中国海洋生态毒理学研究中的毒性测试生物

自20世纪70年代末,中国海洋生态毒理学萌芽发展,基于生态毒理学的剂量-反应原理开始利用海洋生物开展污染物毒性测试,以评估污染物对于海洋生物及海洋生态系统的影响.21世纪以来,应用于毒性测试的海洋生物物种变得更为广泛且多样,常用的海洋生物包括海洋藻类、原生动物、轮虫动物、环节动物、软体动物、棘皮动物、节肢动物、头索动物和海洋鱼类等.这些受试生物已用在多种海洋污染物的毒理学研究上,为海洋污染物的生态风险评估及海水水质基准的制定提供科学基础.浅述近年来中国海洋生态毒理学研究中毒性测试生物的应用情况,特别对其中常用的6种（类）海洋模式生物,包括中肋骨条藻、扇形游仆虫、牡蛎（多种）、海胆（多种）、日本虎斑猛水蚤和海洋青鳉鱼在毒性测试上的应用展开较为具体的介绍.     

应用黑褐新糠虾测试织纹螺毒性的初步研究

尝试以黑褐新糠虾作为实验生物,研究了投喂不同毒性的织纹螺对糠虾存活的影响,并探讨了这一方法在织纹螺毒性测试中的应用.实验结果表明:有毒织纹螺能够导致黑褐新糠虾中毒死亡,糠虾的半致死时间与织纹螺的毒性之间有显著的相关性(R2=0.9943),在96 h内织纹螺对糠虾的半致死毒性为40.11 MU/g.利用黑褐新糠虾作为实验生物可以测试织纹螺样品毒性的高低,方法的检出限约为10.44 MU/g,与日本法定的河豚鱼食用安全标准(10 MU/g)相当.     

用疣荔枝螺性畸变监测海洋有机锡污染的方法初探

选取我国沿海广泛分布的疣荔枝螺为海洋有机锡污染的指示种 ,对疣荔枝螺性畸变的调查方法、分析方法和性畸变程度评价指标等作了初步探讨 ,并以厦门港疣荔枝螺性畸变的调查结果为例讨论了疣荔枝螺性畸变在海洋有机锡污染生物监测中的具体应用 ,以期建立我国海洋有机锡污染的生物监测体系。     

Hg、Cd对阿匍虾虎鱼及黑褐新糠虾的急性毒性影响

通过在水中添加重金属Ｈｇ、Ｃｄ的方法，获得了这两种金属对阿匍虾虎鱼和风褐新糠虾的９６ｈ半致死浓度（ＬＣ５０），结果表明Ｈｇ对阿匍虾虎鱼和黑褐新糠虾的９６ｈ急性毒性要比Ｃｄ的大，且Ｈｇ、Ｃｄ对黑褐新糠虾的９６ｈ急性毒性要比阿匍虾虎鱼的大。     

稀有鮈鲫物种敏感性及其在生态毒理学与水质基准中的应用

物种敏感性分析是水质基准及生态毒理学研究的关键环节,稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）作为我国鲤科鱼类的代表性受试鱼种,其对环境污染物的敏感性受到了国内外广泛关注.通过搜集稀有鮈鲫急性毒性数据,使用物种敏感度分布法比较分析稀有鮈鲫对15种典型环境污染物的敏感性,主要包括重金属（Zn2+、Cu2+、Cr6+、Hg2+）、VOCs（三氯乙烯、四氯乙烯、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯）、苯胺类有机物（对氯苯胺、3,4-二氯苯胺）、含氯消毒剂（三氯异氰尿酸）和农药类有机物（毒死蜱、丁草胺、乙草胺、三唑酮）,并对稀有鮈鲫在水质基准和生态毒理学研究中作为本土受试生物的适用性进行了讨论.结果表明:稀有鮈鲫对各类环境污染物的敏感性普遍较高（平均累积概率为46%）,尤其对重金属和农药类有机物反应灵敏,其中对农药类有机物最为敏感（平均累积概率为26%）,表明稀有鮈鲫可作为潜在的水质基准研究的受试生物和水质监测指示生物.在鱼类敏感性排序中,鲤科鱼类对各类环境污染物较为敏感,其中小型鲤科鱼类——稀有鮈鲫在鱼类敏感性排序中位置稳定,对大多数污染物的敏感性超过斑马鱼、黑头呆鱼、日本青鳉等国际标准试验鱼种,并且具有本土性、易人工繁育、生物背景清晰等优点,表明稀有鮈鲫是现阶段我国水质基准及生态毒理学研究的潜在本土受试生物.      

剧毒卡尔藻对海洋生物毒性及机制的初步研究

剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)是一种有毒甲藻,近年在我国沿海已经爆发过藻华,值得关注。本文研究了剧毒卡尔藻对不同粒径、不同营养级的几种海洋生物褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、卤虫(Artemia salina)、黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)存活及摄食的影响。研究发现:该藻对轮虫、卤虫存活影响较大,对黑褐新糠虾存活的影响较小,对中华哲水蚤存活几乎无影响。48 h,对轮虫的半数致死密度LC503400 cells/mL;96 h对卤虫的半数致死密度为LC504800 cells/mL;对黑褐新糠虾的半数致死密度为LC5089000 cells/mL;在89000 cells/mL的藻密度下,中华哲水蚤存活率约为80%。该藻不同组分对实验生物的影响是不同的,细胞破碎液对轮虫、黑褐新糠虾的影响最大;细胞外液对卤虫的影响最大。该藻对生物的摄食影响则发现,24 h内,轮虫、卤虫、中华哲水蚤均摄食该藻,且3种生物的摄食率随着藻密度增高而增加。可见,剧毒卡尔藻对不同生物的影响不同,其现场藻密度一般可达到104cells/mL,对轮虫、卤虫存活影响很大;该藻对生物有不同的致毒机制和致毒途径。结果表明:该藻藻华爆发,可能会对浮游生态系统产生较大影响;研究有害藻对不同粒径、不同营养级生物的影响,才可以更全面的反映出它对生态系统的危害。     

有机锡污染调控对策初步分析

评述了有机锡化合物的生产与使用情况。有机锡污染及对生物的毒性效应、有机锡研究现状与趋势,并在此基础上初步提出了我国控制有机锡污染的对策与建议。     

制浆造纸废水对水生生物急性毒性研究

目前我国工业废水排放的监督和管理主要以理化监测为主,而理化分析并不能实际反映出水污染源对水体中受害生物的综合毒害强度。该研究同时采用鱼类急性毒性试验、溞类急性毒性试验、发光细菌急性毒性试验和藻类生长抑制试验测定制浆造纸排放废水的生物毒性大小,根据上述毒性实验所测定的半数效应的体积百分比浓度,筛选出对该行业废水最为敏感的毒性试验方法和试验生物,同时结合毒性单位法和废水中的常规污染物浓度与特征污染物对该排放废水进行了综合评价。试验结果表明:该制浆造纸废水对斑马鱼的96 h LC50为33.24%、33.33%和32.96%,属中毒;对大型溞的48 h LC50为27.01%和37.47%,属中毒;对青海弧菌Q67的15 min EC50远远小于10%,属高毒或剧毒;对斜生栅藻的96 h EC50为50%~100%,属低毒。可见,发光细菌毒性试验方法对制浆造纸废水最为灵敏;同时测定4类生物急性毒性的方法为建立我国重点废水排放行业的生物毒性监测方法体系和适合不同污染源废水的试验生物目录库奠定了基础;虽然部分制浆造纸废水的理化指标已经达标,但是其生物毒性较强,这说明采用生物毒性监测配合理化监测方法监测水污染源排放的废水,才能更深刻了解污染物对水生态环境的实际影响,水生生物毒性试验是化学试验的必要补充。     

应用物种敏感度分布法研究中国无机汞的水生生物水质基准

基于中国的水生生物区系特征,筛选了包括植物、无脊椎动物和脊椎动物等90个水生生物的急性毒性数据,使用物种敏感度分布法探讨了各类物种的敏感度分布特征,推导了中国无机汞的水生生物水质基准.结果表明,甲壳类生物对无机汞最为敏感,Log-Slogistic3对各组数据拟合效果最佳.基于对全部数据的拟合结果,得出无机汞的急性水质基准和慢性水质基准分别是1.743和0.467μg.L-1.该基准值与其他国家使用类似统计外推法得到的基准值在同一数量级,但也存在着差异,反映了各国水生态系统物种组成的差异.中国无机汞水生生物水质基准的建立,旨在保护中国地表水生态系统中的水生生物免受无机汞的高浓度急性暴露以及低浓度慢性暴露产生的毒害效应.比较不同水体无机汞的浓度水平发现,除嘉陵江水体溶解态汞可能会对水生生物具有潜在风险外,西南地区地表水活性汞均不会对水生生物产生危害.     

排水综合评价中的生物毒性测试技术

随着工业化和城市化的发展,工业废水和城市污水成为环境水体的主要污染源. 发达国家在实施基于BAT(the best applicable technology,最佳可行技术)的排放政策后,针对成分复杂的有毒排放废水,以排水生物毒性测试为基础,分别建立了WET(whole effluent toxicity,排水综合毒性)评价技术体系,将生态毒理学测试和毒性指标应用于排放废水的管理. 各国和区域组织选用的排放废水生物毒性测试方法存在较大差异: 美国、加拿大和澳大利亚国土面积大、气候类型复杂、生物物种差异大,开发了许多本土生物的毒性测试方法;德国、OSPAR(欧洲大陆国家组织《保护东北大西洋海洋环境公约》15国)和COHIBA(波罗的海有害物质控制项目8国)则重视开发标准受试生物的测试方法,并且开发了遗传毒性和内分泌干扰性等新型测试方法,便于不同国家采用统一测试方法和排放限值;英国和新西兰是岛国,河流较短,更加关注海岸带生态系统. 我国从20世纪80年代开始开展排水生物毒性测试技术研究,相关测试标准门类和数量不足,应充分借鉴发达国家的经验,分步、分区建立排水综合毒性测试标准体系.      

深圳蛇口港及深圳湾潮间带动物的有机锡污染

以异辛烷为萃取剂、四乙基硼化钠为衍生剂对样品进行同步化液-液萃取衍生反应,采用气象色谱-火焰光度检测法,研究了深圳蛇口港及深圳湾海域潮间带动物的有机锡污染状况。结果显示,所有站位采集的双壳类体内普遍检测出三苯基锡、三丁基锡及其降解产物二丁基锡,含量分别为127.1～349.1、6.3～380.8及2.7～99.9ng/g(湿重)。采自赤湾和东角头的渔舟蜒螺体内存在较高含量的三苯基锡567.3～651.6ng/g(湿重)。所有软体动物均未检测出单丁基锡。采自红树林的纹藤壶含127.1ng/g(湿重)的三苯基锡,但未检测出丁基锡。文章结果与国内外已有的相关数据比较表明,蛇口港潮间带动物已经受到较严重的有基锡污染,深圳湾的海洋生物也受到一定程度的污染。深圳湾红树林国家自然保护区对于生物多样性的维持及侯鸟的保护都极其重要,该海区的有机锡污染问题需要引起高度重视。     

溢油分散剂产品性能的评估

溢油分散剂是处理海上溢油的重要手段之一 ,产品性能直接关系到实际处理效果 ,其毒性也是人们一直关心的问题。中国海事部门规定 ,分散剂产品必须经过形式认可试验 ,才能在港口、码头和船舶上处理溢油。根据溢油分散剂产品性能的检测结果 ,对产品外观、pH值、燃点、运动粘度、乳化率 (30s ,10min)、鱼类急性毒性和可生物降解性等性能指标进行了评估。对加强溢油分散剂的使用、管理和监督检验具有一定的意义。     

4只偶氮染料对酿酒酵母的毒性效应

选取合适的代表生物反映污染物的毒害效应是生态风险评价的重要手段之一。以酿酒酵母作为测试生物,通过测定酿酒酵母细胞在含偶氮染料的YPD培养基中的存活率、复制寿命和细胞终结类型的数量,评价了4只偶氮染料的毒性大小。结果表明:4只偶氮染料都有一定的生物毒性,且生物毒性随染料浓度的增加而加大;一般毒性大小为直接耐晒黄RS>直接湖蓝5B>直接红棕RN>直接紫N;致畸、致癌作用大小为直接红棕RN>直接紫N>直接湖蓝5B>直接耐晒黄RS;一般毒性与致畸、致癌作用的大小没有必然联系。与传统的生物毒性检测方法相比,此方法不仅能够反映染料的一般生物毒性,而且能够体现出染料的致畸、致癌两种特殊毒性,为偶氮染料的生物毒性检测提供了新的技术手段。     

5种多溴联苯醚同系物对海洋饵料藻(亚心型扁藻和盐生杜氏藻)的急性毒性

本研究选择5种多溴联苯醚同系物(BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209)对2种海洋饵料藻(亚心型扁藻和盐生杜氏藻)进行急性毒性试验。96 h半抑制浓度(96 h EC50)计算结果表明,BDE-28 和BDE-47的毒性较高,随溴原子取代数的增加,PBDE同系物对海洋饵料藻的毒性呈下降趋势,5种PBDE同系物对亚心形扁藻、盐生杜氏藻的96 h EC50由小及大依次为:BDE-28(128,75 g/L)、BDE-47(114,120 g/L)、BDE-99(383,572 g/L)、BDE-153(996,1249 g/L)和 BDE-209(2056,1868 g/L)。目前全球近岸海水中PBDEs浓度尚不会对海洋饵料藻产生急性毒性。海洋微藻对同种PBDE同系物的敏感性差异较大(96 h EC50相差1~2个数量级),为客观评价PBDEs的海洋生态风险性,应研究PBDEs对更多种类微藻的毒性效应。     

有机酸抑制斜生栅藻生长的毒性效应

采用国际标准指示生物--斜生栅藻研究了有机酸类的急性毒性效应.讨论了酸类的毒性程度与其分子结构的关系.结果显示:96 h的EC₅₀值芳香族酸的毒性大于脂肪酸的毒性,且衍生物的毒性均比母体的毒性强.而含碳原子较少、水溶性较大的酸,毒性较弱.      

南极菲尔德斯半岛近岸海洋生物体有机锡污染状况

在南极地区已发现丁基锡污染,但有关苯基锡污染及有机锡在食物链中的传递等相关研究尚未见报道.为此,自2014年12月—2015年1月从南极菲尔德斯半岛周边采集了20种海洋生物共32个混合样品(即由多个同种生物个体混合而成),经甲醇/醋酸提取、四乙基硼化钠衍生和弗洛里硅土柱净化等过程处理后,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对样品中一丁基锡(MBT)、二丁基锡(DBT)、三丁基锡(TBT)、二苯基锡(DPhT)和三苯基锡(TPhT)进行测定,并讨论了不同有机锡化合物在食物链中的传递特征.结果表明:海藻、无脊椎动物、鱼类、海豹、鸟类中有机锡含量分别为n.d.~19.5、8.6~11.0、10.8、4.2~12.9、21.6~27.0 ng·g~(-1)(以Sn计,若未注明均以干重计),生物样品中TBT、DBT、TPhT、DPhT均有检出,而MBT均未检出;大型海藻对TBT、DBT有一定富集能力,且TBT一定程度上表现出随营养级生物放大效应;TBT和TPhT在食物链顶端含量最高,同时发现高营养级的生物具有排出部分有机锡的能力.     

甲萘威的淡水水生生物水质基准研究

为保护我国淡水水生生物,收集、筛选出5门23科44个物种的急性毒性数据和1门1科2个物种的慢性毒性数据,分别采用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法,对我国甲萘威的淡水水生生物水质基准进行推导. 结果表明:我国淡水水生生物物种的急性毒性平均值范围为2.25～27 609 μg/L,甲壳纲急性毒性平均值范围为2.25～1 000 μg/L,鱼纲急性毒性平均值范围为700～27 609 μg/L,最敏感的物种为棘爪网纹溞,最不敏感的物种为胡鲶. 毒性百分数排序法推导出的基准最大浓度和基准连续浓度均为2.6 μg/L,物种敏感度分布法推导出的短期危险浓度和长期危险浓度分别为3.3和1.6 μg/L. 中美甲萘威的水质基准值差异归因于两国生物区系的不同. 甲壳纲对甲萘威的敏感度大于鱼纲. 初步统计表明,在22个天然水体样品中,有50%样品的甲萘威浓度高于淡水水质基准,存在环境风险.      

水质基准本土环节动物与水生昆虫受试生物筛选

作为水环境质量评价体系中重要的指示生物类别,水生环节动物和水生昆虫是水生生物基准研究中不可或缺的基准受试生物.参照美国水生生物基准技术指南, 选择我国广泛分布的10种本土环节动物和水生昆虫,搜集、筛选对各水生物种毒性最大的3种污染物,并进行水生生物敏感性分析. 在污染物毒性数据的物种敏感度分布中,若物种的累积概率小于30%则为较敏感,该物种可作为基准研究受试生物. 结果表明:不同生物对污染物敏感性存在差异,颤蚓对有机锡化合物、重金属,苏氏尾鳃蚓对重金属均较敏感;仙女虫、黄翅蜻、四节蜉、扁蜉对各类农药均较敏感;尾盘虫能够在一定程度上指示表面活性剂污染状况. 因此,环节动物颤蚓属、尾鳃蚓属、尾盘虫属、仙女虫属,水生昆虫黄翅蜻属、四节蜉属及扁蜉属均可作为水质基准研究中的受试生物.      

锐劲特和高效氯氰菊酯对原生动物群落的联合毒性

与以单种生物为受试对象的毒性试验相比 ,群落级生物毒性试验更接近自然环境 ,更具有现实意义 .本文以淡水中原生动物群落为试验对象对锐劲特和高效氯氰菊酯的急性毒性和联合毒性进行研究 .实验结果表明 ,锐劲特、高效氯氰菊酯对原生动物群落的48h LC₅₀ 分别为35.83mg·L^-1,1.92mg·L^-1.锐劲特 高效氯氰菊酯联合毒性测定是以等毒性比混配 (配比为18.6∶1)进行的 ,其48h联合毒性相加指数AI为-0.08,两者表现为弱的拮抗作用 .在低剂量锐劲特和高效氯氰菊酯的联合作用下 ,原生动物群落功能类群发生变化 ,食藻类和食肉类原生动物种类和数量将减少 ,而食菌和碎屑类原生动物将成为相对优势种类 .     

利用模式动物线虫追踪造纸厂废水中酸碱类毒物的研究

在毒性鉴别评价技术TIE程序中引入模式动物线虫,并通过寿命、半数致死天数、生殖速度、生殖能力、身体运动行为等指标进行造纸厂工业废水中酸碱类毒物的毒性评价研究。结果表明,对线虫生命周期的影响程度上：2号>4号>1号>3号,对世代时间的影响程度上：2号>1号>3号?4号,对产卵数目与头部摆动频率的影响效应相当：1号?2号>3号?4号,对身体弯曲次数的影响程度上：1号?2号>3号>4号,且2号水样对线虫所有指标皆呈极显著性影响（p<0.01）。因此,造纸废水中的易受酸性影响的碱类毒物毒性相对最强,而易受碱性影响的酸类毒物以及颗粒状毒物只是对线虫具有一定程度的影响,或者影响某一特定的方面。该研究策略有效地对造纸厂工业废水中的酸碱性毒物的生态毒性进行了评价。