利用綠豆生長速率作為生物檢定指標驗證
斧足綱的重量與生物累積的相關性
房達奇 l 真給嫻 l 葉于瑄 2 吳晨宇 3 房樹生 4*
l 國立臺南第二高級中學 2 私立港明高級中學 3 臺南市立南寧高級中學 4 國立臺南家齊高級中學 壹、前言 本研究想探討文蛤、蛻、及牡蠣的重 量大小與體內 j于染物累積的相關性。我們 還用清潔劑做為汙染物來源，並採用生物 檢定法來量化清潔劑的相對濃度，量他指 標為綠豆的胚根長度及發芽率，得到的迴 歸曲線 R2分別為 0.9607 及 0.9582 '證實 此方法確實可行。將總、重量相同但單顆重 量大小不同的文蛤、蛻及牡蠣放人不同濃 度的清潔劑中， 2 小時後移除，再放人綠 豆，三天後測量胚根長度及發芽率。結果 發現，在總重量相同的前提下，單顆重量 越重的文蛤、自見及牡蠣處理清潔劑後，綠 豆的胚根長度及發芽率越大，這代表單顆 重量越重，其體內吸附的清潔劑越多，殘 留在水中的清潔劑也越少。建議大家未來 盡量減少挑選太大顆的文蛤及牡蠣，以避 免攝人過多的汙染物，累積在體內無法排 出。 在基礎生物課程中學到，環境中許多 不易被分解的脂溶性大分子及重金屬，會 *為本文通訊作者 隨著食物鏈被累積及放大到更高級的消費 者體內。舉例來說，在多年前台灣已經禁 止使用的多氯聯萃 (PCBs ，Polychlorinated
biphenyls)
，至今仍然可以在吳郭魚、E 目 魚的魚肉、內臟，及卵中驗出(王正雄等 人， 2000) 。我們廠興趣的問題是，如果營 養階層一樣，重量較重的個體，體內的汙 染物質濃度會比較輕者更高嗎?由於測定 特定汙染物質濃度需要用到大學化學實驗 室的貴重儀器，我們想嘗試利用簡易的生 物檢定法(Bioassay)
，證實生物的重量大 小與體內汙染物質濃度的正相關性，以進 一步驗證生物放大效應的正確性。 生物檢定法是用以測定某生物對外來 化合物刺激之反應，藉以定性該他合物是 否具有活性，或定量該化合物的劑量。在 本實驗中，我們還定身邊最容易取得的汗 染物:清潔劑，做為實驗材料，為了定量 清潔劑的濃度，我們搜尋了文獻，發現裡 稻、高梁、胡瓜、綠豆、油菜、萬宜的種 子都適合做為生物檢定法的實驗材料(蔣 永正，2005)
，我們選定了最容易取得的材利用綠豆生長途率作為生物檢定指標驗室登斧足綱的重量與生物累積的相關性 料:綠豆，並利用發芽率及胚根長度做為 量他指標。 我們還用的生物材料是濾食性生 物:文蛤、蛻、及牡蠣。其濾食的攝食方 式，可以確保水中的清潔劑會被攝人，如 果清潔劑累積在體內沒有排出的話，就代 表水中殘留的清潔劑減少，再利用綠豆的 胚根長度及發芽率來量他殘留的清潔劑相 對濃度大小，即可得知不同個體重量與體 內清潔劑累積的相關性為何。 本實驗的基本假設是:在總重量相同 的前提下，濾食性軟體動物的單一個體重 重越重，其體內累積的汙染物濃度越高。 一般文獻大多探討不同營養階層生物體 內，或是同一生物體不同部位的汗染物濃 度差異(徐海生等人，
2006)
，我們則想探 討同一營養階層，個體重量大小是否也會 造成 j于染物產生生物累積的差異。本論文 的另一個重要貢獻是利用綠豆做為簡易的 生物檢定材料，由於我們只需要知道汙染 物濃度的相對大小，並不需藉助大學的化 學定量儀器，本實驗的研究結果應該可以 提供做為相關實驗的重要參考。貳、研究目的
一、利用綠豆的發芽率及胚根長度建立汗 染物相對濃度的生物檢定法量他指 標。 二、總重量相同，單顆重量不同的文蛤、 蛻、及牡蠣與綠豆的發芽率與胚根長 度的相關性。 參、研究設備及器材 一、生物材料:活的帶殼文蛤(平均27 公 克/顆、平均 1 1.5公克/顆) ，活的帶殼 蛻(平均 4.3 公克/顆) ;帶殼活牡蠣(大 於 20 公克/顆、小於 20 公克/顆)。 二、器材及藥品:兔洗碗及塑膠盆，毛寶洗 碗精，磅秤。肆、研究步驛與方法
一、利用綠豆的發芽率與胚根長度
建立汙染物濃度的生物梭定法
(一)生活周遭最容易取得，且具生物累積 效應的汙染物為清潔劑，因此我們還 取洗碗精做為汙染物的來源。取毛寶 洗碗精 6 種不同濃度:稀釋 lOX 、稀 釋 20X 、稀釋 30X 、稀釋 40X 、稀釋 50X 、稀釋 60X ，置人綠豆各 60 顆， 於第 3 天取出，測量發芽率(胚根孟 O.lmm) 及胚根長度。 (二)以濃度為 X 軸，發芽率或胚根長度為 Y 軸做圖，求出迴歸曲線及R2 。 二、總重量相同，單顆重量不同的文蛤、現與綠豆的發芽率及胚
根長度的關條 選取二種重量(平均 27 公克/顆、平 均 1 1. 5 公克/顆)活的帶殼文蛤，及平均 4.3 公克/顆活的帶殼的眼，將相同重量(
100 公克)放人稀釋 lOX 、 20X 、 30X 、 40X 、 50X 、 60X 的 250mL 毛寶洗碗精中 2 小時後將文蛤及蛻移除(另以清水做為對 照組) ，在濾液中放人 60 顆綠豆， 3 天後科學教育月刊 第 390 期 中華民國 105 年 7 月 測量胚根及發芽率。(假設文蛤的濾食率為
1.
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(陳弘成等人，1994)'
因此 2 顆文蛤每小時可過濾 210mL)' 其 餘步驟同一。 三、總重量相同，單顆重量不同的牡蠣與與綠豆的發芽率與胚根
長度的關棒、 選取二種重量(大於 20 公克/顆、小 於 20 公克/顆)的帶殼牡蠣(由於牡蠣大 小差異不大，只選用2 種重量大小) ，將相 同重量( 150 公克)放人稀釋 lOX 、 20X 、 30X 、 40X 、 50X 、 60X 的 250mL 毛寶洗碗 精中 2 小時後將牡蠣移除(另以清水做為 對照組) ，其餘步聽同二。伍、研究結果
我們必須先確定綠豆的胚根長度及 發芽率可以用來做為生物檢定法的量他指 標。由圖一可知，當清潔劑濃度越低(稀 釋倍率越大) ，綠豆的胚根長度越大，R2=0.9607
;當清潔劑濃度越低，綠豆的發 芽率也越大， R2=0.9582 。可見得綠豆胚根 長度及發芽率都很適合做為汙染物濃度的 生物檢定法的量化指標。 接下來我們想證實個體重量越大，體 內的汙染物累積濃度越高。我們利用大(27 公克/顆)、中(1 1. 5 公克/顆)的文蛤，及小 (4.3 公克/顆)的規，將相同重量(100 公克) 放人不同稀釋倍率的毛寶洗碗精中2 小時 後將文蛤及現移除，接著放人綠豆，3 天 後測定胚根長度及發芽率。如果清潔劑被 吸附的越多，殘留在溶液中就會越少，棒、 豆的胚根長度及發芽率就會較大，實驗結 果如我們的預期，單顆重量越大的文蛤吸 附越多的清潔劑，造成殘留的清潔劑濃度 越少，因此綠豆的胚根長度越長，發芽率 越高(圖二)。這個實驗結果明確指出重重 小與體內吸附的汙染物濃度呈正相關。3.50
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稀釋倍率 團一 (0) 、利用綠豆的胚根長度測定清潔劑濃度的生物檢定法利用綠豆生長遠率作為生物檢定指標驗證斧足網的重量與生物累積的相關性 y
=
12.81x+
17.111 R2=
0.9582100
80 60 40(主叫何情嘲
20 O 60X SOX 30X 40X 稀釋倍率 20X lOX 圖一 (b) 、利用綠豆的發芽率測定清潔劑濃度的生物檢定法。 -←大 (27g/顆) -﹒』中 (1 1.5g/顆) ~小 (4.3g/顆) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 O {革叫你給你削 -←大{27g1賴) --閩中 (1 1. 5g!顆) 『←小(4.3g/顆) 4.00 3.50 3.00Euo
單 2.00
重 1.50
1.00 0.50 0.0030X 40X SOX 60X ~< lOX 20X 30X 40X SOX
稀釋倍率 稀釋倍率 圖二、總重量相同的文蛤(大、中)及現(小)處理清潔劑溶液後，綠豆胚根長度(左)及發芽 率(右)的差異。 水 60X 20X lOX 異率越大(圖三)。這個結果更進一步 為了進一步比較重量大小對於綠豆 確認我們的基本假設:重量大小與體 胚根長度及發芽率影響的差異，我們比較 內汙染物質具有高度的正相關性。 了大文蛤與小蛻(大﹒小)及中文蛤與小蛻 (中，小)的差異率，兩種量化的結果一致: 牡蠣的實驗結果也如預期，與文蛤完 全一致:重量越大的牡蠣吸附越多的清濛 劑，造成殘留的清潔劑濃度越少，因此綠 豆的胚根長度越長，發芽率越高(圖四)。 兩種大小差異的胚根長度及發芽率差 異率皆為正值，這代表重量較大者， 可以吸附較多的清潔劑，使得綠豆胚 這個實驗結果再一次確認重量大小與體內 吸附的汙染物濃度呈正相關。 根長度及發芽率較大。 (大﹒小)的差異率都比(中，小)大，而且 清潔劑濃度越高(稀釋倍率越小) ，差
2.
科學教育月刊 第 390 期 中攀民圈 105 年 7 月 200 140 120 主 100 Jill::
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-大-小 -﹒目中-小lOX 20X 30X 40X SOX 60X lOX 20X 30X 40X SOX 60X
論結倍$ 紛結倍率 國三、大文給與小生見(大-小)及中文給與小規(中-小)的差異率比較:左為胚根長度差異 率，右為發芽率差異率。清水處理的胚根長度及發芽率差異率皆為 0 ，園中未顯 示。大，小差異率=(大，小/小) ;中，小差異率=(中-小/小)。 4.00 100 3.50 90 80 3.00 E250 70 法 60
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lOX 20X 30X 40X SOX 60X
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lOX 20X 30X 40X SOX 60X 水1希釋倍率 稀單單倍率 圈四、總重量相同，單顆重量不同的牡蠣處理清潔劑溶液後，綠豆胚根長度(在)及發芽 率(右)的差異。 陸、討論 文獻指出，河川出海口海域重金屬等 毒性物質的分佈與牡蠣的生物累積呈現正 相關性(石偉成， 200 7) ，研究內容是以原 子吸收光譜儀(
Atomic
Adsorption
Spectrophotometer) 去定量重金屬濃度， 並用氣相層析儀譜儀 (GCI
MS) 分析牡 蠣體內的揮發性有機物 (VolatileOrganic
Compound) 含量。在高中的實驗室，很難 具備如此高級且昂貴的設備，我們的質驗 利用簡易的綠豆胚根長度及發芽率與清潔 劑濃度之間的正相關性，成功地定量清潔 劑的相對濃度大小，此結果具有高度的簡 易性、再現性、及方便性，可以利用此生 物檢定法去監測環境中的各種毒物量，真 有很高的應用價值。 本論文的另一個重要結論在於當生 物總重量一致時，個體的重量大小差異， 會造成生物累積的差異(圓二、三、四)。 我們的基本假設是重量較重的牡蠣或文利用綠豆生長途率作為生物檢定指標驗設斧足綱的重量與生物累積的相關性 蛤，其體內毒物累積速率大於重量較輕 者，也就是較重的個體代謝毒物的速率較 慢，因此具有較顯著的生物累積效應。藉 由上述的簡易生物檢定方法，支持我們的 假設。 因為考量到殼的重量可能會造成不 同的變因，我們原本設計將文蛤及牡蠣去 殼，稱相同重量來進行吸附寶驗。嘗試 7 一次後，發現當文蛤去殼後其生命力聽 降，泡了 2 小時清潔劑後，整個溶液呈現 混濁，再將綠豆放人 3 天後，所有清潔劑 濃度皆不發芽，因為一方面溶液滲透壓太 高，一方面整個溶液發臭，微生物大量繁 殖'影響綠豆發芽。經過討論後，改做同 重量帶殼活體吸附清潔劑 2 小時後，將文 蛤或牡蠣去除，如果吸附的量越多，殘留 在溶液中的清潔劑越少，則綠豆的胚根長 度或發芽率則越高。結果顯示，在同樣的 稀釋倍率下，重量越重的文蛤及牡蠣'其 綠豆的胚根長度或發芽率越高，且隨著清 潔劑稀釋倍率提高，綠立的胚根長度或發 芽率也越高(圖二、四) ，代表重量越重的 文蛤及牡蠣'體內吸附的清潔劑濃度越 高，溶液中殘留的清潔劑越少，完全符合 我們原本的假設。 雖然本實驗結果並無法得知較大顆 的文蛤或牡蠣累積的清潔劑濃度比小顆的 大多少，但仍建議大家未來上市場選購文 蛤及牡蠣時，盡量挑選重量較小者，以避 免攝人過多的汙染物。 梁、結論 一、綠豆的胚根長度及發芽率很適合做為 生物檢驗法的量他指標。 二、文蛤、規、及牡蠣的重量越大，體內 累積的汙染物質濃度越高。
