孙振兴，孙鹏

（鲁东大学生命科学学院，山东 烟台 264025）

两种水温条件下镉对菲律宾蛤仔的急性毒性

孙振兴，孙鹏

（鲁东大学生命科学学院，山东 烟台 264025）

分别在两种不同水温条件下，采用静水试验法，进行了Cd2+对菲律宾蛤仔的急性毒性实验，以概率单位法求得Cd2+对菲律宾蛤仔的半致死质量浓度（LC50）。结果表明，在12 ± 0.5℃水温下，Cd2+对菲律宾蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分别为95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；在17±0.5℃水温下，Cd2+对菲律宾蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分别为70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L。水温12℃和17℃时，Cd2+对菲律宾蛤仔的96 h最大容许质量浓度分别为0.113 mg/L和0.144 mg/L。Cd2+对菲律宾蛤仔属于高度毒性物质，并且随着水温的升高，Cd2+的毒性作用增强。

菲律宾蛤仔；镉；急性毒性；水温

海洋环境污染特别是重金属污染，已对海洋生物尤其是底栖双壳贝类的生长发育、繁殖和水产品食品安全构成了严重威胁[1-3]，其中Cd是海洋中最常见的重金属污染之一。Cd是生物生命活动中的非必需元素，其原子结构使之极易进入生物组织和细胞，同酶蛋白活性中心的巯基结合，引起酶空间构象改变[4,5]，还能抑制借助分子伴侣进行的蛋白质折叠和装配[6]，从而导致机体酶活性下降，使生物体受到毒害。

菲律宾蛤仔 (Ruditapes philippinarum) 是我国南北方沿海的一种重要滩涂养殖经济贝类，由于近年来海洋环境污染，导致其生存环境日趋恶劣，极大地制约了菲律宾蛤仔养殖业的健康发展。因此，探明重金属对菲律宾蛤仔的毒性作用，可以为评价菲律宾蛤仔养殖水环境、保障养殖菲律宾蛤仔的食品安全，提供科学依据。

有关重金属对菲律宾蛤仔的毒性，国内已开展了很多相关研究工作，刘琼玉等[7]进行了Zn、Pb对菲律宾蛤仔的急性毒性试验；戴家银等[8]报道了Pb和Zn混合液在菲律宾蛤仔体内的积累及其致毒效应；周一兵等[9]测定了Hg2+、Cu2+和Zn2+慢性毒性作用对菲律宾蛤仔耗氧率和氨氮排泄率的影响；蔡立哲等[10]分析了菲律宾蛤仔对Zn、Pb的积累特征；韩明辅等[11]研究了菲律宾蛤仔在沉积物中对Cd的蓄积效应；乔庆林等[12]测定了菲律宾蛤仔对4种重金属Hg、Pb、Cd和As的生物富集动力学参数。但有关Cd对菲律宾蛤仔的急性致毒效应尚未见报道。本文在实验室两种不同水温条件下，进行了Cd对菲律宾蛤仔（以下简称蛤仔）的急性毒性实验，现报道如下。

1 材料和方法

1.1 实验动物与试剂

实验用活体蛤仔购自烟台水产品市场，选择贝壳无破损、活力正常、大小基本一致的个体，在实验室水族箱内暂养2～3天后用于实验。实验用蛤仔为2龄贝，平均壳长为36.0 ± 4.2 mm，平均活体重为 8.5 ± 2.7 g。氯化镉（CdCl2· 2½ H2O）为国产分析纯，用双蒸水配成一定质量浓度的母液，使用时用移液器加入海水中稀释至所需质量浓度。

1.2 实验条件与方法

采用 96 h静水试验法[13]，根据预试验确定的Cd2+质量浓度范围，按等对数间距设置不同梯度的实验组，另设空白对照组。实验用海水盐度30，pH 8.2，海水中Cd的本底值符合有关水质标准[14]，各实验组的质量浓度值不包括海水本底值。实验期间水温分别为12 ± 0.5℃、17 ± 0.5℃。实验容器为 4 L塑料桶，每个塑料桶内放置 10只蛤仔，各实验组均设双样重复。实验期间不投饵，24 h全量换水1次，每次换水后将各容器中的 Cd2+调整到初始质量浓度。观察记录蛤仔活动状况和死亡数，及时拣出死亡个体，以免影响水质。蛤仔死亡个体的判断标准为：双壳张开不能闭合、刺激时水管和足不能伸缩[7]。

1.3 数据分析

根据各实验组蛤仔的24 h、48 h、72 h和96 h死亡数，用StatPlus 2007软件的Probit Analysis（概率单位分析）进行数据处理，建立 Cd2+质量浓度的对数（x）与蛤仔死亡率的概率单位（Y）之间的直线回归方程，分别求出不同暴露时间下 Cd2+对蛤仔的半致死质量浓度（LC50）及其95%置信区间，并按下式计算Cd2+对蛤仔的96 h最大容许质量浓度（maximum permissible concentration，MPC）：MPC＝96 h LC50×0.01[15]。

2 结 果

2.1 蛤仔的中毒症状

无论在水温12℃和17℃时，蛤仔对Cd2+的中毒症状基本相同。实验初始阶段，在≤24.0 mg/L的实验组，实验开始后至12 h左右，蛤仔的活动状况基本无异常，与对照组的蛤仔一样，足伸缩自如，水管喷水活跃；12 h后个别蛤仔开始出现紧闭双壳、不活动的现象；在＞24.0 mg/L的实验组，蛤仔放入水中后，短时间内即有部分个体表现出对 Cd2+的敏感性而紧闭双壳，偶尔伸缩水管或足。随着Cd2+暴露时间的持续，不同剂量的各实验组的蛤仔都相继出现微微张开双壳，对外界刺激反应迟钝，水管和足伸缩缓慢，继而双壳完全张开而死亡。在17℃实验组，蛤仔的中毒症状在时间上比12℃实验组表现得更早一些。

2.2 Cd2+对蛤仔的急性致死效应

整个实验过程中，12℃和17℃条件下对照组的蛤仔均无一死亡。实验组 Cd2+对蛤仔的急性致死效应如图1所示。从图中可以看出，在24 h，当Cd2+≤37.0 mg/L时，12℃和17℃组蛤仔的死亡率都不超过10%；当Cd2+≥42.0 mg/L时，蛤仔的死亡率由15%逐渐增大至40%，且17℃组的死亡率明显高于12℃组，表明温度升高加剧了Cd2+的毒性。

至48 h时，Cd2+剂量为37.0 mg/L实验组的蛤仔死亡率升高，其中以17℃组尤为明显、死亡率达60%；在Cd2+＞37.0 mg/L的各实验组，死亡率均呈现明显的上升趋势，56.0 mg/L的12℃、17℃组的死亡率分别达到65%和85%。

至72 h，各实验组蛤仔的死亡率持续增大，Cd2+≤37.0 mg/L的各组中，17℃组的死亡率均大于12℃组；在Cd2+剂量为49.0 mg/L和56.0 mg/L组，12℃和 17℃组蛤仔的死亡率均达到 100%，表明随着Cd2+暴露时间的持续，其毒性已产生蓄积效应。96 h时，由于Cd2+的蓄积毒性效应进一步加剧，12℃和17℃组蛤仔的累积死亡率基本相同、均达到65%以上，42.0 mg/L组的蛤仔也全部死亡。

2.3 Cd2+对蛤仔的半致死质量浓度和最大容许质量浓度

根据各实验组蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h死亡率，建立Cd2+质量浓度的对数（x）与蛤仔死亡率的概率单位（Y）之间的直线回归方程，并根据这些方程分别求出了不同暴露时间下 Cd2+对蛤仔的LC50及其95%置信区间（表1）。从表1中可以看出，水温 12℃条件下，Cd2+对蛤仔的 24 h、48 h、72 h和96 h的LC50分别为95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；水温17℃条件下，Cd2+对蛤仔的24 h、48 h、72 h和96 h的LC50分别为70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L，表明随着水温的升高，Cd2+的毒性效应增强。根据96 h LC50计算的MPC分别为：12℃时0.113 mg/L；17℃时0.144 mg/L。

图1 Cd2+对菲律宾蛤仔的急性致死效应Fig. 1 Acute lethiferous effect of Cd2+on clam Ruditapes philippinarum

表1 Cd2+对菲律宾蛤仔急性毒性作用的分析Tab. 1 Analysis of acute toxicity of Cd2+acting on clam Ruditapes philippinarum

3 讨 论

本文中Cd2+对菲律宾蛤仔48 h和96 h的LC50，12℃时分别为46.87 mg/L和11.31 mg/L；17℃时分别为35.28 mg/L和14.38 mg/L。与其它重金属相比，Zn对菲律宾蛤仔48 h和96 h的LC50分别为147.91 mg/L和16.40 mg/L；Pb对菲律宾蛤仔48 h和96 h的LC50分别为31.62 mg/L和14.28 mg/L[7]，这说明在Cd、Pb、Zn三种重金属中，Cd与Pb对菲律宾蛤仔的毒性较为接近，而Zn对菲律宾蛤仔的毒性较小。参照化学物质对鱼类的毒性分级标准[16]，LC50＜ 1 mg/L为剧毒；LC50=1～100 mg/L为高毒；LC50=100～1 000 mg/L 为中等毒性；LC50=1 000 ～10 000 mg/ L为低毒；LC50＞ 10 000 mg/L为微毒。结合本文结果可以看出，Cd2+对菲律宾蛤仔的毒性属于高毒。韩明辅等[11]进行的菲律宾蛤仔在加标沉积物中对Cd的蓄积实验表明，Cd的质量浓度越高，菲律宾蛤仔体内的Cd蓄积量越大，当蛤仔体内的Cd蓄积量在96 h内达到3.0 µg /g左右，就能导致其死亡，这也说明了Cd对菲律宾蛤仔的毒性很大。

重金属对各种生物的毒性作用，与重金属本身的存在形态、化学结构、环境的理化因子、实验条件等因素密切相关，还因生物种类及其个体大小、生物体对重金属的耐受程度而异。有关Cd2+对双壳贝类毒性作用的研究表明，Cd2+对5月龄海湾扇贝 (Argopecten irradians) 的24 h、48 h和96 h LC50分别为5.85 mg/L、4.52 mg/L和3.45 mg/L[17]；Cd2+对青蛤 (Cyclina sinensis) 幼贝的96 h LC50为14 mg/L[18]。由此可见，菲律宾蛤仔对Cd2+的耐受性较强，与青蛤类似。

由本文估算得出的Cd2+对菲律宾蛤仔的96 h最大容许质量浓度分别为：12℃时0.113 mg/L，17℃时0.144 mg/L；乔庆林等[12]通过测定菲律宾蛤仔对Cd的生物富集动力学参数，得出的菲律宾蛤仔养殖水体中Cd的安全限量为0.026 mg/L。虽然不同条件和方法所得到的指标参数值不同，但需要指出的是，无论是96 h最大容许质量浓度还是安全限量，它们所表示的仅仅是菲律宾蛤仔对Cd的忍受程度，而并非养殖菲律宾蛤仔的水质Cd指标。上述指标都远高于菲律宾蛤仔养殖技术规范中Cd≤0.005 mg/L的水质标准[14]规定，这意味着在Cd含量超标的海水中蛤仔也能正常存活和生长，这是一个值得注意的问题。考虑到毒性物质的蓄积效应和养殖蛤仔的食品安全，在生产实际中应按照现行水质标准，严格控制养殖用海水的水质，不应在超标海水中进行养殖，并加强对养殖贝类产品中重金属含量的检测，以防止重金属超标[19]。

4 结 论

a ) 水温12℃条件下，Cd2+对菲律宾蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分别为95.05 mg/L、46.87 mg/L、32.65 mg/L和11.31 mg/L；水温17℃条件下，Cd2+对菲律宾蛤仔的24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分别为70.08 mg/L、35.28 mg/L、22.36 mg/L和14.38 mg/L。

b ) 12℃和17℃时，Cd2+对菲律宾蛤仔的96 h最大容许质量浓度分别为0.113 mg/L和0.144 mg/L。

c ) Cd2+对菲律宾蛤仔的毒性属于高度毒性物质，且随着水温的升高，毒性作用增强。

d ) 菲律宾蛤仔在Cd含量超标的海水中也能正常存活和生长，这是一个值得注意的问题。为保障养殖蛤仔的食品安全，在生产中应严格控制养殖用海水的水质，不应在超标海水中进行养殖。

[1] 李宝泉, 李新正, 于海燕, 等. 胶州湾底栖软体动物与环境因子的关系 [J]. 海洋与湖沼, 2005, 36(3): 193-198.

[2] 王志铮, 王伟定, 杨阳, 等. 4种重金属离子对彩虹明樱蛤(Moerella iridescens) 的急性致毒效应 [J]. 海洋与湖沼, 2007,38(4): 373-378.

[3] 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.

[4] Basha P S, Rani A U. Cadmium-induced antioxidant defense mechanism in freshwater teleost Oreochromis mossambicus (Tilapia)[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2003, 56(2): 218-221.

[5] 王桂燕, 胡筱敏, 周启星, 等. 镉对草鱼的急性毒性效应及SOD的影响 [J]. 东北大学学报(自然科学版), 2007, 28(12):1758-1761.

[6] Sharma S K, Goloubinoff P, Christen P. Heavy metal ions are potent inhibitors of protein folding [J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2008, 372(2): 341-345.

[7] 刘琼玉, 洪华生, 蔡立哲. 重金属锌、铅对菲律宾蛤仔的急性毒性试验 [J]. 台湾海峡, 1997, 16(1): 50-54.

[8] 戴家银, 刘琼玉, 洪华生. 铅和锌混合液在菲律宾蛤仔体内的积累及其致毒效应 [J]. 南京大学学报, 1998, 34(6): 712-718.

[9] 周一兵, 尹春霞, 杨建立. 菲律宾蛤仔的呼吸与排泄对三种重金属慢性毒性的反应 [J]. 大连水产学院学报, 1998, 13(1): 8-16.

[10] 蔡立哲, 洪华生, 洪丽玉. 菲律宾蛤仔对锌、铅的积累特征 [J].环境科学学报, 1999, 19(3): 319-322.

[11] 韩明辅, 贾树林, 闫启仑, 等. 菲律宾蛤仔对Cd加标沉积物的蓄积实验 [J]. 海洋环境科学, 1999, 18(3): 53-55.

[12] 乔庆林, 姜朝军, 徐捷, 等. 菲律宾蛤仔养殖水体中4种重金属安全限量的研究 [J]. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2006,25(1): 5-9.

[13] 孙振兴, 陈书秀, 陈静, 等. 四种重金属对刺参幼参的急性致毒效应 [J]. 海洋通报, 2007, 26(5): 80-85.

[14] 中华人民共和国农业部. 中华人民共和国农业行业标准: NY/T 5289-2004, 无公害食品 菲律宾蛤仔养殖技术规范 [S]. 北京:中国农业出版社, 2004: 1-7.

[15] Marino B J C, Poza E, Vazqez E, et al. Comparative toxicity of dissolved metals to early larval stages of Palaemon serratus, Maja squinado and Homarus gammarus (Crustacea: Decapoda) [J].Archive of Environmental Contamination and Toxicity, 2000, 39(3):345-351.

[16] 周永欣, 章宗涉. 水生生物毒性试验方法 [M]. 北京: 农业出版社, 1989: 18-19.

[17] 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.

[18] 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.

[19] 孙振兴, 王慧恩, 王晶, 等. 汞、镉、硒对刺参幼参的单一毒性与联合毒性 [J]. 海洋与湖沼, 2009, 40(2): 228-234.

Acute toxicity of cadmium to clam (Ruditapes philippinarum)under two different water temperatures

SUN Zhen-xing, SUN Peng
( College of Life Science, Ludong University, Yantai 264025, China )

The acute toxicity of cadmium to clam (Ruditapes philippinarum) was determined in still water under two different water temperatures respectively, and median lethal concentration (LC50) of Cd2+to clam was computed with method of probit analysis. The results showed that the LC50of 24 h, 48 h, 72 h and 96 h of Cd2+acting on clam was 95.05, 46.87, 32.65 and 11.31 mg/L at the water temperature of 12 ± 0.5 ℃, respectively. The LC50of 24 h, 48 h, 72 h and 96 h of Cd2+acting on clam was 70.08, 35.28, 22.36 and 14.38 mg/L at the water temperature of 17 ± 0.5 ℃,respectively. The maximum permissible concentration of 96 hours of Cd2+to clam was 0.113 and 0.144 mg/L at the 12 ℃ and 17 ℃, respectively. The Cd2+to clam was comparatively higher toxicant, and the toxicity effect of Cd2+was increased with the increasing water temperature.

clam (Ruditapes philippinarum); cadmium; acute toxicity; water temperature

X503.225；Q959.21

A

1001-6932(2010)03-0316-04

2009-08-11；

2009-10-30

鲁东大学学科建设经费资助

孙振兴 ( 1956－)，男，教授，研究方向为海洋无脊椎动物繁育与养殖。电子邮箱：sunzx@public.ytptt.sd.cn