Acute hydrogen sulfide exposure in post-smolt Atlantic salmon(Salmo salar): Critical levels and recovery  

后幼鮭期大西洋鮭（Salmo salar）急性硫化氫暴露：臨界水平與恢復  

來源：Aquaculture, 570 (2023)

《水產養殖》，第570卷（2023年）

 

 

摘要內容：  

研究通過間歇性流通式呼吸測量法，評估了急性硫化氫（H?S）暴露對大西洋鮭代謝的影響。實驗將三組不同體重（100-500克）的鮭魚暴露于漸進增加的H?S濃度（0.53±0.14 μM/h），直至耗氧率（MO?）低于標準代謝率（SMR）或失去平衡（LOE），此時定義為臨界H?S濃度（H?Scrit）。暴露后，魚類在無H?S水中恢復，以測定過量耗氧量（EOC）。結果表明，大西洋鮭對H?S的耐受性低于此前預期，平均H?Scrit為1.78±0.39 μM，且與體型無關。恢復階段的EOC顯著高于累積氧虧（DO?），小型鮭的EOC更大，表明暴露后更易受其他脅迫影響。  

 

研究目的：  

確定大西洋鮭急性H?S暴露的臨界濃度（H?Scrit）及其對代謝的抑制機制。  

 

量化暴露后的恢復過程（EOC），評估不同體型鮭魚的恢復能力差異。  

 

為水產養殖業提供H?S安全閾值數據，以制定防控策略。  

 

研究思路：  

實驗設計：  

 

三組鮭魚（小型：103.3±21.0克，中型：275.3±26.3克，大型：550.2±39.3克）置于呼吸測量系統中（圖1）。  

 

 

24小時適應期測定SMR和最大耗氧率（MO?max）。  

 

H?S線性遞增暴露（0.53±0.14 μM/h）直至達到H?Scrit（MO?<SMR或LOE），隨后切換至無H?S水恢復。  

參數測量：  

 

實時監測H?S濃度（Unisense微電極）、MO?、溫度、pH。  

 

計算SMR、MO?max、有氧代謝范圍（AS）、累積氧虧（DO?）、恢復期過量耗氧量（EOC）及恢復時間。  

數據分析：  

 

比較不同體型組的H?Scrit、EOC、DO?差異（ANOVA檢驗）。  

 

測量的數據及研究意義（注明來源圖表）：  

代謝基礎參數（表1）：  

 

 

SMR、MO?max、AS：反映魚類基礎代謝能力。小型與大型鮭SMR較高（P<0.05），但AS無組間差異，表明體型不影響最大有氧代謝潛力。  

H?Scrit（表1，圖3）：  

 

 

所有組平均H?Scrit為1.78±0.39 μM（60.7±13.2 μg/L），無體型差異（P=0.786）。意義：首次明確大西洋鮭H?S耐受閾值遠低于既往報道（如金魚3.5 μM），解釋養殖中突發死亡現象。  

暴露響應模式（圖3）：  

 

26%個體因LOE終止暴露（未顯示MO?下降），其余因MO?<SMR。MO?響應分兩類：H?S遞增期MO?升高（B、C）或不變（A、D）。意義：個體代謝響應異質性顯著，預警系統需依賴直接H?S監測而非統一行為指標。  

恢復參數（表2，圖4）：  

 

 

MO?peak：恢復期峰值耗氧率，小型鮭比中型高48%（P<0.05），反映其代謝紊亂更嚴重。  

 

DO?：暴露期累積氧虧，組間無差異（P=0.547）。  

 

EOC：恢復期過量耗氧量，小型鮭（405.7±176.3 mg O?/kg/h）顯著高于中、大型（P=0.016），表明小型鮭需更多能量清除代謝副產物。  

 

EOC > DO?：所有組EOC遠超DO?（如小型鮭差40倍），揭示H?S抑制線粒體功能導致的"隱性代謝代價"。  

 

結論：  

大西洋鮭H?Scrit為1.78±0.39 μM，獨立于體型，但遠低于多數魚類（如金魚3.5 μM），解釋養殖RAS系統突發死亡。  

 

H?S暴露引發兩類代謝響應：MO?升高或不變，26%個體因LOE終止，提示個體異質性限制行為預警可行性。  

 

恢復期EOC顯著高于DO?，小型鮭EOC更大，暴露后更脆弱，需更多氧債償還。  

 

丹麥Unisense電極數據的詳細研究意義：  

高精度實時監測（圖1, 3）：  

 

電極每分鐘記錄H?S濃度（pH/T校正），9點校準（R2>0.99），確保暴露濃度的準確性（0.53±0.14 μM/h線性遞增）。  

 

反饋系統聯動蠕動泵（圖1），動態維持目標H?S，克服H?S氧化損失問題（半衰期<3小時）。  

臨界閾值界定：  

 

實時H?S數據與MO?同步（圖3），精準定位H?Scrit（MO?<SMR或LOE時刻），避免傳統靜態暴露的濃度高估。  

毒理機制解析：  

 

H?S濃度-時間曲線（圖3）揭示暴露時長（平均206.6分鐘）與代謝抑制的關聯，證實H?S通過抑制細胞色素c氧化酶（COX）阻遏有氧代謝。  

養殖應用價值：  

 

實測閾值（1.78 μM）為RAS系統H?S預警提供依據，強調需實時傳感器（因個體響應差異大），而非行為監測。