纺织印染废水及其底泥对太湖花早期发育的毒性研究

书书书第３２卷第３期２０１２年３月环　境　科　学　学　报　ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅＶｏｌ．３２，Ｎｏ．３Ｍａｒ．，２０１２基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（Ｎｏ．２００８ＣＢ４１８０００）；湖州市科技攻关项目（Ｎｏ．２０１０ＧＮ０２）ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２００８ＣＢ４１８０００）ａｎｄｔｈｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｊｅｃｔｓｏｆＨｕｚｈｏｕ（Ｎｏ．２０１０ＧＮ０２）作者简介：原居林（１９８２—），男，博士研究生，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]；通讯作者（责任作者），Ｅｍａｉｌ：[e-mail]：ＹＵＡＮＪｕｌｉｎ（１９８２—），ｍａｌｅ，Ｐｈ．Ｄ．ｃａｎｄｉｄａｔｅ，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]；Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]原居林，顾志敏，叶金云，等．２０１２．纺织印染废水及其底泥对太湖花早期发育的毒性研究［Ｊ］．环境科学学报，３２（３）：７６２７６８ＹｕａｎＪＬ，ＧｕＺＭ，ＹｅＪＹ，ｅｔａｌ．２０１２．ＴｏｘｉｃｉｔｙｏｆｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆｔｈｅＨｅｍｉｂａｒｂｕｓｍａｃｕｌａｔｅｓｉｎｔｈｅＴａｉｈｕＬａｋｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，３２（３）：７６２７６８纺织印染废水及其底泥对太湖花早期发育的毒性研究原居林１，２，顾志敏１，叶金云１，朱俊杰１，，胡廷尖１，王雨辰１，王在照２１．浙江省淡水水产研究所，湖州３１３００１２．西北农林科技大学，杨凌７１２１００收稿日期：２０１１０５１３　　　修回日期：２０１１０７１３　　　录用日期：２０１１０７１５摘要：在（２５±１）℃水温条件下，以纺织印染废水及其底泥水提液为试验相，采用半静止式生物毒性试验法，分析了纺织印染废水及其底泥对太湖花早期发育阶段的影响，计算了印染废水和底泥水提液对花早期发育各阶段的无可观察效应浓度（ＮＯＥＣ）、可观察效应浓度（ＬＯＥＣ）、可允许毒物浓度（ＭＡＴＣ）、半数效应浓度（ＥＣ５０）、ＬＤ５０和安全浓度．结果表明，高浓度纺织印染废水和底泥水提液对花的胚胎发育和仔鱼具有明显的毒性效应，对初孵仔鱼的毒性效应最大，９６ｈ半数致死剂量（ＬＤ５０）分别为１９．６１％和４４．８３％．胚胎发育前期对纺织印染废水及其底泥水提液的敏感性高于胚胎发育后期．印染废水和底泥水提液对花早期发育的各个阶段均有一定的致死和致畸毒性作用，且随着浓度的不断增加，花受精卵孵化率降低，胚胎发育延缓、畸形及仔鱼运动性差、死亡率增高．关键词：纺织印染废水；底泥水提液；花；早期发育；毒性文章编号：０２５３２４６８（２０１２）０３７６２０７　　　中图分类号：Ｘ１７１．５　　　文献标识码：ＡＴｏｘｉｃｉｔｙｏｆｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆｔｈｅＨｅｍｉｂａｒｂｕｓｍａｃｕｌａｔｅｓｉｎｔｈｅＴａｉｈｕＬａｋｅＹＵＡＮＪｕｌｉｎ１，２，ＧＵＺｈｉｍｉｎ１，ＹＥＪｉｎｙｕｎ１，ＺＨＵＪｕｎｊｉｅ１，，ＨＵＴｉｎｇｊｉａｎ１，ＷＡＮＧＹｕｃｈｅｎ１，ＷＡＮＧＺａｉｚｈａｏ２１．ＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｒｅｓｈｗａｔｅｒＦｉｓｈｅｒｉｅｓ，Ｈｕｚｈｏｕ３１３００１２．ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ７１２１００Ｒｅｃｅｉｖｅｄ１３Ｍａｙ２０１１；　　　ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ１３Ｊｕｌｙ２０１１；　　　ａｃｃｅｐｔｅｄ１５Ｊｕｌｙ２０１１Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｔｏｔｈｅｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆｔｈｅＨｅｍｉｂａｒｂｕｓｍａｃｕｌａｔｅｓｏｆｔｈｅＴａｉｈｕＬａｋｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈａｓｅｍｉｓｔａｔｉｃｔｏｘｉｃｉｔｙｔｅｓｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ（２５±１）℃．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｈａｄｏｂｖｉｏｕｓｔｏｘｉｃｉｔｙｅｆｆｅｃｔｏｎｅｍｂｒｙｏｙｏｌｋｓａｃａｎｄｙｏｕｎｇＨ．ｍａｃｕｌａｔｅｓ，ａｎｄｔｈａｔｔｈｅｌａｖａｗａｓｔｈｅｍｏｓｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅ９６ｈ５０％ｌｅｔｈａｌｄｏｓｅ（ＬＤ５０）ｏｆ１９．６１％ａｎｄ４４．８３％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｍｂｒｙｏｓａｔｅａｒｌｙｓｔａｇｅｓｗｅｒｅｍｏｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｗｈｅｎｅｘｐｏｓｅｄｔｏｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｔｈａｎａｔｌａｔｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓ．ＴｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｈａｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅａｔｈｏｎｅａｒｌｙｅｍｂｒｙｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｙｏｕｎｇＨ．ｍａｃｕｌａｔｅｓ．Ｕｐｏｎｔｈｅｈｉｇｈｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｈａｎｇｅｓｏｎｄｅｌａｙｉｎｇｅｍｂｒｙｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｈａｔｃｈｉｎｇｒａｔｅａｎｄｓｕｒｖｉｖａｌｒａｔｅ，ｍａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｅｒｄｅａｔｈｒａｔｅａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｍｏｖａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｙｏｕｎｇ．Ｗｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙｅｘａｍｉｎｅｄｔｈｅｎｏｏｂｓｅｒｖｅｄｅｆｆｅｃｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＮＯＥＣ），ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｏｂｓｅｒｖｅｄｅｆｆｅｃｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＬＯＥＣ）ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｃｃｅｐｔａｂｌｅｔｏｘｉｃａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＭＡＴＣ）ｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｆｏｒｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｓｔａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ５０％ｅｆｆｅｃｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＥＣ５０），ｔｈｅ５０％ｌｅｔｈａｌｄｏｓｅ（ＬＤ５０）ａｎｄｔｈｅｓａｆｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｆｏｒｔｈｅｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｓｔａｇｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｅｌｕｔｒｉａｔｅｐｈａｓｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔ；Ｈｅｍｉｂａｒｂｕｓｍａｃｕｌａｔｅｓ；ｅａｒｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｔｏｘｉｃｉｔｙ３期原居林等：纺织印染废水及其底泥对太湖花早期发育的毒性研究１　引言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）近年来，随着太湖流域纺织印染业的发展，印染废水造成的水环境污染问题日益受到人们的重视．据统计，２００６年太湖流域共有上规模的纺织印染企业１２００多家，年排放废水量３．８８×１０８ｔ，日均排放废水量超过１００×１０４ｔ（吴海锁等，２０１０）．这些废水部分得到处理，但仍有相当量的废水（主要来自于乡镇小印染厂）不经处理或者只经初步处理（碱化）就直接排入太湖流域的水体中，给周边水环境带来了巨大压力，影响到水域的生态安全和鱼类等水生生物的生存．印染废水具有ｐＨ高、有机物浓度高、色度高、水质复杂等特点（李家珍，１９９７；高品等，２００７；冯栩等，２００６；周荣丰等，２００５；戴日成等，２０００），同时其含有的双酚Ａ、苯乙烯、二氯苯胺、苯酚等有机污染物及底泥沉积物中的大量有害物质（姜福全，２００７）均会对水生生物造成直接或间接的危害．目前，国内有关印染废水对水生生物的毒性研究较少，仅见于陈锦萍（１９９４）报道的不同ｐＨ条件下印染废水对鳗苗的毒性研究和董书芸（１９９７）等报道的印染废水对鲫鱼免疫功能的影响，且缺乏科学的评价方法．而关于印染废水对鱼类早期发育阶段的影响研究至今未见报道．与传统的以模式生物（如斑马鱼）为靶标生物的毒理研究不同，本文以太湖土著鱼种———花为靶标生物，采用半静止式生物毒性试验法研究印染废水原液及其底泥水提液对花早期发育各阶段的无可观察效应浓度（ＮＯＥＣ）、可观察效应浓度（ＬＯＥＣ）、可允许毒物浓度（ＭＡＴＣ）、半数效应浓度（ＥＣ５０）、ＬＤ５０和安全浓度，以期为纺织印染废水的生态毒理学研究和太湖流域制定废水排放相关标准提供参考．２　材料与方法（Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ）２．１　材料试验亲鱼取自浙江省淡水水产研究所湖州试验基地，为体重１２２～１５３ｇ、体长２２～２６ｃｍ的健康２龄花．采用人工授精的方式（雌雄比例为２．５∶１）获得受精卵．试验用初孵仔鱼和２５日龄仔鱼选用大小一致无伤残的健康鱼苗．试验所用印染废水及底泥采自江苏省常州市某纺织印染厂，每周采样１次，连续采集５周，将采集的样品等比例混合，经测定印染废水的ｐＨ为１１６６，ＣＯＤＭｎ为１０．４８ｍｇ·Ｌ－１，氨氮为２５．００６ｍｇ·Ｌ－１，总氮为４１．６１ｍｇ·Ｌ－１，总磷为５．２ｍｇ·Ｌ－１，ＳＳ为１５８．００ｍｇ·Ｌ－１．印染废水分别用标准稀释液７３４６２（ｍｇ·Ｌ－１）：ＣａＣｌ２·２Ｈ２Ｏ２９４．００，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ１２３３０，ＮａＨＣＯ３６３．００，ＫＣｌ５．５０（Ｊｕａｎ，２００７）按照几何级数系列稀释成为１００％、５０％、２５％、１２．５％和６．２５％的试验液（文中用该系列数据表示不同印染废水浓度）．用彼得森采泥器采集印染厂排污口处底泥，搅拌均匀，低温保存带回实验室．试验相选用的水提液（Ｅｌｕｔｒｉａｔｅ）参照ＵＳＥＰＡ推荐的方法制备（Ｕ．Ｓ．ＥＰＡ／ＡＣＯＥ，１９９１），即新鲜底泥按体积比１∶４加入标准稀释液７３４６２，搅拌１ｈ，常温下以４２００ｒ·ｍｉｎ－１离心１５ｍｉｎ，所得上清液经４５０ｎｍ微孔滤膜抽滤后即得底泥水提液．制备的水提液４℃避光保存，试验时用标准稀释液７３４６２按照几何级数系列稀释成为１００％、５０％、２５％、１２．５０％和６２５％的试验液（文中用该系列数据表示不同水提液浓度），对照组采用标准稀释液７３４６２．２．２　方法２．２．１　印染废水及底泥水提液对胚胎发育影响的毒性试验　取发育至３２细胞卵裂期（受精后约２７５ｈ）的正常受精卵１０枚，加入到每孔含有５ｍＬ试验液的６孔细胞培养板中，（２５±１）℃孵育至仔鱼出膜，每１２ｈ更换试验液观察记录１次受精卵的孵化情况，剔除已经死亡的卵（卵发白不透明或卵膜内物质凝聚为一白色的小点），计算胚胎死亡率．每个浓度５个重复，对照组为标准稀释液７３４６２．具体试验方案如图１所示．图１　印染业废水及底泥水提液对胚胎发育影响的试验方案图Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｅｌｕｔｒｉａｔｅｔｏｔｈｅｅｍｂｒｙｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅ取发育至囊胚期（受精后约５ｈ）的正常受精卵１０枚，加入到每孔含有５ｍＬ试验液的６孔细胞培养板中，（２５±１）℃孵育至仔鱼出膜，每１２ｈ更换试验液观察记录１次受精卵的孵化情况，剔除已经死亡的卵，计算胚胎死亡率．每个浓度５个重复，对３６７环　　境