基于斑马鱼行为变化监测水体突发苯污染的研究

（西安工业大学，陕西 西安 710002）

一、引言

为了研究苯对于斑马鱼的行为影响，本实验采用RTB和计算机视频追踪技术，通过监测斑马鱼的游泳速度、深度、转弯次数、总加速度、分散度、健康指数、分形维数和平均距离加速度8项指标的变化以正常水体中斑马鱼的行为变化为基础，模拟了在汞影响下斑马鱼的行为变化。

二、实验材料及方法

（一）斑马鱼的培养

斑马鱼由中国科学院武汉水生所提供，本实验室饲养繁殖。采用流水式培养，养殖用水为脱氯自来水，水温为(28±1)℃，溶解氧为(6.5±0.2)mgL－1，光照周期为10h:14h，每天投食2～3次。选择鱼龄为6～8个月，体长为(30±0.2)mm，体重为(300±0．2)mg的斑马鱼，每组实验用鱼5条，雌雄比例为3:2，实验前24h不喂食。

（二）实验试剂

汞，药品先配制成母液，实验室再稀释到所需浓度。

（三）实验设计

采用水质毒性在线检测仪RTB进行汞突发性暴露下斑马鱼的个体和群体行为变化的定量监测。在一个尺寸为400×75×300 mm的测试箱前设置一个CCD摄像头，利用摄像追踪和图像分析技术，实时跟踪记录每条鱼的多种行为变化。通过软件转换计算出5条鱼在5 min内的个体行为参数游泳速度、深度、转弯次数、总加速度、分散度、健康指数、分形维数和平均距离加速度。

1.本试验采用笔架山原水,试验共7小时，试验的前两小时均为空白，后5小时是加药反应时间。

2.原水水质:温度25.3℃，pH 7.52，浊度4.12NTU，余氯 0.01mg.L-1，电导率151.5us/cm，溶解氧8.21mg.L-1。

3.苯:采用分析纯试剂，先用丙酮作溶剂，再用吐温80溶解并配置母液。

4.流速：采用循环动态60升每小时。

5.斑马鱼：按照《GBT13267-91水质对斑马鱼的急性毒性方法》执行培养驯化。

三、结果与讨论

斑马鱼个体行为的变化：

在一定的水质和环境因素条件下斑马鱼的个体行为和群体行为都具有规律性，是用于突发性污染条件下斑马鱼行为变化的可靠依据。

从速度表中看出苯浓度为0.01ppm、0.2ppm和10ppm暴露于斑马鱼中，速度基本没有多大的变化，都在30至60mm/s的正常范围内，10ppm在加药10分钟之内有短暂的速度增加。苯浓度30ppm加药之后出现速度快速增加，10分钟之后又降到20mm/s附近，并持续2个小时，出现这种情况是因为鱼刚刚接触到污染物，为了躲避而增加速度，在中毒之后，速度降下来。50ppm反应非常明显，刚接触到污染物也是躲避而加速，但该浓度使斑马鱼致命，加药1小时之后，鱼都不动，并在试验过程中逐渐死亡。

从实验中看出，0.01和0.2ppm基本在150至200mm的正常范围内，和空白基本一致，变化很小。10ppm在加药之后鱼高度较高在200mm以上。30ppm高度无明显变化，50ppm则在加药之后鱼高度较低在50mm一下，这是鱼中毒之后的症状。

从实验中可以看出，0.01ppm、0.2ppm和10ppm在加药之后和空白都无明显变化。30ppm和50ppm在加药10分钟内转弯次数增加明显，将近一倍，然后快速降低，并在2次一下，基本不转身。

总加速度10ppm和50ppm有20分钟的快速增加和降低，波动较大。其余浓度无明显变化。

分散度表中加药之后的0.01ppm和0.2ppm基本和空表一样在10至25之间。10ppm加药之后有所增加，但不明显。30ppm加药之后增加幅度明显变化。50ppm则增加之后快速下降到5以下。

平均距离表中0.01ppm、0.2ppm和10ppm在加药之后都变化不明显，在100至200之间，较正常。30ppm有20分钟的短暂增加之后也逐渐在正常区间。50ppm则增加之后，快速降低，维持1.5小时之后，其变化幅度较大。

四、结论

斑马鱼的游动行为能灵敏、准确地反映突发性 氯化镉和敌敌畏污染。实验所监测的 6 项指标中， 斑马鱼游动速度、深度、转次和平均距离较为敏感， 在正常水质环境中变化稳定，而在突发污染暴露下 短时间内就发生明显的变化，是用于水质预警的可靠指标。 不同种类的胁迫因子对鱼体造成一定程度的伤害有所不同，环境胁迫产生的应激行为反应机理十分复杂，它涉及到神经系统、内分泌系统及免疫系统 等一系列活动，机体通过神经和内分泌途径几乎动 员了所有的器官和组织来应付应激源的刺激[15]。 敌敌畏等有机磷农药主要抑制生物的神经毒性，而氯化镉在生物体内有明显的蓄积作用，能损伤鱼类 的肝脏和肾脏等器官。在两种不同种类的污染物胁迫下，斑马鱼的行为强度在急剧增大或减小后都出现了明显的调节适应过程，基本符合环境压力模型， 但斑马鱼对两种物质的行为响应方式存在显著差 异。在7 mg L －1的氯化铬暴露下，斑马鱼的个体行 为参数调节明显，接触到污染物后有明显的行为强 度增大过程，游动深度显著下降。而在20 mg L －1的 DDVP 的暴露实验中，斑马鱼则没有过度活跃的行为现象，而是直接降低，鱼在水面停留时间明显增长。且鱼群分布变化明显

在后续的研究中，应从污染物作用机理和效果 入手，采用不同的模型和计算方法，根据斑马鱼的行 为反应差异区分污染物的类型，进一步提高在线生 物预警系统在水质预警中的应用。