重金属Cd、Zn对文蛤的急性毒性和联合毒性

陈细香　吴文杰　林玲玲

摘要：采用急性攻毒和联合攻毒方法，研究了Cd2+、Zn2+对文蛤的毒性作用。急性毒性试验结果表明：Cd2+对文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分别为2.243、1.557 mg/L；Zn2+对文蛤的2 d LC50、 4 d LC50分别为26.881、5425 mg/L。联合毒性试验结果表明：高浓度Cd2+和低浓度Zn2+对文蛤表现为协同作用，并随着Cd2+浓度减小，协同作用变弱；低浓度Cd2+和高浓度Zn2+对文蛤表现为拮抗作用。

关键词：镉；锌；文蛤；LC50；联合毒性作用

中图分类号： X174 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0241-03

收稿日期：2013-10-16

基金项目：福建省高校服务海西建设重点项目（编号：A102）；泉州师范学院自选课题（编号：2008KJ06）；硕士学位授予单位立项建设学科项目。

作者简介：陈细香（1972—），女，福建莆田人，博士，副教授，主要从事环境毒理学研究。E-mail：cxx02@qztc.edu.cn。大多数重金属具有毒害危险，属于极毒且较易侵入的元素，在水体中极易富集，具有显著的生物毒性。有关学者已就重金属污染对贝类的毒性及其毒害机理进行了深入研究[1-2]。在水环境中重金属镉、锌往往是共存的，由于其原子结构相似，离子半径、电负性相近，在同一生物系统中它们之间可能发生相互作用和干扰。如侯丽萍等以草鱼为供试材料，对镉、锌离子的联合毒性进行了研究[3]；卢国栋就镉、锌对前列腺的联合毒性作用进行了研究[4]。但目前对海洋贝类受镉、锌离子联合毒性影响的研究在国内尚未见报道。

文蛤（Meretrix meretrix）别称黄蛤、海蛤、贵妃蚌、青蛾，属双壳纲（Bivalvia）真瓣鳃目（Eulameltibranchia）帘蛤科（Veneridae）文蛤属（Meretrix）。文蛤常栖息在有淡水注入的内湾入海河口附近的平坦沙质滩涂上，营埋栖生活，地理分布较广，是我国重要的经济贝类之一。福建省沿海出口贝类就是以文蛤为主，产地包括连江县、福清市、云霄县，后又开发了长乐市、平潭县等地[5]。文蛤因其肉嫩味鲜，营养丰富，素有“天下第一鲜”之称，深受广大消费者喜爱。鉴于近年来工业“三废”和农业污染物在海域中大量排放，对海洋生物尤其是底栖类生物的生长、繁衍和海产品食品安全构成严重威胁[6]，本研究探讨了Cd2+、Zn2+对文蛤的急性毒性及联合毒性效应，旨在为文蛤的人工养殖提供基础资料和理论依据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验动物供试动物为健康文蛤，购自福建省泉州市某大型超市，参照文献[7]提供的方法对其性状进行测定，结果表明供试文蛤体重16.96～30.12 g，贝高3.49～3.78 cm，贝宽4.08～4.51 cm，贝长2.05～2.32 cm。将购买的文蛤先在实验室暂养2 d，暂养期间12 h换水1次，充氧 30 min。试验前选择健康、反应灵敏、大小基本一致的文蛤随机分组。

1.1.2试剂与设备CdCl2·2.5H2O（分析纯，上海金山亭新化工试剂厂）、ZnSO4·7H2O（分析纯，上海联试化工试剂厂），分别用蒸馏水配制成Cd2+、Zn2+浓度为1 g/L的母液，备用。试验时量取一定量母液加入到盛有1 L海水（盐度22‰～23‰）的试验容器中，用玻璃棒搅拌均匀，配制成所需浓度的试验液。

充氧泵、电子天平、温度计、pH试纸。

1.2暴露试验

试验用水通过符合中国沿海海水成分研制的海盐溶解于自来水进行配制。在每次换自来水前进行1 d以上的充分曝气，以消除Cl-对文蛤的毒害和保持相应理化因子的稳定。试验在直径20 cm、高8 cm的塑料盆中进行，每个塑料盆中加 250 mL 药液，并放入10只文蛤。为减少试验容器对毒物的吸附，试验前用质量浓度5%的稀硝酸浸泡试验容器1 d以上。

1.3方法

1.3.1预试验参照文献中一般养殖贝类安全浓度以及水质标准[8]，设计重金属浓度梯度进行预试验，对每个重金属浓度处理分别随机放入10只暂养过的文蛤。试验开始后每隔12 h进行观察，记录每组文蛤的分泌物变化、活动状态以及死亡数，并及时捞出死亡文蛤。找出每种重金属对文蛤在 1 d 内的全存活浓度和全致死浓度，确定各试验重金属浓度范围。

1.3.2单一重金属离子对文蛤的急性毒性试验

1.3.2.1试验方法采用静水停食试验法，根据预试验结果，按等对数间距设5个浓度组、1个对照组，组内设有3个平行，每个浓度组各放10只暂养过的文蛤，开展单一重金属离子对文蛤的急性毒性试验。试验期间每隔12 h换水1次，充氧30 min。试验前3 h连续观察，然后在试验1、2、3、4 d分别记录文蛤存活情况、死亡和中毒症状，4 d后终止试验。

1.3.2.2数据处理方法用概率单位法分别求出Cd2+、Zn2+在2、4 d 的半致死浓度（LC50），以及各自的95%置信区间[9]。采用常规方法计算安全浓度（SC），其计算公式为：

SC=f×LC50。

式中：f为安全系数，镉、锌均属于易侵入、积累性强、毒性较大的物质，所以f值取0.01[10]；LC50是指4 d的半致死浓度。

1.3.2.3死亡判定参考董学兴判定文蛤死亡的方法[11]。将受刺激后不能自动闭合和张口的文蛤取出，确认其死亡后记入死亡数中；闭合文蛤在换液后连续3 h不能开口的，取出干放1个晚上，再放入海水中，1 h后仍不张口的文蛤也计入前1 d死亡的文蛤数；将放入海水中仍能张口自如的文蛤计入前1 d的存活数，在后续试验统计总数中弃去。

1.3.32种重金属离子对文蛤的联合急性毒性试验endprint

1.3.3.1试验方法本研究以单一重金属离子4 d半致死浓度作为致死阈浓度，计为1 个毒性强度单位。以加和等毒性强度[12]方式设置Cd2+、Zn2+联合毒性浓度梯度，定性研究这2种重金属离子的联合效应，Cd2+、Zn2+毒性强度加和方式依次为A（1.0+0.0）、B（0.8+0.2）、C（0.6+0.4）、D（0.4+0.6）、E（0.2+0.8）、 F（0.0+1.0）等6个组合，其中A组、F组为对照组，各梯度组总毒性强度均为1 个毒性强度单位，组内设3 个平行。连续观察受试对象的活动状况，及时取出死亡个体，分别在试验1、2、3、4 d观察记录文蛤的存活情况，及时捞出死亡文蛤，4 d后终止试验。

1.3.3.2数据处理方法根据4 d内2种重金属离子联合毒性质量浓度梯度组在对文蛤的影响，绘制各联合毒性质量浓度梯度与4 d文蛤死亡率的关系图，分析2种重金属离子对文蛤的毒性影响[13]。如果其毒性效应等于对照组，表明具有加和作用；如果其毒性效应大于对照组，表明具有协同作用；如果其毒性效应小于其中毒性强度较高者，则表明具有拮抗作用；如果其毒性效应大于等于其中毒性强度较高者，而小于对照组，则表明毒性作用具有相互独立性。

2结果与分析

2.1Cd2+、Zn2+对文蛤的中毒症状及急性毒性效应

Cd2+、Zn2+对文蛤的急性毒性试验结果见表1。不同浓度重金属离子的毒性有所不同，重金属离子浓度愈高，毒性愈强。高浓度重金属离子组的文蛤中毒反应较明显且较迅速，短期内文蛤就出现死亡；而在低浓度重金属离子组，文蛤中毒反应较缓慢，要经过较长时间才会出现死亡。具体表现为，随Cd2+ 、Zn2+浓度升高，文蛤活动越迟钝，收缩越缓慢，且水体较浑浊，微微泛油性，贝壳呈半掩状，对刺激无反应，最后随重金属在体内的累积而中毒死亡，死亡文蛤极易腐烂变质，发出胺臭味。

不同重金属对文蛤的毒性也不同。Zn2+对文蛤的胁迫效应不如Cd2+明显，1 d内接触高浓度Zn2+试液的文蛤较相同浓度的Cd2+处理死亡不明显，随着时间的延长，文蛤死亡数逐渐增多，试验前期、后期贝壳口海绵状物质均相对较少。

3结论与讨论

3.1结论

文蛤存活率与重金属离子浓度呈负相关关系，而且显示出一定的时间-效应关系，即随着重金属离子浓度升高，文蛤存活率降低。

急性毒性试验表明，Cd2+对文蛤的毒性比Zn2+强，Cd2+对文蛤的2 d LC50、 4 d LC50 分别为2.243、1.557 mg/L；Zn2+对文蛤的2 d LC50、4 d LC50 分别为26.881、5.425 mg/L。Cd2+对文蛤是中毒性毒物，安全浓度为0.156 mg/L；Zn2+对文蛤是中毒性毒物，安全浓度为0.543 mg/L。

联合毒性试验表明，高浓度Cd2+和低浓度Zn2+对文蛤表现为协同作用，并随着Cd2+浓度减小，协同作用变弱；高浓度Zn2+和低浓度Cd2+对文蛤表现为拮抗作用，但随着Zn2+浓度增大，又表现为相互独立作用。

3.2不同重金属离子对文蛤毒性效应问题的探讨

重金属在环境中迁移时，一旦进入食物链，就可能由于生物浓缩、放大作用在生物体内蓄积，从而对海洋生物产生毒害作用。但是重金属对海洋生物的毒性也不是一成不变的，而是受多种因素的影响，主要包括温度、pH值、硬度、溶解氧浓度、光、盐度、生物状况等。本研究在保持以上因素基本稳定的情况下，采用静水停食法进行研究，得出Cd2+ 、Zn2+对文蛤的安全浓度分别为0.156、0.543 mg/L，Cd2+、Zn2+对文蛤都是中毒性毒物。Zn2+对文蛤的毒性较Cd2+ 要弱，这与大多数以往研究结果[14-15]一致。Cd作为生物非必需元素，在生命活动中不具有生物学意义，不管其浓度高低，对生物均表现为毒性效应。而Zn属于生物必需微量金属元素，在海洋环境中适当浓度的必需微量金属元素对维持生物正常生长发育和新陈代谢具有极为重要的意义，但当环境中金属元素含量超过阈值时，将对生物产生毒性效应[16]。关于重金属对生物体的毒性作用机制，目前尚不清楚，须要进一步研究。

3.3重金属离子间联合毒性效应问题的探讨

毫无疑问，多种重金属共同作用于同一目标生物体时存在联合作用，而联合作用是一个很复杂的问题，影响重金属联合毒性作用的因素包括：环境介质的种类和pH值，受试物浓度及其配比，染毒时间，受试组分间接触程度和加入的先后顺序，指示生物的类别及其年龄、性别、大小等，在水体中还要考虑水体盐度、温度、硬度等，其联合毒性作用效应不仅与污染物的组成有关，也与测试生物有关，此外不同的毒性配比也可能产生不同结果。关于镉、锌对生物的联合毒性作用，各文献报道并不一致，如王银秋等研究了镉、锌对鲫鱼、泥鳅的联合毒性，结果表明二者有明显的协同作用[17]；王莹等以水螅为试验生物，采用相加指数法研究了铅、镉、锌等3种重金属离子复合污染物的联合毒性，结果发现镉、锌共存时主要表现为协同作用[18]；国外学者对哺乳动物中镉、锌离子的联合作用的研究较为深入，认为锌对镉毒性存在有拮抗作用，这种拮抗作用表现为锌对镉的吸收、锌对镉代谢和毒性、锌对镉致癌致畸作用的影响等方面[19]；卢国栋发现，镉染毒会造成小鼠前列腺腹叶和背侧叶的脏器指数下降，而添加锌后该毒效应随之下降乃至消失[4]；侯丽萍等以草鱼种为试验材料开展联合毒性试验，结果表明镉、锌对草鱼种的联合毒性在试验1、2 d 为拮抗作用，这种作用随试验时间延长而减弱，在试验4 d表现为协同作用[3]。本研究结果表明，高浓度Cd2+和低浓度Zn2+对文蛤表现为协同作用，并随着Cd2+浓度减小，协同作用变弱；高浓度Zn2+和低浓度Cd2+对文蛤表现为拮抗作用，但随着Zn2+浓度升高，又表现为相互独立作用。导致这些结果不同的原因是多方面的，可能是由于生物本身的生理机能（主要是酶结构）不同，则表现为对重金属联合作用机制的不同[20]。目前镉、锌联合作用的机理尚无定论，有待进一步研究。endprint

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