不同浓度三聚氰胺对裂足臂尾轮虫急性毒性和生活史参数的影响

来源 :安徽农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahehehehehe
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 [目的]研究不同浓度三聚氰胺对裂足臂尾轮虫的急性毒性和生活史参数的影响。[方法]以裂足臂尾轮虫为受试动物,研究不同浓度(600、1 200、1 800 mg/L)的三聚氰胺对其存活率、繁殖率、生命期望、净生殖率、世代时间和内禀增长率的影响。[结果]急性毒性试验结果表明三聚氰胺对裂足臂尾轮虫的48 hLC50为2 206.376 mg/L,95%置信区间为1 822.866~2 850.378 mg/L。与对照组相比,不同浓度三聚氰氨都显著降低了轮虫的生命期望、净生殖率和世代时间。当三聚氰氨浓度达到1 800 mg/L时,轮虫的内禀增长率显著降低。[结论]该研究可为评价三聚氰胺的毒性提供一些理论基础。
  关键词三聚氰胺;裂足臂尾轮虫;急性毒性;生活史参数
  中图分类号963.21+4文献标识码
  A文章编号0517-6611(2016)02-104-03
  Abstract [Objective] The aim was to study the effect of different concentrations of melamine on acute toxicity and life history parameters of Brachionus diversicornis.[Method] Taking Brachionus diversicornis as test animal,effects of different concentrations(600,1 200 and 1 800 mg/L)of melamine on survival and reproduction rate,life expectation,net reproductive rate,generation rate and intrinsic growth rate were studied.[Result] The results showed that the 48 h LC50 value of melamine to Brachionus diversicornis was 2 206.376 mg/L,with 95% confidence interval of 1 822.866-2 850.378 mg/L.Compared with the control,different concentrations of melamine significantly decreased the life expectation,net reproductive rate and generation time.The intrinsic growth rate was significantly suppressed only when the concentration of melamine was 1 800 mg/L.[Conclusion] The study can provide some theoretical basis for toxicity evaluation of melamine.
  Key words Melamine; Brachionus diversicornis; Acute toxicity; Life history parameters
  三聚氰胺(Melamine)是一种含氮有机化合物,俗称蛋白精,主要作为化工原料被大多数人用于塑料和装修材料加工等行业[1]。由于三聚氰胺对受试动物的半致死浓度和EC50值[2,3]较高,三聚氰胺被大多数人认为是低毒物质[1-4]。研究表明,高剂量三聚氰胺长时间喂养大鼠可能诱发膀胱结石,进而导致膀胱癌的发生[2,5]。目前,有关三聚氰胺的毒性研究主要集中在哺乳类动物上,而对水体中浮游动物的生殖及发育的影响研究较少,因此有必要开展三聚氰胺对浮游动物的毒性的影响的研究。
  轮虫是广泛分布于浅水湖泊和池塘中的浮游动物,具有生长周期短、易培养和对毒物较敏感等特点,被普遍用于毒理学和水环境检测研究中[6]。笔者以裂足臂尾(Brachionus diversicornis)为受试生物,研究了三聚氰胺对其急性毒性和生活史参数的影响,旨在为评估三聚氰胺对浮游动物生殖和发育的影响提供一些基础资料。
  1材料与方法
  1.1轮虫的来源与预培养
  试验所用裂足臂尾轮虫采自武汉市南湖。在实验室内(25±1) ℃、自然光照下对轮虫进行纯化培养,每天投喂密度约为2.0×106 个/mL的蛋白核小球藻[7],培养3个月以上。所用的轮虫培养液为EPA[8],培养容器为50 mL烧杯。预培养期间,每天投喂密度约为2.0×106 个/mL的蛋白核小球藻并且更换1次轮虫培养液,同时去除部分个体使轮虫始终处于指数增长期[7,9-10];每12 h悬浮1次培养体系,使藻液均匀。
  1.2饵料
  蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa),购自中国科学院武汉水生生物研究所;采用SE培养基,置于光照强度2 000 lx、光照周期L∶D=12∶12、温度25 ℃的培养箱中培养,使用前需要离心浓缩。
  1.3试验药品
  三聚氰胺(Melamine),分析标准纯,纯度99%,购自上海国药集团化学试剂有限公司。
  1.4急性毒性试验三聚氰胺呈白色粉末状,水中溶解度较小(3 240 mg/L,23 ℃)[11]。以EPA为溶剂,将三聚氰胺配制成浓度3 000 mg/L的母液,常温下保存。急性毒性试验共设置6个浓度梯度,分别为500、1 000、1 500、2 000、2 500和3 000 mg/L,另设置1个空白对照。每组3个重复[10]。试验在容积为6 mL的特制玻璃杯中进行。试验所需浓度皆使用EPA进行稀释。   试验期间,随机吸取预培养体系中的非混交雌体若干,在相同条件下继续培养。约2~4 h后,吸取大小相当的健康幼体[7],每组10只轮虫幼体,并加入6 mL特定浓度的三聚氰胺溶液。试验在25 ℃的光照培养箱中进行,在此期间不喂食。48 h后,在解剖镜下观察轮虫存活情况。根据轮虫的死亡情况,采用Probit法[10,12]计算半致死浓度(Median lethal concentration,48 h LC50)。
  1.5生活史参数试验
  试验时,随机吸取预培养体系中的非混交雌体若干,在相同条件下继续培养。约2~4 h后,吸取大小相当的健康幼体[7]。设置试验Ⅰ组(600 mg/L三聚氰胺)、试验Ⅱ组(1 200 mg/L三聚氰胺)、试验Ⅲ组(1 800 mg/L三聚氰胺)和1个对照组。每组10只幼体,均设3个重复。
  试验在每孔容积为2 mL的定制24孔板中进行。每孔放1只幼体并加入含有2×106个/mL小球藻的各浓度测试液,使总体积达到1 mL[7]。试验在25 ℃的光照培养箱中进行。试验开始后,每12 h观测1次轮虫存活情况、产卵数、孵化的幼体数,并记录观察结果。然后,除去幼体并重悬1次测试液,每24 h换1次测试体系。
  参照高晓平等[13]的方法,测定以下指标:①特定年龄存活率(lx):X年龄组开始时的存活率;②特定年龄繁殖率(mx):X年龄组的出生个体百分比;③净生殖率(R0):种群经过一个世代后的净增长率,按以下公式计算:R0=lxmx; ④世代时间(T):亲代出生到子代出生所经历的时间;
  ⑤生命期望(ex):进入X龄期的个体平均寿命的估计值,按照以下公式计算:ex=Tx/nx;⑥内禀增长率(rm):特定条件下种群的最大增长率,根据方程nx=0e-rxlxmx=1计算出r的精确值(r即为rm)。
  1.6数据处理
  采用SPSS 17.0统计软件对试验数据进行统计与分析,运用单因素分析(Oneway ANOVA)和多重比较(LSD检验),分析各处理组与对照组的差异显著性。
  2结果与分析
  2.1急性毒性试验急性毒性试验表明,三聚氰胺对裂足臂尾轮虫的48 h LC50值为2 206.376 mg/L,95%的置信区间为1 822.866~2 850.378 mg/L。
  2.2 三聚氰胺对特定年龄轮虫存活率和繁殖率的影响
  从图1可以看出,对照组与3个试验组均随着时间的推移,裂足臂尾轮虫的存活率逐渐下降,且3个试验组较对照组呈明显下降的趋势。前48 h内,对照组没有死亡个体,而3个试验组均出现死亡个体,其中试验Ⅱ组在24 h出现死亡个体;240 h,试验Ⅱ组的个体全部死亡;252 h,试验Ⅲ组裂足臂尾轮虫全部死亡;300 h,对照组和试验Ⅰ组裂足臂尾轮虫全部死亡。
  从图2可以看出,对照组和各试验组均从24 h开始繁殖,但是与对照组相比3个试验组的繁殖时间明显缩短。其中,132 h时,试验Ⅲ组裂足臂尾轮虫不再繁殖;144 h,试验Ⅱ组不再繁殖;240 h,试验Ⅰ组裂足臂轮虫不再繁殖,而对照组在300 h时仍有个体繁殖。另外,除了对照组的最高峰值出现在48 h外,3个试验组的最高峰值均出现在36 h。
  2.3三聚氰胺对轮虫生活史参数的影响
  单因素方差分析表明,不同浓度三聚氰胺对轮虫各生活史参数均有显著影响(P<0.05)。多重比较分析表明,与对照组相比,600、1 200和1 800 mg/L的三聚氰胺均显著降低了轮虫的生命期望、净繁殖率和世代时间(P<0.05);当三聚氰胺浓度为1 800 mg/L时,轮虫的内禀增长率显著降低(P<0.05)(表1)。
  3讨论与结论
  已有研究表明,三聚氰胺对小鼠等哺乳动物均表现为无毒或弱毒[14]。在水生动物的急性毒性试验中,以斑马鱼为受试对象时,低浓度(0.1和0.5 g/L)的三聚氰胺对斑马鱼几乎没有影响,而较高浓度(1.5、2.0和2.5 g/L)的三聚氰胺对其影响较大[15]。以花鲈、吉富罗非鱼为受试对象时, LC50大于3 500 mg/L,均没有表现出毒性[3,16]。以萼花臂尾轮虫为受试对象时,24 h LC50值为2 627.00 mg/L,已接近水中最大溶解度,表明高浓度三聚氰胺对萼花臂尾轮虫有一定的毒性,但毒性较弱[10]。笔者以裂足臂尾轮虫为受试动物,48 h LC50值为2 206.376 mg/L,说明高浓度三聚氰胺对裂足臂尾轮虫也有一定的毒性,但毒性较弱。
  三聚氰胺不仅是含有环丙氨嗪成分的杀虫剂在动、植物体内代谢之后的产物[14],同时也是一种常用的有机化工的中间产品,可以通过装修业、造纸业和纺织业的等生产途径进入自然环境中,但目前尚未见到三聚氰胺在水体中存在大量残留的相关报道,只在日本的某河水中检测到三聚氰胺的含量仅为0.000 1~0.007 6 mg/L[10,17]。结合已有的研究结果以及该研究中急性毒性试验结果,基本可以认为自然水体中的三聚氰胺浓度几乎不会对水生动物产生毒性。
  生活史参数试验不仅是研究种群生态学的一种基本方法,而且对评价生态毒理学有着重要意义[18]。在毒性试验中,不仅受试动物会受到有毒物质的影响,而且试验中作为食物的藻类也会受到有毒物质的影响。研究表明,不同浓度的三聚氰胺对近头状伪蹄形藻(Pseudokirchneriella subcapitata)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生长存在不同程度的影响[19],这就意味着生活在含有三聚氰胺水体中的轮虫将面临来自三聚氰胺本身和藻类富集所造成的2个方面的毒性效应,该试验中暂没有考虑藻类富集这个方面的影响,今后有待进一步研究。由于轮虫从外界获取的能量主要是用于自身的生长和生殖,所以在其面临外界毒物的影响时,其存活率和繁殖率会首先做出响应[20],因此笔者选取存活率和繁殖率作为观测指标。   已有研究表明轮虫生活史参数会随着污染物的种类以及浓度的不同而表现出不同的敏感程度。A.FernandezCasalderrey等[21]研究发现低浓度硫丹对轮虫的生命期望值没有影响,但高浓度硫丹却使生命期望值显著降低。Zha等[22]研究发现十氯丹对轮虫的生命期望值没有影响。 Huang等[23]研究发现一定浓度的艾氏剂能使净生殖率和内禀增长率显著上升。Ferrando等[24]研究发现轮虫的净增长率和种群增长率比生命期望和世代时间更加敏感[9]。Rao等[25]和Xi等[26]研究表明,轮虫的种群内禀增长率是监测水体污染物毒性的较敏感指标,但Janssen等[27]研究发现内禀增长率并不总是最敏感的的指标,有时净繁殖率更为敏感。该试验结果发现,随着三聚氰胺浓度的增加,世代时间是最为敏感的指标,而种群内禀增长率是最不敏感的指标,这可能与笔者选取的污染物种类及设置的三聚氰胺浓度等因素有关。
  笔者对三聚氰胺的毒性有了更深入地了解,并在一定程度上弥补了三聚氰胺对轮虫的生命表参数的不足,为三聚氰胺的合理使用提供了一定的依据。然而,该试验只研究了水体中的三聚氰胺对轮虫的影响,忽略了三聚氰胺对藻类的富集毒性而对轮虫造成的二次影响,因此值得以后进一步研究。
  笔者对不同浓度三聚氰胺对裂足臂尾轮虫的急性毒性试验表明裂足臂尾轮中的48 h LC50值为2 206.376 mg/L,说明了高浓度的三聚氰胺对轮虫还是有一定的毒性,但是,毒性较弱。但是,自然水体中的三聚氰胺浓度不如试验中设置浓度那么高,可以认为自然水体中三聚氰胺对水生动物几乎无毒。生活史参数试验表明,裂足臂尾轮的存活率随着三聚氰胺浓度的增加呈明显下降趋势;繁殖时间也随着浓度的增加而明显缩短,3个试验组较对照组的峰值提前,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的最高峰值大于对照组,可以认为低浓度的三聚氰胺可以在短时间内刺激轮虫的繁殖,说明在受到外来毒物的胁迫时轮虫能够在一定浓度下通过提高繁殖率来对抗不良环境,从而保证种群的延续性。另外,生命期望、净繁殖率和时代时间均随着三聚氰胺浓度的增加而显著下降(P<0.05),而内禀增长率在600和1 200 mg/L的三聚氰胺作用下均没有显著差异(P>0.05),当三聚氰胺浓度达到1 800 mg/L时内禀增长率才显著下降(P<0.05)。
  该试验中裂足臂尾轮虫的较敏感指标为世代时间,进一步验证了不同污染物及其浓度对不同的受试动物具有不同的敏感性。
  参考文献
  [1]
  汪家铭.我国三聚氰胺发展概况及市场前景[J].氮肥技术,2007(6):15-22.
  [2] MELNICK R L,BOORMAN G A,HASEMAN J K,et al.Urolithiasis and bladder carcinogenicity of melamine in rodents[J].Toxicology & applied pharmacology,1984,72(2):292-303.
  [3] 刘海燕,张伟,薛敏,等.三聚氰胺对花鲈的急性毒性实验研究[J].水生生物学报,2009(2):157-163.
  [4]王世忠,陆荣柱,高坚瑞,等.三聚氰胺的毒性研究概况[J].国外医学(卫生学分册),2009(1):14-18.
  [5] OKUMURA M,HASEGAWA R,SHIRAI T,et al.Relationship between calculus formation and carcinogenesis in the urinary bladder of rats administered the nongenotoxic agents thymine or melamine[J].Carcinogenesis,1992,13(6):1043-1045.
  [6] SNELL T W,JANSSEN C R.Rotifers in ecotoxicology: A review[J].Hydrobiologia,1995,313(1):231-247.
  [7] 刘剑锋,耿红,贺萌.杀虫剂西维因对萼花臂尾轮虫急性毒性和生活史参数的影响[J].农业环境科学学报,2014(12):2315-2320.
  [8] USEPA.Methods for measuring the acute toxicity of effluents to freshwater and marine organisms:EPA/600/485/013[S].Washington DC:US,Environmental Protection Agency,1985:216.
  [9] 石娟,席贻龙,杨琳璐,等.不同藻密度下Cd2+浓度对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数的影响[J].应用生态学报,2010(6):1614-1620.
  [10] 李晨.三聚氰胺生产过程中固体废弃物的资源化基础研究[D].郑州:郑州大学,2003.
  [11] FINLEY D J.Probit analysis[M].3rd ed.London: Cambridge Univ Press,1971.
  [12] KREBS C J.Ecology:The experimental analysis of distribution and abundance[M].New York:Harper & Row,1972.
  [13] 高晓平,黄现青,魏战勇,等.三聚氰胺毒理学研究进展[J].浙江农业科学,2009(1):12-14.
  [14] 王逸初,施扬,闫白洋,等.三聚氰胺对斑马鱼生理损伤和遗传毒性的研究[J].生物学教学,2009(5):64-66.   [15] 刘海燕,张伟,薛敏,等.三聚氰胺对吉富罗非鱼的急性毒性研究[J].河北师范大学学报(自然科学版),2009,33(5):659-665.
  [16] 温新利,席贻龙,杨宇峰,等.高浓度三聚氰胺对萼花臂尾轮虫生殖策略的影响[J].动物学杂志,2011,46(1):62-67.
  [17] ORGANIZATION W H,ONYON L,DIVER B.Toxicological and health aspects of melamine and cyanuric acid[C]//Report of a WHO expert meeting in collaboration with FAO and supported by health Canada,Ottawa,Canada.Geneva,2009.
  [18] KAMMENGA J,LASKOWSKI R.Demography in ecotoxicology[M].Chichester,UK:John Wiley and Sons,2000.
  [19] 裴国凤,刘国祥.三聚氰胺对藻类的毒性效应研究[J].水生生物学报,2010(5):973-978.
  [20] 李博.生态学[M].北京:高等教育出版社,2000:70-83.
  [21] FERNANDEZCASALDERREY A,FERRANDO M D,ANDREU-MOLINER E.Demographic parameters of Brachionus calyciflorus Pallas (Rotifers) exposed to sublethal endosulfan concentrations[J].Hydrobiologia,1991,226(2):103-110.
  [22] ZHA C W,XI Y L,HUANG L,et al.Effect of sublethal exposure to chlordecone on life history characteristics of freshwater rotifer Brachionus calyciflorus pallas[J].Bulletin of environmental contamination & toxicology,2007,78(1):79-83.
  [23] HUANG L,XI Y L,ZHA C W,et al.Effect of aldrin on life history characteristics of rotifer Brachionus calyciflorus Pallas[J].Bulletin of environmental contamination & toxicology,2007,79(5):524-528.
  [24]
  FERRANDO,M D,SANCHO E,ANDREUMOLINER E.Chronic toxicity of fenitrothion to an algae (Nannochloris oculata), a rotifer (Brachionus calyciflorus),and the cladoceran (Daphnia magna)[J].Ecotoxicology & environmental safety,1996,35(2):112-120.
  [25] RAO T R,SARMA S S S.Demographic parameters of Brachionus patulus Muller (Rotifera) exposed to sublethal DDT concentration at low and high food levels[J].Hydrobiologia,1986,139(3):193-200.
  [26] XI Y L,HU H Y.Effect of thiophanate-methyl on the reproduction and survival of the freshwater rotifer Brachionus calyciflorus Pallas[J].Bulletin of environmental contamination & toxicology,2003,71(4):722-728.
  [27] JANSSEN C R,PERSOONE G,SNELL T W.Cystbased toxicity tests.VIII.Shortchronic toxicity tests with the freshwater rotifer Brachionus calyciflorus[J].Aquatic toxicology,1994,28:243-258.
其他文献
【摘 要】现在小学语文学习的课文数量比较多,一些文章的内容和格式也存在相似之处,为了提高学生的学习成绩,提高教师的教学效果,可以采用群文阅读的方式来提高学习效率。在小学语文教学中开展群文阅读教学,有利于提高学生的阅读速度,增加阅读数量,可谓是一种新型的阅读教学模式。这种教学模式提倡小学生进行多种类文章的阅读,从而能够大大促进学生语文素质的有效提升。本文就此探讨了小学语文教学中“群文阅读”教学模式的
【摘要】一直以来,人们对《韩非子》的伦理思想和法治理论褒贬不一,尤其是儒法之间(礼法)争议不断,本文通过综述各家有关韩非子人性自利自为思想,并进行深入细致的比较研究,旨在对传统法家思想(以韩非自利自为思想为代表)以伦理学视角进行哲学的反思,思考其带给我们可值得借鉴的“无知之幕”,探析当代社会市场经济体系的理性规范和价值观念。  【关键词】韩非 自为 理性 引导  【中图分类号】B82-09 【文献
为了解精神病人住院期的心理需要,以便进行针对性的治疗和护理,也为改进服务态度,提高服务质量取得客观依据,对60名男性精神分裂症病人进行了心理需要调查。
摘要[目的]筛选冬季清园时防治菱纹叶蝉有效药剂。[方法]通过室内毒力测定试验和田间防效试验研究了印楝素等5种植物源杀虫剂对菱纹叶蝉的防治效果。[结果]冬季清园使用0.5%藜芦碱可溶性液剂防治菱纹叶蝉,持效期长,可维持10~14 d,使用0.3%印楝素乳油持效期为7 d,菱纹叶蝉对它们十分敏感,是防治菱纹叶蝉比较理想的药剂,适宜推广;生产上推荐使用0.5%藜芦碱可溶性液剂1 000倍稀释液和0.3%
[目的]为提高荷兰芹的食用安全性和商业价值,使荷兰芹外观口味俱佳、保存期更长,对荷兰芹的清洗杀菌工艺进行改进。[方法]以荷兰芹为试验对象,利用多槽自动输送式蔬菜清洗工序和次氯
[目的]为鱿鱼墨在饲料、保健品等领域的应用提供理论依据。采用高速离心法精制的鱿鱼墨黑色素与Ca^2+作用,探究酸度、温度、时间、黑色素添加量、Ca^2+浓度及盐度等因素对鱿鱼
针对当前植物生理学实验教学中存在的具体问题,通过整合原有实验内容,构建了包含基础实验模块、综合实验模块和探究实验模块的植物生理学实验课教学模式,并阐述了每个模块的具体内容与考核目标及具体保障措施。通过在实验课教学中的试点应用,旨在使学生在实验教学中由被动学习变为主动学习,不断提高学生的动手及综合分析能力,进而培养学生的科研素质和创新思维。
【摘 要】对于很多小学生来说,学习数学已然成为一件很苦恼的事情,甚至很多学生在面对数学时都产生一定的心理障碍。就目前我国小学数学课堂的教学而言,情况并不容乐观,教学的有效性和教学效率都相对较低。为了改善这种状况,本文提出对小学数学课堂教学的有效性含义与策略进行探究,旨在提高教师的教学水平和教学效率,提高整个教学过程的有效性。  【关键词】小学数学;有效性;方法  【中图分类号】G632 【文献标识