中国温州市黑臭河流水体的毒性生物检测外文翻译资料

 2022-11-25 15:07:49

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中国温州市黑臭河流水体的毒性生物检测

何德福、陈蕊蕊、朱恩辉、陈娜、杨波、石华红、黄敏生

收到：2013年3月24日/接受：2013年4月22日/网上公布：2014年1月3日

2014年 柏林海德堡 施普林格出版社

责任编辑：Henner Hollert

何德福、陈蕊蕊、朱恩辉、陈娜、杨波、石华红、黄敏生

中国 上海市 东川路500号 华东师范大学 环境科学与技术系，200241

电子邮件：dfhe@des.ecnu.edu.cn

何德福，黄敏生，上海城市生态过程与生态恢复重点实验室，200241

杨波，华东上海河口海岸国家重点实验室，200062

摘要：城市化后，大量的城市河流被污染，变成黑臭河流。传统的水质检测方法是基于化学或物理分析的。然而，黑臭水的生物毒性得到了较少的解决。作为典型的黑臭河、九山外河（JS）和山下河（SX）是温州支流文瑞堂河（南中国）。本研究采用水毒性生物测定法对城市河流生态安全性进行了评价。十个采样点和5个采样点分别沿JS和SX设置。从2010年10月至2011年10月每月采集水样。对河水的一般理化参数进行了监测。为了研究黑臭水的生态毒理效应，采用以下生物测定方法：（1）鱼类急性毒性试验（丹尼奥雷里奥，综合毒性），（2）发光细菌生物测定（青海弧菌，细菌毒性），（3）热带爪蟾胚胎试验（爪蟾）热带，胚胎毒性）。黑臭河水的生物毒性由D.ReRIO、Q.弧菌和热带血吸虫胚胎证实。以斑马鱼的死亡率和发光细菌的相对抑制光照率分别显示黑臭水的毒理学效应。发光细菌对斑马鱼的生物毒性比斑马鱼更敏感。在热带血吸虫胚胎试验中，黑臭水的毒理效应主要表现为胚胎存活率和致畸率。生物测定结果表明，SX水的毒性高于JS水，尤其是夏季。发光细菌毒性试验的统计分析表明，SX和JS的生物毒性在夏季较高，而在冬季和春季则低。黑臭河流的水毒性季节变化与水温变化呈正相关（P＜0.05），与水的pH值和氨氮有关。典型的黑色气味河水对D.ReRIO、发光细菌和热带热带的胚胎表现出不同程度的生物毒性。城市黑臭河流的生态毒理风险表明，生物测定是评价水质的必要条件。在本研究中，JS和SX的毒性的空间和季节生物测定为城市河流的评价提供了一个完整的例子。

关键词：生物毒性，青海弧菌，热带爪蟾，黑臭水体，水质

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引言

随着城市化进程的加快，城市水污染日益受到国际社会的关注。黑臭河流现象发生在人口稠密地区，严重制约了城市的可持续发展。2011；Cheng et al。2006）。在发展中国家，城市黑臭河流是严重的。例如，超过80%的城市河流被污染，在中国，其中大部分已变为黑臭河（钱等人。2002；黄等人。2003；钱等。2009）。黑臭河流的水质特征包括特有的气味气味、存活的水生生物减少、河流生态系统的结构和功能严重恶化（钱氏等）。2002；卡萨迪奥等人。2010：户珥，cho2012）。传统的方法检测水质的化学或物理分析的基础上，允许高度精确和敏感的确切成分的水样，测定等方法，然而，在监管目标至关重要，需要熟练的人员和精良的设备。他们还需要大量的时间，尤其是当没有初步的信息，样本的内容。这些缺点使得难以将分析技术集成到河流水质连续监测中。更适合于这一目的的方法是基于生物测定，利用活的生物体为了监测水质（布鲁贝克等人2005：凯特等人。2006）。水生生物，从鱼到微生物，不断暴露在被测试的水中，它们的形态和生理特性的变化表明有毒物质的存在（格哈德等人。1998, 2006：谢德等人。2001）。使用一连串的毒性试验已经指出，作为一个有用的工具，评估安全筛选替代监控策略（库卡尔等人。2004阿尔瓦伦加等人。2007；Keiter等人。2006）然而，只有很少的实际研究已经进行。在文献中较少描述黑臭水的水质和生物毒性的联合评价。生物毒性分析是评价黑臭水体生态系统健康和水质鉴定的重要依据。

温瑞塘河是温州市河原理网络，在中国南方的重要城市。温瑞塘河在防洪中发挥着重要的作用，排涝、航运、灌溉、城市景观。它与温州市经济社会发展密切相关。2010）。近年来，随着城市的快速发展，文瑞塘河受到了污染。水到是V，甚至劣V类根据国家水环境质量标准（梅等人，2011）。九山外河（JS）和山下河（SX）是文瑞塘河两个分公司，位于温州市的中心区（图1）。JS的河长为1800米，平均宽度25.6米，SX是2034米长，和SX的平均宽度为9.8米。JS和SX河流显示黑臭河道的典型特征，其中SX是更严重的污染。

生物毒性测试方法包括鱼类急性毒性试验、藻类生长抑制试验，水跳蚤实验、小鼠急性毒性试验（Postma等人，等。2002；Keiter等人。2006；安图内斯等人。2007；Pelayo等，2011）。发光细菌毒性试验最近被作为生物模型（张等人，2008；周等人。2010）。热带爪蟾在发育生物学是一个新兴的动物模型。（Bevan等人。2003）。热带爪蟾具有较小的尺寸和较短的生命周期的优势与同类相比（Cardellini和ometto 2001；堡et al. 2004；郭等人，2010）。它很少被用于环境生物毒性评价。在本研究中，斑马鱼、发光细菌，和热带爪蟾胚胎用于从生物有机体JS和SX水测试。

在这项研究中，水样每月收集从2010年10月至2011年10月。这项研究的目的是：（1）观察JS和SX河斑马鱼、水生物毒性的发光细菌，和热带爪蟾；（2）对两种典型的黑臭河道生物毒性调查季节和空间变化；和（3）对黑臭河流的水生物毒性和理化性状间的相关性。

图1：图采样区位于温州市南中国。A温州市（虚线框：B和C），它在中国的位置（星标右下）；B采样点（js1-js10）沿九山外河；C采样点（sx1-sx5）沿山下河。

材料与方法

材料

野生斑马鱼（Brachydanio rerio）购自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所。选择斑马鱼（长度为2plusmn;0.5 cm）进行实验。真核发光细菌（青海弧菌）由华东师范大学生命科学研究所朱文杰教授提供。热带雨林是在我们的实验室培育的。采用热带假丝酵母NF10～11生长期的正常胚胎作试验。

取样水

根据监测废水的原理，分别沿JS和SX分别分配十个采样点和五个采样点（图1）。JS的采样点包括清明桥（JS1点）、清明桥周边的排水口（JS2）、方冠桥（JS3）、农基桥（JS4）、邵南岗桥（JS5）、尤永桥（JS6）、首义桥（JS7）、水力居桥（JS8）、三拿桥（JS9）、河通大桥（JS10）等。SX的采样点包括恒渡大桥（SX1）、关中小雪大桥（SX2）、弘德大桥（SX3）、西山峡大桥（SX4）和东山大桥（SX5）。采样周期为2010年10月至2011年10月。从河流地表水收集水样，在4℃密封瓶中回收，然后进行试验（HJ43-2009 2009）。

方法

理化参数检测

使用类似的方法对JS和SX水样的温度（T）、pH值、溶解氧（DO）、氨氮和总磷（TP）进行了检测和分析（Gunson等人。1994；奥斯曼等人。2012）。用便携式pH计对水温和pH值进行了检测。DO值由便携式溶解氧仪显示。用苯酚次氯酸钠法测定铵态氮（WieSurn 1967）。总磷按标准方法进行检验（爱德华兹等）。1965）。

斑马鱼急性毒性试验

在家畜饲养7天后，死亡率低于5%的斑马鱼用于试验。重铬酸钾的一系列溶液包括0, 150, 180、200, 250和280 mg/L用于阳性对照（T13266—13261-91/T13266—13261-91 1991）。对照组在曝气3天后均溶于清水中。静态暴露法用于斑马鱼急性毒性试验。斑马鱼在暴露期间没有进食。试验前后记录pH值、溶解氧和温度。在对照组或实验组中，20只斑马鱼分别暴露于20升对照或取样水中。72小时后观察斑马鱼的状态，记录死鱼的数量（Best等 ，2002；拉米雷斯和加西亚2005）。

发光细菌（青海弧菌）生物测定

冻干发光细菌（青海弧菌）在4℃中回收10分钟。在4℃加入5毫升0.8% NaCl溶液后，制备Q弧菌细胞悬液。将样品在5000 0xg和4℃离心3分钟，除去颗粒物。然后，将3毫升水样品或控制水加入试管中，然后混合50 UL q.弧菌悬浮液。使用生物发光检测器（VICTROR 2发光器，Perkin Elmer，波士顿，美国）在混合后15分钟测量青海弧菌的发光强度。每组水样分别设置四个平行管和一个控制管（0.8% NaCl溶液）。发光强度（IR）的抑制率按公式计算：“光抑制率（百分比）＝（ICOTROL - ISOBACE）/ICOTROL * 100%”（张等人2008；周等人）。2010）。阳性对照组使用标准的有毒苯酚，分别用20, 40, 80,100,120, 160, 200,250和300 mg/L的苯酚浓度进行检测（王等人, 2007）。

热带爪蟾胚胎试验

如上所述进行了热带热带地区的繁殖（郭等）。2010）。采用十五对热带热带成年山羊进行繁殖，采集九对热带热带的健康胚胎并进行配对实验。曝光实验是在FEXAX进行一些修改之后进行的（美国测试与材料协会ASTM 1998；福特等）。2004）。选择相同阶段的胚胎进行暴露实验。对照组采用清洁自来水。在阶段特异性实验中，将十个热带松树的胚胎在第十阶段用果冻涂覆，随机转移到每个酸洗的玻璃培养皿（直径10厘米）。每组四个菜肴。在26plusmn;0.5℃孵育48小时，将死胚从皿中取出，并在24小时内更新培养液。

在暴露实验后，从组中收集存活的胚胎并用100 mg/L MS-222进行麻醉。然后用百分之4%的福尔马林固定胚胎24小时，用自来水冲洗，并保存在70%乙醇中。在奥林巴斯SZX16解剖显微镜（日本）下观察胚胎，并用奥林巴斯DP 25相机拍摄图像。用计算机辅助图像分析法，在每个重复皿的五个蝌蚪中测量体长和鳍宽。在尾部中部测量翅片宽度。分别计算各组胚胎存活率和致畸率。将畸形与胚胎发育迟缓的变化进行区分，并确定畸形的主要表型。仅用存活胚胎数计算致畸率。

数据分析

采用SPSS程序对Windows进行统计分析。平均值，中位数，标准差（SD），最小值，最大值和变异系数（CV）被确定为所有数据。用斯米尔诺夫检验、峰度和偏度对数据的分布进行了检验。

对水样的毒性、化学和物理性质进行相关分析，以确定这些变量之间的关系。报告的显著性水平（P＜0.05）是基于皮尔森系数的。

学生的t检验被用来评估JS和SX之间的不同变量。采用ANOVA方法对两条河流的数据进行分析，以处理为自变量。用TUKEY检验方法分离，采用P＜0.05的显著性水平。

结论

JS和SX水的理化性质

JS和SX的水的温度、pH、DO、铵态氮和总磷值的描述性统计（平均值、标准偏差、变异系数、最小值和最大值）见表1。从十一月到四月，JS和SX的水温较低，但从5月到十月较高，随当地天气的变化而变化（图2B）。JS和SX水的pH值分别为7.50plusmn;0.54和7.53plusmn;0.53，两者之间无显著性差异（图2C）。SX的溶解氧为1.64plusmn;1.44 mg/L，显著低于1.97plusmn;1.63mg/L，JS的DO值（表1）。从2010年11月到2011年5月，JS的十个水样之间的DO差异较小，但从六月到九月的DO差异较大（图2D）。JS和SX水的铵态氮年平均值分别为9.75和9.29 mg/L，但两条河流之间无显著差异。SX水的总磷值为2.36plusmn;0.52mg/L，显著高于1plusmn;0.24mg/L，JS值（表1）。

斑马鱼对JS和SX水毒性的测定

结果表明，阳性对照组中斑马鱼K2CR2O7浓度与死亡率呈线性相关（数据未显示）。根据K2CR2O7毒性分级标准（GB/T13266—13261-91 1991），K2Cr 2O 7浓度基本不含毒性，溶液小于180 mg/L，180～200 mg/L K2CR2O7为中等毒性。当水高于200毫克/升K2Cr2O7时，水是有毒的。根据K2CR2O7与斑马鱼死亡率的线性关系，分别在180和200 mg/L K2CR2O7溶液中，斑马鱼的死亡率分别为24.75和36.16%，这些参数可用于评价JS和SX的水样。

表2显示了斑马鱼急性毒性试验JS和SX河流的结果。在冬季和春季取样（2010年11月至2011年5月），斑马鱼的死亡率相对较低。七月至2011年9月，夏季斑马鱼死亡率较高。从2010年11月到2011年4月，从JS和SX中取样的所有水被检测，使用斑马鱼的死亡率低于24.75%，相当于暴露于180 mg/L的K2Cr 2O7溶液的死亡率。结果表明，JS和SX水在冬季和春季都是无毒的。从六月到九月2011日，斑马鱼死亡率为JS2。SX1—SX5水均大于80%，说明这些水样具有较高的毒性水平。与JS相比，斑马鱼对SX水的毒性一般较高，尤其是在六月至九月（82.33plusmn;27.38 vs 7.31plusmn;3.54 % 4，P＜0.05，t检验）。除JS2（直接排污口附近）外，斑马鱼试验结果表明，其他九个JS水样品处于低毒或无毒水平，不同季节间无显著差异。

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