重质原油和轻质原油对卤虫的毒理学研究

赵升 周瑞佳 刘一霆 张晶 韩龙江

摘要 为探究重质原油和轻质原油对卤虫（Artemia）毒性的影响，本研究测定了不同浓度重质原油和轻质原油对卤虫的急性毒性和孵化时间的影响。结果表明：随着原油浓度的增大，其对卤虫的毒理效应呈增大趋势，且与浓度的对数呈正比。轻质原油对卤虫的96 h-LC50值为0.013 8 mg/L，重质原油对卤虫的96 h-LC50值为0.093 4 mg/L，轻质原油对卤虫的96 h半致死毒性显著高于重质原油（P<0.05）；重质原油和轻质原油较大程度抑制了卤虫卵的孵化，卤虫开始孵化的时间随着暴露原油浓度的增加呈增大趋势，且轻质原油对卤虫孵化时间的影响大于重质原油。

关键词 原油；卤虫；毒理效应

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0199-02

The Toxicity Research of Heavy Crude and Light Crude Oil on Artemia

ZHAO Sheng 1，2 ZHOU Rui-jia 1，2 LIU Yi-ting 1，2 ZHANG Jing 1，2 HAN Long-jiang 1，2 *

（1 National Ocean Bureau of North Sea Environmental Monitoring Center，Qingdao Shandong 266033； 2 Key Laboratory of Marine Spill Oil Identification and Damage Assessment Technology）

Abstract In order to explore toxicity of heavy crude and light crude to Artemia，the influence of toxicity and hatch time were determined. The results showed that the effects of Artemia toxicology showed a increase trend，and the concentration of logarithmic enlarge with the increase of concentration of crude oil，the light oil to the Artemia 96 h-LC50 value of 0.013 8 mg/L，the heavy crude to the Artemia 96 h - LC50 value of 0.093 4 mg/L. The Artemia 96 h lethal toxicity of light crude oil was significantly higher than that of heavy crude oil（P<0.05）. The eggs hatch of Artemia were greatly inhibited with heavy crude and light crude，the start incubation time increase with the increase of exposure concentration of crude oil，and the influence of light crude oil was greater for start incubation time than the heavy oil.

Key words crude oil；Artemia；toxicology effect

溢油是指海上开采、运输、装卸及利用石油过程中发生的事故[1]，其對生态环境及人类生活造成了不良影响，常导致大量海鸟及鱼虾等生物死亡[2]，浮油被冲到海岸后，对滨海旅游区等造成污染、毁坏，若不及时清理，还容易导致爆炸和火灾，造成更为严重的后果[3]。发生溢油后，海面被油膜覆盖，氧气和二氧化碳等气体交换受到抑制，从而破坏了海洋中溶解气体循环平衡，破坏了光合作用的客观条件[4-5]。

卤虫（Artemia）作为一种良好的试验动物材料，已经成为国家标准中检测污染物急性毒性的受试生物[6]。该文重点关注重质原油和轻质原油水溶组分对卤虫的半数致死效应及生长毒性，并且探究了不同浓度原油溶液对卤虫卵孵化时间的影响，以期为溢油污染生物效应快速监测指标筛选和评估提供理论数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

重质原油和轻质原油由国家海洋局溢油重点实验室提供，试验用海水取自青岛8号码头近岸60 m深井，海水盐度为30‰～31‰，pH值为8.0～8.2。按原油与海水以1∶20（体积）的比例进行混合，240 r/min搅拌2 h，水浴超声4 h，避光于烧杯中静置过夜，将其下层水溶性组分作为母液。

试验所用卤虫采用卤虫卵培养箱孵化，培养箱温度设定27.0±0.5℃，24 h后挑选活动能力强的幼虫进行试验。卤虫的急性毒性试验卤虫来自本实验室培养。试验条件：水温25 ℃，盐度30‰～31‰，pH值8.0～8.2，自然光照。卤虫毒性试验中，使受试卤虫暴露于含不同浓度（由母液稀释）原油的水溶液，试验浓度分别设为0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mg/L，暴露时间96 h，试验过程中及时记录受试生物的死亡率，采用数理统计方法确定半致死浓度，用96 h-LC50表示。卤虫孵化试验中，受试卤虫卵暴露于含不同浓度原油的水溶液中，试验浓度分别设为0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mg/L，试验过结束统计卤虫卵开始孵化孵化的时间。

仪器：6 L圆形玻璃缸；多功能均质器；Scientific Industries 生产的Vortex Genie型涡旋混匀器；HITACHI CT15RE型小型冷冻离心机；上海双捷实验设备有限公司DRHH-2型数显恒温水浴锅；TECAN F200型全自动酶标仪；ACO-001型充氧泵（深圳市兴日生实业有限公司）。

1.2 试验方法

重质原油和轻质原油对卤虫的96 h-LC50急性毒性试验参照《海洋石油勘探开发污染物生物毒性检验方法（GB/T 18420.2-2009）》和化学品毒性测试的相关方法[7]，生长毒性试验采用梯度浓度暴露法测量卤虫卵开始孵化的时间。

参照《GB/T12763.4-2007海洋调查规范第4部分：海水化学要素调查》方法对WSF浓度进行分析[8]。采用半静态法进行毒性试验，24 h更换溶液1次，更新前后分别监测最高及最低原油浓度，确保浓度变化不超过20%。试验设3个平行组，并设空白对照组，试验过程中定期测量试验溶液的pH值、DO和水温，观察记录受试生物的生存状况。

1.3 数据处理

采用SPSS 13.0软件进行统计分析，运用单因素方差分析进行各浓度组间的显著性分析，显著性分析通过Duncans多重比较，显著性水平设为P<0.05。半致死浓度（LC50）的计算采用概率单位法。

2 结果与分析

重质原油和轻质原油暴露对卤虫的96 h急性毒性作用见图1。可以看出，卤虫的死亡概率随着原油浓度的增大呈增大趋势，且与浓度的对数呈线性相关，轻质原油对卤虫的96 h-LC50值为0.013 8 mg/L，重质原油对卤虫的96 h-LC50值为0.093 4 mg/L，由此可以看出轻质原油对卤虫的96 h半致死毒性显著高于重质原油，这可能与轻质原油和重质原油的组分差异有关。

重质原油和轻质原油暴露下卤虫卵开始孵化的时间见图2。可以看出，无论是轻质原油或是重质原油暴露下，卤虫卵开始孵化的时间随着原油暴露浓度的增加而增加，且除0.1 mg/L浓度下，其余各浓度条件下，轻质原油暴露下，卤虫开始孵化的时间均长于重质原油暴露组，较大程度抑制了卤虫卵的孵化，轻质原油和重质原油对卤虫卵的孵化抑制无显著差异（P>0.05）。

3 结论与讨论

已有研究表明，暴露于石油的海洋动物呈现出活动能力下降，身体失去平衡，逐渐昏迷至死等症状[9]，如当卤虫暴露于原油WAF时，其身体严重萎缩，触角紧贴身体，上有絮状物附着，且泳动次数减少[10]。油类WAF通过影响海洋动物体内脂膜的流动性、干扰体内生理生化系统的正常运转，造成活动能力降低及非极性麻醉昏迷[11]，并最终导致死亡。油类WAF大都具有较强的亲脂性[12]，而卤虫体内脂肪含量较高，通过摄食和体表途径，WAF中的许多有机化合物（特别是多环芳烃）容易在其体内蓄积[13]，产生不利影响。即使是在低浓度的油类WAF暴露下，卤虫也会出现异常：一方面，其摄食率降低、行为表现异常；另一方面，其耗氧量却增加。这就会使其体内糖类、蛋白质和脂肪含量及电子转移系统活力受到影响，能量收支失去平衡，进而导致其生长发育期异常、生长率和繁殖率降低[14]。

不同浓度石油对卤虫的毒性试验结果表明，卤虫对不同原油污染物的敏感性不同，轻质原油对卤虫的96 h半致死毒性显著高于重质原油，这可能与轻质原油和重质原油的组分差异有关。可能主要是由于不同原油所含有机物种类不同造成的，轻质原油中所含的两环 、三环芳烃（如萘、菲等化合物）浓度较高所致[15]。卤虫的死亡概率随着原油浓度的增大呈增大趋势，且与浓度的对数呈线性相关。综合来看，卤虫在轻质原油的LC50值最小，对原油样品更加敏感。一旦发生溢油事故，最先受到威胁是轻质原油浓度较高的海域，卤虫作为海洋中经济动物的饵料生物，其生存受到很大威胁；在原油污染物浓度不高的情况下，卤虫受到的影响相对较小，但由于相关的食物链上的生物富集作用，鱼类和贝类也将受到间接影响。溢油污染暴露下，对卤虫有显著的致死毒性和孵化抑制效應，且轻质原油毒性强于重质原油。重质原油和轻质原油在不同化学组分含量上存在差异，呈现不同的毒理效应[16]，开展2种原油组分分析工作对毒理效应研究很有必要。

与卤虫成虫相比，卤虫卵对污染的敏感性较成体更高，因此，自然条件下海洋油污染会对早期发育阶段的卤虫类造成巨大伤害，从而影响卤虫的孵化。由于本试验仅研究了不同种类原油在不同浓度下对卤虫卵孵化时间的影响，故今后需进一步加强卤虫幼体阶段的油污染毒性研究。不同的原油种类对卤虫卵的毒性作用不同，轻质油毒性较重质油大，卤虫开始孵化的时间均长于重质原油暴露组，较大程度抑制了卤虫卵的孵化，轻质原油和重质原油对卤虫卵的孵化抑制无显著差异。

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[7] GB/T 18420.2-2001海洋石油勘探开发污染物生物毒性检验方法[S/OL].[2015-12-23].http：//www.bzsoso.com/standard/GJBZ/2008/11/13/17928.html.

[8] GB/T12763.4-2007海洋调查规范第4部分：海水化学要素调查[S/OL].[2015-12-23].http：//www.hbdoc.cn/tuzhi/158724.html.

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