长江上游几种鲇形目鱼类镉含量及水体镉暴露对南方鲇的生理生态学影响

摘要

本研究分为4个部分:野外调查研究（实验1）和实验室处理研究（实验2、3、4）。实验1:于2013年10-11月在长江上游干流洛碛江段、嘉陵江合川和北碚江段、沱江富顺江段采集7种共195尾鲇形目鱼类样本;检测各个样本体内镉含量及比较不同江段鱼体镉含量的差异。实验2:以南方鲇（Silurus meridionalis Chen）胚胎为实验对象，研究了水体镉暴露对南方鲇胚胎死亡率、孵化率、孵化历时的影响，然后将孵化出的仔鱼转入不含镉的净水中4天，观察心率、存活率、畸形率的变化。实验3:以南方鲇初孵仔鱼和10日龄仔鱼为对象，采用水体染毒法进行了急性镉暴露实验，研究了南方鲇仔鱼对镉暴露的耐受程度。实验4:以南方鲇幼鱼为实验对象，采用水体染毒法研究了Cd暴露条件下，0、7、14天肝脏中总抗氧化能力(T-AOC)、金属硫蛋白(MT)含量、丙二醛(MDA)含量的变化以及血液中血红蛋白(Hb)含量、脑中胆碱酯酶(AChE)活性的变化。
　　实验1的主要结果如下:
　　(1)所有样本体内均检测到镉，其中长江上游洛碛段鱼体内镉平均含量为(0.023-0.175)mg/kg，部分超过我国食品安全标准(GB2762-2012)限值0.1mg/kg。嘉陵江合川段鱼体内镉平均含量为(0.009-0.054) mg/kg，均未超标，而嘉陵江北碚段鱼体镉平均含量为(0.073-0.162) mg/kg，部分超标。沱江富顺段鱼体镉平均含量为(0.118-0.194) mg/kg，均超标。
　　(2)四个江段中均采集到瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)，其体内的镉含量为:沱江富顺段(0.194±0.029 mg/kg)＞嘉陵江北碚段（0.111±0.040 mg/kg）＞嘉陵江合川段(0.054±0.014 mg/kg)＞长江洛碛段（0.023±0.004 mg/kg）。四个江段中均采集到了光泽黄颡鱼（Pseudobag rus nitidus），其体内的镉含量为:沱江富顺段(0.164±0.012 mg/kg)＞嘉陵江北碚段（0.162±0.080 mg/kg）＞长江洛碛段（0.108±0.069 mg/kg）＞嘉陵江合川段(0.017±0.002mg/kg)。
　　(3)回归分析显示:沱江富顺段鲇（Silurusasotus）体内镉含量与体重或体长之间存在显著正相关关系。
　　实验2的主要结果如下:
　　Cd对南方鲇胚胎的致死作用普遍出现在原肠胚时期（暴露8-20 h），镉暴露对南方鲇胚胎48 h的半致死浓度(LC50)为49.34 mg/L。镉暴露不仅增加了南方鲇胚胎死亡率、初孵仔鱼畸形率，而且使其孵化率降低、孵化历时缩短，导致胚胎期的卵膜絮状、浑浊、胚胎凝集等毒性现象。初孵仔鱼的96 h存活率差异不显著，而心率、畸形率逐渐升高，且各浓度组畸形率均在48h最高。
　　实验3的主要结果如下:
　　随水体镉暴露浓度升高，初孵仔鱼暴露24 h时其存活率在各组间无显著差异，暴露48 h时存活率仅0.64 mg/L组显著低于其余各组，暴露72 h、96 h时存活率在0.16 mg/L、0.32 mg/L和0.64 mg/L组显著低于其余各组。初孵仔鱼96h LC50为0.104 mg/L。随镉暴露浓度升高，10日龄仔鱼存活率在各时间点有明显下降趋势。随镉暴露时间延长10日龄仔鱼存活率在同一浓度处理中显著性降低，而对照组无显著性差异。10日龄仔鱼96 h LC50为0.039 mg/L。镉的暴露对10日龄仔鱼存活率的影响呈剂量依赖效应和时间依赖效应。
　　实验4的主要结果如下:
　　在实验浓度范围内，血红蛋白含量和脑AChE活性的变化趋势相同，在7天时随镉浓度升高逐渐降低，其中脑AChE活性和镉浓度的关系可以描述为方程AChE=-0.395Cd+1.191，(n=30，r2=0.851，p＜0.05)，在14天时随镉浓度升高与对照组无显著差异。肝脏总抗氧化能力(T-AOC)和金属硫蛋白(MT)含量的变化趋势在7天时相似，表现为随镉浓度升高而逐渐升高，其中金属硫蛋白含量与镉浓度的关系可以描述为方程MT=11.616Cd+13.738，总抗氧化能力只在0.96 mg/L处理组显著高于对照组。在14天时随镉浓度的升高肝脏总抗氧化能力逐渐升高，而金属硫蛋白含量先升高最后有所降低。肝脏丙二醛含量在7天时各组均与对照组无显著差异。在14天时，随镉浓度的升高而逐渐降低。
　　通过讨论得出以下结论:
　　1.长江上游及其支流7种鲇形目鱼类均不同程度受到镉的污染，其中沱江的污染相对较为严重且鲇体内镉含量表现出了随体重和体长增加而增加的生物累积作用。
　　2.南方鲇胚胎对水体中镉的耐受能力相对较高，镉对南方鲇胚胎的致死普遍出现在原肠胚形成时期（暴露8-20 h），镉暴露对南方鲇胚胎发育的影响持续到了仔鱼期。因此，水环境镉污染对南方鲇的影响应考虑到污染源去除后的毒理学数据。
　　3.与文献报道的多数鱼类相比，南方鲇仔鱼对镉暴露相对较敏感，10日龄仔鱼对镉暴露的敏感程度高于初孵仔鱼，10日龄可能是南方鲇仔鱼发育受水体镉污染影响的瓶颈期，因此南方鲇生境水质保护工作应重点考虑到10日龄仔鱼的发育。
　　4.AChE活性和Hb含量先受到镉暴露影响，而南方鲇通过肝脏增加合成MT、提高T-AOC来对抗镉的毒害;较长时间的镉暴露使肝脏MDA含量降低，同时合成MT的能力和T-AOC明显升高，表现出“毒物兴奋效应”;南方鲇可通过调节体内生理功能使之应对环境中一定范围的镉污染胁迫。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 镉的性质及来源

1．2 镉对人类健康的威胁

1．2．1 生殖毒性机制

1．2．2 “痛痛病”与“毒大米”

1．3 长江上游鱼类体内的重金属含量

1．4 镉对鱼类的毒害作用

1．4．1 对鱼类胚胎发育的影响

1．4．2 对鱼类仔鱼的急性致死作用

1．4．3 对鱼类的毒性效应

1．5 鱼类对镉污染的应对

1．6 研究对象及目的

第2章 长江上游几种鲇形目鱼类镉含量的研究

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 鱼类样本的采集

2．2．2 样本的制备

2．2．3 样品镉含量的测定方法

2．2．4 数据处理方法

2．3 结果

2．3．1 不同江段鱼体内Cd的含量

2．3．2 不同江段瓦氏黄颡鱼和光泽黄颡鱼体内Cd含量比较

2．3．3 沱江富顺江段鲇鱼体内Cd含量的生物累积

2．4 讨论

第3章 镉暴露对南方鲇胚胎发育的影响

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验对象与条件

3．2．2 实验设计与方法

3．2．3 数据处理

3．3 结果

3．3．1 南方鲇胚胎发育的死亡数和半致死浓度(LC50)

3．3．2 Cd暴露对南方鲇胚胎累积死亡率和初孵仔鱼死亡率的影响

3．3．3 Cd暴露对南方鲇孵化率和初孵仔鱼畸形率的影响

3．3．4 Cd暴露对南方鲇孵化时间的影响

3．3．5 Cd暴露条件下孵化出的仔鱼转移到净水后心率的变化

3．3．6 Cd暴露条件下孵化出的仔鱼转移到净水后96h内存活率的变化

3．3．7 Cd暴露条件下孵化出的仔鱼转移到净水后96h内畸形率的变化

3．3．8 南方鲇胚胎和初孵仔鱼的形态观察

3．4 讨论

3．4．1 镉暴露对南方鲇胚胎发育的毒性

3．4．2 镉暴露对南方鲇胚胎发育影响的滞后性

第4章 水体镉暴露对南方鲇仔鱼存活率的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验对象和实验条件

4．2．2 实验方法

4．2．3 数据处理

4．3 结果与分析

4．3．1 初孵仔鱼存活率

4．3．2 10日龄仔鱼存活率

4．3．3 镉暴露对南方鲇初孵仔鱼和10日龄仔鱼半致死浓度比较

4．3．4 镉暴露对南方鲇仔鱼安全浓度分析

4．4 讨论

第5章 镉暴露对南方鲇氧化应激及脑胆碱酯酶活性的影响

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 实验鱼的驯养

5．2．2 实验方法

5．2．3 取样与样品处理

5．2．4 数据处理

5．3 结果

5．3．1 对Hb含量的影响

5．3．2 对肝脏MT含量的影响

5．3．3 对肝脏MDA含量的影响

5．3．4 对肝脏T-AOC的影响

5．3．5 对脑AChE活性的影响

5．4 讨论

参考文献

致谢

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