博士启动基金（No.20081068）

张旋（1968—），女，硕士研究生，工程师，E-mail：zhxllm@163.com；*通讯作者（Corresponding author），E-mail：l-limin@hotmail.com

刘利民，男，教授，主要从事生态环境方面的研究.