全 文 ：第 34 卷第 3 期
2015 年 6 月
海 洋 环 境 科 学
MAＲINE ENVIＲONMENTAL SCIENCE
Vol． 34 No． 3
June 2015
石油污染对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)
Ⅱ期无节幼虫的急性毒性效应!
齐磊磊， 沙婧婧， 唐学玺
(中国海洋大学 海洋生命学院 生态系，山东 青岛 266003)
摘 要:日益严重的海洋石油污染给海洋生态环境带来严峻考验，为了获悉石油污染对海洋生物的急性毒
性效应，在实验生态条件下，采用静态实验的方法，研究了不同浓度的原油水溶成分(Water-Accommodated
Fraction，WAF)对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)Ⅱ期无节幼虫的影响。结果表明:(1)孤二联原油的
WAF胁迫 48 h，对幼虫的存活率、发育率、过氧化氢酶(CAT)的酶活力均未产生显著影响(p ＞ 0． 05)。(2)
随着 WAF胁迫浓度的升高，幼虫的趋光性呈现先上升后下降的趋势，超氧化物歧化酶(SOD)的酶活力呈
现上升趋势，但这两种变化趋势均不显著(p ＞ 0． 05)。与对照组相比，幼虫的趋光性和 SOD的酶活力仅在
最高浓度为 27 mg /L的处理组发生显著变化(p ＜ 0． 05)。(3)孤二联原油的 WAF对藤壶幼虫毒性作用较
小的原因，可能是东方小藤壶Ⅱ期幼虫对石油污染具有较强的抗性，也可能是孤二联原油 WAF中溶解的
易挥发、低沸点的烃类物质较少。(4)与存活率、发育率和 CAT酶活力相比，幼虫的趋光性和 SOD酶活力
的变化能更加灵敏、准确地反映出 WAF对藤壶幼虫的急性毒性效应，因此幼虫的趋光性和 SOD酶活力具
有成为监测海洋石油污染的生物标志物的可能性。
关键词:石油污染;东方小藤壶;趋光性;发育率;抗氧化酶
中图分类号:X55 文献标识码:A 文章编号:1007-6336(2015)03-0367-06
收稿日期:2014-03-20，修订日期:2014-07-16
基金项目:国家海洋局公益项目(201305009，201005007)
作者简介:齐磊磊(1985-)，男，山东青岛人，博士研究生，主要从事海洋生态毒理学方面的研究，E-mail:oucqilei@ 163． com
通讯作者:唐学玺，教授，博士生导师，E-mail:tangxx@ ouc． edu． cn
Acute toxic effects of crude oil pollution on Nauplius Ⅱ of
Chthamalus challengeri
QI Lei-lei， SHA Jing-jing， TANG Xue-xi
(Department of Ecology，College of Marine Life Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266003，China)
Abstract:Oil pollution is a severe threat to the marine ecological environment． To figure out the acute toxic effect of
oil pollution on marine organisms，the effects of water-accommodated fraction(WAF)of crude oil on nauplius Ⅱ of
Chthamalus challengeri were examined under the condition of the laboratory adopting the static test method． The re-
sults showed that:(1)The survival rate，developmental rate and Catalase (CAT)activity were not significantly af-
fected after being stressed by WAF for 48 h (p ＞ 0． 05)． (2)With the increasing of the concentration of WAF，pho-
totaxis and Superoxide dismutase (SOD)activity did not show significant variation (p ＞ 0． 05)． As a whole，the fluc-
tuation of phototaxis of nauplius Ⅱ exhibited a downward trend after rising first and an upward trend was observed for
the fluctuation of the SOD activity． Phototaxis and SOD activity were significantly changed only by WAF of 27 mg /L
(p ＜ 0． 05)．(3)The reason for the low toxic effects on the larvae might lie in the stronger resistance of larvae to oil
pollution or the small amount of volatile and low boiling point hydrocarbon dissolved in WAF． (4)The phototaxis and
DOI:10.13634/j.cnki.mes.2015.03.008
368 海 洋 环 境 科 学 第 34 卷
SOD activity of nauplius Ⅱ might be employed as monitor indicators for the pollution of oil in the ocean，because they
were much more sensitive and precise to reflect the acute toxicity effects of WAF than that of survival rate，develop-
mental rate and CAT activity．
Key words:oil pollution;Chthamalus challengeri;phototaxis;developmental rate;antioxidase
海上石油污染一直是全球比较关注的问题。
近年来，伴随着海底石油的勘探、开采、运输，海上
活动的增多，以及溢油事故的发生，海洋石油污染
日趋严重，成为全球海洋环境的主要污染之一。
由于石油污染具有传播速度快、扩散范围广、降解
速率低、持续时间长等特点，既危害渔业养殖，造
成巨大经济损失，又使海洋生物大量死亡，严重破
坏海洋生态系统的稳定性。通过对海洋石油污染
进行调查发现，我国近海区域石油污染的超标率
为 51． 2%［1］，污染现象十分严重。在近岸海域和
半封闭海域，海面上的油膜通常能存在几天甚至
是数周［2］。虽然石油在海水中的可溶组分的浓
度极低，但石油污染可以在较长时间内对生态环
境和海洋生物的生命活动造成影响［3］。关于石
油烃对海洋生物的毒性作用，国内外学者已经进
行了许多研究，但多数集中于藻类、鱼类、虾类和
贝类［4-7］，对藤壶的研究较少［8-9］，石油烃对东方
小藤壶幼虫的毒性研究则尚未见报道。
藤壶是世界上数量最多、分布最广、且危害最
大的一种海洋污损生物［10］，是防污研究(Anti-
fouling，AF)的主要实验对象［11］。东方小藤壶属
于节肢动物门、颚足纲、无柄目、小藤壶科，是西北
太平洋的特有藤壶种类，在我国海域均有分
布［12］。它的早期发育阶段营浮游生活，包括 6 个
无节幼虫期和 1 个不进食状态的腺介幼虫期。各
幼虫期在形态、大小、移动性等方面均有差异。与
成虫相比，幼虫对环境的刺激更为敏感，且随着幼
虫的逐步发育，幼虫对外界环境刺激的抗性也越
来越强［13］。研究表明，Ⅰ期无节幼虫在 21 ± 1℃
条件下通常仅存 2 ～ 3 h［14］，Ⅱ期无节幼虫发育到
下一时期则需要 3 d 左右［15］，而且，Ⅱ期幼虫在
培养过程中投饵与否不会对它的生存与发育产生
显著影响［16］;因此研究中常以Ⅱ期无节幼虫作为
实验对象［17-18］。
本文选取东方小藤壶Ⅱ期无节幼虫作为研究
对象，从存活率、趋光性、发育率以及 SOD和 CAT
的酶活力变化等方面研究了孤二联原油水溶性成
分(water-accommodated fraction，WAF)对Ⅱ期幼
虫的影响，以期弄清Ⅱ期幼虫在受到 WAF短期胁
迫时表现出何种响应特征，并从中筛选出对石油
污染最敏感的指标，为海洋石油污染监测提供
依据。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
1． 1． 1 实验海水
海水取自青岛市鲁迅公园外侧海域，静置沉
淀后，用孔径为 0． 45 μm 的微孔滤膜过滤，待高
压灭菌冷却后，充分曝气(12 h以上)备用。
1． 1． 2 受试生物
受试生物东方小藤壶(Chthamalus challeng-
eri)取自青岛市第一海水浴场西侧潮间带。取样
时，将东方小藤壶成虫连同其附着礁石一起带回
实验室驯化培养。所用饵料包括牟氏角毛藻
(Chaetocero smuelleri)、小球藻(Chlorella vulgaris
Beij．)和小新月菱形藻(Nitzschia closterium f．
minutissima)，3 种饵料的比例为 1∶ 1∶ 1，藻细胞数
量为 105 /mL。为保证所产幼虫的同步性，先用淡
水刺激成虫，将其阴干后，放入新鲜海水中培养，
4 ～ 8 h内即产生大量Ⅰ期、Ⅱ期幼虫，再用 90 μm
孔径的筛绢将幼虫从海水中滤出。在解剖镜下挑
选活性好、体表无杂质粘连的Ⅱ期幼虫作为实验
对象。
1． 1． 3 WAF的制备
将孤二联原油(取自东营市胜利油田)与
1. 1． 1 中的海水按体积比 1 ∶ 9 混合，用磁力搅拌
器连续避光搅拌 24 h，之后将混合液体转移到分
液漏斗中避光静置 4 h，待完全分层后，下层水相
成分即为 WAF母液，于 4℃棕色试剂瓶中保存备
用。通过紫外分光光度法测得其浓度为 27． 32
mg /L。具体方法参照《海洋监测规范》GB 17378．
4-2007［19］。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 急性毒性实验
使用 24 孔板作为实验容器，每个孔中放 10
只幼虫，WAF浓度依次设为 0、3、9、15、21、27 mg /
第 3 期 齐磊磊，等:石油污染对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)Ⅱ期无节幼虫的急性毒性效应!369
L，各处理组均设 3 个平行。胁迫过程中光周期为
12 h∶ 12 h，温度为 21℃［20］，不投喂任何饵料。待
胁迫 48 h 结束后，在解剖镜下观察，统计幼虫存
活率，研究 WAF对Ⅱ期幼虫的致死效应。
1． 2． 2 趋光性对 WAF的响应实验
幼虫胁迫处理同 1． 2． 1。待胁迫结束后，用
1． 1． 1 中海水清洗幼虫，然后将幼虫分别转移到
自制吸管(图 1)的底部，轻轻放平吸管，并用垂直
于吸管的光线照射吸管，在预实验的基础上选择
光照 4 h，然后统计吸管上半部中的幼虫数量，计
算幼虫趋光性变化。
图 1 检测Ⅱ期幼虫趋光性的装置
Fig． 1 Device used to test phototropic response of naupliusⅡ
1． 2． 3 发育率对 WAF的响应实验
幼虫胁迫处理同 1． 2． 1。待胁迫结束后，用
1． 1． 1 中海水清洗幼虫，然后将其转移到新的 24
孔板中，饵料为牟氏角毛藻、小球藻和小新月菱形
藻的混合藻液，藻细胞数量为 105 /mL。于第 5 d
统计培养孔中幼虫蜕下的甲壳数量，计算其发
育率。
1． 2． 4 酶活力实验
幼虫胁迫处理同 1． 2． 1，样本数量为5 000只，
每组 3 个平行，将过滤好的幼虫转移到 0． 8 mL生
理盐水中，用超声波细胞破碎仪以 100 W 的功率
破碎幼虫 30 次，每次工作 10 s、间歇 10 s，配成
10%的匀浆，离心取其上清液作为待测样本。选
用南京建成科技有限公司生产的超氧化物歧化酶
(SOD)测试盒(WST-1 法)和过氧化氢酶(CAT)
测试盒(可见光分光光度法)测定 SOD 酶和 CAT
酶的活力。
1． 2． 5 数据分析
使用 SPSS 19． 0 数据分析软件中的单因素方
差分析(One-way ANOVA)对数据进行显著性分
析。若数据的方差齐性，进而选择最小显著差数
法(LSD)比较对照组与各处理组的差异性;若方
差不齐性，则选择 Tamhane’s T2(M)法分析对照
组与各处理组的差异性。显著性水平选择为
0. 05。绘图软件选用 SigmaPlot 12． 5，数据采用
“平均数 ±标准差”表示。
2 结果与讨论
2． 1 孤二联原油 WAF对Ⅱ期幼虫的急性毒性
孤二联 WAF胁迫 48 h 以后，Ⅱ期幼虫的存
活率如图 2 所示，其中，对照组中幼虫的存活率为
(96． 67 ± 5． 77)%。由单因素方差分析得知方差
不齐性，选择 Tamhane’s T2(M)法分析对照组与
各处理组间的关系，得到 p 值依次为 1． 00，1． 00，
1． 00，0． 99 和 0． 94，因此孤二联原油 WAF 肋迫
48 h对东方小藤壶Ⅱ期幼虫的存活率无显著影响
(p ＞ 0． 05)。
Donahue等人研究发现，不同原油对藤壶(小
藤壶属的 Chthamalus fragilis 和管藤壶属的 Fistu-
lobalanus kondakovi)幼虫的毒性致死效应差别很
大，如 2 号燃油和曲轴箱润滑油的 WAF 能在 1 h
内迅速地杀死幼虫，而美国路易斯安那州原油、科
威特原油以及委内瑞拉原油等对幼虫无致死效
应［8］。研究表明各种原油的 WAF 浓度相差很
大，Malins 等人发现的最大浓度为 12． 7mg /L［21］，
而张传松等人发现的最大浓度为 305 mg /L［22］。
孤二联原油WAF的浓度介于二者之间，这可能是
由原油中可溶组分的多少决定的。
图 2 WAF对Ⅱ期幼虫存活率的影响
Fig． 2 Effect of WAF on survival of nauplius Ⅱ
2． 2 趋光性对孤二联原油 WAF的响应
孤二联 WAF胁迫 48 h 后，对照组与各处理
组中 Ⅱ 期幼虫的趋光率依次为 (66． 67 ±
15. 28)%、(70 ± 17． 32)%、(60 ± 17． 32)%、
(56. 67 ± 15． 28)%、(53． 33 ± 11． 55)%和(36． 67
± 15． 28)%。与对照组相比，幼虫趋光性随着
370 海 洋 环 境 科 学 第 34 卷
WAF浓度的增加呈现先上升后下降的变化趋势
(见图 3)，但这种变化趋势并不显著(p ＞ 0． 05);
用 LSD 法对各组数据进行多重比较分析，结果表
明仅 27 mg /L处理组中幼虫的趋光率与对照组相
比发生显著降低(p ＜ 0． 05)。
Donahue等人研究发现芳烃中易挥发、低沸
点的烃类物质对海洋生物的毒性作用较强，如苯、
菲、芴和萘的 WAF 能降低幼虫的趋光性，而蒽的
WAF对幼虫的趋光性无影响［8］。因此，孤二联原
油WAF对藤壶幼虫毒性作用较小的原因，可能是
东方小藤壶Ⅱ期幼虫对石油污染具有较强的抗
性，也可能是孤二联原油 WAF 中易挥发、低沸点
的烃类物质较少。
此外，由于引起浮游动物的趋光性变化的毒
物浓度远低于其 LC50值，且趋光性变化的检测具
有耗时短、操作简单等优点，利用浮游动物的趋光
性变化监测海洋环境污染成为国内外正在研究的
一项新技术［23-24］，可能拥有广泛的应用前景。
图 3 WAF对Ⅱ期幼虫趋光性的影响
(* 代表在 0． 05 水平上与对照组差异显著)
Fig． 3 Effect of WAF on phototaxis of nauplius Ⅱ
(* represent significant difference with the control
at the 0． 05 level)
2． 3 发育率对孤二联原油 WAF的响应
在该实验中，幼虫的发育率随着胁迫浓度的
加大呈现下降趋势，从对照组的 (66． 67 ±
15. 28)% 下 降 到 最 高 浓 度 组 的 (43． 33 ±
11. 55)%(见图 4)，但这种变化趋势并不显著(p
＞ 0． 05)。由 LSD法分析得知:各处理组中幼虫的
发育率与对照组相比无显著变化(p 值依次为:
0. 81，0． 47，0． 47，0． 16，0． 11)，即WAF各浓度对Ⅱ期
幼虫的发育过程均未产生显著影响(p ＞0. 05)。
Qiu等人研究了 Cu2 +对纹藤壶(Balanus am-
phitrite)幼虫的影响，发现与死亡率相比，发育率
对外界环境刺激更加敏感［13］。比较幼虫趋光性
对 WAF 的响应，可以推测:幼虫的趋光性变化是
比发育率更加敏感的指标。
图 4 WAF对Ⅱ期幼虫发育率的影响
Fig． 4 Effect of WAF on developmental rate of nauplius Ⅱ
2． 4 抗氧化酶活力的变化
2． 4． 1 SOD酶活力的变化
幼虫被胁迫 48 h 后，其 SOD 的酶活力随着
WAF浓度的增加，从对照组的(126． 30 ± 8． 89)
U /mg prot逐渐上升到最高浓度组的(151． 61 ±
11． 62)U /mgprot(见图 5)，但这种变化趋势并不
显著(p ＞ 0． 05)。用 LSD法对各组数据进行多重
分析，结果表明:与对照组相比，幼虫体内 SOD 酶
活力仅在最高浓度组发生显著升高(p ＜ 0． 05)。
许多研究表明，抗氧化酶的酶活力与污染物
浓度之间存在相关性，在受试生物的耐受范围内，
某些酶的酶活力通常会随着污染物浓度的增加而
升高［25］，本研究中藤壶幼虫 SOD 的酶活力随
WAF浓度的增加呈现逐渐升高的变化趋势，这与
上述观点一致。当受试生物受到污染物的胁迫
后，其体内的活性氧自由基会逐渐升高，活性氧浓
度的变化激发受试生物的抗氧化系统，在一定阈
值范围内，SOD的酶活力会随着活性氧浓度的升
高而升高，催化超氧自由基(O* －2 )发生歧化反应
生成 H2O2，这可能是藤壶幼虫受到孤二联原油
WAF胁迫时 SOD酶活力升高的原因。
2． 4． 2 CAT酶活力的变化
在该实验中，随着 WAF 处理浓度的升高，
CAT的酶活力并未表现出明确的变化趋势(见图
6)，其中，对照组中幼虫体内 CAT 的酶活力为
(19． 63 ± 5． 44)U /mg prot。用 LSD法对各组数据
进行多重比较，结果表明对照组与各处理组的 p
值依次为:0． 76，0． 68，0． 63，0． 68，0． 34，即:WAF
各浓度对Ⅱ期幼虫的 CAT 酶活力均未产生显著
影响(p ＞ 0． 05)。
第 3 期 齐磊磊，等:石油污染对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)Ⅱ期无节幼虫的急性毒性效应!371
图 5 WAF对Ⅱ期幼虫 SOD活力的影响
(* 代表在 0． 05 水平上与对照组差异显著)
Fig． 5 Effect of WAF on enzyme activity of SOD in naupliusⅡ
(* represent significant difference with the control at the
0． 05 level)
有研究发现，当受试生物受到污染物胁迫时，
其体内部分抗氧化酶的酶活力可能不会发生显著
性变化［26］，这与本研究中 WAF 对藤壶幼虫体内
CAT酶活力的变化无显著性影响相一致。究其
原因:一方面，酶活力的变化在一定程度上与污染
物的浓度有很大关系，本研究中幼虫 CAT 酶活力
的变化不显著可能是因为孤二联原油的 WAF 浓
度较低;另一方面，各种抗氧化酶在功能上既有独
立性，又具有相关性［27-28］，当超氧自由基发生歧
反应后，产物 H2 O2的催化降解是由过氧化物酶
(POD)和 CAT 共同完成的，这可能是幼虫体内
CAT酶活力变化不显著的另一个原因。
图 6 WAF对Ⅱ期幼虫 CAT活力的影响
Fig． 6 Effect of WAF on enzyme activity of CAT in naupliusⅡ
3 结 论
(1)孤二联原油的 WAF 对东方小藤壶Ⅱ期
幼虫表现出较低毒性，幼虫的存活率、发育率、趋
光性、CAT 酶活力以及 SOD 酶活力随着处理组
WAF浓度的升高表现出一定程度的变化，但均不
显著(p ＞ 0． 05)。
(2)孤二联原油的 WAF 对藤壶幼虫毒性作
用较小的原因，可能是东方小藤壶Ⅱ期幼虫对石
油污染具有较强的抗性，也可能是孤二联原油
WAF中溶解的易挥发、低沸点的烃类物质较少。
(3)与对照组相比，在最高浓度为 27 mg /L
的 WAF处理组中，幼虫的存活率、发育率和 CAT
酶活力均未发生显著性变化(p ＞ 0． 05)，而趋光
性出现显著降低(p ＜ 0． 05)，SOD 酶活力则出现
显著升高(p ＜ 0． 05)，因此海洋石油污染监测的
生物标志物可从Ⅱ期幼虫的趋光性和 SOD 酶活
力中进一步筛选。
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