蚯蚓急性毒性试验指南
1. 试验目的 本试验旨在测定化学物质、废弃物或环境样本对蚯蚓的急性致死毒性(通常以14天LC50表示),评估其对土壤生态系统关键生物的潜在危害,为环境风险评价提供基础数据。
2. 试验原理 蚯蚓(常用赤子爱胜蚓 Eisenia fetida)是土壤生态系统的重要指示生物,对污染物敏感。将其暴露于掺有不同浓度受试物的标准人工土壤中,持续14天,记录死亡率,计算半数致死浓度(LC50),评价受试物的急性毒性。
3. 主要试验材料与设备
- 试验生物: 赤子爱胜蚓 (Eisenia fetida, 成年健康蚯蚓,环带明显,体重300-600毫克)。
- 人工土壤(OECD标准):
- 70% 石英砂 (50-200 μm粒径)
- 20% 高岭粘土 (Kaolin clay, ≥ 30% 高岭石)
- 10% 泥炭藓 (Sphagnum peat, 研磨过筛<1mm,pH调至5.5-6.0)
- 碳酸钙 (CaCO3, 用于调节最终混合土壤pH至6.0±0.5)
- 受试物: 待测化学品、废弃物浸提液或环境样品(如污染土壤)。
- 稀释水/载体: 去离子水或符合标准的水(如曝气自来水)。难溶物可选用无毒惰性载体(如石英砂)。
- 试验容器: 玻璃或惰性塑料容器(如1升广口瓶),具通气孔盖。
- 恒温培养箱: 温度控制于20±1°C,连续黑暗或16:8小时光暗循环。
- 其他设备: 分析天平、pH计、湿度计、镊子、称量纸、滤纸等。
4. 试验设计
- 浓度设置: 至少设置5个几何级数递增的受试物浓度组和1个空白对照组(仅人工土壤+水)。必要时设载体对照组。最高浓度应能引起显著毒性(如>50%死亡率),最低浓度应无明显毒性(如<10%死亡率)。预期浓度未知时需进行预试验。
- 重复设置: 每个浓度组及对照组设置≥4个平行试验容器。
- 蚯蚓数量: 每个试验容器放置10条健康成年蚯蚓。
- 试验介质:
- 固体化学品/废弃物/土壤: 按比例与人工土壤充分混合均匀。最终土壤含水量为干重的35-40%。
- 液体化学品/浸提液: 直接加入人工土壤并混匀至目标浓度和湿度。
- 暴露条件:
- 温度: 20 ± 1°C
- 湿度: 培养箱空气相对湿度 ≥ 80%
- 光照: 连续黑暗 或 16小时光照:8小时黑暗循环
- 持续时间: 14天 (± 数小时)
5. 试验步骤
- 人工土壤配制: 严格按比例混合各组分,加水至目标湿度(约35-40%干重),充分混匀平衡至少24小时。测试最终pH(应为6.0±0.5)。
- 受试物处理: 将受试物按设计浓度加入人工土壤(或替代部分土壤),加入适量水调节湿度,充分混匀。对照组仅加相应体积的水或载体。
- 装置试验容器: 每容器装入适量处理好的湿润土壤(如750g湿重),保证蚯蚓有足够活动空间。轻压土壤表面。
- 蚯蚓暴露: 将经滤纸清水清洗并用吸水纸吸干体表水分的健康蚯蚓称重(可选)后,小心放入各容器土壤表面,使其自然钻入。记录起始时间。
- 培养与维持: 容器加盖(确保透气),置于设定好条件的恒温培养箱中。
- 观察与记录:
- 观察频率: 第1、2、4、7、10、14天进行系统观察。
- 观察内容:
- 蚯蚓死亡数(无刺激反应即判定死亡)。
- 蚯蚓异常行为(如剧烈扭动、出血、断裂、体色异常)。
- 土壤表面状况(霉变、异常气味)。
- 试验期间维持土壤湿度(必要时添加去离子水)。
- 试验结束: 第14天,取出所有蚯蚓,清洗,鉴定死活。记录最终死亡数。
6. 数据处理与结果评价
- 数据整理: 计算各平行容器及每浓度组的累计死亡率。
- LC50计算: 采用概率单位法、寇氏法、Spearman-Karber法等统计方法,计算14天半数致死浓度(14-d LC50)及其95%置信区间。
- 结果有效性判断(需满足以下条件):
- 对照组14天死亡率 ≤ 10%。
- 蚯蚓平均重量变化在合理范围内(无显著异常)。
- 土壤理化性质(如pH)无明显异常变化。
- 毒性分级(参考): 根据LC50值大小,可定性评价受试物的毒性级别(如极高毒、高毒、中毒、低毒、微毒)。
7. 试验报告 报告应清晰、完整地包含以下信息:
- 试验名称、目的、依据标准(如参考OECD 207)。
- 受试物:名称、理化特性、来源、处理储存方法(不得出现企业名称)。
- 供试生物:种类、学名、来源、健康状况、驯养条件。
- 试验条件:人工土壤详细组成及配制方法、试验容器、温度、湿度、光照、暴露周期、浓度设置依据。
- 试验过程:蚯蚓处理、暴露方式、观察方法与频率、维持措施。
- 试验结果:逐日死亡率记录表、各浓度组累计死亡率、LC50值及95%置信区间、统计方法、对照组数据、任何观察到的亚致死效应(行为、形态异常)、土壤pH变化、试验期间遇到的问题。
- 结果讨论与结论: 对受试物急性毒性进行评价,讨论结果的环境意义及可能的局限性。严格避免出现任何企业或商业机构名称。
8. 质量控制与注意事项
- 使用健康、大小均匀的蚯蚓。
- 确保人工土壤组成和配制符合标准,pH值正确。
- 受试物与土壤务必混合均匀。
- 严格控制温度、湿度条件。
- 操作蚯蚓时动作轻柔,避免伤害。
- 接触化学品时佩戴个人防护装备(手套、实验服、必要时防护眼镜)。
- 试验结束,含毒性物质的土壤和蚯蚓尸体按危险废弃物规范处置。
- 保持试验区域清洁卫生。
本指南提供了进行蚯蚓急性毒性试验的标准框架,实施者应根据具体受试物特性和实验室条件进行必要的优化和验证。