镉对波纹巴非哈(Paphiaundulata)的急性毒性及组织蓄积性研究

于淑池，符修正，王昌昊，袁艳菊

(海南热带海洋学院 食品学院，海南 三亚 572022)



镉对波纹巴非哈(Paphiaundulata)的急性毒性及组织蓄积性研究

于淑池，符修正，王昌昊，袁艳菊

(海南热带海洋学院 食品学院，海南 三亚 572022)

采用水生动物急性毒性实验方法,研究了镉对波纹巴非哈的急性毒性,实验结果显示,24、48、72、96 h半致死浓度分别为为4.953、4.081、3.022、2.767 mg·L-1,安全浓度0.02767 mg·L-1.镉对波纹巴非蛤的毒性等级为高毒级.对安全浓度与96 h半致死浓度下波纹巴非蛤各组织镉的蓄积量进行了测定,结果安全浓度与96 h半致死浓度下蓄积量及富集速度均是内脏团>鳃>肌肉组织,安全浓度下培养5 d肌肉组织并未超出国家标准,但96 h半致死浓度下超出国家标准2.05倍.同浓度下鳃与内脏团的蓄积量是肌肉的4倍左右.

波纹巴非哈;镉;急性毒性;蓄积性;安全评价

0 引言

波纹巴非哈又称芒果螺,属贝类动物(Shellfish animal),软体动物门(Mollusca)，双壳钢(Bivalvia),真瓣腮目(Eulameltibranchia),帘蛤科(Veneridae).多栖息于低潮区至水深10m左右的泥沙底中,是海南沿海地区养殖的重要品种,是一种高蛋白、低脂肪、富含矿物质及碳水化合物的健康海洋食品.同时还含有丰富的生物活性物质[1],味道鲜美,深受人们喜爱.

近些年工业发展迅速,重金属排放引起的海洋渔业养殖重金属污染问题逐渐严重化[2].镉主要通过大气及污染物排入海洋等途径进入水体,部分溶于海水,部分呈悬浮物沉淀于海底.化合态镉对贝类危害很大,生化毒性作用强[3],蓄积性也很大.贝类对镉有较强的富集能力.从已有文献报道看,直接监测镉等重金属在水产品中的蓄积程度报道较多[4-7].但未见重金属Cd2+对波纹巴非蛤的急性毒性及组织蓄积性探究报道.本研究探讨了Cd2+对波纹巴非蛤的急性毒性、组织蓄积性及安全评价,为波纹巴非蛤的养殖环境条件控制及水产品安全提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

实验用波纹巴非蛤购自三亚胜利路旺豪超市.体重8.0±1.2 g,壳长为39±1.4 mm,壳高23±1.3 mm,海沙取自三亚市三亚湾.人工海水盐度为31左右,pH为7.6 -7.8,温度为18- 22℃.实验室训养7 d,选择闭壳反应灵敏的个体进行实验.

氯化镉为分析纯.

1.2 方法

1.2.1 镉对波纹巴非蛤的急性毒性实验：根据预实验所确定的96 h最小全致死浓度与最大全致死浓度范围(1-5 mg·L-1)，参照在此范围内展开9个等差浓度,同时设置一组对照组,得到10个浓度梯度(即1.0、1.5 、2.0、2.5 、3.0、3.5 、4.0、4.5 、5 mg·L-1).实验设置2组平行实验，共20组实验.实验采用96 h半静水试验法,使用小塑料盆养殖，每盆(组)放入20只波纹巴非蛤,放入人工海水1L，并24 h用充氧泵充氧.每隔12小时换水一次,换液量50%.换水同时剔除死亡个体,以保证海水的pH，盐度及其他理化指标的稳定.每24 h观察记录死亡个数,实验期间不投饵.

1.2.2 镉对波纹巴非蛤的蓄积性实验

以1.2.1 镉对波纹巴非蛤的急性毒性实验结果，计算出镉对波纹巴非蛤的安全浓度和96 h半致死浓度分别为0.02767 、2.767 mg·L-1.采用这两种浓度分别处理波纹巴非蛤,考察镉在波纹巴非蛤体内的蓄积性,在染毒实验过程中每隔24 h取样1次,连续5 d取样,将取出的波纹巴非蛤的螺肉整个剔出,用滤纸擦干螺肉表面海水，用剪刀将斧足及连接贝壳的贝柱部分(即肌肉组织)、鳃与内脏团分离.真空冷冻干燥,称重,采用湿法消化,原子吸收光谱法测镉含量.

1.2.3 数据处理

半致死浓度及可信限利用SPSS probit回归的方法计算,安全浓度应用经验公式即96 h半致死浓度乘以贝类系数0.01[8].

2 结果与分析

2.1 镉对波纹巴非蛤的急性毒性实验结果

波纹巴非蛤暴露于镉溶液中,最初表现为伸出触足做挖掘动作,伸长进出水管,有些小幅度张开贝壳;随处理时间与处理浓度的增大,个体逐渐表现出进出水管反映迟缓,外壳微张,触碰个体使其受到惊吓壳却不闭合或闭合缓慢,有些甚至壳紧紧闭合却把斧足暴露在外面夹住.死亡的个体均会大张开壳,并且触碰斧足,针刺斧足及内脏团均无反映.从表1可以看出,波纹巴非蛤在相同的时间状态下，Cd2+浓度越高死亡率就越高，Cd2+浓度为1 mg·L-1,24 h死亡率为3%.浓度为4.5 、5.0 mg·L-1,96 h的死亡率分别为91%和98%为接近100%,对照组全部健康存活.

表1 波纹巴非蛤暴露于不同浓度镉溶液中的死亡情况统计结果

利用SPSS probit回归的方法计算得出数据见表2[8].

表2 波纹巴非蛤暴露于不同浓度镉溶液的统计结果

24 、48、72、96 h半致死浓度为4.953、4.081、3.2 54、2.767 mg·L-1,均位于95%置信区间内,得出的结论可信度高.根据经验公式计算安全浓度,贝类系数为0.01,镉对波纹巴非蛤单一作用的安全浓度为0.02767 mg·L-1.

环境污染物对水生生物毒性的评价,一般以96h LC50值作为评价的依据.参考国家环保局1986年修订的《生物技术检测规范(水环境部分)》[9]中,将化学毒性物质对贝类的毒性分级分为5个等级,得出镉对波纹巴非蛤属于高毒级.

2.2 镉在波纹巴非蛤不同组织蓄积性结果

安全浓度(0.02767 mg·L-1)下处理120 h,3种组织的镉含量均呈上升趋势.肌肉组织含量稍低,上升较慢,而内脏团含量最高,鳃组织含量较高,与内脏团接近.1 20 h鳃和内脏团Cd2+含量与与0 h对比,差异显著.

表3 安全浓度下波纹巴非蛤各组织镉蓄积情况

*：与0h对比P﹤0.05,代表差异显著.

表3显示,内脏团120 h镉蓄积量高达7.2 5±0.04 mg·kg-1,肌肉组织镉蓄积量也达到了1.823±0.003,鳃则是7.3 1±0.04 mg·kg-1.5 d时内脏团、肌肉组织及鳃的平均富集速度分别为0.072、0.005、0.07 mg/(kg.d).波纹巴非蛤的内脏团组织的蓄积程度和富集速度均高于肌肉组织.其中初始蓄积程度内脏团是肌肉组织的3.83倍,鳃的蓄积程度则略低于内脏团.而富集速度方面,波纹巴非蛤内脏团在安全浓度下富集速度是肌肉组织的14.4 倍,鳃与内脏团相差无几.

96 h半致死浓度(2.767 mg·L-1)处理5d时,3种组织镉含量变化趋势与安全浓度下的趋势相同.均呈上升趋势.肌肉组织含量稍低,上升较慢,而内脏团含量最高,鳃组织含量次之,但总体含量值均较高. 120 h 3种组织Cd2+含量与与0 h对比,差异极显著.

表4 96h半致死浓度下波纹巴非蛤各组织镉蓄积情况

*：与0h对比P﹤0.05,代表差异显著；**:P﹤0.01,代表差异极显著.

表4显示，96 h半致死浓度(2.767 mg·L-1)处理5 d时,内脏团镉蓄积量高达15.1 5±0.1 3 mg·kg-1,肌肉组织镉蓄积量达到4.1 1±0.04 mg·kg-1,鳃则是14.96±0.1 5 mg·kg-15d内内脏团、肌肉组织及鳃的平均富集速度分别为1.6 52、0.4 62、1.5 96 mg.kg-1.d-1.鳃则略低于内脏团.所以波纹巴非蛤中内脏团与鳃是镉的主要蓄积位置,因此吃贝类尽量不要吃内脏团和鳃,避免过多摄入镉对人体造成损伤,但事实上人们平时烹饪时绝大多数都会采用整个烹饪、整个食用的方式,因此国标中对镉在双壳贝类的含量要求中规定,要去除内脏团进行检测不超过2.0 mg·kg-1,绿色无公害食品国家标准中则要求贝类重金属镉含量不得超过0.1 mg·kg-1.笔者认为应改成整体检测用以衡量贝类重金属含量及保护消费者健康更为妥当.

3 讨论

周凯等[10]在对青蛤幼贝的镉胁迫实验中,得到了96 h半致死浓度LC50 = 14 mg/L；李玉环等[11]利用镉对5月龄海湾扇贝胁迫的实验,其96 h的LC50仅为3.4 5 mg/L.张丽岩[12]在研究Cd2+对青蛤的急性毒性时,得到Cd2+对青蛤96 h半致死浓度为20.09 mg/L,安全浓度为0.2 01mg/L.本研究中 Cd2+对波纹巴非蛤的96 h半致死浓度LC50为2.767 mg·L-1,安全浓度0.02767 mg·L-1,说明不同双壳类生物对金属镉的承受力差别较大.

贝类对重金属Cd2+主要是通过鳃、体表离子交换、摄食以及高亲和力的重金属与蛋白质的结合等途径进行吸收[3].叶寒青研究表明,Cd2+通过不同途径进入生物体后,先参与细胞内信号转导,导致生物代谢途径受阻,代谢技能受损,接着肾脏会出现损伤,同时酶活性和内分泌系统也会受到不同程度的损害[13].当损害达到一定程度,生物体就不能维持正常生命体征,最终死亡.

李玉环在研究贝类体内重金属镉的富集与消除规律时发现,镉的富集量在贝类各个组织中蓄积情况有所不同,内脏团中富集量与速度都要高于肌肉组织数倍[14].与本研究结论一致.本次实验结果安全浓度为0.02767 mg/L,是国家规定的渔业水质标准中的0.005 mg/L的5.6 倍.但肌肉组织蓄积量也均未超过国家规定的食品中污染物限量的2.0 mg/kg.因此有效控制养殖水质是养殖的关键所在.王增焕指出,虽然食用的贝类中重金属未超标,但考虑到蔬菜及其他食品的摄入可能会造成重金属摄入量超出JECFA(联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会)的推荐量,所以要尽量减少重金属的摄入,去除内脏食用是有必要的[15].而从96 h半致死浓度下进行的实验来看,水质中镉超出国家标准553倍,肌肉组织超出国家规定值2.06倍,表明环境中镉浓度越高,富集量也越多.

镉富集速度方面不论是内脏团还是肌肉组织，在0-3 d都有加快的趋势,而3-5 d时内脏团的镉富集速度有所降低,4-5 d时肌肉组织的镉富集速度出现降低.鳃在蓄积速度方面表现为稳定,波动很小,4-5 d时有放缓趋势.李玉环曾指出镉在贝类蓄积时,当时间达到一定值时富集速度会放缓[14],与此次实验得出的结果相符合.这与波纹巴非蛤自身的代谢机制有关,体内镉的蓄积量达到一定值后在代谢速率的影响下富集速度会放缓.

[1]王茵,刘淑集,苏永昌,等.波纹巴非蛤的形态分析与营养成分评价[J].南方水产科学,2011,7(6)：19-25.

[2]中国海洋年鉴编篡委员会中国海洋年鉴编辑部.中国海洋年鉴[M].北京:海洋出版社, 1992.1 83-106 .

[3]赵红霞,周萌,詹勇,等.重金属对水生动物毒性的研究进展[J].中国兽医杂志,2004,40(4)：39-41.

[4]陆秋艳,吕华东,邱秀玉,等.福建省水产品中铅镉铬蓄积量检测[J].中国公共卫生,2009,25(1):67-68.

[5]李学鹏,段青源,励建荣.我国贝类产品中重金属镉的危害及污染分析[J].2 010,31(17):457-461.

[6]徐韧,杨颖,李志恩.海洋环境中重金属在贝类体内的蓄积分析[J].海洋通报,2007,26(5):117-120.

[7]贺广凯.黄渤海岸经济贝类体中重金属残留水平[J].中国环境科学,1996,16(2):96-100.

[8]熊浩明,魏柏清,魏荣杰,等.用SPSS软件计算鼠疫菌半数致死量(LD_(50))[J].中国人兽共患病学报, 2013,29(11):1127-1130.

[9]刘广绪,吴洪喜,柴雪良,等.重金属对滩涂贝类缢蛏精子的毒性作用[J].水生生物学报,2011,35(6):1043-1048.

[10]周凯,么宗利,来琦芳,等.重金属Zn2+、Cd2+对青蛤幼贝的致毒效应[J].海洋渔业,2007,29(1):63-67.

[11]李玉环,林洪.镉对海湾扇贝的急性毒性研究[J].海洋水产研究,2006, 27(6):80-83.

[12]张丽岩,宋 欣,高玮玮,等.Cd2+对青蛤(Cyclina sinensis)的毒性及蓄积过程研究[J].海洋与湖沼,2010,41(3):418-420.[13]叶寒青,杨祥良,周井炎,等.环境污染物镉毒性作用机理研究进展[J].广东微量元素科学,2001,8(3):9-12.

[14]李玉环.贝类体内重金属镉的富集和消除规律及食用安全性的研究[D].青岛:中国海洋大学,2005.

[15]王增焕,王许诺,林钦.贝类产品镉铜铅锌的含量特征与风险分析[J].农业环境科学学报,2011,30(6):1208-1213.

(编校：李由明)

Cadmium’s Acute Toxicity and Accumulation onPaphiaundulata

YU Shu-chi，FU Xiu-zheng, WANG Chang-hao ,YUAN Yan-ju

(School of Food Science, Hainan Tropical Ocean Universty, Sanya Hainan 572022, China)

To study the acute toxicity of cadmium toPaphiaundulata, aquatic animal acute toxicity method is conducted. The result shows that the half-lethal concentration of cadmium at 24h, 48h, 72h and 96h is 4.953、4.081、3.022、2.767 mg·L-1respectively, whereas the safe concentration is 0.2 767mg/L. The toxic level of cadmium onPaphiaundulatais high. The concentrations of cadmium are tested under the 96-h half lethal concentration and the safe concentration. The results show that the orders of contents and concentration rate both are viscera>gill>muscle. The 5d muscle tissues are within the government standard under safe content, while under 96-h half-lethal concentrations of cadmium the content of cadmium is 5 times as high as that of the government standard. Under the same contents, the accumulation of cadmium in gill and visceral is as high as that in muscle.

Paphiaundulate; cadmium; acute toxicity; accumulation; safety evaluation

2015-10-12

海南省大学生创新创业项目(20140156)

于淑池(1966-)女,河北平泉人,满族,海南热带海洋学院食品学院副教授,主要研究方向为食品安全.

Q789

A

1008-6722(2016) 02-0035-05

10.1 3307/j.issn.1 008-6722.2 016.02.08