一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗方法與流程
2023-05-23 01:57:21 4
本發明屬於化學品的生物系統效應測試方法的技術領域，具體涉及一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗方法。
背景技術：
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汙染物通過直接排放、地表徑流、乾濕沉降等過程進入水體後，將在水體沉積物中逐步富集，成為汙染物的蓄積庫，對生活在其中的生物產生危害，在一定條件下，再次釋放到水體，造成二次汙染。因此，水體沉積物對汙染物在水生生物中的富集以及在水環境中遷移轉化起到了至關重要的作用，與整個生態系統以及人類健康有著密切的聯繫。重金屬和持久性有機汙染物能在水體沉積物中累積到很高的水平，具有重大的安全隱患。
沉積物質量基準是底棲生物免受特定化學物質危害的保護性臨界水平，是化學物質和底棲生物之間劑量-效應關係的反映。沉積物質量基準不僅是對水質基準的完善，同時也是沉積物質量評估和對水生態系統風險評價的基礎。計算沉積物質量基準需要大量的基礎性毒性數據，尤其是沉積物中底棲生物的毒性試驗數據。
在沉積物內，內底棲生物對沉積物結合物質呈現高暴露性。水生寡毛類生物作為內底棲生物，在水生系統的沉積物中扮演重要角色。通過生物擾動和被捕食，內底棲生物影響著汙染物對其他生物的生物可利用性，如底棲魚類。與表層底棲生物相比，內底棲寡毛類生物穴居在沉積物中，攝食沉積物顆粒，能夠通過各種可能的途徑暴露於汙染物中，如接觸並攝食汙染沉積物，通過孔隙水和上覆水吸收沉積物。因此，底棲寡毛類生物是國際上推薦的沉積物毒性試驗的模式生物。而在中國霍甫水絲蚓分布廣泛，容易獲得，容易在實驗室內培養，能耐受的沉積物類型比較廣泛，有對汙染物敏感的生物終點指示指標，適合用於沉積物-水體毒性測試。
因此，設計有效的研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗方法，不僅可為其他底棲寡毛類生物沉積物-水體毒性測試提供有力的參考和補充，也可為我國沉積物環境基準的制定以及生態評估的有效開展提供可靠的技術支撐。
技術實現要素：
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本發明的目的在於提供一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的最優試驗方案，有效評價霍甫水絲蚓對沉積物結合汙染物的延長暴露效應。本發明採用的技術方案是：一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗方法，所述方法包括以下步驟：
1.霍甫水絲蚓的馴養
霍甫水絲蚓必須保證單一種培養，保證培養，尤其是試驗用水絲蚓無可見的疾病和畸形。試驗前需完成受試生物的馴養。在實驗室內長期持久培養至少1個月，水溫23℃，水體pH(7.8±0.2)，自然光照(16∶8h)，每月投餌(玉米粉)兩次，每周換水一次，持續溫和曝氣。於底部鋪有脫脂棉基質的玻璃缸內馴養，保證最適的馴養環境，期間存活率不受影響，接近100％。試驗前，挑出於曝氣水中清腸24h。
2.水體-沉積物毒性系統模擬
集中採集乾淨均勻無汙染沉積物，過篩，4℃恆溫保存。確定沉積物性質，如TOC、pH、水分含量、粒度分布等。少量沉積物風乾、研磨、過篩。對乾燥的沉積物加標染毒，與溼沉積物攪拌混合，得到特定濃度的加標沉積物。加標之前，往沉積物中加入適量食物源。將沉積物與上覆水加入試驗容器中，沉積物高度1.5～3cm，沉積物與上覆水的體積比1∶3.5～1∶4.5範圍內，上覆水採用經曝氣48h以上的優質自來水，實驗室內穩定1～4周。
3.暴露試驗
試驗容器為容量至少250mL的玻璃容器。用化學分析方法測定沉積物實際加標濃度，每個容器投放至少10隻清腸後，健康無損、尾部完整、體長一致的霍甫水絲蚓，試驗設置空白組、至少5個濃度組， 每組至少4個平行。室溫下，自然光照(16∶8h)，低光照強度環境下進行。暴露時間在21～28d範圍內，靜態系統，期間不換水，不餵食。每天用吸管沿容器壁加去離子水，補足揮發水分。上覆水溫和曝氣(2～4個氣泡/s)，通過固定於沉積物表面上至少2cm的巴斯德移液管以最大程度降低對沉積物的幹擾。溶解氧不小於30％空氣飽和值(ASV)。控制空氣供給，工作日內每天調節。
4.結果分析
試驗期間觀察記錄挖掘、築巢、沉積物迴避行為，暴露試驗結束後，過篩沉積物，回收水絲蚓，記錄存活數和生物量。採用數理統計方法，計算半數致死濃度LC50、x％效應濃度ECx和無觀察效應濃度NOEC值。
本發明具有如下優點：
1.霍甫水絲蚓作為我國常見的內底棲生物，分布廣泛，易獲得，易馴養，對於沉積物中結合汙染物暴露充分，行為形態對毒性敏感，能夠較好反映沉積物的毒性。
2.本發明提出了一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗方法，能夠較好地反映沉積物的毒性，獲得有效的沉積物毒性數據；開發了一種研究沉積物-水體中霍甫水絲蚓毒性的試驗系統，溫和曝氣，避免擾動系統中沉積物，為其他寡毛類生物沉積物毒性測試提供有力的參考和補充。該方法簡單易行，基本上大多數實驗室都可滿足本試驗的要求，適用於多種受試汙染物，可以普及使用。
3.本發明的毒性試驗方法可為我國沉積物環境基準的制定以及生態評估的有效展開提供合理的技術支撐。
附圖說明：
附圖為毒性試驗容器的結構示意圖：
其中：1、透明的燒杯；2、沉積物；3、上覆水；4、巴斯德吸管；5、橡皮筋；6、紗網；7、開口，加水口；8、接口，連接曝氣裝置。
具體實施方式：
以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。
實施例1：
1.霍甫水絲蚓的馴養
根據實驗要求選擇單一種霍甫水絲蚓蠕蟲，在實驗室鋪有脫脂棉的玻璃缸內馴養1個月，室溫，自然光照，每周換水一次，每月投餌(玉米粉)兩次，持續用曝氣泵帶動曝氣頭溫和曝氣，觀察霍甫水絲蚓存活生長情況，存活率不得低於95％，將近100％最佳。試驗前於曝氣清水中清腸24h。
2.暴露試驗
試驗容器：容積為250mL的燒杯，沉積物高2cm，沉積物與上覆水體積比為1∶4，上覆水高約為8cm，巴斯德吸管口距離沉積物表面4cm處，曝氣速度2～4個氣泡/s。按照要求容器口用紗網覆蓋，橡皮筋固定，留有斜面開口，便於每天用去離子水補足揮發水分。弱光照處實施。
實驗室內模擬沉積物-水體中林丹對霍甫水絲蚓的毒性試驗，以丙酮作為助溶劑給沉積物加標，加標前加入合適的食物源。試驗設有空白濃度組、試劑空白組和濃度組，每組4個平行，對照組設5個平行。上覆水採用經曝氣48h的優質自來水，每個容器投放12隻清腸後健康無損，尾部完整，體長一致的霍甫水絲蚓。試驗周期為28d，溫和曝氣，不更換上覆水，每天用吸管沿容器壁加去離子水，補足揮發水分。每天觀察霍甫水絲蚓行為狀態變化。
3.結果分析
28d暴露試驗結束後，側面、正面拍照，記錄霍甫水絲蚓挖掘、築巢和沉積物迴避行為，之後過篩沉積物，回收存活霍甫水絲蚓，分別記錄存活數量、尾部自斷數量，以及水絲蚓乾重，採用統計方法，計算林丹對霍甫水絲蚓的28d LC50、自斷效應濃度EC50、生長抑制效應濃度ECx，甚至NOEC值。