重铬酸钾对大型溞生长繁殖的毒性效应评价

武　娟，胡传禄，段路路

(上海化工研究院，国家化学品及制品安全质量监督检验中心，

上海化学品公共安全工程技术研究中心，上海 200062)



重铬酸钾对大型溞生长繁殖的毒性效应评价

武娟，胡传禄，段路路

(上海化工研究院，国家化学品及制品安全质量监督检验中心，

上海化学品公共安全工程技术研究中心，上海 200062)

摘要：大型溞繁殖试验是新化学物质申报中二级及以上常规申报必须提供的生态毒理学数据之一。采用半静态试验方式测试了重铬酸钾对大型溞(Daphnia magna Straus)生长繁殖的毒性效应，试验浓度设定为0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同时进行空白对照试验。采用紫外分光光度法对试验溶液进行浓度分析，实测浓度保持在设定值的±20%内，所以试验结果以设定值为基础表示。结果表明：重铬酸钾对大型溞21d生长繁殖的无观察效应浓度为0.03mg/L，最低可观察效应浓度为0.05mg/L。

关键词：大型溞(Daphnia magna Straus)；重铬酸钾；繁殖；毒性；效应

化学品测试是为化学品管理提供受试物的理化特性或危险性、生物系统效应、降解与蓄积、健康效应等数据而进行的一个或一组实验。测试结果是进行新化学物质危险(害)性鉴别、分类、标签和现有化学物质风险和安全评价的基础，也是对化学品进行风险和管理的科学依据。新化学物质是未列入中国现有化学物质名录的化学物质。年生产或进口量达到10t的新化学物质，在申报登记的生态毒理学数据中，必须包括大型溞繁殖试验数据[1]。

重铬酸钾已作为《化学品测试方法》中藻类生长抑制试验、溞类急性活动抑制试验的推荐参比物质，以保证试验体系的可靠性[2,3]。如实验室比对结果和ISO 6341给出的重铬酸钾对溞类急性活动抑制试验的24h EC50值范围为0.6～1.7mg/L。然而，大型溞繁殖试验至今没有推荐的参比物。本文研究了重铬酸钾对大型溞(DaphniamagnaStraus)生长繁殖的毒性效应，以及其作为试验参比物的可行性。

1材料与方法

1.1试验样品

重铬酸钾，纯度≥99.8%，橙红色结晶颗粒，贮于阴凉干燥处。

1.2试验仪器

Shimadzu UV-240紫外可见分光光度计，PB-10型pH(酸度计)计，JPBJ-608型覆膜电极溶解氧测定仪，Motic SMZ-168型体式显微镜，RXZ型多段编程人工气候箱。

1.3试验生物

大型溞(DaphniamagnaStraus)，购自天津农学院。在本实验室驯养至少21d，驯养条件为：Elendt M4培养基；光照：每天16h；水温：20℃±2℃；每天喂食1次浓缩的斜生栅藻和小球藻的混合藻液。试验之前，大型溞健康生长与繁殖无异常现象。

1.4试验设计

设置7个试验浓度，分别为：0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L、0.17mg/L和0.25mg/L，同时进行空白对照组(Elendt M4培养基)试验。对照组和浓度组都设为10个平行，每个平行1只亲溞。

1.5暴露条件

试验周期：21d；试验暴露方式：半静态(每周更换3次试验培养基)；负载量：每100mL试验溶液1只亲溞；光照：每天16h；水温：20℃±2℃；溶解氧浓度：6.07mg/L～7.61mg/L；饲喂：每天喂食1次浓缩藻液，饲喂量为0.10mg C/溞·d。

1.6观察与测定

从第一批幼溞出现开始，每天移出和记数每只亲溞所产幼溞。统计存活幼溞数量，但出现死胎或死溞也应记录。每天记录亲溞死亡数。试验结束时用Motic体视显微镜及软件测量亲溞体长(即身体长度，不含肛刺)。每周测定1次换培养基前后所有试验容器中的溶解氧浓度、温度和pH值。每周测定1次换培养基前后试验溶液中受试物浓度。

2结果

2.1定量分析方法验证

2.1.1分析条件

Shimadzu UV-240紫外可见分光光度计。波长：370nm；光程：10mm；吸收池类型：石英比色皿。

2.1.2线性

用Elendt M4培养基配制重铬酸钾浓度为0.01mg/L、0.02mg/L、0.04mg/L、0.08mg/L、0.16 mg/L和0.32mg/L的标准溶液，分析各浓度吸光值与浓度的线性关系。得回归线性方程为：y=0.0158x+0.0012，R2=0.9991。由上述回归曲线可知，该方法对重铬酸钾的线性范围是0.01mg/L ～0.32mg/L。

2.1.3精密度

对标准溶液中3组浓度(0.01mg/L、0.04mg/L和0.16mg/L)分别重复测定6次，相对标准偏差分别为4.38%、2.13%和2.84%。

2.1.4添加回收率

配制0.02mg/L、0.05mg/L和0.10mg/L 3个浓度梯度的重铬酸钾水溶液，每个浓度重复3次，根据每个浓度的平均吸光值求出浓度。计算得到回收率分别为105.5%、111.1%和111.1%。

2.2稳定性分析

配制0.10 mg/L的样品水溶液，将该溶液放置在与毒性试验相同的环境下，分别于0h及每间隔24h取样测定浓度。结果表明，重铬酸钾的水溶液在96h内维持在设定浓度的80%～120%。因此，结果以设定值为基础。本试验选择每周更换3次试验溶液的半静态试验方式，受试物浓度满足保持在设定值±20%以内的要求。

2.3试验采样与浓度分析

采用紫外分光光度法测定试验过程中的溶液浓度，每周随机1次更换试验溶液时，测定新配制的最高浓度(0.25mg/L)与最低浓度(0.02mg/L)试验溶液，以及最高浓度(0.25mg/L)与最低浓度(0.02mg/L)组中待更换的旧的试验溶液。每个平行取样体积为5mL。取样时避免碰伤亲溞。根据测试结果，该受试物浓度保持在设定值的±20%内，所以试验结果以设定值为基础表示。

2.4试验容器中的水质

整个试验期间，所有试验容器中溶液pH值在6.78～7.26，溶解氧(DO)为6.07～7.61mg/L，温度为21.1～21.6℃。

2.5亲溞的死亡数及其死亡时间

试验过程中，0.02mg/L、0.03mg/L和0.05mg/L浓度组没有观察到死亡。但是，随着浓度的增高，0.07mg/L和0.11mg/L浓度组在试验第14d各死亡1只亲溞，0.17mg/L剂量组在试验第9d死亡1只亲溞，0.25mg/L浓度组在试验第8 d死亡1只亲溞。

2.6亲溞的生长

试验结束时亲溞体长的测量结果见表1。结果表明不影响亲溞生长的浓度剂量为0.03mg/L，但是随着浓度的增加，亲溞的生长抑制表现显著(P<0.05)。

表1　试验结束时存活亲溞体长　mm

2.7繁殖情况

对照组和试验组在初次产溞时间上没有明显的差别(P>0.05)。0.02mg/L和0.03mg/L浓度组每只存活亲溞所产存活幼溞总数与对照组相比差异不显著(P>0.05)，但是，随着浓度的增高，0.05mg/L、0.07mg/L、0.11mg/L和0.25mg/L浓度组每只存活亲溞所产存活幼溞总数明显减少，与对照组相比差异具有显著性意义(P<0.05)。每只亲溞所产存活幼溞的完整记录见表2～表9。

表2　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(对照组)

表3　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.02mg/L组)

表4　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.03mg/L组)

表5　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.05mg/L组)

表6　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.07mg/L组)

注：“-”表示该平行中亲溞死亡，该平行不计入统计。

表7　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.11mg/L组)

注：“-”表示该平行中亲溞死亡，该平行不计入统计。

2.8内禀增长率

内禀增长率是种群的瞬时增长率，它不仅决定于出生率和死亡率，而且决定于种群世代发育时间。因此，内禀增长率是描述种群增长能力的一个理想指标[3]。本研究中各试验浓度组大型溞的内禀增长率见表10。应用SPSS软件，通过概率单位法统计得出：重铬酸钾对大型溞种群增长产生抑制的效应浓度EC10为0.050mg/L，EC20为0.231mg/L。

表8　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.17mg/L组)

注：“-”表示该平行中亲溞死亡，该平行不计入统计。

表9　每只亲溞所产存活幼溞的完整记录(0.25mg/L组)

注：“-”表示该平行中亲溞死亡，该平行不计入统计。

表10　内禀增长率

2.9最低可观察效应浓度(LOEC)与无观察效应浓度(NOEC)

应用SPSS软件，通过单因素方差分析(ANOVA)方法得出：重铬酸钾对大型溞生长和大型溞繁殖的21d最低可观察效应浓度为0.05mg/L，无观察效应浓度为0.03mg/L。

3小结

大型溞是一种指示水环境污染程度的重要的淡水类浮游动物。在中国环保部的化学品测试方法中，已给出重铬酸钾对大型溞急性活动抑制的24h EC50值为0.6～1.7mg/L[3]。本研究结果显示：重铬酸钾对大型溞生长和大型溞繁殖的21d最低可观察效应浓度为0.05mg/L，无观察效应浓度为0.03mg/L。由此可见，大型溞的繁殖试验对化合物的毒性检测有更高的灵敏度。另外，本研究严格执行化学品测试方法，所得出的效应浓度结果可以为重铬酸钾作为大型溞繁殖试验的参比物质提供数据支撑和参考。从效应浓度的大小可见，重铬酸钾对水生生物具有很大的毒性，对制订废水排放浓度标准和渔业水质标准、防治污染和保护渔业资源等有参考依据。

参考文献：

[1]中华人民共和国环境保护部. 新化学物质申报登记指南[Z]. 2010.

[2]环保部化学品登记中心. 化学品测试方法, 生物系统效应卷[M]. 北京: 中国环境出版社, 2013: 6-21, 22-29.

[3]单访, 况荣平. 苹果棉蚜种群内禀增长率的研究[J]. 动物性研究, 1988, 9(3): 285-290.

Evaluation of Toxic Effects on the Growth and Reproduction of Daphnia Magna with Potassium Dichromate

WU Juan,HU Chuan-lu,DUAN Lu-lu

(Shanghai Research Institute of Chemical Industry, National Supervision & Inspection Center for Safety Quality of Chemicals and Chemical Articles, Shanghai Engineering Research Center of Chemicals Public Safety, Shanghai 200062 ,China)

Abstract：The provision of eco toxicological data in the reproductive study of Daphnia Magna is indispensable for the declaration of new chemical substance in Regular Declaration level 2 and above. In the semi-static toxicity tests, the toxicity effect on the Daphnia Magna Straus has been observed under the environment of Potassium Dichromate, with respective setting concentrations as 0.02mg/L,0.03mg/L,0.05mg/L,0.07mg/L,0.11mg/L,0.17mg/L and 0.25mg/L, and compared with a blank control test. The concentrations of these solutions were under the monitor through Ultraviolet Spectrophotometric method with the results that the variation of real concentrations maintained under ±20% from setting. The laboratory results were therefore presented under the values of setting concentrations. The result suggests that the NOEC (No Observed Effect Concentration) and LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) of Potassium Dichromate on Daphnia Magna through 21d (21 days test) were 0.03mg/L and 0.05mg/L respectively.

Key words：Daphnia Magna Straus,potassium dichromate,reproduction,toxicity;effect

收稿日期：2015-08-11

基金项目：上海市科委国际合作项目(13230700600)。

作者简介：武娟，工程师。

中图分类号：X82

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)02-0082-06