鱼类呼吸运动在饮用水水质预警中的应用VIP免费

中国水利技术技术信息中心《城乡饮用水水源安全问题与发展汇总》鱼类呼吸运动在饮用水水质预警中的应用汪红军李嗣新周连凤梁友光(水利部中国科学院水工程生态研究所，湖北武汉430079)【摘要】以斑马鱼为受试生物，进行了5种重金属离子对斑马鱼的急性毒性实验；应用生物早期预警系统(BIO．SENSOR7008)，研究了斑马鱼在不同重金属浓度暴露下的呼吸反应变化情况及预警结果。结果表明，H醇4-、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+等重金属对斑马鱼的96hLC50分别为0．14mg／L、0．174mg／L、6．497mg／L、44．48mg／L、116．432mg／L；安全浓度分别为0．014mg／L、0．017mg／L、0．65mg／L、4．45mg／L、11．6mg／L：应用呼吸参数的预警浓度分别为0．08mg／L、0．08mg／L、4．8mg／L、75mg／L、105mg／L。斑马鱼呼吸参数作为生物监测指标来预警饮用水水体H92+、Cu2+、Zn2+等重金属污染较为敏感。【关键词】鱼类呼吸饮用水预警斑马鱼用鱼类监测水体污染，美国、欧州、日本、加拿大等国应用较早，1927年美国将河流分三带即新污染带、污染带和恢复带，并指出相应的指示鱼类为抵抗型、忍耐型和敏感型。例如Belding根据鱼的呼吸变化指示有毒环境(BeldingDC，1929)。Wxlde(1970)用鱼的咳嗽次数来反应造纸厂废水对鱼的影响，并据此确定废水的安全浓度。美国清洁水法规定了生物监测的一些形式，例如，生物监测用于工业污水排放和饮用水水源水质的监控等。美国国家环保局将生物监测作为环境监测和管理的重要组成部分，并制定了相关国家标准(ASTM，1995)。生物预警系统是利用生物作为传感对象，持续监测、预警水体污染的系统。利用鱼的呼吸参数作为生物监测方法来评价污水水质已有30多年历史(Cairnsetal，1976)。Cairn,svanderSchalie(1980)以及Cairn5Gruber(1980)将呼吸参数用于自动、实时生物早期预警系统中贡献尤其突出。本实验以斑马鱼为受试生物，使用美国生物监测公司(BMI)生产的生物早期预警系统(BIO．SENSOR7008)，研究了斑马鱼在不同重金属浓度暴露下的呼吸反131应变化情况，为利用鱼类的呼吸生理变化进行饮用水水质预警和快速评价水体的综合毒性提供理论基础。1．材料与方法1．1生物早期预警系统简介利用鱼的生物早期预警系统是根据个体鱼呼吸参数变化预警水环境变化。预警系统主要包括4部分：1)呼吸监测传感器(Bio-Sensor)；2)信号过滤放大器(Bio-Amp)3)计算机数据处理及显示系统；4)自动报警及水质采样器。当鱼呼吸时，鱼类的神经肌肉活动的总和产生微伏的生物电信号，其中最强的就是呼吸信号，这个信号被呼吸室的传感器(Bio-Sensor)接收；然后送到信号过滤放大器(Bio-Amp)，经过过滤、放大：这个经过过滤、放大和数据化的信号被传送到计算机上，由计算机根据预设统计算法判断是否发生了异常反应，在超出阈值范围的情况下发出警报信号；自动采样器采集水样，再通过理化分析，确定水质变化情况。1．2实验鱼本实验选择实验鱼为斑马鱼(Brachydanioredo)，购于武汉市某水族馆，体长为2．3±0．3cm，体重为0．22中国水利技术技术信息中心《城乡饮用水水源安全问题与发展汇总》±O．059。实验前在水族箱中驯养14d以上，驯养期间活动正常，记录死亡率低于5％。实验选择个体健康，反应灵敏，大小基本一致的斑马鱼。1．3实验化学试剂1．4实验方法1．4．1急性毒性实验1)预备实验采用静水法进行实验操作，拟定一组较大范围的实验液系列浓度进行预备实验，每12h纪录一次各浓度组死亡的鱼数量，并及时捞出死鱼。每次实验要持续96h或更长，以观察全部死亡的时间。筛选斑马鱼24h100％致死浓度(24hLC。。)和96h最大耐受浓度(96hLc0)。2)正式实验正式实验的系列浓度由上述24h100％致死浓度(24hLC。m)和96h最大耐受浓度(96hLCo)之间设置5组浓度梯度，每组设一重复。设一对照组，每组实验液的体积为15L，每缸投入10条都符合要求的斑马鱼，纪录水温，每6小时纪录～次鱼的中毒症状、死亡时间和死亡数量，连续观察96小时，并纪录结果。1．4．2鱼类呼吸反应实验实验在生物早期预警系统中进行。实验鱼在曝气自来水中适应14天后置于8个监测室中，每个监测室放1尾鱼，在控制水体条件下进行4天的呼吸反应数据收集(空白实验)。...