水体中不同浓度的镉在团头鲂体内富集的研究李林林论文.docx
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水体中不同浓度的镉在团头鲂体内富集的研究李林林论文
本科生毕业论文(设计)
题目:
水体中不同浓度的镉在团头鲂体内富集的研究
姓名:
李林林
学院:
生命科学学院
专业:
生物科学
班级:
零五级三班
学号:
2005334317
指导教师:
崔峰职称:
副教授
2009年1月8日
安徽科技学院教务处制
目录
摘要1
关键词1
1材料和方法2
1.1材料2
1.1.1鱼苗与饲料2
1.1.2试剂2
1.1.3仪器2
1.2方法2
1.2.1团头鲂鱼苗的驯养与管理2
1.2.2团头鲂的染毒处理2
1.2.3数据处理3
1.3实验步骤3
1.3.1团头鲂死亡率以及生长的测定3
1.3.2镉标准溶液的制备3
1.3.3镉标准曲线的绘制3
1.3.4样品处理及测定过程4
2结果分析4
2.1不同浓度的镉对团头鲂生长的影响4
2.1.1团头鲂的形态和解剖观察4
2.1.2不同浓度镉对团头鲂的致死性4
2.1.3不同浓度的镉对团头鲂增重的影响4
2.2不同浓度镉在鱼体内不同部位的富集5
3讨论6
4结论7
致谢7
参考文献8
水体中不同浓度的镉在团头鲂体内富集的研究
生物科学专业李林林
指导教师崔峰
摘要:
本文探讨了镉(Cd)对团头鲂(Megalobramaamblycephala)生长发育的影响及在其体内各器官中的富集含量。
配制镉浓度梯度为0.0000mg/L、0.0050mg/L、0.0500mg/L、0.5000mg/L、2.0000mg/L、5.0000mg/L六个组的污染水体。
在每组中放入同批的生长状况良好的团头鲂,通过60天的生长,测算每个组团头鲂的死亡率、平均增重率和各器官组织中的富集含量。
结果表明:
水体中含有低浓度的镉在短期内对团头鲂不会造成太大影响,而在一个月之后,则会影响到团头鲂的正常生长发育,且浓度越高,影响越大。
团头鲂体内各组织和器官对镉的富集情况也有差异,团头鲂内脏器官和鳃对镉的积累能力较强,而肌肉和皮肤对镉的富集能力却相对较弱。
关键词:
团头鲂;镉;生长发育;富集
团头鲂(M.amblycephala)隶属鲤形目,鲤科,鲌亚科,鲂属。
又名武昌鱼,团头鳊。
体侧扁,颇高,呈菱形,胸部平坦,腹部仅自腹鳍基部至肛门具有皮质腹棱;尾柄高而短,头短小,吻圆钝;口端位,口裂宽,上下颌等长;背鳍具硬刺;臀鳍长;体侧鳞片基部灰白色,边缘黑色,在体侧形成灰白色条纹,鳍呈青灰色。
原产于长江中游的湖泊,以湖北省梁子湖所产最为著名,但天然产量不高,近年已被移殖到各地天然水域中,并发展了人工养殖。
它生长较快,当年鱼体长可达120~230㎜,多年鱼最大可达3㎏,其肉味腴美,含肉量多,是我国人民比较喜欢的经济鱼类之一。
随着工业化进程的加快,环境问题己经成为世界各国的关注焦点,尤其是重金属的污染,使近地水域的生态受到不同程度的破坏[1]。
镉是自然界中普遍存在的重金属元素,已成为世界各地水域环境污染物之一。
镉在生物体内半衰期较长,且表现为器官毒性[2]。
当诸如镉等重金属侵入动物体内,富集到一定量时便会对其产生毒害作用。
另外,重金属在鱼体中不断积累,通过食物链进入人体后,对人体生长发育产生许多不良影响,严重的有致畸、致癌、甚至死亡[3]。
本试验以团头鲂为试验对象,探讨不同浓度的镉对其生长的影响及其在鱼体内部器官中的富集。
国内外很少有针对团头鲂这方面的研究,本试验针对我国人民喜欢的食用鱼来做研究,对人们日常生活的健康及重金属镉对我国淡水养殖危害的研究方面有一定价值。
1材料和方法
1.1材料
1.1.1鱼苗与饲料
团头鲂鱼苗:
同批同龄(3个月),购于蚌埠水产养殖场。
鱼饲料成分(﹪):
小麦粉13、麸皮35、菜籽饼25、鱼粉10、米糠15、无机盐2。
1.1.2试剂
硝酸AR蚌埠市生原精细化工有限责任公司
30﹪过氧化氢国药集团化学试剂有限公司
氯化镉(CdCl2·2.5H2O)国药集团化学试剂有限公司
1.1.3仪器
JY2001型电子天平上海精密科学仪器有限公司
微量定量移液器上海求精生化试剂仪器有限公司
100-1000μL型微量移液枪法国GILISON公司
MDS-2002A型微机控压密闭消解仪上海新仪微波化学科技有限公司
原子吸收分光光度计北京瑞利分析仪器公司
BCD-205F型电冰箱青岛海尔股份有限公司
1.2方法
1.2.1团头鲂鱼苗的驯养与管理
团头鲂鱼苗于2008年3月购于蚌埠水产养殖场,置于安徽科技学院畜牧养殖场实验室的玻璃水族箱中饲养。
水族箱规格为117cm×42cm×60cm;养殖水温15-25℃;pH值6.8-7.0;采用空气泵增氧。
水族箱在使用之前用高锰酸钾溶液进行消毒,养殖期间水族箱里保持水深约25㎝。
分别称取大小,生长状况良好的团头鲂120尾放入水族箱,并计称重算出每组鱼的平均重量(平均初重),使每个水族箱中的鱼类重量基本一致。
每天投食两次(上午9点,下午3点),每次投食量约为鱼体重的4﹪,每天换洗滤布,每3天清除缸底的食物残渣和代谢废物。
1.2.2团头鲂的染毒处理
驯养两周后进行水体镉染毒试验。
先准确称取4.0648gCdCl2·2.5H2O,用1000mL容量瓶定容,配制成2000mg/L的母液。
再根据水族箱里的水量,分别配制成含Cd2+浓度梯度为0.0050mg/L、0.0500mg/L、0.5000mg/L、2.0000mg/L、5.0000mg/L的镉试验组和对照组,进行团头鲂养殖,养殖时间为60天。
1.2.3数据处理
死亡率=(死亡数/总鱼数)×100﹪
平均增重=平均终重-平均初重
平均增重率=(平均增重/平均初重)×100﹪
含镉量(μg/g)=C*V/M其中:
C:
由标准曲线算得的浓度;V:
待测样品液定容体积;M:
样品质量
1.3实验步骤
1.3.1团头鲂死亡率以及生长的测定
在鱼的养殖过程中,对每组的鱼进行观察并记录鱼的死亡数量,后算出相应的死亡率。
60天后,分别从各试验组中捞取所有存活的团头鲂,用电子天平对其称重,并计重算出每组鱼的平均重量(平均终重),然后用鱼体的平均终重减去平均初重得出团头鲂的平均增重。
1.3.2镉标准溶液的制备
Cd标准溶液的配制:
准确称取2.0342gCdCl2·2.5H2O,用1000mL容量瓶定容,配制1000mg/L的母液。
再将母液分别稀释成1.0μg/mL、0.8μg/mL、0.6μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL的标准溶液。
1.3.3镉标准曲线的绘制
分别吸取1-6号镉标准溶液0.0μg/mL、0.2μg/mL、0.4μg/mL、0.6μg/mL、0.8μg/mL、1.0μg/mL测得吸光度A分别为:
-0.0014、0.0255、0.0601、0.0961、0.1216、0.1521,以A为纵坐标,标准溶液(c)为横坐标作图,如图1所示:
图.1镉离子标准曲线
Fig.1StandardcurveofCd2+
1.3.4样品处理及测定过程
取出水族箱中的鱼,进行去鳞解剖,将每组鱼的心脏、肾脏、鳃、皮、肌肉取样(大概在0.5g左右)并称重,记录。
然后,将所取样品放入微波消解罐中,加入4mL浓硝酸和1mL过氧化氢,置于微波消解仪中消化。
消化条件为1.5kPa,3min。
待消化完全,取出样品消化液,用蒸馏水定容至25mL,再用原子吸收分光光度计测定并计算出镉含量。
2结果分析
2.1不同浓度的镉对团头鲂生长的影响
2.1.1团头鲂的形态和解剖观察
经过60天的饲养发现,两周时各组鱼均无异常反应。
一个月后,0.0050mg/L、0.0500mg/L组的鱼摄食速度仍较快;0.5000mg/L、2.0000mg/L、5.0000mg/L组的鱼有游动失常,失去平衡的现象,其中5.0000mg/L组的鱼还有肌肉痉挛和收缩现象。
到45天时,0.5000mg/L、2.0000mg/L、5.0000mg/L组的鱼死亡数量开始增加。
解剖观察发现对照组、0.0050mg/L和0.0500mg/L组的鱼鳃丝和内脏正常,0.5000mg/L组的鱼鳃丝略有发黑,2.0000mg/L、5.0000mg/L组的鱼体质地松软,腹腔内充满大量黄色胶状物质。
血液暗红色,鱼鳃水肿,紫红色,肝脏颜色加深,有部分发黑,肾脏明显肿胀,心脏略显淡黄色。
2.1.2不同浓度镉对团头鲂的致死性
在试验结束后,对各组的鱼进行观察并记录鱼的死亡数量,算出相应的死亡率。
死亡率=(死亡数/总鱼数)×100﹪
表1不同浓度镉对团头鲂的致死性
Table1DifferentconcentrationsofCdonM.amblycephalalethal
镉的浓度(mg/L)
死亡鱼数
死亡率
0.0000
1
5﹪
0.0050
2
10﹪
0.0500
2
10﹪
0.5000
5
25﹪
2.0000
6
30﹪
5.0000
8
40﹪
由表1可以看出同一时间段内,镉浓度较低的情况下,对团头鲂的致死性是较弱的。
当镉浓度达到0.5000mg/L以上时,对团头鲂的致死性作用逐渐增强,而且浓度越大,其致死性作用就越强。
2.1.3不同浓度的镉对团头鲂增重的影响
60天后分别从各试验组中捞取所有存活的团头鲂,用电子天平对其称重,并计重算出每组鱼的平均增重率。
平均增重率=(平均增重/平均初重)×100﹪
表2不同浓度的镉对团头鲂生长的影响
Table2DifferentconcentrationsofCdonM.amblycephalagrowth
镉的浓度mg/L
试验前
试验后
平均增重(g)
平均增重率
数量(尾)
总重(g)
均重(g)
数量(尾)
总重(g)
均重(g)
0.0000
20
236.20
11.81
19
248.20
13.06
1.26
10.67%
0.0050
20
198.30
9.92
18
200.80
11.16
1.24
12.50%
0.0500
20
179.90
9.00
18
178.70
9.93
0.93
10.33%
0.5000
20
243.80
12.20
15
201.60
13.44
1.24
10.16%
2.0000
20
137.10
6.86
14
104.40
7.46
0.60
8.75%
5.0000
20
202.00
10.10
12
127.30
10.61
0.51
5.05%
由表2可知,与对照组相比,在镉浓度较低的情况下对团头鲂的生长不仅没有影响反而有促进作用。
随着镉浓度的增大,对团头鲂的的生长(平均增重率)逐渐产生了一定的抑制作用。
并随浓度的升高,抑制作用越来越明显,高浓度时,团头鲂生长极其缓慢。
2.2不同浓度镉在鱼体内不同部位的富集
表3鱼体各部位镉的含量
Table3Cdinfishbodyvariousspotscontent
镉浓度
器官
0.0000mg/L
0.0050mg/L
0.0500mg/L
0.5000mg/L
2.0000mg/L
5.0000mg/L
肾脏
0.2640
3.7164
5.9737
11.5620
15.6333
20.4563
心脏
0
1.0938
1.5490
3.7951
4.4077
5.2535
鳃
0
0.4368
0.7717
1.9146
3.2378
4.1240
皮
0
0.2351
0.5176
1.1763
1.9380
2.4385
肌肉
0
0.2184
0.3945
0.7404
1.0798
1.3631
图2鱼体各部位镉含量
Fig.2Cdinfishbodyvariousspotscontent
由表3可以看出:
同一时间内,同一浓度的镉在团头鲂体内不同部位富集含量不同,根据富集含量比较肾脏>心脏>鳃>皮>肌肉;不同浓度的镉在同一部位富集程度也不相同,镉的浓度越大富集含量就越多。
3讨论
镉是一种常见于水、气、土壤的重金属,却是生物生命活动中的非营养元素。
本试验中团头鲂在含有一定量镉的溶液中出现反应迟钝,逐渐丧失运动能力的现象,可能是由Cd2+和团头鲂神经系统中的蛋白质分子结合,抑制了神经信号的传递,导致团头鲂出现运动障碍。
这种现象与隋国斌[4]等试验所得现象相似。
有研究报道,镉对细胞凋亡有一定的诱导作用,还可以影响细胞凋亡、死亡和增殖的有关基因和蛋白质的表达[5]。
徐永江等[6]研究表明高浓度镉对脑、肝胰脏和鳃的酶活性具有显著影响。
同时可以可以和生物大分子上的活性点位结合,也可以和其他非活性点位结合,改变生物大分子正常的生理和代谢功能,使鱼体表现为中毒现象甚至死亡。
由表1可以看出不同浓度的镉对团头鲂的致死性不同,前两组含镉浓度较低,对团头鲂的致死性也比较低,影响很小。
但当水体中镉浓度为5.0000mg/L时,对团头鲂的致死性已达到40﹪。
由此看来,一定浓度的镉对团头鲂具有致死性,而且镉浓度越高对团头鲂的致死性就越强。
再由表2可以看出,在镉浓度较低的情况下对团头鲂的生长不仅没有影响反而有促进生长的作用。
随着镉浓度的增大,对团头鲂的的生长(平均增重率)逐渐产生了一定的抑制作用。
并随浓度的升高,抑制作用越来越明显,高浓度时,团头鲂生长极其缓慢。
这种现象是潜在低水平有毒物质所产生的刺激效应,该现象引起的剂量—反应关系呈抛物线形式。
而团头鲂在高浓度镉环境下生长受到抑制,是因为Cd-MT被镉所饱和,失去解毒作用,在镉从Cd-MT转移到高分子蛋白质时,鱼体出现病变[11],进而影响了机体的生长发育。
目前国内外对重金属在生物体中富集的研究报道较多,如已报道Cd2+在罗非鱼体内的积累[7],Cu2+在银大马哈鱼中的积累和分布[8]等。
目前有两种代表性的假说常被用来解释重金属离子在生物体内的积累,一种是“竞争位点理论”,另一种是“金属硫蛋白的诱导结合作用”[9]。
组织中Cd2+水平取决于吸收、排泄及转移三方面[10]。
因为鱼对水环境胁迫调节能力有限,蓄积是吸收和排放之间平衡的结果,当水环境中镉浓度较低时,鱼体各种排放机制使得鱼体内镉浓度维持在较低水平,当水环境中浓度过高,超出鱼体对镉的排放能力时,将导致鱼体被动吸收,机体蓄积量大大增加。
在本试验中,随着镉浓度的增加,团头鲂体内富集量也大大增加可能是由于相同原因所致。
从表3可以看出,鱼体中的肌肉对镉的富集量最少,肌肉中的镉含量一直较低,在各个浓度都未表现出明显的富集,而一些内脏器官,如肾脏对镉的富集却较多,这种现象可能缘于团头鲂各组织器官的结构、功能不同,以及其他解毒功能的差异性作用,最终使组织内的Cd2+积累呈现不同的分布。
而本试验所测定器官组织中,根据镉富集量大小排序为肾脏>心脏>鳃>皮>肌肉。
肾脏是机体代谢和排泄污染物的重要脏器,由于在肾内毒物代谢产物得到浓缩,并且Cd2+易在肾脏内蓄积,同时在长期暴露下,肾脏还能直接从血液中吸收镉离子,所以在内脏器官中肾脏的富集量最高。
一些研究还表明,鱼体对重金属的吸收途径包括消化道的进食摄取,呼吸道吸收和皮肤的体表吸收3种。
作为鱼体呼吸作用的鳃,其由磷脂组成的鳃膜能提供一个带静负电荷的表面,对游离的金属离子产生直接的吸附[11]。
因此,鳃和皮肤的富集量比肌肉要多,这也和本试验所测定的结果相同。
由于本人知识水平的限制,该实验仅能模拟微量镉单独存在时对团头鲂的影响情况。
同时,鱼体对镉的生物富集作用是外部生态环境以及自身吸收、代谢和排泄作用的综合表现,是一个非常复杂的过程,要对此做更深一步探讨,还需要在机理方面多做研究。
4结论
综上所述,在同一时间内,低浓度的镉对团头鲂的生长影响极其微小,甚至有促进生长的作用。
而随着镉浓度的增加,逐渐对团头鲂产生各个方面的影响,如致死,生长缓慢等。
在所测器官组织中,同一浓度对镉的富集含量不同,根据富集含量排序为肾脏>心脏>鳃>皮>肌肉;同一器官不同浓度富集含量也不相同,浓度越高富集含量就越大。
致谢
本论文是在崔峰老师的悉心指导下完成的。
崔峰老师渊博的学问、治学严谨的科学工作态度科学的工作方法、耐心的指导深深地鼓励着我,使我受益匪浅。
经过几个月的实验,使我各方面的能力都得到提高。
在论文的选题、撰写、修改和定稿等方面,崔峰老师均倾注了大量的心血。
在此,谨向崔峰老师致以最衷心的感谢和最诚挚的敬意!
许多同学在实验的过程中也给予了许多的帮助。
在此,谨向各位同学以诚挚的感谢!
最后向参加本论文评阅、答辩的全体专家、教授致以诚挚的谢意!
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42.
StudyonAccumulationofCdinM.amblycephalaindifferentconcentrations
BiosciencesLiLinlin
TutorCuiFeng
Abstract:
ThispaperdiscussestheaccumulationofCdindifferentorgansofM.amblycephalaanditseffectsonthem.TheadministeredconcentrationsofCdare0.0000mg/L,0.0050mg/L,0.0500mg/L,0.5000mg/L,2.0000mg/L,5.0000mg/Lrespectivelyforsixpollutantsolutions.Thesamebatchofwell-grownM.amblycephalawasputintoeachsolution,andafter60days’growth,themortality,meanweightgrowth,andcontentofCdindifferentorgansweremeasured.Theresultshowsthat:
lowconcentrationofCdinwaterwillnotaffectM.amblycephalamuchinashortperiod,butwillaffectthenormalgrowthofthemafteramonth,andthiseffectgrowswiththeconcentrationofCd.TheaccumulationofCdindifferentorgansandtissuesofM.amblycephalaalsodifferfromeachother.TheCdininternalorgansandgillsaremuchhigherthaninmusclesandskin.
Keywords:
M.amblycephala;Cd;growthanddevelopment;Enrichment
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