海洋与湖沼  2019, Vol. 50 Issue (3): 692-699   PDF    
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20190200039
中国海洋湖沼学会主办。
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王梓瞳, 宋秀贤, 张悦, 俞志明, 唐学玺. 2019.
WANG Zi-Tong, SONG Xiu-Xian, ZHANG Yue, YU Zhi-Ming, TANG Xue-Xi. 2019.
改性粘土对硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)生长的影响
EFFECTS OF MODIFIED CLAY ON MERCENARIA MERCENARIA
海洋与湖沼, 50(3): 692-699
Oceanologia et Limnologia Sinica, 50(3): 692-699.
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20190200039

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收稿日期:2019-02-23
收修改稿日期:2019-04-03
改性粘土对硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)生长的影响
王梓瞳1,2, 宋秀贤2,3,4,5, 张悦2,3,5, 俞志明2,3,4,5, 唐学玺1     
1. 中国海洋大学海洋生命学院 青岛 266071;
2. 中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室(中国科学院海洋研究所) 青岛 266071;
3. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋生态与环境科学功能实验室 青岛 266071;
4. 中国科学院大学 北京 100049;
5. 中国科学院海洋大科学研究中心 青岛 266071
摘要:本文以硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)为研究对象,开展了两种类型改性粘土(聚合氯化铝改性粘土MCⅠ,硫酸铝改性粘土MCⅡ)对其急性、亚急性毒性实验。96h急性毒性实验结果显示,MCⅠ和MCⅡ对小规格硬壳蛤[壳长(1.98±0.05)mm,壳高(1.75±0.04)mm]的半致死浓度(LC50)分别为4.91和1.85g/L,对大规格硬壳蛤[壳长(5.70±0.15)mm,壳高(5.09±0.13)mm]的LC50分别为5.77和3.40g/L。亚急性毒性实验结果表明:浓度低于1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ未对两种规格硬壳蛤的存活产生影响;硬壳蛤滤水率随改性粘土用量增加而降低,其中0.1g/L的MCⅠ和MCⅡ对两种规格硬壳蛤滤水率无影响,0.5g/L的MCⅡ对两种规格硬壳蛤滤水率均有显著影响(P < 0.05),而MCⅠ仅对小规格硬壳蛤滤水率有影响;当改性粘土浓度升高至1.0g/L,两种规格硬壳蛤的滤水率均显著低于对照(P < 0.05)。生长率的结果显示,仅1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ显著影响小规格硬壳蛤生长。多年的应用结果表明,现场能有效消除有害赤潮藻华的改性粘土用量为4-10t/km2,低于本实验中对硬壳蛤产生影响的改性粘土浓度。另外,我国近海实际养殖过程中投放的硬壳蛤通常为1cm左右,大于本研究中的硬壳蛤规格。据此可以推断,改性粘土在现场治理藻华的同时不会对其存活和生长产生不良影响。本研究结果将为改性粘土在近海养殖水域的应用提供科学依据。
关键词改性粘土    硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)    急性毒性    亚急性毒性    
EFFECTS OF MODIFIED CLAY ON MERCENARIA MERCENARIA
WANG Zi-Tong1,2, SONG Xiu-Xian2,3,4,5, ZHANG Yue2,3,5, YU Zhi-Ming2,3,4,5, TANG Xue-Xi1     
1. College of Marine Life Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266071, China;
2. CAS Key Laboratory of Marine Ecology and Environmental Sciences, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China;
3. Laboratory of Marine Ecology and Environmental Science, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao), Qingdao 266071, China;
4. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
5. Center for Ocean Mega-Science, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China
Abstract: The poly aluminum chloride and aluminium sulfate modified clays (termed MCⅠand MCⅡ, respectively) were used to estimate the acute and subacute toxicity on two-sized Mercenaria mercenaria. The results of 96 h acute toxicity show that the half lethal concentration (LC50) of MCⅠand MCⅡfor the small-sized hard clam[shell length (1.98±0.05)mm, shell height (1.75±0.04)mm] were 4.91 and 1.85g/L, respectively. And for the large-sized hard clam[shell length (5.70±0.15)mm, shell height (5.09±0.13)mm], the LC50 of MCⅠand MCⅡ were 5.77 and 3.40g/L, respectively. The results of subacute toxicity test show that MCⅠand MCⅡhad no effects on the survival of hard clams at concentrations below 1.0g/L. The clearance rates of the hard clams decreased with the increasing of the modified clay. Both MCⅠand MCⅡcaused negligible effects on the clearance rates at 0.1g/L. However, the clearance rates of small-and large-sized hard clams decreased significantly under MCⅡconcentration of 0.5g/L, whereas MCⅠonly affected the clearance rates of small-sized hard clams at 0.5g/L (P < 0.05). When the MC concentration increased to 1.0g/L, the clearance rates of both small-and large-sized hard clams decreased significantly (P < 0.05). The results of growth rates show that 0.1 and 0.5g/L of MCⅠand MCⅡhad no effects on hard clams, only 1.0g/L of MCⅠand MCⅡaffected small-sized hard clams. In fact, the amount of modified clay that is effective to mitigate the harmful algal blooms in fields is usually 4-10t/km2, which is much lower than the safety concentrations in this study. Furthermore, the sizes of hard clams in coastal farming of China is about 1cm, which is much larger than the sizes of hard clams used in this study. Therefore, it can be concluded that the modified clay used in field will not cause adverse effects on the survival or growth of M. mercenaria. This study may provide a scientific basis for the application of modified clay.
Key words: modified clay    Mercenaria mercenaria    acute toxicity    subacute toxicity    

有害藻华是一种近海常见的灾害性生态异常现象, 不仅导致海洋生态系统失衡, 而且直接或间接危害海洋环境、海洋生物和人类健康(Anderson et al, 2012)。大规模有害藻华对海水养殖业造成了严重破坏(于仁成等, 2016), 如发生在渤海海域的叉状角藻(Ceratium furca)藻华, 严重破坏了辽宁、河北、山东和天津的水产养殖业; 秦皇岛近岸海域近几年多次记录到抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)形成的褐潮, 严重损害了该海域的扇贝养殖业。改性粘土技术作为一种成本低、快速有效、环境友好的有害藻华应急消除方法(Anderson, 1997), 在我国近海海域得到多次成功应用, 取得了较为理想的效果(Yu et al, 2017)。

改性粘土治理有害藻华主要是利用改性粘土颗粒与藻华生物发生絮凝, 使藻华生物快速沉降到底层死亡(Yu et al, 1994; Sengco et al, 2001; 邱丽霞等, 2017)。而改性粘土作为水体生态系统的一种外来添加物, 其对水域生态系统的影响, 特别是藻-土复合物沉降后对底栖生物的影响受到广泛关注(曹西华等, 2004)。目前, 国内外已经有诸多专家学者研究了改性粘土或天然矿物方法治理有害藻华对部分生物的影响(Lewis et al, 2003; Lee et al, 2013; 王志富等, 2014a)。但不同类型的粘土及改性剂对藻华生物的絮凝效果不尽相同, 对底栖生物的影响也会存在差异(Maruyama et al, 1987; Na et al, 1996; Sengco et al, 2004)。

硬壳蛤(Mercenaria mercenaria, Hard clam或Quahog), 属双壳类, 帘蛤科, 成体体重可达100— 200g, 因贝壳坚硬而得名。原分布于美国东海岸, 是美国大西洋沿岸浅海和滩涂主要的经济双壳贝类之一, 营养和经济价值较高, 于1997年引进我国并开展大规模增养殖(张涛等, 2003)。我国沿海养殖硬壳蛤通常采取室内人工育苗培养, 室内培育至2mm左右进入养殖池育成, 至1cm左右投放到自然环境。本研究选取两种不同规格(均小于投放规格)的硬壳蛤为实验对象, 探究不同类型改性粘土(MCⅠ、MCⅡ)对硬壳蛤的影响, 以期对改性粘土在养殖水域现场应用提供数据支撑。

1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 改性粘土制备

分别配制聚合氯化铝(PAC)改性粘土体系(MCⅠ)和硫酸铝(AS)改性粘土体系(MCⅡ)母液, 母液浓度100g/L, 配制方法详见文献(俞志明等, 1994; 刘扬等, 2014)。

1.1.2 生物培养

硬壳蛤取自莱州湾海域的养殖场, 选择壳身完好、体质健康、不同育苗期的硬壳蛤稚贝, 清除表面附着物, 按壳长分为大、小两种规格:大规格壳长(5.70±0.15)mm、壳高(5.09±0.13)mm; 小规格壳长(1.98±0.05)mm、壳高(1.75±0.04)mm。对选择的稚贝进行10d的室内培养, 暂养水体为过滤(0.45μm)的自然海水, 每日换水一次, 换水量约为培养体系的2/3—3/4, 水体温度控制在18—20℃, 暂养期间均匀充气, 使溶解氧保持 > 5.0mg/L, 水体pH范围在7.8—8.2, 自然光照培养, 每日喂球等鞭金藻(Isochrysis galbana), 投喂密度104cells/mL。

1.2 改性粘土对硬壳蛤急性毒性实验

在1L玻璃烧杯中加入过滤的自然海水, 分别放置生长健康的小硬壳蛤50个、大硬壳蛤20个。根据静水法生物测试方法(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等, 2007), 实验期间内不换水、不投饵, 喷洒粘土后在水体上层均匀充气保证溶解氧饱和。喷洒不同体积的MCⅠ母液和MCⅡ母液, 使最终各实验组改性粘土浓度分别为0、0.2、0.5、1、2、4g/L,每组设置3个平行。实验进行96h, 期间记录各组稚贝在96h的死亡数, 并计算死亡率, 利用直线内插法计算半致死浓度(LC50), 并根据LC50估算安全浓度。实验结果以0.1为安全系数, 以96h半致死浓度与安全系数的乘积为安全浓度(safety concentration, SC)(曾艳艺等, 2014)。硬壳蛤死亡的判断标准是两壳长久张开, 多次刺激无反应, 为避免实验过程中水质败坏和病原微生物交叉感染, 每24h观察一次, 并将死亡硬壳蛤及时捞出。在观察记录稚贝死亡情况的同时, 分别对各实验组的pH进行测定。

1.3 改性粘土对硬壳蛤的亚急性毒性实验

两种规格硬壳蛤实验分别进行, 在过滤自然海水中放置小硬壳蛤40只, 大硬壳蛤30只。实验开始时一次性喷洒适量MCⅠ母液和MCⅡ母液, 使各组改性粘土浓度分别为0、0.1、0.5、1.0g/L。每组设置两个平行, 均匀通气, 培养4周,培养期间不再喷洒粘土, 喷洒后至第二天开始换水。实验过程中跟踪测定的指标包括:

(1) 存活率:培养过程中每隔一天换水, 不吸底, 换水量2/3, 第一次换水后按暂养密度(105cells/mL)投喂球等鞭金藻, 一日两次, 4周后, 观察各实验组硬壳蛤死亡个数, 以确定存活率。

(2) 滤水率:生物在单位时间内完全滤过海水中颗粒物的海水体积。滤水率以7d为一个周期, 前3d投喂球等鞭金藻, 第4d开始不投饵, 饥饿培养3d, 第7d分别从每组随机取10只硬壳蛤放置在含有相同密度(105cells/mL)球等鞭金藻的1L烧杯中, 另设置不放生物的自然沉降组1个, 消除由藻细胞自然沉降带来的误差, 2h后测定各组藻密度。再每组随机挑选10只硬壳蛤, 相同条件下重复测定1次, 以消除随机误差。滤水率(clearance rate)的计算公式如公式(1)、(2)所示(Coughlan, 1969)。

    (1)
    (2)

其中, m为每个生物的滤水率, M表示实验水体积, n为生物体个数, C0Ct分别代表实验开始和结束时的饵料浓度; a是空白对照的沉降速率, C0′、Ct′分别代表自然沉降组开始和结束时的饵料浓度。

(3) 生长率:实验开始时从各组中随机挑取10只硬壳蛤测量壳高、壳长, 4周后再从各组中随机挑取10只进行测量, 计算生长率[公式(3)、(4)]。

    (3)
    (4)
1.4 数据处理

利用SPSS 22.0软件, 对数据进行单因素方差分析(ANOVA, one-way), 比较各实验组与对照组间否存在显著差异(差异显著性水平α=0.05), 运用Origin8.5和Excel 2013对数据进行处理和绘图。

2 结果与讨论 2.1 改性粘土对硬壳蛤的急性毒性实验

不同类型改性粘土对两种规格硬壳蛤的96h急性毒性实验结果表明, 随着改性粘土用量增加, 死亡率逐渐升高, 4g/L的MCⅡ会导致小硬壳蛤100%死亡(图 1, 图 2)。利用直线内插法可得MCⅠ和MCⅡ对小硬壳蛤的96h-LC50分别为4.91和1.85g/L, 依据安全系数乘积算出安全浓度分别为0.49和0.19g/L。MCⅠ和MCⅡ对大规格硬壳蛤的96h-LC50分别为5.77和3.40g/L, 安全浓度分别为0.58和0.34g/L(表 1)。

图 1 改性粘土对小硬壳蛤的96h急性毒性实验 Fig. 1 Acute toxicity of modified clay to the small juveniles in 96h

图 2 改性粘土对大硬壳蛤的96h急性毒性实验 Fig. 2 Acute toxicity of modified clay to the large juveniles in 96h

表 1 大小两种规格硬壳蛤急性毒性比较 Tab. 1 Comparison in acute toxicity of modified clay between small- and large-sized juveniles
浓度(g/L) 小规格 大规格
MCⅠ MCⅡ MCⅠ MCⅡ
96h-LC50 4.91 1.85 5.77 3.40
SC 0.49 0.19 0.58 0.34
注:96h-LC50表示96h半致死浓度,SC表示安全浓度

研究表明, 硬壳蛤是滤食性生物, 活动能力差, 水体悬浮物易影响其呼吸和滤食(Maurer et al, 1981)。因此, 随着改性粘土浓度升高, 水体中悬浮物含量增加, 这可能是导致硬壳蛤死亡率逐渐升高的原因之一。此外, 对比不同规格的硬壳蛤可以看出, 大规格硬壳蛤相较于小规格硬壳蛤对改性粘土的耐受性更强。以往的研究结果也显示生物幼体较成体对环境中的重金属离子、氨氮、硫化物等含量变化更敏感(Hedtke et al, 1982; 陈坚等, 2010; 刘建魁等, 2014), 这与本研究结果一致。本研究中, 两种类型改性粘土对硬壳蛤的半致死浓度均大于1.85g/L, 而前人研究表明十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)有机改性粘土和PAC无机改性粘土对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)稚贝96h-LC50分别为4.62和2.67g/L; PAC改性粘土对虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)稚贝的96h-LC50为2.3g/L, 高于本研究中浓度(高咏卉等, 2007; 王志富等, 2014b)。这说明不同贝类对改性粘土的耐受力存在较大差异, 硬壳蛤较其他滤食贝类对改性粘土可能更敏感。但本研究中实验容器为1L烧杯, 实验水深约为10cm, 如将安全浓度换算至现场喷洒浓度单位可知, MCⅠ和MCⅡ对小硬壳蛤的安全浓度分别为49和19g/m2; 对大硬壳蛤为58和34g/m2, 均高于现场实际的喷洒浓度(4—10g/m2), 说明现场可有效治理藻华的改性粘土用量不会对硬壳蛤的存活造成不良影响。

对比硬壳蛤在相同浓度MCⅠ和MCⅡ下的死亡率(图 1, 图 2)可知, 在低浓度下二者死亡率相差不大, 但当MCⅡ浓度升高至1.0g/L及以上时, 实验组硬壳蛤死亡率要高于MCⅠ组。对比MCⅠ和MCⅡ对2种规格硬壳蛤的急性毒性结果(表 1), 发现MCⅠ对2种规格硬壳蛤的96 h-LC50和安全浓度均比MCⅡ高。即相同用量下, MCⅠ对小规格硬壳蛤的影响更小, 更适合治理发生在养殖生物规格较小或较敏感的海域。两种类型改性粘土对硬壳蛤的影响差异与其性质有关。研究表明, 在适宜的pH范围内, 贝类能表现出较高的滤水率, 超出适当的范围, 滤水率降低并表现出一定的不适应性(左骁等, 2009)。当贝类长期处于pH低于7的环境时, 贝类机体会处于一种近乎麻痹状态且摄食活力明显下降(Bamber, 1990)。Stevens等(2018)研究显示, 水体pH降低会对硬壳蛤存活、壳生长率、组织增重产生显著不良影响。并且小规格硬壳蛤相较于大规格硬壳蛤对低pH表现出更高的敏感性, 如4mm左右硬壳蛤在低pH下存活率、生长率显著降低; 而6mm左右硬壳蛤并未出现显著影响(Waldbusser et al, 2010)。在本研究中, 添加1.0g/L MCⅡ改性粘土后, 水体pH显著降低(P < 0.05), 而实验浓度范围内的MCⅠ未显著影响水体pH (图 3)。推测急性实验中MCⅡ死亡率显著升高可能与水体pH的相应变化有关, 且MCⅠ改性剂为聚合氯化铝, MCⅡ改性剂为硫酸铝, 由二者作为改性剂制备的改性粘土, 粒径大小并不相同(邱丽霞等, 2017), MCⅠ粒径较MCⅡ大, 而粒径大小与沉降速度相关, 改性粘土沉积后不会对硬壳蛤造成显著影响, 但悬浮于水体中时会造成不利影响(Archambault et al, 2004), 这也是可能造成MCⅡ死亡率高于MCⅠ的原因之一。

图 3 96h添加不同类型改性粘土水体pH值 Fig. 3 The pH of water added with different modified clay in 96 h
2.2 改性粘土对硬壳蛤的亚急性毒性实验

亚急性毒性实验是指受试物浓度较低不会引起实验生物急性中毒致死, 但对生物以后的生存仍可产生影响的毒性实验。在亚急性毒性实验中, 选用的观察指标通常包括健康状况及生长发育的观察、生理生化指标的测定、血液学指标测定、生物材料中毒物及其代谢物的分析、病理组织学检查及脏器系数的测定等(徐镜波, 2000)。由于本研究选用的硬壳蛤相对较小, 因此以存活率、滤水率及生长率等指标来表征添加改性粘土对两种规格硬壳蛤的亚急性毒性作用。

2.2.1 改性粘土对硬壳蛤存活的影响

经过28d的亚急性毒性实验, 对大、小两种规格硬壳蛤各组的存活率进行测定(表 2)。测定结果表明, 小规格硬壳蛤对照组存活率为95%, 实验组存活率呈随改性粘土浓度升高略有降低, 如当MCⅠ改性粘土浓度由0.1g/L升高至1.0g/L时, 存活率由98.8%降低至95.0%;添加0.1—1.0g/L MCⅡ改性粘土后小规格硬壳蛤存活率由97.5%降低至93.8%。与对照组相比, 添加0.1、0.5g/L的MCⅠ、MCⅡ改性粘土后小规格硬壳蛤存活率稍高于对照, 仅1.0g/L的MCⅡ改性粘土组中小规格硬壳蛤存活率略低于对照。统计分析可知, 各实验组同对照组相比存活率无显著差异(P > 0.05)。28d的亚急性毒性实验过程中, 大规格硬壳蛤对照组和实验组均未出现死亡现象, 存活率为100%。

表 2 改性粘土对硬壳蛤存活率的影响 Tab. 2 Effect of modified clay on the survival rate of the juveniles
分组 浓度(g/L) 小规格(%) 大规格(%)
对照组 0 95.0 100
MCⅠ 0.1 98.8 100
0.5 96.3 100
1.0 95.0 100
MCⅡ 0.1 97.5 100
0.5 96.3 100
1.0 93.8 100
2.2.2 改性粘土对硬壳蛤滤水的影响

随着硬壳蛤生长, 28d小规格硬壳蛤滤水率比7d时增大了1倍以上(图 4, 图 5)。且随改性粘土浓度升高, 硬壳蛤滤水率呈降低趋势, MCⅠ和MCⅡ两种改性粘土对小规格硬壳蛤滤水率的影响相似。其中, 0.1g/L的MCⅠ和MCⅡ改性粘土在所有测量时间点均未显著影响两种规格硬壳蛤滤水率(P > 0.05); 0.5g/L的MCⅠ和MCⅡ在个别测定时间点上对小规格硬壳蛤滤水率造成显著影响, 1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ对小规格硬壳蛤滤水率有显著影响(P < 0.05)。

图 4 MCⅠ对小规格硬壳蛤滤水率的影响 Fig. 4 Effect of MCⅠ on clearance rate of the small juveniles 注: *代表差异显著(P < 0.05)

图 5 MCⅡ对小规格硬壳蛤滤水率的影响 Fig. 5 Effect of MCⅡ on clearance rate of the small juveniles 注: *代表差异显著(P < 0.05)

大规格硬壳蛤滤水率同小规格硬壳蛤滤水率变化趋势相近(图 6, 图 7), 由统计结果可知, 0.1、0.5g/L的MCⅠ对大规格硬壳蛤滤水率的影响同对照组相比无显著差异(P > 0.05); 1.0g/L的MCⅠ对大规格硬壳蛤滤水率有显著影响(P < 0.05), MCⅡ各组的统计结果与MCⅠ相似, 但0.5g/L的MCⅡ改性粘土除第7d外对均显著降低了大规格硬壳蛤的滤水率(P < 0.05)。

图 6 MCⅠ对大规格硬壳蛤滤水率的影响 Fig. 6 Effect of MCⅠ on clearance rate of the large juveniles 注: *代表差异显著(P < 0.05)

图 7 MCⅡ对大规格硬壳蛤滤水率的影响 Fig. 7 Effect of MCⅡ on clearance rate of the large juveniles 注: *代表差异显著(P < 0.05)

研究表明, 水体中长时间存在过多悬浮颗粒会对海洋生物带来一定的负面效应, 如损伤鳃丝、减少摄食量和增加对疾病的易感性等(Leverone, 1995)。粘土对不同生物滤食的影响存在很大差异, Shumway等(2003)研究了黄土对底栖动物滤水率的影响, 结果发现≤1.0g/L的粘土对美国牡蛎(Crassostrea virginica)无显著影响, 而海湾扇贝(Argopecten irradians)在0.01g/L粘土浓度下就可显著降低滤水率, 紫贻贝(Mytilus edulis)滤水率在1—10g/L粘土浓度范围内出现显著降低。本研究中硬壳蛤的滤水率在0.5和1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ出现了一定程度的降低, 这与生物种类本身对悬浮物质的敏感性有关, 且实验选择的硬壳蛤规格较小, 大规格硬壳蛤壳长、壳高仅为5.70、5.09mm。两种规格硬壳蛤均小于现场投放规格, 由此可以推断, 在改性粘土治理藻华过程中对养殖区海域内硬壳蛤滤水率的影响十分有限。此外, 现场治理藻华时可适当降低用量, 以确保改性粘土对硬壳蛤滤水率无不良影响。

2.2.3 改性粘土对硬壳蛤生长的影响

从各组随机挑取小规格硬壳蛤进行壳长、壳高的测定(图 8)。初始时各组硬壳蛤的壳长约1.99mm、壳高1.77mm, 实验结束后对照组壳长、壳高日生长率分别为9.7、8.4μm/d。当MCⅠ改性粘土浓度由0.1g/L升高至1.0g/L时, 壳长、壳高日生长率由9.8、8.5μm/d降低至7.7、7.0μm/d; 添加0.1—1.0g/L的MCⅡ改性粘土使得小规格硬壳蛤壳长、壳高日生长率由10.1、8.8μm/d降低至8.5、7.9μm/d。与对照组相比, 0.1g/L的MCⅠ和MCⅡ用量下小规格硬壳蛤日生长率均稍高于对照组; 0.5g/L的MCⅠ使小规格硬壳蛤日生长率略有降低, 而0.5g/L的MCⅡ使小规格硬壳蛤日生长率高于对照组; 1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ组中小规格硬壳蛤生长率均低于对照组。进一步的统计分析结果表明, 低于1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ对小规格硬壳蛤的生长率无显著影响(P > 0.05)。

图 8 MC作用下小硬壳蛤的生长情况 Fig. 8 Effect of modified clay on growth rate of the small juveniles

经测量, 大规格硬壳蛤初始时各组壳长约5.73mm、壳高5.09mm, 实验结束后对照组壳长日生长率为30.6μm/d、壳高日生长率为27.3μm/d, 大规格硬壳蛤生长率的变化趋势与小规格硬壳蛤大体相同, 在0.1g/L的MCⅠ和MCⅡ用量下硬壳蛤日生长率略高于对照组; 在0.5g/L和1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ浓度下大规格硬壳蛤日生长率与对照组相比略有降低。统计结果表明, MCⅠ和MCⅡ组中大规格硬壳蛤生长率与对照组相比无显著差异(P > 0.05)(图 9)。研究发现, 滤食生物对颗粒或存在一定选择性, 滤食器官表面的凝集素会排斥AlO2等化合物的摄入(Rosa et al, 2013), 当水体中添加改性粘土时, 其所含改性剂或对滤食器官的滤食功能产生抑制, 导致本研究中0.5g/L的MCⅠ和MCⅡ在部分测量时间点显著降低了两种规格硬壳蛤的滤水率。但Bricelj等(1984)以干组织重量增加百分比表示生长率, 结果显示沉积物浓度≤25mg/L对硬壳蛤稚贝生长无显著影响, 在沉积物浓度达到44mg/L时, 生长显著降低(相对于仅喂养藻类对照组减少16%), 其认为低浓度的沉积物颗粒对生长无影响, 而高浓度的沉积物会导致稚贝生长率的下降。本实验中0.5g/L的MCⅠ和MCⅡ并未对两种规格硬壳蛤的生长造成显著影响, 而1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ仅对小规格硬壳蛤生长有一定影响, 对大规格硬壳蛤并无显著影响。前人研究表明, 现场4—10t/km2的用量对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)藻华都可有效去除(邱丽霞等, 2017), 现场应用浓度低于本实验中对硬壳蛤产生影响的改性粘土用量。且我国近海实际养殖过程中投放的硬壳蛤规格通常为1cm左右, 据此可以推断, 当硬壳蛤养殖海域发生藻华时, 改性粘土在有效消除藻华的同时不会对其存活和生长产生不良影响。

图 9 MC作用下大硬壳蛤的生长情况 Fig. 9 Effect of modified clay on growth rate of the large juveniles
3 结论

(1) MCⅠ、MCⅡ对小硬壳蛤的96h-LC50分别为4.91、1.85g/L, 依据公式算出安全浓度分别为0.49、0.19g/L。MCⅠ、MCⅡ对大规格硬壳蛤的96h-LC50分别为5.77、3.40g/L, 安全浓度分别为0.58、0.34g/L。MCⅠ和MCⅡ对硬壳蛤的安全浓度均高于现场实际用量。

(2) 亚急性毒性实验结果表明, MCⅠ和MCⅡ浓度在 < 1.0g/L时对两种规格硬壳蛤存活、生长无影响。低于0.5g/L的MCⅠ和MCⅡ对两种规格硬壳蛤的滤水率无显著影响, 即可有效治理藻华的改性粘土用量不会对两种规格硬壳蛤存活、滤水率及生长造成不良影响。

(3) 大规格硬壳蛤相对小规格硬壳蛤表现出更高的耐受性, 硬壳蛤对MCⅡ具有更高的敏感性, 建议在硬壳蛤养殖海域有害藻华治理中可优先选择MCⅠ类型改性粘土。

参考文献
于仁成, 刘东艳. 2016. 我国近海藻华灾害现状、演变趋势与应对策略. 中国科学院院刊, 31(10): 1167-1174
王志富, 俞志明, 宋秀贤, 等. 2014a. 有害藻华治理过程中改性粘土对仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参的影响. 海洋与湖沼, 45(2): 233-238
王志富, 俞志明, 宋秀贤, 等. 2014b. 改性粘土治理有害藻华方法对虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)稚贝的影响. 海洋环境科学, 33(6): 817-821, 836
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB 17378.7-2007海洋监测规范第7部分: 近海污染生态调查和生物监测.北京: 中国标准出版社, 2008.
左骁, 曹善茂, 刘鹏亮. 2009. 饵料种类、盐度、pH和规格对曼氏皮海鞘摄食率的影响. 大连水产学院学报, 24(S1): 113-117
刘扬, 俞志明, 曹西华, 等. 2014. 悬浮液中硫酸根对改性粘土去除藻华生物效率的影响. 海洋与湖沼, 45(4): 734-740
刘建魁, 刘立志, 赵文, 等. 2014. 非离子氨和氨氮对不同规格史氏鲟幼鱼的急性毒性及安全浓度评价. 大连海洋大学学报, 29(2): 175-178
邱丽霞, 俞志明, 曹西华, 等. 2017. 改性粘土对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除作用. 海洋与湖沼, 48(5): 982-989
张涛, 杨红生, 刘保忠, 等. 2003. 环境因子对硬壳蛤Mercenaria mercenaria稚贝成活率和生长率的影响. 海洋与湖沼, 34(2): 142-149 DOI:10.3321/j.issn:0029-814X.2003.02.003
陈坚, 胡一箫, 许丰瑞, 等. 2010. 氨氮和硫化物对文蛤幼体及成体的急性毒性试验. 现代农业科技, 3: 324-325, 331
俞志明, 邹景忠, 马锡年. 1994. 一种提高粘土矿物去除赤潮生物能力的新方法. 海洋与湖沼, 25(2): 226-232 DOI:10.3321/j.issn:0029-814X.1994.02.020
徐镜波. 2000. 环境毒理学. 长春: 东北师范大学出版社, 138-139
高咏卉, 俞志明, 宋秀贤, 等. 2007. 改性粘土絮凝法对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)稚贝的影响. 海洋通报, 26(3): 53-60 DOI:10.3969/j.issn.1001-6392.2007.03.008
曹西华, 宋秀贤, 俞志明. 2004. 改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响. 环境科学, 25(5): 148-152 DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2004.05.032
曾艳艺, 赖子尼, 杨婉玲, 等. 2014. 铜和镉对珠江天然仔鱼和幼鱼的毒性效应及其潜在生态风险. 生态毒理学报, 9(1): 49-55
Anderson D M, 1997. Turning back the harmful red tide. Nature, 388(6642): 513-514 DOI:10.1038/41415
Anderson D M, Cembella A D, Hallegraeff G M, 2012. Progress in understanding harmful algal blooms: Paradigm shifts and new technologies for research, monitoring, and management. Annual Review of Marine Science, 4: 143-176 DOI:10.1146/annurev-marine-120308-081121
Archambault M C, Bricelj V M, Grant J et al, 2004. Effects of suspended and sedimented clays on juvenile hard clams, Mercenaria mercenaria, within the context of harmful algal bloom mitigation. Marine Biology, 144(3): 553-565 DOI:10.1007/s00227-003-1222-5
Bamber R N, 1990. The effects of acidic seawater on three species of lamellibranch mollusc. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 143(3): 181-191 DOI:10.1016/0022-0981(90)90069-O
Bricelj V M, Malouf R E, De Quillfeldt C, 1984. Growth of juvenile Mercenaria mercenaria and the effect of resuspended bottom sediments. Marine Biology, 84(2): 167-173 DOI:10.1007/BF00393001
Coughlan J, 1969. The estimation of filtering rate from the clearance of suspensions. Marine Biology, 2(4): 356-358 DOI:10.1007/BF00355716
Hedtke J L, Robinson-Wilson E, Weber L J, 1982. Influence of body size and developmental stage of coho salmon (Oncorhynchus kisutch) on lethality of several toxicants. Fundamental and Applied Toxicology, 2(2): 67-72 DOI:10.1016/S0272-0590(82)80116-4
Lee Y C, Jin E S, Jung S W et al, 2013. Utilizing the algicidal activity of aminoclay as a practical treatment for toxic red tides. Scientific Reports, 3: 1292 DOI:10.1038/srep01292
Leverone J R, 1995. Growth and survival of caged adult bay scallops (Argopecten irradians concentricus) in Tampa Bay with respect to levels of turbidity, suspended solids and chlorophyll A. Florida Science, 58: 216-227
Lewis M A, Darrin D D, Walker C C et al, 2003. Toxicity of clay flocculation of the toxic dinoflagellate, Karenia brevis, to estuarine invertebrates and fish. Harmful Algae, 2(4): 235-246 DOI:10.1016/S1568-9883(03)00041-6
Maruyama T Y, Yamada R, Usui K et al, 1987. Removal of marine red tide planktons with acid treated clay. Nippon Suisan Gakkaishi, 53(10): 1811-1819 DOI:10.2331/suisan.53.1811
Maurer D, Keck R T, Tinsman J C et al, 1981. Vertical migration and mortality of benthos in dredged material-part Ⅰ: Mollusca. Marine Environmental Research, 4(4): 299-319 DOI:10.1016/0141-1136(81)90043-X
Na G H, Choi W J, Chu Y Y, 1996. A study on red tide control with Loess suspension. Korean Journal of Aquaculture, 9: 239-245
Rosa M, Ward J E, Shumway S E et al, 2013. Effects of particle surface properties on feeding selectivity in the eastern oyster Crassostrea virginica and the blue mussel Mytilus edulis. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 446: 320-327 DOI:10.1016/j.jembe.2013.05.011
Sengco M R, Li A S, Tugend K et al, 2001. Removal of red- and brown-tide cells using clay flocculation. Ⅰ. Laboratory culture experiments with Gymnodinium breve and Aureococcus anophagefferens. Marine Ecology Progress Series, 210: 41-53 DOI:10.3354/meps210041
Sengco M R, Anderson D M, 2004. Controlling harmful algal blooms through clay flocculation. The Journal of Eukaryotic Microbiology, 51(2): 169-172 DOI:10.1111/jeu.2004.51.issue-2
Shumway S E, Frank D M, Ewart L M et al, 2003. Effect of yellow loess on clearance rate in seven species of benthic, filter-feeding invertebrates. Aquaculture Research, 34(15): 1391-1402 DOI:10.1111/are.2003.34.issue-15
Stevens A M, Gobler C J, 2018. Interactive effects of acidification, hypoxia, and thermal stress on growth, respiration, and survival of four North Atlantic bivalves. Marine Ecology Progress Series, 604: 143-161 DOI:10.3354/meps12725
Waldbusser G G, Bergschneider H, Green M A, 2010. Size-dependent pH effect on calcification in post-larval hard clam Mercenaria spp. Marine Ecology Progress Series, 417: 171-182 DOI:10.3354/meps08809
Yu Z M, Song X X, Cao X H et al, 2017. Mitigation of harmful algal blooms using modified clays: Theory, mechanisms, and applications. Harmful Algae, 69: 48-64 DOI:10.1016/j.hal.2017.09.004
Yu Z M, Zou J Z, Ma X N, 1994. Application of clays to removal of red tide organisms Ⅱ. Coagulation of different species of red tide organisms with montmorillonite and effect of clay pretreatment. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 12(4): 316-324 DOI:10.1007/BF02850491