海産甲殻類アルテミア・サリナに対するナノチタン酸と六価クロムの複合効果

Combined effects of nano-TiO and hexavalent chromium towards marine crustacean Artemia salina.

• Vignesh Thiagarajan
• R Seenivasan
• David Jenkins
• N Chandrasekaran
• Amitava Mukherjee

抄録

海洋環境における複数の汚染物質の毒性の影響が懸念されている。そこで本研究では、ナノチタンと六価クロムの相互作用が海産甲殻類アルテミアサリナに対する毒性を調節するかどうかを検討した。ナノTiOは人工海水（ASW）中で凝集し、容易にミクロンサイズの粒子を形成し、媒体中に沈降しました。ナノTiOに6価クロムを添加すると、6価クロムがナノTiOに収着して凝集が促進された。これは、懸濁液中の残留濃度の低下に反映されていた。原生のナノチタン酸（0.25, 0.5, 1, 2, 4 mg/L）と六価クロム（0.125, 0.25, 0.5, 1 mg/L）を用いた急性毒性試験では、アルテミアサリナの死亡率は濃度に依存して上昇した。ナノTiOとCr(VI)の混合物がアルテミアサリナに及ぼす影響を調べるために，2つのグループの実験を計画した．前者は，ナノTiO（0.5, 1, 2, 4 mg/L）とCr(VI)を一定濃度（0.125 mg/L）で混合した場合の毒性を調べた。一方、後者のグループでは、ナノTiOの固定濃度（0.25 mg/L）でのCr(VI)の毒性（0.25, 0.5, 1 mg/L）を調べました。ナノTiOの固定濃度では、Cr(VI)の毒性は有意に低下しなかったが、対照的に、ナノTiOの固定濃度によるCr(VI)の毒性の有意な低下が観察された。毒性データは、ナノTiOとCr(VI)の間の作用モードが拮抗的であることを証明する独立した作用モデルによって十分に支持された。さらに、活性酸素の発生や抗酸化酵素活性の測定結果も、毒性結果と一致していた。本研究から、ナノTiOの一定濃度でのCr(VI)毒性の改変は、栄養段階を越えたCr(VI)毒性の低減に大きな影響を与える可能性があることが示唆された。

There has been a significant increased concern of the impact of the toxicity of multiple contaminants in the marine environment. Thus, this study was aimed at determining whether the interaction between nano-TiO and Cr(VI) would modulate their toxic effects with the marine crustacean, Artemia salina. Nano-TiO agglomerated in artificial sea water (ASW) and readily formed micron-sized particles that settled down in the medium. The addition of Cr(VI) to nano-TiO aggravated their agglomeration through sorption of Cr(VI) onto nano-TiO. This was reflected by a decrease in the residual concentration of Cr in the suspension. Acute toxicity tests performed using pristine nano-TiO (0.25, 0.5, 1, 2, and 4 mg/L) and Cr(VI) (0.125, 0.25, 0.5, and 1 mg/L) displayed a concentration dependent rise in the mortality of Artemia salina. To examine the effects of mixtures of nano-TiO and Cr(VI) on Artemia salina, two groups of experiments were designed. The former group studied the toxic effect of nano-TiO (0.5, 1, 2, and 4 mg/L) with a fixed concentration (0.125 mg/L) of Cr(VI). While the latter group studied the toxicity of Cr(VI) (0.25, 0.5, and 1 mg/L) with a fixed concentration (0.25 mg/L) of nano-TiO. The toxic effects of nano-TiO was not significantly reduced at a fixed concentration of Cr(VI) but in contrast, a significant reduction in the Cr(VI) toxicity by fixed concentration of nano-TiO was observed. Toxicity data was well supported by an independent action model that proved the mode of action between nano-TiO and Cr(VI) to be antagonistic. Furthermore, ROS generation and measurement of antioxidant enzyme activities were also in line with toxicity results. From this study, the modification of Cr(VI) toxicity at fixed concentration of nano-TiO could have a huge impact on the reduction in Cr(VI) toxicity across trophic levels.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.