重金属离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

摘要：中国林蛙是中国重要的野生经济蛙类，本文从镉离子、铅离子、铬离子、铜离子和汞离子等重金属离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应进行综述，为中国林蛙在自然生态环境下的保护和养殖条件的选择提供科学依据。

关键词：金属离子；中国林蛙；毒性

中国林蛙（Rana chensinensis），属两栖纲无尾目蛙蝌蚪属，是中国重要的野生经济蛙类，广泛分布在中国长白山地区为主的北方各省，是一种经济价值较高的的两栖动物。近年来随着生态环境的污染和人类的滥捕乱杀，野生林蛙的数量急剧减少。而重金属离子在中国林蛙蝌蚪生长发育过程有着很大的影响，目前重金属对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应研究主要有：镉离子，铅离子，铬离子，铜离子，汞离子，铝离子，钴离子等。近年来通过对重金属离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应进行一系列的研究并取得了一定的研究成果。

一、镉离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

镉是动物体内的非必需元素且有毒的元素，是重要的工业和环境污染物，镉是人还是IA级致癌物，具有致癌、致畸和致突变作。两栖动物在幼体发育过程中对毒物的反应比较敏感，是作为毒理学研究的理想材料之一。

黄敏毅等[1]研究人员，讲中国林蛙蝌蚪分别暴露于加Cd2+的自来水和去离子水中，急性毒性实验结果得出：在含镉离子的自来水中24、48、72、96h半致死浓度（LC50）分别为5.72、5.14、3.67和3.10mg/L；安全浓度为（SC）为1.22mg/L。在去离子水中，镉离子对林蛙蝌蚪的24、48、72、96h半致死浓度（LC50）分别为0.16、0.15、0.13和0.12mg/L；安全浓度为（SC）为0.04mg/L。结果表明林蛙蝌蚪死亡率随着浓Cd2+度的升高和染镉离子时间的延长而升高，且镉离子加入去离子水中对林蛙蝌蚪的毒性比在自来水中更强。另外，将26-27期林蛙蝌蚪饲养在含镉离子0.05、0.1、0.2和0.4mg/L的自来水中直至完全变态，通过对完全变态所需的时间、平均体重和长度增长率的测定，研究在SC以下镉离子对林蛙蝌蚪胚后发育的影响。随着镉离子浓度的升高，蝌蚪的平均体重和长度增长率降低，完全变态发育所需时间增长。说明镉离子污染在SC以下仍可抑制中国林蛙蝌蚪的生长发育，延缓变态。

二、铅离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

铅主要作用于生物体的神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官并产生多系统性、多器官性的毒害作用[2]。随着含铅废气和工业废水的排放，铅也成水环境中重要的重金属污染元素之一。

王建鑫等[3]研究人员，采用标准水生生物毒性测定方法研究铅离子对中国林蛙蝌蚪的毒效应。急性毒性实验结果表明：在水温22-24°C的条件下，铅离子对林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死浓度（LC50）分别为3.30，1.66，1.41mg/L；安全浓度为（SC）为0.13mg/L。蝌蚪的死亡率随着铅离子的浓度的升高和染铅离子时间的延长而增大。慢性毒性实验结果表明：随着铅离子浓度的升高，蝌蚪的平均全长和体重逐渐降低，死亡率和畸形率提高，血细胞微核及核异常现象明显，说明低浓度的铅离子污染仍可抑制中国林蛙蝌蚪的生长和发育。

三、铬离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

铬制剂是鱼类养殖过程中常见的饲料添加剂[4]，在水产养殖业迅速发展的同时这类金属离子在水体中的含量逐年增加，再加上城市和生活污水的不合理排放，导致铬离子成为了水环境的重要的重金属污染元素。

石戈等[5]研究人员，采用标准水生生物毒性测定方法研究研究铬离子对中国林蛙蝌蚪的毒性效应。急性毒性实验结果表明：在水温22-24°C的条件下，铬离子对林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死浓度（LC50）分别为4.16，4.48，4.57mg/L；安全浓度（SC）为1.55mg/L，同时蝌蚪的死亡率随着铬离子浓度的升高和铬离子处理时间的延长而增大。慢性毒性实验结果表明：随着铬离子浓度的升高，蝌蚪的平均尾长、全长和体重的日增长值逐渐降低，成蛙率和存活率也明显减少，说明铬离子污染在安全浓度以下仍可以抑制中国林蛙蝌蚪的生长发育。同时观察了低浓度铬离子对中国林蛙蝌蚪的致畸效应，结果表明低浓度铬离子能导致蝌蚪四肢和内脏发育的畸形。

四、铜离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

铜离子是一种对生物毒性较大的重金属，在工业废水、生活污水以及农业生产中广泛使用的含铜杀菌剂、杀虫剂和肥料等物质中均含有大量的铜离子[6]。当水域中的铜离子浓度超过一定限度时，则会对水生动物产生一定的毒害作用。

雒林通，万红玲等[7]研究人员，在水温18-22°C的条件下，采用标准水生生物毒性测定方法，研究了铜离子对中国林蛙蝌蚪的急性和慢性效应。急性毒性实验结果表明：铜离子对林蛙蝌蚪的24、48、72h半致死浓度（LC50）分别为0.038、0.024、0.021mg/L；安全浓度为（SC）为0.0029mg/L。慢性毒性实验结果表明：在安全浓度（SC=0.0029mg/L）以下，铜离子对蝌蚪的生长发育有两方面的影响：低浓度（0.00012mg/L）时，铜离子对蝌蚪的生长发育有促进作用，蝌蚪生长发育较快；较高浓度（大于0.012mg/L）时，铜离子对蝌蚪的生长发育有抑制作用，蝌蚪的生长发育迟缓，且有明显的毒害作用，游泳能力下降，尾巴透明化，出现畸形。慢性毒性实验还发现铜离子浓度与蝌蚪体内铜含量有显著线性正相关，铜离子浓度越高，越容易在蝌蚪体内富集。

五、汞离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

汞是自然界中一种有毒重金属元素，是动物体内的非必需元素，具有极强的生物累积作用，即使是低浓度的汞，一旦进入水环境中也可通过水生食物链的富集作用，使水生动物体内的汞含量严重超标[8-9]。

徐纪芸等[10]研究人员将中国林蛙蝌蚪暴露于含汞离子的曝气自来水中，统计得出在24、48、72和96h半致死浓度（LC50）分别为1.048，0.849，0.609和0.488mg/L；并计算得出安全浓度为（SC）为0.167mg/L。说明蝌蚪的死亡率随着汞離子质量浓度的增大和时间的延长而不断的升高，且蝌蚪出现尾部弯曲和腹部膨大的中毒现象。另外将26-27期林蛙蝌蚪饲养在汞离子质量浓度分别为10，20，30和40μg/L的曝气自来水中，毒染40d。慢性毒性实验结果表明：随着染毒时间延长，蝌蚪体内汞含量总体呈现下降趋势。染毒30d后基本达到稳定，且各染毒组蝌蚪体内汞的含量非常接近，说明当蝌蚪对汞的吸收量和代谢排出量达到平衡后，其体内汞含量基本不随外界汞含量的变化而变化。

除了以上五种金属离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应的研究外，马丽，吴民耀等[11]研究人员又用七种金属离子对中林蛙做了急性毒性实验研究。为评估铜离子，汞离子，铬离子，镉离子，锂离子，铝离子和钴离子七种金属离子对中国林蛙蝌蚪的急性毒性效应，采用生物毒性试验方法对中国林蛙36期蝌蚪，进行上述七种金属离子的急性毒性试验。在此过程中，对照组蝌蚪游动正常，无死亡现象，试验组蝌蚪的死亡个数均随着金属离子质量浓度的增加而增加，并与暴露时间的延长呈正相关。七种金属离子对中国林蛙蝌蚪的24h-LC50、48h-LC50、72h-LC50、94h-LC50大小排列顺序均为：Co2+>Al3+>Li+>Cd2+>Cr6+>Hg2+>Cu2+。试验所得铜离子汞离子铬离子镉离子锂离子铝离子和钴离子对中国林蛙蝌蚪的94h-LC50分别为0.270、0.803、2.375、7.351、11.273、17.265、20.973mg/L，依据安全浓度计算公式。得出七种金属离子对中国林蛙蝌蚪的安全浓度风别为0.00270、000803、0.02375、0.07351、0.11273、0.177265、0.20973mg/L。七种金属离子对中国林蛙蝌蚪的毒性大小表现为：铜离子和汞离子对蝌蚪毒性最大，铬离子和镉离子次之，锂离子、铝离子和钴离子的毒性作用相对较小。

综上所述，重金属离子及其它环境因子对中国林蛙蝌蚪生长发育过程的影响均有文献报道，较多的研究结果为人们在中国林蛙的合理养殖、生态环境保护及防治敌害等方面提供重要的科学理论依据。两栖动物动物的幼体鳃和皮肤的渗透性强，对水质的反应极为敏感[12]，因此水体污染生物监测中的重要指示动物[13-14]。而我们的水体生态环境是一个复杂的生态环境，不仅只受单一的环境因素影响。虽然有关重金属离子对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应已有了许多的报道，但是对于多种重金属离子同时对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应的报道比较匮乏。

参考文献：

[1] 黄敏毅， 张育辉. 镉对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应[J]. 生态学杂志， 2006， 25（5）： 535-540

[2] Roy J I. Envi ronmental contaminants encyclopedia chromium （ingeneral ）entry [DB/OL]. http： // www. nature. nps. gov/ hazardssafety/toxic/ index. 1997-07-01

[3] 王建鑫， 王日昕. Pd2+对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应[J]. 浙江农业学报 2008， 20（3）： 203-207

[4] 林燕， 张军杰. 铬在水生动物上的应用研究进展[J]. 渔业现代化， 2004， （5）： 38-40

[5] 石戈， 王建鑫， 王日昕. Cr6+对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应[J]. 浙江农业学报， 2007， 19（3）： 220-224

[6] 金叶飞， 祝尧荣， 韩丽. SDS， Cu2+污染对蟾蜍蝌蚪的急性毒性及肝脏Na+-K+_AT-Pase活性的影响[J]. 浙江农业学院， 2010， 2（1）： 81-86

[7] 雒林通， 万红玲， 韩菲. Cu2+对中国林蛙蝌蚪生长发育的影响及其富集特征研究[J]. 畜牧兽医杂志， 2015， 34（3）： 18-22

[8] Sethajintanin D， Johnson E R， Loper B R， Anderson K A. Bioaccumulation profiles of chemical contaminants in fish from the lower Willamette River， Portland Harbor， Oregon[J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology， 2004， 46（1）： 114-123

[9] Sampaio Da Silva D， Lucotte M， Roulet M， et al. Trophic structure and bioaccumulation of mercury in fish of three natural lakes of the Brazilian Amazon[J]. Water Air and Soil Pollution， 2005， 165（1-4）： 77-94

[10] 徐纪芸， 潘奕陶， 池振新， 王宁. 汞对中国林蛙蝌蚪的毒性效应[J]. 东北师大学报（自然科学版）， 2010， 42（4）： 138-143

[11] 馬丽， 吴民耀， 王宏元. 7种金属离子对中国林蛙和中华大蟾蜍蝌蚪的急性毒性比较研究[J]. 生态毒理学报， 2015， 10（3）： 230-237

[12] Kerby J L， Richards-Hrdlicka K L， Storfer A， Skelly D K. An examination of amphibian sensitivity to environmental contaminants： Are amphibians poor canaries？ [J]. Ecology Letters， 2010， 13（1）： 60-67

[13] Hopkins W A. Amphibians as models for studying environmental change[J]. ILAR Journal， 2007， 48（3）： 270-277

[14] 秦晓飞， 秦占芬， 徐晓. 前哨动物在环境污染物人体健康风险评价中的应用[J]. 生态毒理学报， 2007， 2（4）： 476-480

基金项目：陕西省自然科学基金项目（2017JZ005）； 陕西省教育厅自然科学基金项目（14JK2135）。

作者简介：王国强（1978-），男，汉族，陕西府谷人，硕士，讲师。从事动物生理学研究。