紫外灯辐射强度稳定范围测定

曹勤 潘传豪 黄建盛 施钢 陈刚 汤保贵

摘要：为了解紫外灯辐射强度稳定范围，利用紫外辐照计对10支（新旧各5支）15 W紫外灯管不同时段、不同位点（沿灯管方向和垂直于灯管中部方向）、不同高度下的辐射强度进行测量。结果表明：不同紫外灯打开后辐射强度趋于稳定的时长不同;不同位点处辐射强度存在差异;随着紫外灯管高度的增加辐射强度降低，在一定范围内，即使高度上升1 cm也会造成显著差异（P<0.05）。

关键词：紫外灯;辐射强度;雌核发育

紫外线灭活精子遗传物质作为鱼类雌核发育中的一种重要处理方式，其发射源主要有两种：紫外交联仪和紫外灯。紫外交联仪是一种内置5个10 W紫外灯管作为紫外发射源的多用途254 mm紫外辐射系统，主要用于将核酸交联于膜上[1]，还可用于琼脂糖凝胶中DNA切割、RecA突变筛选、紫外灭菌消除PCR污染等[2]，其价格一般在一万元左右。而紫外灯是一类可产生有效范围较大紫外光的光源，其灯管材料有高硼玻璃和石英玻璃之分[3]。高硼玻璃的UV254 nm紫外线透过率为50%左右，石英玻璃对UV254 nm紫外线的透过率为80%以上;在寿命上高硼玻璃紫外灯为1 000 h左右，石英玻璃紫外灯一般大于6 000 h，进口的可达8 000 h以上，部分厂家生产的可达12 000 h，因此高硼玻璃紫外灯管价格只有石英玻璃灯管的三分之一左右，且远低于紫外交联仪。

不管是采用紫外交联仪还是紫外灯管对鱼类精子遗传物质灭活，其原理均为利用一定剂量的紫外辐射对鱼类精子遗传物质进行处理。目前利用紫外交联仪灭活鱼类精子诱导雌核发育的有如下研究：孟振[4]等利用紫外交联仪发射出64.8～72.0 mJ·cm-2的紫外辐射对真鲷（Pagrosomus major）精子进行灭活并诱导大鳞鲆（Tarphops oligolepis）卵子减数分裂雌核发育取得成功;余锐[5]等利用紫外交联仪对翘嘴鳜（Siniperca chuatsi）精子在80 mJ/cm2剂量下进行遗传物质灭活后诱导翘嘴鳜卵子雌核发育，获得最佳诱导率 ;柳学周[6]等利用紫外交联仪产生不同剂量的紫外辐射对冷冻真鲷精子进行不同时间照射后诱导漠斑牙鲆（Paralichthys lethostigma）卵子雌核发育，从而探索出冷冻真鲷精子遗传物质灭活的最佳辐射剂量和照射时间分别为72 mJ/cm2、40 s。

利用紫外灯对鱼类精子遗传物质灭活取得成功的有：刘海金[7]等用两支15 W的紫外灯对真鲷精子遗传物质灭活剂量进行探索，并最终确定利用73 mJ/cm2的辐射剂量对真鲷精子遗传物质灭活并诱导牙鲆（Paralichthys olivaceus）减数分裂雌核发育可以获得最高孵化率。汪倩凤[8]等利用两支15 W紫外灯（照距10 cm）对大黄鱼（Larimichthys crocea）、黄姑鱼（Nibea albiflora）精子采用不同时间梯度照射后诱導大黄鱼卵子雌核发育，并根据大黄鱼和黄姑鱼早期胚胎存活率和初孵仔鱼孵化率确定紫外灭活大黄鱼和黄姑鱼精子的最佳照射剂量和照射时间分别为308 mJ/cm2，2 min 20 s和198 mJ/cm2，1 min 30 s。陈宝增[9]等利用30 W紫外灯距离斑马鱼（Barchydanio rerio var）精子8 cm进行不同时间的照射，根据受精率和畸形苗的比例，最终确定35 s比较适于斑马鱼精子灭活。苗亮[10]在对大黄鱼异源精子诱导雌核发育及性别特异性AFLP标记筛选的研究中使用两支15 W的紫外灯距离精液面10 cm对精子照射1.5 min，最终成功获得大黄鱼雌核发育个体。林莲英[11]等利用1支30 W的紫外灯对鲤鱼（Cyprinus carpio）精子进行10 min照射（照距9 cm）后诱导金鱼（Carassius auratus）卵子雌核发育，其胚胎单倍体率为100%，孵化率为51%～53%。徐晓锋[12]等将鲤鱼精液置于2支15 W紫外灯下照射45～50 min诱导成熟草鱼（Ctenopharyngodon idellus）卵子发育，并对受精卵进行一定的冷休克处理最终成功获得草鱼雌核发育二倍体。许建和[13]等将大黄鱼精子置于紫外灯下照射2.5 min（辐射剂量为3 000 ergs/mm2），可使大黄鱼精子遗传物质完全灭活。赵军[14]利用2支30 W的紫外灯对鲤鱼精子照射12 min 30 s（照距16 cm）后诱导泥鳅卵子发育，再进行一定的冷休克处理，雌核发育二倍体率最高。

相较之下，紫外灯在鱼类雌核发育中的使用更为广泛，其照射时间和辐射剂量对精子遗传物质灭活起决定性作用，辐射剂量是由辐射强度和时间决定的，而辐射强度则通过调节紫外灯到精子的距离进行调节。同时部分学者[8， 14]的研究中提到在使用紫外灯前为保证其辐射强度稳定，需提前打开30 min以上。查阅文献发现通常情况下研究者对精子遗传物质灭活时直接将装有精子的培养皿置于紫外灯管下方的冰盒内，实验过程中不时地对培养皿进行摇晃或者利用摇床进行摇晃，但并未有学者提到将培养皿置于灯管下方何处以及晃动范围多大，由此引发思考是否沿紫外灯管方向各处辐射强度均一致，同时考虑到时间、高度对灯管辐射强度的影响，因此特对10支（新旧各5支）15 W的紫外灯在以下不同情况下的辐射强度进行测量：（1）紫外灯打开至1 h内不同时段的辐射强度;（2）同一高度下沿灯管方向不同位点处的辐射强度;（3）不同高度下的辐射强度。本研究旨在对紫外灯辐射强度变化进行一定的了解，期待后期能为紫外灯在鱼类雌核发育中的使用提供一个科学的参考依据。

1材料与方法

1.1实验材料

15 W紫外灯10支（高硼玻璃）、紫外辐照计（UV-B 254探头，λ=230～275 nm，北京师范大学光电仪器厂）、自制暗箱1个（长×宽×高=55 cm×30 cm×60 cm）、照度计（型号：AR813A）

沿灯管方向以及垂直于灯管中部不同位点处辐射强度不同，且有些位点之间呈现差异显著的情况。雌核发育实验中为使精子灭活均匀，采取控制精液厚度和摇晃的方式，将精液平铺于一定直径的培养皿内，进行手动摇晃或使用摇床摇晃。如赵军[14]使用9 cm的培养皿盛放精液，且每隔几分钟晃动一次;汪倩凤[8]等用直径6 cm的培养皿盛放精液并置于摇床上摇晃;许建和[13]等采用13 cm的培养皿盛放精液。根据本研究不同位点处辐射强度的变化结果，在实验时为保证精子所受辐射强度均匀，实验前需对所用灯管不同位点处辐射强度进行测量，找出辐射强度无显著差异的位点进行实验，且实验过程中最好不要使用直径超过辐射强度稳定范围的培养皿，且在摇晃培养皿时需在辐射强度无显著差异的区域进行摇晃。

紫外灯在不同高度下辐射强度不同，其辐射强度随高度增加而降低，在一定范围内即使1 cm之差辐射强度也呈显著变化，辐射强度的变化会对辐射剂量造成影响。鱼类雌核发育试验中研究者根据所使用的辐射剂量将紫外灯置于不同高度处对精子遗传物质进行灭活，如汪倩凤[8]等对大黄鱼、黄姑鱼精子灭活时照距为10 cm;陈宝增[9]等灭活斑马鱼精子照距为8 cm;苗亮灭活大黄鱼精子照距为10 cm;赵军[14]灭活鲤鱼精子照距为16 cm。不同的辐射剂量有不同的高度，因此在实验过程中为避免实验误差，当紫外灯的辐射强度调节好后要保持其高度稳定不变。

实验过程中曾因保护不当，有实验者皮肤和眼睛受到了紫外线的伤害，并伴有头晕现象产生。通常情况下适量紫外线直接照射皮肤具有杀菌、调节改善神经、促进维生素D生成等作用。但过量照射会引起人体光化学反应，对人的眼睛、皮肤、免疫系统造成伤害[19-20]。人体角膜上皮组织中存在吸收波长较短（<295 nm）的紫外线的物质，长期接触紫外线可引起电光性眼炎以及引起皮肤光老化。环境中的紫外线实际上充当着一种免疫系统的抑制剂。在较低的辐射强度下，可引发对皮肤免疫系统的抑制，随着曝光量的增加，在未曝光处也可引发[21]。

紫外线是指波长100～400 nm的电磁辐射，通常我们所用紫外灯管波长为253.7 nm。紫外灯在发出253.7 nm紫外线的同时会发出一部分184.9 nm波长的紫外线，该波长的紫外线可激发空气中的氧氣（O2）电离形成臭氧（O3）[22]。人体吸入O3后，可引起呼吸道过敏反应[23]，且O3能迅速转化为活性很强的自由基使不饱和脂肪酸氧化，从而造成细胞损伤[24]。在通风不良的室内O3浓度会随着紫外灯打开时间的延长而增加，待紫外灯关闭后其浓度会慢慢降低。当O3浓度超过0.3 mg/m2，可使人产生气短、胸闷、恶心等症状，并对眼睛、黏膜和肺组织具有刺激作用，能破坏肺表面的活性物质，并能引起肺水肿和哮喘等[22]。

紫外线穿透能力弱，不能透过纸张，易被粗糙表面、有机物和尘埃吸收，在使用紫外灯时可根据紫外线的特点采取适当的保护措施，同时使用紫外灯时需保持室内良好通风以降低O3浓度，从而降低O3对人体的伤害。

综上所述，本次实验首次利用紫外辐照计对紫外灯不同时段、不同位点和不同高度下的辐射强度进行了测量，从而对紫外灯辐射强度变化有了初步了解，可为今后紫外灯在鱼类雌核发育中的使用提供科学的理论依据和数据支持。同时也期望有条件的学者可以对紫外交联仪和紫外灯的性能进行对比研究。

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Determination of radiation intensity stability range of UV lamp

CAO Qin1，2， PAN Chuanhao1，2， HUANG Jiansheng1，2，

SHI Gang1，2， CHEN Gang1，2， TANG Baogui1，3

（1.  Fisheries College， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088， China;2.Guangdong Key

Laboratory of Pathogenic Biology and Epidemiology for Aquatic Economic Animals， Zhanjiang 524088， China;

3.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhanjiang），Zhanjiang 524088， China ）

Abstract：In order to understand the stable range of radiation intensity of ultraviolet lamps， radiation intensities of 10 （5 new and 5 old） 15 W UV lamps were measured at different times，locations （along the direction of the lamp and perpendicular to the middle of the lamp） and heights by ultraviolet irradiometers.The results showed that： the length of time when the radiation intensity stabilizes after different UV lamps were turned on was different;there was a difference in the radiation intensity at different sites;the radiation intensity decreased with the increase of the height of the UV lamp， within a certain range， even 1 cm increase in height also caused a significant difference （P<0.05）.

Key words：UV lamp; radiation intensity; gynogenesis

（收稿日期：2020-01-20）《河北渔业》2020年第2期（总第314期）○增殖与养殖DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2020.02.006

基金项目：军曹鱼种质资源与品种改良（国家海水鱼产业技术体系，CARS-47-G08）;安全高效海洋微生物制品创新与产业示范（国家海洋局“十三五”海洋经济创新发展示范市项目，湛海创[2018]C3）; 南方海洋科学与工程广东省实验室（湛江）资助项目-深远海健康养殖环境工程技术研究（ZJW-2019-06）。

作者简介：曹勤（1992.12—），女，硕士研究生，研究方向：鱼类种子工程与养殖。E-mail：1165461211@qq.com。

通信作者：汤保贵（1975.08—），男，副教授，研究方向：鱼类种子工程与养殖。E-mail：tangbg@gdou.edu.cn。DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2020.02.003