太平洋牡蛎在对Pb-(2+...和排出过程中的生理水平变化_刘伟.pdf

作者简介：刘伟（），女，高级工程师，从事环境监测专业研究。邮箱：。：太平洋牡蛎在对 富集和排出过程中的生理水平变化刘伟，鞠青，刘星辰（山东省青岛生态环境监测中心，山东 青岛 ；烟台大学机电汽车工程学院，山东 烟台 ）摘要：为研究牡蛎对 富集和排出过程中生理代谢的变化，将太平洋牡蛎（）暴露于含有浓度为 的海水中，后转入洁净海水中继续暂养。实验结果表明，在牡蛎对 富集的过程中，其摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率显著提高，转入洁净海水培养后，其摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率迅速降低，左右恢复正常水平。总体来说，在浓度为 海水胁迫下，牡蛎通过提升其生理代谢水平以抵御 的毒性影响，转入洁净海水后，对牡蛎生理代谢产生的毒性影响迅速恢复。关键词：太平洋牡蛎（）；铅离子；摄食率；耗氧率；排氨率重金属是一类备受关注的全球性污染物。由于工业废水及固体废物的不合理处置，导致海水水体受到大量的重金属污染。铅及其络合物还被列为环境内分泌干扰物（，），可通过干扰生物体内激素合成、分泌、运输、反应及代谢等过程，从而影响生物体内的各项生理反应。同时铅还具有与钙、铁和锌等生物必需金属离子相似的生理活性，能够代替这些必需金属离子与蛋白质和分子结合，从而影响海洋双壳类生物的生理代谢。重金属污染物尤其是 胁迫对贝类的影响主要集中在急性毒性、富集以及免疫因子影响等方面，而关于 胁迫对贝类生理代谢影响的研究相对较少。耗氧率、滤水率、摄食率以及排氨率是反应贝类新陈代谢活动的基本指标，同时也能反映贝类的生理状况。重金属污染物通过在生物化学及细胞水平上对贝类产生毒性效应，导致贝类新陈代谢水平降低，从而影响贝类的耗氧率、滤水率、摄食率以及排氨率等生理活动。牡蛎作为一种重要的经济贝类，因其成体终身营固着生活，不可移动，容易受到海洋污染的影响，对重金属污染物具有极强的富集能力。且因其分布广泛，种群数量大，因此牡蛎作为海洋重金属污染的指示生物被广泛应用于研究中。目前，关于重金属对贝类毒性效应的研究主要分为个体、细胞和分子三个水平，而且研究方向主要集中在细胞和分子水平上，贝类生长、繁殖及代谢速率等生理指标方面的研究较少。本实验从太平洋牡蛎（）的生理代谢指标入手，研究了牡蛎受到 胁迫及胁迫后排出 的过程中，贝类的滤水率、摄食率以及排氨率等生理指标的变化，以期为牡蛎等养殖贝类的安全生产提供基础数据，为养殖环境的重金属污染风险评估及渔业水质监测提供参考依据。材料与方法 实验材料及试剂实验于中国海洋大学生态学实验室进行，采用烟台乳山湾附近海域牡蛎养殖场养殖的太平洋牡蛎进行研究。选取大小均匀、个体健壮的太平洋牡蛎作为实验材料，以确保实验对象的代表性及同一性。将牡蛎用毛刷洗刷干净并去除表面的附着物后，置于聚乙烯养殖箱内驯化，养殖箱规格为 ，驯化期间不投喂饵料，连续充气增氧。驯化完成后的太平洋牡蛎以 个 继 河北渔业 年第期（总第 期）研究与探讨续暂养，养殖用水取自青岛太平角附近海域，经过滤、曝气后备用。保持养殖用水的 值为 左右，盐度 ，培养光强 ，光周期为 ，培养温度为（），每 换水，连续充气增氧。期间以金藻和青岛大扁藻作为饵料投喂太平洋牡蛎。持续暂养直至太平洋牡蛎正常生活且死亡率低于，暂养结束的太平洋牡蛎用于毒性实验。选择大小均匀，长度为（）的太平洋牡蛎进行毒性实验，实验前天停止投喂饵料。胁迫实验采用的（）重金属污染物，为国药集团试剂有限公司分析纯试剂，配置成质量浓度为 的 母液，使用时用海水稀释至所需浓度。实验方法 太平洋牡蛎对 的富集和排出实验参照急性毒性实验结果，选择 的暴露浓度为 ，以自然过滤海水为对照组（未检出），实验设个平行组，实验时间为。每组随机投放 只已驯化的太平洋牡蛎，实验用牡蛎养殖箱为 ，每个养殖箱加入曝气海水。分别在第、天和 天取样，每次随机取只，用于富集过程中生理活性的测定。实验期间每隔 更换含相应 浓度的海水次，实验重复次。根据急性毒性和富集实验结果，按照富集实验方法以 的 持续胁迫。实验设个平行组，每组随机投放 只已驯化的太平洋牡蛎。实验期间每隔 更换含相应 浓度的海水次，实验重复次。胁迫完成后，取出牡蛎以过滤海水充分冲洗，放入自然过滤海水中（未检出），分别在第、天和 天取样，每次随机取只，用于排出过程中生理活性的测定。实验期间每隔 更换海水次，实验重复次。太平洋牡蛎对 富集和排出过程中耗氧率和排氨率的测定在 具塞磨口玻璃锥形瓶中装满过滤海水并溢出。将富集和排出步骤取出的实验牡蛎转移到锥形瓶中，每个锥形瓶放置只牡蛎，每个处理组设三个平行样。小心装上瓶塞，使瓶内不留有气泡，将锥形瓶放到恒温培养箱中培养。同时设置对照瓶，只装过滤海水，没有实验牡蛎。培养完毕，虹吸法取出海水，测定实验前后的溶解氧浓度和氨氮浓度，溶解氧采用 碘量法测定，排氨率采用次溴酸盐氧化法测定。牡蛎取出用于后续生理指标测定。耗氧率由以下公式求出：（）（）式中：为单个牡蛎的耗氧率，（）；为培养瓶中氧的浓度，；为对照瓶中氧的浓度，；为培养瓶中海水的体积，；为每个锥形瓶中投放牡蛎的个数；为培养时间，；为将氧的质量转化体积的系数 （）（）。排氨率由以下公式求出：（）（）式中：为单个牡蛎的排氨率，（）；为培养瓶中氨氮的浓度，；为对照瓶中氨氮的浓度，；为培养瓶中海水的体积，；为每个锥形瓶中投放牡蛎的个数；为培养时间，；为将氨氮质量转化为体积的系数 （）（）。太平洋牡蛎对 富集和排出过程中滤水率和摄食率的测定滤水率和摄食率采用饵料浓差法测定，通过对比摄食瓶和对照瓶中饵料浓度的差异来研究 胁迫对牡蛎摄食的影响。实验时，在数个 烧杯中各加入 适宜浓度的饵料培养液，并测定饵料的初始浓度。每个烧杯放置只牡蛎，每个处理组设三个平行样，同时设两个不加实验牡蛎的空白实验。将烧杯放于黑暗处培养，后测定各烧杯中的藻细胞数。牡蛎的滤水率和摄食率按 （）的公式计算：（）（）（）式中：为滤水率，（），指一定量水样中牡蛎个体或总个体数在单位时间内滤过的含有一定 数 量 浮 游 植 物 的 水 样 量；为 摄 食 率，即为每只牡蛎单位时间里过滤的饵料细胞数；为实验容器体积，；为每个实验瓶中牡蛎个 体 数，；为 起 始 饵 料 浓 度，；为对照瓶中的最终饵料浓度，河北渔业 年第期（总第 期）研究与探讨 ；为实 验瓶 中 最 终 饵 料 浓 度，；为摄食时间，。数据处理富集和排出实验完成后，根据实验组与对照组的统计数据利用 统计软件，对每个实验组进行显著性检验。结果 太平洋牡蛎对 富集和排出过程中耗氧率的变化太平洋牡蛎在对 的富集和排出过程中耗氧率的变化如图所示。当太平洋牡蛎暴露于 浓度溶液中，随着胁迫时间延长，牡蛎的耗氧率持续提高，直至第 天时，牡蛎的耗氧率达到最大值。胁迫实验的第 至 天，太平洋牡蛎的耗氧率持续保持在较高的状态，并且无显著变化。在 的排出实验过程中，时，牡蛎的耗氧率显著降低，至第天，耗氧率降低到最低值，实验第至 天，牡蛎的耗氧率与第天相比没有显著变化。图 富集和排出过程中耗氧率的变化 太平洋牡蛎对 富集和排出过程中排氨率的变化太平洋牡蛎在对 的富集和排出过程中排氨率的变化如图所示，与耗氧率变化基本相似。当太平洋牡蛎暴露于浓度为 的 溶液中，随着牡蛎对 的富集时间延长，其排氨率逐渐升高。直至 暴露第 天时，排氨率达到最高值。胁迫实验的第 至 天，牡蛎的排氨率变化不显著。在牡蛎对 的排出实验过程中，随着排出时间的延长，排氨率显著降低。在排出实验的，排氨率呈现出显著下降的趋势，第天时排氨率降低至最低值，实验第至 天，牡蛎的排氨率与第天相比没有显著变化。太平洋牡蛎对 富集和排出过程中滤水率的变化从图可以看出，当太平洋牡蛎受到浓度为 的 溶液胁迫时，在太平洋牡蛎对 的富集过程中，随着牡蛎对 的富集时间延长，牡蛎的滤水率显著升高。直至胁迫实验进行至第天，滤水率达到最高值。富集实验的第 至 天，牡蛎的滤水率与第天相比没有显著变化。在牡蛎对 的排出实验过程中，随着排出时间的延长，滤水率显著降低。在排出实验的，滤水率呈现出显著下降的趋势，第天时滤水率降低至最低值，实验第至 天，牡蛎的滤水率与第天相比没有显著变化。图 富集和排出过程中排氨率（）的变化图 富集和排出过程中滤水率的变化 太平洋牡蛎对 富集和排出过程中摄食率的变化结果如图所示，太平洋牡蛎在对 富集和排出过程中摄食率和滤水率的变化基本类似。当太平洋牡蛎暴露于浓度为 溶液中，随着富集时间的延长，摄食率迅速提高。至第天时，摄食率达到最大值，之后变化不显著。在排出 过程中，随着排出时间的延长，摄食率的变化更加迅速和更加显著。在排出的第天，摄食率便呈现出了显著性地下降，至第天，降低到最低值，之后变化不明显。河北渔业 年第期（总第 期）研究与探讨图 富集和排出过程中摄食率（）的变化（）讨论有研究表明，污染物极易与海水中的和 生成 和 等沉淀并沉降至海水的底部和沉积物中。由于牡蛎等贝类多营固着、附着或底栖生活，因此非常容易通过生理代谢富集水体和沉积物中的铅，并对贝类的生理代谢活动产生严重的毒性作用。从 的富集实验可看出，对太平洋牡蛎的生理代谢没有产生抑制作用。当太平洋牡蛎暴露于 浓度 溶液时，的存在在一定程度上刺激了太平洋牡蛎的生理代谢，使其摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率显著提高。有研究表明，高浓度的重金属离子富集于贝类体内后能够诱导产生大量的金属硫蛋白（），通过与重金属离子以一种无毒的形式结合来调节贝类体内的重金属浓度，减少非必需重金属对生物体造成的伤害，因此当太平洋牡蛎受到 胁迫时，并没有引起其生理代谢降低。李阳等 将魁蚶置于加入不同浓度的 的海水中，发现 胁迫初期，魁蚶的耗氧率和排氨率显著下降，随着胁迫时间不断延长，耗氧率和排氨率逐渐上升，其可能的原因是毒性胁迫下，生物体消耗大量的能量及提高蛋白质代谢以抵御 胁迫带来的影响。因此在本实验中，受到 胁迫的太平洋牡蛎，在实验开始的第一天，其摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率显著提高，其可能的原因是太平洋牡蛎通过提高其生理代谢来抵御外界 升高带来的影响。同时低浓度的 能够对太平洋牡蛎的生理代谢产生一定的刺激作用，即低浓度的毒性物质能够促进生物的生物活性，并且这种促进不仅限于生长等过程，这种应激反应被称为“毒性兴奋效应”。将太平洋牡蛎重新转移到无 的过滤海水中，太平洋牡蛎的生理活动又迅速恢复到正常水平，其摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率显著降低至胁迫初始的数值，即在排出实验初期（），对太平洋牡蛎的毒性效应能够被快速消除。陈海刚等 研究发现，近江牡蛎和翡翠贻贝能够很迅速地将体内的 排出，表明这两种生物能很快地根据其生活环境的重金属变化做出改变。还有研究表明，栉孔扇贝在受到短期 污染后，转入清洁海水后一段时间后，其体内的 含量显著降低，的排出率能够达到 。由上述结果可以看出，在 胁迫下，太平洋牡蛎通过提高其生理代谢，包括摄食率、滤水率、耗氧率和排氨率等，来降低 对其产生的毒性效应。将 诱导 的太平洋牡蛎放入洁净海水中，牡蛎的生理代谢指标在左右就能够恢复到胁迫前的水平。参考文献：孙云明，刘会峦海洋中的主要化学污染物及其危害化学教育，（）：，：，王凡，赵元凤，吕景才，等水生生物对重金属的吸收和排放研究进展 水利渔业，（）：于庆云，王悠，徐彦，等镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响 生态毒理学报，（）：周庆祥，江桂斌浅谈环境内分泌干扰物质科技术语研究，（）：，？，（），崔正国，苑旭洲，崔毅，等虾夷扇贝（）对铅和镉的生物富集与释放规律渔业科学进展，（）：周湖明，李长玲，陈康，等近江牡蛎富集、排出、的动力学及其与体内金属硫蛋白的相关性研究广东海洋大学学报，（）：李晓梅，郭体环，张来军铅对近江牡蛎的急性毒性研究琼州学院学报，（）：王尚洪，欧阳珊，高建华，等许氏帆蚌耗氧率和排氨率的研究海洋科学，（）：（下转第 页）河北渔业 年第期（总第 期）研究与探讨质调控技术，既能保持水质良好，还能保证营养需求，育苗成活率稳定在 以上。通过对育出虾苗进行显微观察，其肝胰腺脂肪粒较常规工厂化育出的虾苗饱满且密度大，表现出良好的抗逆性。虾苗病害少，质量好。低密度、活饵料，不使用任何抗生素和违禁药物，温室棚充分利用太阳光能，保温好，光合作用扩培藻类，根据菌藻共生原理投放益生菌，依靠生物水质调控，既为虾苗提供饵料，又能保持水环境良好。生态培育虾苗既节能又环保，是对虾苗种培育的一个方向。全程不换水。池塘相比室内水泥池来说，水面大，放苗密度低，微生态系统完整，水体自净化能力强，水质好。幼体培育阶段通过集中施加芽孢杆菌、乳酸菌等有益微生物，实施生物絮团水质综合调控，不进行换水操作，从而保证了苗种的原生态繁育。对虾生态育苗的成功，能够解决沿海有限育苗车间大批量优质虾苗集中及时供应，育苗成本降低，提升经济和社会效益，将成为黄河三角洲地区未来苗种培育的一项主流技术。本育苗技术培育的对虾苗种适用于沿海地区的高盐度、低盐度池塘养殖用苗。参考文献：胡超群，任春华，沈琪，等凡纳滨对虾和细角对虾规模化全人工繁殖技术的研究 中国海洋湖沼学会第届全国海珍 品 养 殖 研 讨 会 论 文 集 北 京：科 学 出 版 社，：戴耀达，康顺元，姚翠鸾 凡纳滨对虾苗种产业的存在问题与对策农业开发与装备，（）：（收稿日期：；修回日期：）（上接第页）李诗逸，孙继鹏，洪专，等 、和 对褶牡蛎急性毒性效应研究 海洋环境科学，（）：孙业勇 中国血蛤（）生理能量学和消化酶的研究福州：福建师范大学，高淑英，邹栋梁福建紫泥岛海域溶解态铜、铅、镉的分布行为海洋通报，（）：王凡，赵元凤，吕景才，等栉孔扇贝对铜、铅、镉的累积效应 水产科学，（）：李阳，薛素燕，李加琦，等 胁迫对魁蚶生理生化和组织结构的影响水产科学，（）：，（）：陈海刚，林钦，蔡文贵，等 种常见海洋贝类对重金属、和 的积累与释放特征比较农业环境科学学报，（）：王凡，赵元凤，吴益春，等栉孔扇贝对海水中 积累排放规律研究 水产养殖，（）：，（，；，）：，.，.，.，.：；（收稿日期：）河北渔业 年第期（总第 期）苗种繁育