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第 36 屆海洋工程研討會論文集 國立交通大學 2014 年 12 月 Proceedings of 36th Ocean Engineering Conference in Taiwan National Chiao Tung University, December 2014

牡蠣生物急毒性試驗技術開發 張引

1 戴仁祥

2 劉景毅

3 葉信利

4

1 國立成功大學水工試驗所數理及地理資訊組副研究員 2 行政院農業委員會水產試驗所海水繁養殖研究中心副研究員

3 國立成功大學水工試驗所數理及地理資訊組組長 4 行政院農業委員會水產試驗所海水繁養殖研究中心主任

摘要

生物急毒性測試係將健康的模式生物養殖在待測試水質樣本中，並觀察短時間之內水質中

之成份對模式生物是否俱有不良之影響，作為判斷水質樣本是否合乎標準之依據。此法之優點

為直接、快速且不需要事先知道水質所含之成份，結果可立刻判別水質內之成份對生態環境是

否有急性之負面影響。目前行政院環保署已公告 6 種生物急毒性檢測方法，但是皆為淡水試驗

生物，對四面環海之臺灣多有無法適用之處。本研究嘗試以牡蠣眼點幼生為模式生物，以水中

聲學之非接觸式測量法，開發生物急毒性試驗技術，提供參考。

關鍵詞：牡蠣、生物急毒性試驗、海域水質檢測、水中聲學測量

Technique Development of Oyster Acute Toxicity Test

Yin Chang* Ren-Shyang Tai Jiing-Yih Liou Shinn-Lih Yeh

* Associate Research Fellow, Tainan Hydraulics Laboratory, National Cheng Kung University

ABSTRACT

Acute toxicity test describes the adverse effects of healthy model organism exposure to testing water sample in a short space of time. The advantages of this method are direct, fast and not required knowing the ingredients in water sample prior to analysis. There have been 6 acute toxicity test standards announced by Environmental Protection Administration Executive Yuan R.O.C. Since all of the standards use freshwater species as model organism, it is still inadequate in Taiwan where is surrounded by the sea. This study attempts to use oyster eyed larvae as model organism and develops non-contact observation methods by underwater acoustic techniques for acute toxicity test.

Keywords: Oyster; Acute toxicity test; Sea water quality testing; Underwater acoustics

一、前言 隨著科技的進步，各項工業製程的多元發展，

造成可能排放進入環境水體之污染物質種類愈趨繁

雜，傳統水質檢驗分析費時又耗力，再加上許多工

業製程所使用之配方牽涉商業機密不對外公佈，造

成傳統水質檢驗因無法規劃檢測項目，而不知從何

而檢。不但如此，還常會出現開發單位遵照國內法

律規定項目進行水質監測，就算所有監測結果皆符

合環保法規規定，但保育團體、當地居民、漁民及

養殖業者對開發營運造成生態環境及漁業資源傷

害，仍然多所質疑。為解決此一問題，環境科學家

乃發展直接養殖特定模式生物在受檢水樣中，並計

算短時間內致死率為指標之水質檢測法，用來輔助

傳統水質檢測能力之不足，此法統稱為生物急毒性

測試(Johnson and Finley, 1980)。國內環保署目前已

有公告生物急毒性測試標準有六項，如水蚤靜水式

法 (NIEA B901.14B) 、羅漢魚靜水式法 (NIEA

B902.13B)、粗首鱲靜水式法(NIEA B903.13B)、鯉

魚靜水式法(NIEA B904.13B)、米蝦靜水式法(NIEA

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B905.13B)及藻類靜水式法(NIEA B906.10B)等。唯

目前已公告之生物急毒性測試標準皆以淡水生物為

測試指標生物，無法適用於海洋環境，對四面環海

之臺灣多有無法適用之處。本研究嘗試以臺灣西南

部淺海地區大宗養殖之牡蠣為模式生物，利用其生

活史中眼點幼生階段對環境變化反應敏感之特性，

以水中聲學之非接觸式測量法為基礎，建立自動化

觀測方法，開發生物急毒性試驗技術，提供參考。

二、材料與方法 生物急毒性測試係在實驗室中，先以標準化之

養殖條件，飼養模式生物一段時間，確認模式生物

為健康之狀況；再將模式生物養殖在擬測試之水樣

中，觀察短時間之內模式生物之生命狀況是否正

常，以判斷水樣是否對模式生物俱有急毒性。選擇

進行生物急毒性測試之模式生物最好為當地常見之

品種，且俱有繁養殖容易之條件。牡蠣為臺灣海岸

及河口常見之生物，也是淺海養殖之重要水產，適

合做為海域水質生物急毒性測試之模式生物。本研

究以臺灣主要之牡蠣養殖品種 Crassostrea angulata

(Lamarck 1819)為模式生物，此種牡蠣屬雌雄異體，

行體外受精，產出之卵為沉性卵，吸水後卵徑約為

50μm。卵在受精後一小時即開始行細胞分裂；再

經約 5 小時即發育成為俱有纖毛環之擔輪子幼生，

開始進行浮游生活；不久其纖毛環演變成面盤，稱

為面盤子幼生；然後面盤再轉變成貝殼原肌，能夠

分泌貝殼質將軟體包裹起來，此時外型類似英文字

母 D，故稱為 D 型幼生；D 型幼生最後發展出眼點

之構造，而成為眼點幼生；眼點幼生會在 48 小時內

結束其生活史中之浮游期而尋找適合之基質進行附

著，成為稚貝；稚貝經過約一年之成長即變為俱有

生殖能力之成貝；圖 1 為牡蠣生活史示意圖。固著

後之牡蠣由於具有厚實之外殼，遇到外在環境不佳

時，會以緊閉外殼之方式自我保謢不受傷害，預期

作為生物急毒性測試之指標生物時敏感度較差。因

此在規劃進行牡蠣急毒性測試時，係以對環境變化

敏感之牡蠣眼點幼生為指標生物。

本研究所使用之牡蠣眼點幼生為在實驗室自行

培育，牡蠣之種貝取自雲林牡蠣養殖區。在進行繁

殖時，首先將牡蠣種貝置於強烈日光下曝曬 10 分

鐘，然後再移至 4℃冷藏 10 分鐘，取出置入 28℃海

水中，利用劇烈溫差刺激牡蠣種貝進行產精與產

卵。牡蠣受精卵經過約 24 小時後會發育成 D 型幼

生，養殖 D 型幼生之環境條件主要參考鄭金華等

(1998)之報告，水溫維持在 28℃，鹽度為 30ppt，飼

料配方依以周氏扁藻(Tetraselmis chui)及東港等鞭

金藻(Isochrysis galbana TK1)活藻依 1:1 之比例混合

製成，餵食之活藻細胞濃度約維持在每毫升 3 萬顆

細胞。實驗室內 D 型幼生經過約二星期之養殖，即

開始發展出眼點之構造，而成為眼點幼生(照片 1)，

可以開始進行實驗。

圖 1 牡蠣生活史示意圖

照片 1 顯微鏡下之牡蠣眼點幼生

牡蠣幼生一旦發育出眼點之構造後，對光線之

變化即有明顯之反應，藉由觀測牡蠣眼點幼生對光

線之反應，應能有效評估牡蠣眼點幼生之生命現象

是否異常。然而由於牡蠣眼點幼生體型大小僅為

300μm，難以肉眼進行觀測，再加上測試牡蠣眼點

幼生對光線變化時需要頻繁開關燈光，在關燈時段

更是無法以肉眼觀測牡蠣眼點幼生之活動。緣此，

本研究團隊係應用水中聲學之非接觸式測量技術，

作為觀測牡蠣眼點幼生之工具。觀察之項目為牡蠣

眼點幼生在水中之游泳方向、速度及垂直分佈。在

觀測牡蠣眼點幼生在水中之游泳方向及速度時，係

使用 Sontek 公司生產之都卜勒流速儀 (Acoustic

Doppler Velocimeter)。在觀察牡蠣眼點幼生在水中

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之垂直分佈，所使用之超音波聲探儀為 Aquatec 所

生產之 Acoustic Backscatter Sensor。在進行聲學量

測時，都卜勒流速儀之音鼓架設在距水面 20 公分

處，能夠測量深度 25 公分處之牡蠣眼點幼生游泳方

向及速度。超音波聲探儀之音鼓架設在距水面 1 公

分處，能夠測量深度 1 至 60 公分之間的牡蠣眼點幼

生密度垂直分佈。照片 2 為都卜勒流速儀及超音波

聲探儀音鼓架設之情況，照片中具有三叉構造之設

備為都卜勒流速儀；以藍色電纜線連接的為超音波

聲探儀音鼓。

照片 2 以水中聲學技術觀察牡蠣眼點幼生之設備

三、結果與討論 經過測試，以水中聲學之非接觸式測量技術可

有效量測量出牡蠣眼點幼生在水中之密度垂直分

佈、游泳方向及速度。圖 2 為牡蠣眼點幼生在水中

之密度垂直分佈量測結果，由此圖可看出，牡蠣眼

點幼生在黑暗時大多聚集在試驗水槽底部，但是在

開燈後，會迅速由底部上浮，可以看出牡蠣眼點幼

生對燈光確實俱有反應；而且經過重覆測試，牡蠣

眼點幼生對燈光之反應俱有再現性，應有潛力發展

作為生物急毒性測試之試驗生物。

圖 2 牡蠣眼點幼生在水中之垂直分佈量測

圖 3 為牡蠣眼點幼生在水中之游泳方向及速度

量測結果，由此圖可看出，牡蠣眼點幼生似乎無法

控制其水平游泳方向，但是能夠控制垂直方向，在

開燈後，牡蠣眼點幼生之垂直游泳速度有明顯之增

加，但是水平方向則無。將牡蠣眼點幼生游泳速度

三個向量相加，可得到牡蠣眼點幼生游泳速率，圖

4 牡蠣眼點幼生游泳速率之計算結果，由此圖可看

出，當餌料加入水中之後，牡蠣眼點幼生游泳速率

有明顯增加之狀況。

圖 3 牡蠣眼點幼生在水中之游泳方向及速度

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0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

23:54:00 23:55:00 23:56:00 23:57:00 23:58:00 23:59:00 00:00:00 00:01:00 00:02:00 00:03:00 00:04:00

Speed (cm

/s)

FeedTurn On Light

Oyster Larvae Swimming Speed

圖 4 牡蠣眼點幼生游泳速率

四、結論 經過實驗證實，應用應用都卜勒流速儀及超音

波聲探儀可克服牡蠣眼點幼生尺寸太小，難以肉眼

進行觀測之問題。且牡蠣眼點幼生對光線之變化俱

有明顯之反應，藉由觀測牡蠣眼點幼生對光線之反

應，應能有效評估牡蠣眼點幼生之生命現象是否異

常，作為判斷水質對牡蠣眼點幼生是否有急毒性之

依據。

謝誌 本論文係經濟部工業局「雲林離島式基礎工業

區永續環境管理計畫」之部份研究成果，承蒙經濟

部工業局經費之補助使本研究得以順利完成，謹致

謝忱。

參考文獻 1. 鄭金華、陳紫煐、蘇惠美、陳鏗元、黃美英、

蘇茂森、廖一久(1998)「臺灣產巨牡蠣之種苗培

育與單體牡蠣之誘發試驗」，水產研究，第 6

卷，第 1 期，第 25-33 頁。

2. 中華民國行政院環境保護署環境檢驗所網頁

http://www.niea.gov.tw/analysis/epa_www.htm

3. Johnson, W.W. and Finley, M.T. (1980) Handbook

of acute toxicity of chemicals to fish and aquatic

invertebrates, United States Fish and Wildlife

Service Resource Publication, Washington, D.C.