3,种消毒剂对南美白对虾幼虾的急性毒性试验
时间：2023-02-11 20:05:05 来源：千叶帆 本文已影响人
宋国林，包斌武，刘哲
（甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070）
南美白对虾（Penaeus vannamei），学名为凡纳滨对虾，隶属于节肢动物门，甲壳纲，十足目，对虾科，滨对虾属，原产于太平洋东岸至秘鲁中部以及厄瓜多尔附近的海域，其适应能力强、生长快、出肉率高，是世界三大优良虾种之一。1988 年，中国科学院海洋研究所从美国夏威夷引进南美白对虾。南美白对虾在中国深受广大消费者喜爱，具有较高的经济价值。随着市场需求的增加，全国沿海掀起大规模养殖热潮，约占中国所有养殖虾类总产量的80%。但随着近海养殖面积的扩大以及养殖总量的增加，近海海水环境恶化，虾发病率呈上升趋势。从2000 年开始，对虾池塘养殖逐渐向内陆发展，内陆养殖环境下病毒性疾病相对较少，但也经常暴发大规模的细菌性疾病，各生产单位按照以往养殖经验，使用各种消毒杀菌类药物，抑制细菌繁殖，以减轻病害导致的损失。
国内外专家对消毒剂在南美白对虾养殖过程中的使用，已经做了较多研究，但关于其在内陆低温低盐条件下的毒性效应研究报道却很少。生产上常因用药不当，达不到良好的杀菌效果，甚至造成对虾的死亡。现开展了低温低盐条件下，高铁酸钾、聚维酮碘和次氯酸钙这3 种常见化学消毒剂对南美白对虾幼虾的急性毒性试验，以了解其对南美白对虾幼虾的影响，并确定安全浓度，以期为南美白对虾在内陆低温低盐地区的育苗及健康养殖过程中合理使用消毒剂，提供科学依据。
1.1 试验材料
试验用南美白对虾来源于广东省湛江市南美白对虾育苗场，平均全长（1.12±0.45）cm，平均体质量（1.05±0.39）g，试验容器选用22 cm×16 cm×11 cm的半透明塑料盒。试验前，先将南美白对虾集中暂养于塑料桶内，加淡水使盐度从1.5%逐渐降至0.5%，并用加热棒将水温稳定在21～23 ℃，持续充气并投喂虾片，稳定2 d 后开始试验。开始试验后停止投喂，直至试验结束。
1.2 试剂
试验用水为充分曝气的自来水，添加海水晶，配成盐度为0.5%的人工海水，作为试验标准用水。试验选用的3 种消毒剂分别为高铁酸钾（KFeO≥99.9%，广州昊宣化工有限公司）、聚维酮碘（PVP-I≥99.9%，盐城振泰动物药品有限公司）、次氯酸钙（有效氯含量：65%，鑫之都化工有限公司），试剂在使用前均先配置成母液，使用前用盐度为0.5%的人工海水按比例稀释，现配现用。
1.3 试验方法
1.3.1 预试验
在塑料盒中加入1.5 L 经处理盐度为0.5%的海水，试验水温21～23 ℃，ρ（溶解氧）5.5～6.5 mg/L，pH 值7.3～7.7；
每个塑料盒中放入试验对虾10 尾，按照文献[6]，将3 种消毒剂分别以10 倍级差配制5 个质量浓度组（0，0.1，1.0，10.0 和100.0 mg/L）。试验期间停止投喂，及时清污并捞出死亡个体，记录试验虾的死亡情况，以确定各药物处理24 h 后，南美白对虾幼虾全部存活的最高质量浓度和全部致死时最低质量浓度。
1.3.2 正式试验
根据预试验得出的结果，将3 种消毒剂按等对数间距各设5 个质量浓度梯度，每个梯度设3 个重复，外加1 个空白对照组（见表1），均放入15 尾南美白对虾幼虾。试验期间不充气、不投饵，每隔12 h用虹吸法更换1 次消毒剂药液。试验初始12 h，持续观察并记录试验南美白对虾幼虾在各塑料盒中的情况，观察其是否死亡。幼虾死亡判定依据：丧失游泳能力、沉于塑料盒底，腹肢和游泳足均不摆动，用镊子轻触试验虾身体各部位，均无任何反应。发现死亡个体及时用镊子取出，避免污染水体，影响试验数据。记录各塑料盒内南美白对虾幼虾24，48，72，96 h 时的死亡数量。
表1 3 种消毒剂药液质量浓度 mg/L
1.4 数据处理
试验数据采用Excel 2010 软件进行处理，计算各处理组24，48，72 和96 h 的死亡率；
利用SPSS 25.0 软件的Probit 回归算法，计算3 种消毒剂对南美白对虾幼虾的半致死质量浓度（LC）和95%置信区间。再根据下列公式计算安全质量浓度（SC）：
安全浓度（SC）=96 h LC×0.1。
2.1 南美白对虾幼虾中毒反应
在不同消毒剂不同质量浓度中，南美白对虾幼虾出现不同的中毒反应。在试验前期，中毒死亡虾体附肢有被蚕食的现象。随着时间延长，幼虾中毒程度加深，中、高质量浓度组相继出现死亡幼虾，死亡率随消毒剂质量浓度的增加和试验时间的延长而升高。
南美白对虾幼虾在低浓度的3 种消毒剂中，与对照组一样，大多静伏于塑料盒底部或盒的侧缘，少数缓慢游动。伴随着药物浓度的逐渐增高，各组对虾均出现不安反应。次氯酸钙组幼虾最先变得活跃，1 h 后异常兴奋，不停地游动；
5 h 后，活动能力开始减弱，游动变得迟缓，有些甚至出现侧卧现象，用镊子轻触无反应，相继出现死亡，死亡后的南美白对虾全身发白，尾部向内侧弯曲。高铁酸钾组和聚维酮碘组幼虾反应相对温和，多沿着塑料盒壁游动，12 h 后出现死亡，高铁酸钾组幼虾死亡前虾体呈痉挛性抽搐，腹肢剧烈摆动，死后在显微镜下可观察到游泳足和尾肢上有褐色的絮状物质，头胸甲和背部分布有红色的斑块；
聚维酮碘组幼虾中毒后沉于塑料盒底，大多呈侧卧状，游泳足和尾肢不停地抖动直至死亡，死后尾部向内弯曲呈弓形。
2.2 3 种消毒剂对南美白对虾幼虾的影响
2.2.1 高铁酸钾对南美白对虾幼虾的急性毒性影响
高铁酸钾对南美白对虾幼虾的急性毒性试验结果见图1。对照组的虾全部存活。由图1 可见，在相同时间内，随着高铁酸钾浓度的增大，南美白对虾幼虾的死亡率逐渐增加，试验48 h 时，质量浓度为4.47 mg/L 组的对虾死亡率为2.22%，而质量浓度为50.12 mg/L 组的死亡率高达100%；
同一药物浓度下，随着试验时间的增加，南美白对虾幼虾的死亡率也随之增加，具有明显的剂量-时间-效应关系。
图1 高铁酸钾对南美白对虾幼虾的致死情况
根据图1 所得试验结果，对各时间段的死亡率与高铁酸钾质量浓度进行拟合回归分析，可以计算出低温低盐条件下，高铁酸钾对南美白对虾幼虾24，48，72，96 h 的LC分别为15.24，11.87，9.05，5.13 mg/L，96 h SC 为0.51 mg/L（表2）。
表2 高铁酸钾对南美白对虾幼虾的半致死浓度和安全浓度
2.2.2 聚维酮碘对南美白对虾幼虾的急性毒性影响
聚维酮碘对南美白对虾幼虾的急性毒性试验结果见图2。对照组的虾全部存活。由图2 可见，试验24 h 时，各试验组的对虾全部存活，在48 h 之内，中高质量浓度组开始出现死虾，随着药物浓度的增大，死亡率逐渐增加，质量浓度为10 mg/L 组的对虾死亡率为2.22%，而质量浓度为50.12 mg/L 组的死亡率高达100%；
同一药物浓度下，随着试验时间的增加，南美白对虾幼虾的死亡率也随之增加。
图2 聚维酮碘对南美白对虾幼虾的致死情况
根据图2 所得试验结果，对各时间段的死亡率与聚维酮碘质量浓度进行拟合回归分析，可以计算出低温低盐条件下，聚维酮碘对南美白对虾幼虾48，72，96 h 的LC分别为21.67，15.17，11.68 mg/L，96 h SC 为1.2 mg/L（表3）。
表3 聚维酮碘对南美白对虾幼虾的半致死浓度和安全浓度
2.2.3 次氯酸钙对南美白对虾幼虾的急性毒性影响
次氯酸钙对南美白对虾幼虾的急性毒性试验结果见图3。对照组的虾全部存活。由图3 可见，在相同时间内，随着高铁酸钾浓度的增大，南美白对虾幼虾的死亡率逐渐增加，次氯酸钙对南美白对虾幼虾具有较强的毒性作用，在质量浓度为0.1 mg/L时，试验96 h，幼虾的死亡率即可达49%。同一药物浓度下，随着试验时间的增加，南美白对虾幼虾的死亡率也随之增加。
根据图3 所得试验结果，对各时间段的死亡率与次氯酸钙质量浓度进行拟合回归分析，可以计算出低温低盐条件下，次氯酸钙对南美白对虾幼虾24，48，72，96 h 的LC分别为5.09，2.38，1.01，0.90 mg/L，96 h SC 为0.09 mg/L（表4）。
图3 次氯酸钙对南美白对虾幼虾的致死情况
表4 次氯酸钙对南美白对虾幼虾的半致死浓度和安全浓度
3.1 高铁酸钾对南美白对虾幼虾的毒性作用
高铁酸钾是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂，为暗紫色有光泽粉末，极易溶于水而成暗紫红色溶液；
由美国学者Fremy 在1841 年首次合成，自20 世纪70 年代以来主要被用作多功能的水处理剂，其原理是在水处理中可同时发挥氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌等作用。高铁酸钾具有强氧化性，能够破坏细菌的细胞壁、细胞膜以及细胞结构中的酶，抑制蛋白质及核酸的合成，阻碍菌体的生长和繁殖，起到杀死细菌的作用。刘乾甫等研究表明，高铁酸钾对弧菌有很好的杀灭作用，且高铁酸钾本身及其在应用过程中并不产生致癌、致畸、致突变性副产物,具有高度的安全性。因此，高铁酸钾在水产养殖领域中具有广阔的应用前景。裘丽萍等研究发现，高铁酸钾对鱼类的毒性是由其自身的强氧化性引起，对鲤、罗非鱼、斑马鱼的96 h LC值分别为156.36，145.31和123.74 mg/L，关于高锰酸钾对南美白对虾急性毒性的研究很少。本试验结果表明，高铁酸钾对南美白对虾幼虾96 h 的LC为5.48 mg/L，SC 为0.548 mg/L，与鱼类的SC 相差甚大。之所以造成这种差异，可能是由于物种上的差异，也可能是试验条件、试验动物规格等不同导致。熊斌等研究指出，高锰酸钾对南美白对虾仔虾的SC 为0.599 mg/L，与本试验高铁酸钾的结果相差不大。高锰酸钾是易制毒药物，只有经有关部门批准才能买卖，普通药店没有经营资格。因此，高铁酸钾是替代高锰酸钾的理想选择，在水产养殖领域中具有广阔的应用前景。
3.2 聚维酮碘对南美白对虾幼虾的毒性作用
聚维酮碘是元素碘和聚合物载体相结合而成的疏松复合物，常温下为黄棕色至棕红色无定形粉末，微臭，易溶于水或乙醇，水溶液呈酸性，通过缓慢释放碘离子，可直接作用于病毒、细菌等病原，破坏其蛋白活性，达到消毒效果。此外，聚维酮碘是一种低毒安全的消毒剂，在水产养殖中得到广泛的应用。张萍等研究了聚维酮碘对南美白对虾无节幼体的急性毒性影响，结果表明，聚维酮碘对南美白对虾无节幼体的24 和48 h LC分别为8.737和6.512 mg/L，SC 为0.650 mg/L。何新华等研究表明，聚维酮碘对南美白对虾幼苗24 和48 h LC分别为115 和70 mg/L，SC 为7 mg/L。而熊斌研究发现聚维酮碘对南美白对虾仔虾（体质量为7.7 mg）24 和48 h 的LC分别为4.293 和3.162 mg/L，SC为0.515 mg/L。高晓华也报道了聚维酮碘对南美白对虾成虾的96 h 的LC和SC 分别为7.781 和0.78 mg/L。本试验中，聚维酮碘对南对美白虾幼虾48 h 的LC和SC 分别为22.34 和1.609 mg/L，要高于聚维酮碘对南美白对虾无节幼体的LC和SC。可见，聚维酮碘对不同时间对虾LC还是SC都有所差异。随着虾苗的生长，南美白对虾对聚维酮碘的耐受性逐渐增大。
3.3 次氯酸钙对南美白对虾幼虾的毒性作用
次氯酸钙（漂白粉）为强氧化剂，在水产养殖中具有消毒水体和氧化池塘底泥2 个作用。次氯酸钙溶于水后，会分解出次氯酸和盐酸，次氯酸再分解为盐酸和活性氧原子，这种氧原子具有极强的氧化能力，可有效杀灭接触到的细菌。同时，次氯酸能与盐酸起反应生成氯气，氯气还能与水化合，再生成原子氧而杀菌。目前，有学者研究了次氯酸钙对水产养殖水体中细菌的杀菌效果，得出次氯酸钙对水产养殖中常见的弧菌和气单胞菌最低杀灭浓度（MBC）为8～19 mg/L，对弧菌的最低抑菌浓度（MIC）为4.6 mg/L。本试验结果显示，在低温低盐条件下，次氯酸钙对南美白对虾幼虾的SC 较低，为0.019 8 mg/L，远低于MIC。因此，在南美白对虾幼虾的日常养殖中，不建议使用次氯酸钙。
在低温低盐条件下，通过测定3 种消毒剂对南美白对虾幼虾的半致死浓度和安全浓度，得出3种消毒剂的毒性从大到小依次为：次氯酸钙、高铁酸钾、聚维酮碘。高铁酸钾在水产养殖领域中具有广阔的应用前景，是替代高锰酸钾的理想选择；
聚维酮碘是南美白对虾幼虾养殖常用的消毒剂，刺激性相对较小，适用于苗种阶段；
次氯酸钙毒性最大，在南美白对虾幼虾的日常养殖中，不建议使用，由于其具有价格优势，可在养殖场周边环境消毒和原水消毒中使用。
