第五章 結果與討論
5.1 單一毒性試驗結果
本研究主要利用二種水蚤毒性試驗方法針對不同毒性機制的有機物 進行實驗，其中包括腈類、苯胺類及有機磷殺蟲劑，先進行單一毒性試驗 求取單一毒物的急毒性 EC50值及慢毒性 NOEC 值，而後再依據單一毒化 物 EC50 值或 NOEC 值混合作毒性試驗。除此之外，還利用此二種實驗之 反應終點去比較毒性試驗結果的敏感性差異。
急慢單一毒性試驗結果如表 5.1.1~表 5.1.2 所示，針對不同毒化物及不 同反應終點，經由 Probit model 和 Dunnett’s test 分析處理過後，得其 EC50 值、α 值(截距)、β 值(斜率)、NOEC 值和 LOEC 值，而劑量-反應曲線如圖 5.1.1~圖 5.1.3 所示。
在單一急毒性方面，由表 5.1.1 可以發現，其 Aniline 和 Malathion 的 毒性遠遠高於 Chloroacetonitrile，大約高 2~3 個 order。從文獻中可知，
Malathion 屬於有機磷殺蟲劑，其特殊的毒性作用機制為抑制生物體內的乙 醯 膽 鹼 酯 脢 (Acetylcholinesterase ， AChE) ， 而 失 去 破 壞 乙 醯 膽 鹼 (Acetylcholine，ACh)的能力，進而造成節肢動物與甲殼動物神經失常最後 中毒死亡。而在 Manon Vaal et al.(1997) 的研究中也提到說，Aniline 這種 苯胺類有機物對水蚤類生物具有特殊的毒性影響作用，其毒性來源的推測 可能為經過生物代謝後的產物，而水蚤又比其他生物更能代謝苯胺類有機 物，使其氧化為更高毒性的產物，造成其對水蚤有較高的毒性結果。腈類 對於水蚤的毒性則相對較弱，其毒性作用機制為 Cyanogenic nonelectrolytes，
主要是由於腈類上 C 和 N 的三鍵取代基釋放出 CN-離子而造成毒性。另外，
在劑量-反應曲線的斜率部分可以發現，Chloroacetonitrile 和 Malathion 為 大斜率(β> 2)，Aniline 為小斜率(β< 2)，斜率大表示從生物所能忍受的最
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高濃度到完全抑制濃度只存在一個狹小的範圍內，稍有濃度變化，受體的 反應就大幅增加，故在處理此類數據時更需要小心。而會做這兩種分類是 因 為 本 研 究 之 混 合 毒 性 試 驗 所 採 用 的 混 合 預 測 模 式 為 RA(Response addition)模式和 CA(Concentration addition)模式，此兩個模式的差別在於 RA 模式有考慮到斜率的影響，可以使其預測模式更加完整。
水蚤 21days 慢毒性試驗是參照 OECD "Guidelines for the testing of chemicals, Test No. 211: Daphnia magna Reproduction test"的 21days 慢毒性 標準試驗方法。在本研究中，慢毒性試驗的試驗終點選擇為 21days 的總存 活子代數。表 5.1.2 為單一慢毒性試驗結果，以 NOEC 值來看，其與急毒 性 結 果 的 趨 勢 大 致 相 符 ， 毒 性 大 小 為 Malathion > Aniline >
Chloroacetonitrile。
表 5.1.1 48hr 急毒性試驗之單一毒性試驗數據 Chemical EC10
(mg/L)
EC50 (mg/L)
α β (slope)
Chloroacetonitrile 2.7 5.2989 1.82 4.38
Aniline 6.19x10-3 38.6x10-3 7.28 1.61
Malathion 0.45x10-3 1.33x10-3 12.79 2.71 -Slope: from the dose-response curve of Probit model
- Data calculated by Probit model
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表 5.1.2 21days 慢毒性試驗之單一毒性試驗數據 Chemical NOEC
(mg/L)
LOEC (mg/L)
Chloroacetonitrile 3.7x10-2 0.11
Aniline 1x10-2 3x10-2
Malathion 0.33x10-3 1x10-3 -Data calculated by ANOVA -Dunnett’s Test
圖 5.1.1 Chloroacetonitrile 之 48hr 急毒性劑量反應曲線
0.00
0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
1.00 10.00 100.00
Inhibi ti on R ate
Chloroacetonitrile conc. (mg/L) Response base on 48-hr data
Y=1.82+4.38
logZ
42
0.00 0.01 0.10 1.00
Inhibi ti on R ate
Aniline conc. ( μg/L ) Response base on 48-hr data
0.00
0.00 0.00 0.01 0.10 1.00
Inhibi ti on R ate
Malathion conc. ( μ g/L)
Response base on 48-hr data
Y = 12.79 + 2.71 logZ
Y = 7.28 + 1.61 logZ
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由表 5.1.1 和表 5.1.2 的數據發現，Aniline 的急毒性 EC50值低於 慢毒性 NOEC 值，推測可能是由於在實驗上挑選慢毒性試驗濃度時，是利 用急毒性數據 EC50值作為最高濃度的基準，而為了避免誤差，便再從 EC50
值往上多加 2~3 個濃度。再加上試驗時間拉長，試驗環境的變化會造成試 驗生物的健康度受影響，而 Aniline 本身亦對水蚤有特殊毒害反應，故造 成之後統計上算出的 NOEC 值大於 EC50值。
從表 5.1.3 可知，在本研究室所馴養的試驗物種-水蚤(Daphnia magna)，
其對毒性物質之急毒敏感性大致上都跟文獻資料所採用的 Daphnia magna 差不多。在慢毒性方面，由於從文獻中查不到 Chloroacetonitrile 的相關數 據，故利用 ECORSA 的腈類基線毒性(baseline toxicity)推估模式，得到其 NOEC 值，所以會比本研究所得到的實驗觀測值還要大很多。
除了上述的不同文獻中水蚤敏感度的比較以外，本篇研究還蒐集了本
研究室過去建立的 48 小時密閉式 BOD 瓶藻類毒性試驗之毒性數據及 15 分鐘 Microtox 螢光菌毒性試驗和其他試驗物種，例如，非密閉型批次式月 芽藻和 96 小時 Fathead minnow，作比較。在慢毒性的部分因為實驗所耗費 的時間較長，故其研究文獻數據較難以取得，所以單單只採用急毒性數據 EC50值去作比較。從表 5.1.4 及圖 5.1.4 來看，水蚤對這三類毒性化學物質 的敏感性都很高，而 Fatheadminnow 對 Chloroacetonitrile 具較高敏感性，
其他兩類則比較不敏感，可能原因可以從 Russom et al.(1997)對毒性機制的 分類來看，Chloroacetonitrile 的毒性作用機制被分為反應性中的呼吸抑制 作用，這種特殊的作用機制對魚類造成的毒性影響會較高，而苯胺和有機 磷殺蟲劑對魚類並無特殊的作用機制。
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表 5.1.3 Daphnia magna 毒性實驗值與其他文獻之 Daphnia magna 數據比較 This research Literature Chemical Acute toxicity
EC50(mg/L)
Chronic toxicity NOEC(mg/L)
Acute toxicitya EC50(mg/L)
Chronic toxicitya NOEC(mg/L)
Chloroacetonitrile 5.2989 3.7x10-2 5.23 70.364b
Aniline 38.6x10-3 1x10-2 0.08 0.004
Malathion 1.33x10-3 0.33x10-3 0.002 3x10-4
-a. Data from QSAR Toolbox 2.1
-b. Data predicted from ECORSA
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表 5.1.4 Daphnia magna 與其他物種之急毒性 EC50值(mg/L)比較 Daphnia Pseudokirchneriella subcapitata Fatheadc
minnow LC50(mg/L)
Microtoxd Chemical magna
EC50(mg/L)
Closed-systema EC50(mg/L)
Batchb
EC50(mg/L) EC50(mg/L)
Chloroacetonitrile 5.2989 11.45 54.11# 1.35 142.39
Aniline 38.6x10-3 26.03 41.00# 75.5 16.5
Malathion 1.33x10-3 1.73 2.14 14.1 67.81 -a. Data from laboratory
-b. Data from QSAR Toolbox 2.1(-#. Data predicted from ECORSA) -c. 96 hour LC50 data from QSAR Toolbox 2.1
-d. Data from laboratory
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圖 5.1.4 四種試驗物種之急毒性 EC50 值(mg/L)比較
圖 5.1.5 Chloroacetonitrile 之慢毒性數據計算- NOEC & LOEC
0 50 100 150
Chloroacetonitrile Aniline Malathion
EC50(mg/L)
Toxicants
Daphnia magna
Pseudokirchneriella subcapitata closed-system Pseudokirchneriella subcapitata batch-system Fathead minnow
Microtox
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圖 5.1.6 Aniline 之慢毒性數據計算- NOEC & LOEC
圖 5.1.7 Malathion 之慢毒性數據計算- NOEC & LOEC
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圖 5.1.5~5.1.7 為慢毒性的原始數據與 NOEC、LOEC 之計算，其詳細 的計算方式與過程列於附錄五中。由圖可看出，毒化物 control 組間的數 據一致性並不佳，推測原因可能為試驗生物本身的健康度有差異加上試驗 過程中非人為因子的影響(如：環境溫度變化)，造成再現性較低。而這些 因子不單單只會影響 control 組的數據，對於不同毒化物和不同濃度組間 也可能造成影響。
參考 Z. Tong et al.在 1996 年所做的研究[32]，其利用 OECD 的 21days 慢毒性標準方法，對兩種腈類作 14days 與 21days 的慢毒性試驗，考慮是 否可以選擇用 14days 替代 21days 的試驗時間，以節省其人力和設備成本。
本研究亦利用 14days 和 21days 的數據結果作比較，由表 5.1.5 可知，當試 驗時間愈長，其毒化物的潛在毒害對試驗生物的影響愈顯劇烈，從總子代 數這個試驗終點來看，更可以察覺到其 control 組與濃度組之間和試驗時間 的對比差異。跟文獻結果不同，本研究的結果發現若將試驗時間縮短為 14days，則無法顯著的看出各個組別間的差異。
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表 5.1.5 Daphnia magna 14days 和 21days 慢毒性試驗比較 Chemicals Conc.
(mg/L)
Survival(%) Total neonates 14-days 21-days 14-days 21-days
Chloroacetonitrile
50
圖 5.1.8 三種毒化物在不同濃度下產生子代的天數
圖 5.1.9 Chloroacetonitrile 21days 慢毒性試驗積累出生子代數
0
Chloroacetonitrile Aniline Malathion
Time (days)
/：no reproduction
0
Cu m u la ti ve n u m b e r of n e on at e s
Experiment time (days)
control
51
Cumulative number of neonates
Experiment time (days)
control
Cumulative number of neonates
Experimant time (days)
control