一种超高压自容式海底充油电缆绝缘油的毒性研究

岑贞锦 赵刚 张宇鑫

【摘要】本文分析了超高压海底电缆绝缘油的成分，并通过海缆绝缘油对小鼠的急性经口毒性实验和海缆绝缘油对费氏弧菌、牟氏角毛藻、卤虫、蒙古裸腹溞、凡纳滨对虾、裸项栉鰕虎鱼的水生生物毒性实验，对海缆绝缘油毒性进行分析和研究，得出海缆绝缘油的毒性情况。

【关键词】超高压；海底电缆；绝缘油；毒性

海南联网工程跨越琼州海峡，选用了技术成熟、有丰富运行经验的超高压500kV自容式单芯海底充油电缆，是世界上单根最长的海底电缆。琼州海峡是连接海南和广东最便捷的海上通道，也是通向我国内地和世界各地的主要海上通道，該海域海洋活动和渔业生产活动繁忙，过往船只抛锚拖锚、渔业生产和海洋工程施工等均可能会对海底电缆产生破坏，导致电缆破裂或者断裂而发生溢油。溢油发生后，由于该类绝缘油的溶解性较弱，油类有一部分附着在海底沉积物中，部分在水体中向上扩散，最终以油膜的形式在海表面漂浮，在风及海流作用下油膜随之漂移，与此同时，油膜还将不断向四周扩展，使油膜面积不断扩大。绝缘油膜扫过对海洋生物成体、幼体和浮游生物等都将产生影响。因此，对这种超高压自容式海底充油电缆绝缘油的毒性是个值得研究的课题。

1.海底电缆绝缘油成分分析

海南联网工程海底电缆的电缆中心油管直径30mm，主绝缘厚度为28.5mm，主绝缘外面有铠装层、铅护套层等多种保护层。油管内充满海缆绝缘油以保持电缆对海水的正压。海缆绝缘油是无气味、不溶于水的透明液体，由直链烷基苯构成，主要成分为十碳烷基苯各种异构体，十一碳烷基苯各种异构体，十二碳烷基苯各种异构体和十三碳烷基苯各种异构体（相对百分含量分别为9.04%， 31.66%， 30.18%， 29.14%）。

2.海缆绝缘油对小鼠的急性经口毒性分析

评测海缆绝缘油油对人体的安全性，可大致包括急性毒性，亚急性毒性，慢性毒性，致畸性（胚胎毒性），对皮肤或粘膜刺激性和眼睛刺激性等一些指标。海缆绝缘油主要用于海缆保护，并非人体直接接触使用，人体安全性毒性研究以小白鼠急性经口毒性实验参考。

实验动物：SPF级KM小鼠40只，雌、雄各半，体重约18～22g，购自广州中医药大学实验动物中心，小鼠饲养在专用动物房内（温度：20～26℃，湿度：40-70%）。动物饲养按照啮齿类接收、适应及检疫操作规程（VET-003）和实验动物饲料、垫料和饮水的质量控制操作规程（LA-ADM006，LA-ADM007，LA-ADM008）的规定进行。适应3天时间。

实验过程：

1）量取1mL海缆绝缘油，应用电子秤测出样品密度为：0.9g/mL，采用原液灌胃经口给药。5000mg/kg体重海缆油给药体积为5.56mL/kg体重。

2）进行预实验，取6只SPF级KM小鼠，雌雄各半，分两笼饲养，给药前禁食16h，给药后禁食3h；20mL/kg体重进行经口给药，给药后48h 内均出现严重立毛情况，48h 后立毛情况消失，连续观察14天，动物未出现死亡。

3）实施正式实验，经预实验证明，海缆油毒性较低，本实验采用最大限量法，即用20只动物（雌、雄各半），采用5.56 mL/kg体重剂量将海缆油原液经口灌胃1次；给药前禁食16h，给药后禁食3h。根据“化学品毒性鉴定技术规范”附录1-A，啮齿类动物中毒表现观察项目表的观察指标进行观察并记录，观察期为14d。

实验结果：受试期间所有动物中枢神经系统及躯体运动、自主神经系统、呼吸系统、心血管系统、胃肠系统、生殖泌尿系统、黏膜、眼等未观察到异常。观察期内动物无死亡。受试期间，在给药后约2.5h，所有动物均出现立毛，给药24h 后还剩两只动物出现少许立毛情况，其余动物未见异常。采用最大限量法计算LD50，海缆绝缘油对小鼠的经口急性毒性剂量>5000mg/kg，即5.56 mL/kg体重。

3.评估海缆绝缘油的水生毒性

海缆油的水生毒性是评估其水生态安全性的重要指标。为了较全面的评估海缆油对水生生物潜在的毒害作用，选取6种占据不同生态位的水生生物（代表食物链的生产者、消费者及分解者）作为试验对象，通过具体的实验来初步评价海缆绝缘油对水生态系统的风险。

实验动物：

1）使用费氏弧菌（NRRLB-11177）LCK491冻干粉、菌粉活化液、NaOH溶液等制作发光细菌；

2）采用处于指数生长期的，在连续光照，光照强度为3500 lx左右，温度为26℃～27℃条件下培养的牟氏角毛藻作为藻类实验动物；

3）卤虫隶属于节肢动物门、甲壳纲、无甲目、卤虫科、卤虫属，取适量卤虫卵，加入稀释水，水温25℃、光照2000lx、充氧孵化20h～24h，采用同一批次卤虫无节幼体作为实验生物；

4）取适量的怀卵蒙古裸腹溞在水温22℃～ 27℃，盐度26～30、自然光照条件下单独培养，收集蒙古裸腹溞Ⅰ龄幼体作为实验生物；

5）凡纳滨对虾仔虾在实验室驯养时间不少于3天，驯养期间饲喂卤虫无节幼体。选用活力好、体色透明、大小一致的仔虾用于试验；

6）裸项栉鰕虎鱼6日龄仔鱼。

实验过程：由于海缆绝缘油在自然条件下很难溶于水，因此本文另外采用半数效应载荷作为海缆绝缘油在水中生物毒性的判定指标。并采用载荷率来衡量海缆绝缘油与水的量化关系。

表1 海缆绝缘油生物毒性试验方法与判定终点

实验生物 持续时间 判定终点 依据标准

费氏弧菌 30min EC50 NOEC ISO 11348-3-2007

牟氏角毛藻 96hr EC50 NOEC GB/T 21805-2008

卤虫 96hr EC50 NOEC GB/T 18420.2-2009

蒙古裸腹溞 72hr EC50 NOEC GB/T 18420.2-2009

凡纳滨对虾 96hr EC50 NOEC GB/T 18420.2-2009

裸项栉虾虎鱼 96hr EC50 NOEC GB/T 18420.2-2009

所有试验均设1个对照组和5个浓度组，发光细菌试验中5个浓度组的浓度分别为3.12%、6.25%、12.5%、25%、50%；牟氏角毛藻试验的5个浓度组浓度分别为0.39%、1.56%、6.25%、25%、100%；其余生物的毒性试验均按6.25%、12.5%、25%、50%、100%的浓度系列进行。

表2 海缆绝缘油生物载荷率总表

实验生物 载荷率（mg/L）

浓度1 浓度2 浓度3 浓度4 浓度5

费氏弧菌 25625 51250 102500 205000 410000

牟氏角毛藻 1172 4688 18750 75000 300000

卤虫 12500 25000 50000 100000 200000

蒙古裸腹溞 2.5 5.0 10.0 20.0 40.0

凡納滨对虾 6250 12500 25000 50000 100000

裸项栉鰕虎鱼 37500 75000 150000 300000 600000

实验结果：表3为本次评估实验结果。6种实验生物中，海缆绝缘油对牟氏角毛藻、凡纳滨对虾和裸项栉鰕虎鱼等3种生物未表现出毒性影响，在50%饱和溶解浓度下未对费氏弧菌产生明显的的发光抑制作用。相较于上述4种生物，海缆绝缘油对另外两种小型甲壳类生物则表现出明显的毒性效应，对卤虫的96h LC50值为7.07%，NOEC值为6.25%；对蒙古裸腹溞的72h LC50值为29.75%，NOEC值为12.5%；可见，海缆绝缘油对卤虫的毒性要略高于蒙古裸腹溞。

表3 海缆绝缘油生物毒性评估试验结果总结表

实验生物 实验时间 LC50/EC50 LOEC NOEC

海缆绝缘油（9.04% C10， 31.66% C11， 30.18% C12， 29.14% C13）

费氏弧菌 30min EC50>50% >50% >50%

牟氏角毛藻 96hr EC50> 100% >100% >100%

卤虫 96hr LC50=17.07% 12.5% 6.25%

蒙古裸腹溞 72hr LC50=29.75% 25.0% 12.5%

凡纳滨对虾 96hr LC50>100% >100% >100%

裸项栉鰕虎鱼 96hr LC50>100% >100% >100%

4.结论

1）海缆绝缘油对小鼠的经口急性毒性剂量>5000 mg/kg，即5.56 mL/kg 体重。小鼠给药后均出现立毛，给药后24h后恢复，14d内未出现死亡。通过14天小鼠急性经口毒性试验，海缆绝缘油按工业化学品毒性分级属无急性毒性，按食品安全的毒性剂量分级为相对无毒。

2）海缆绝缘油对海洋生物的效应浓度值介于饱和溶解浓度的17.07%～100%，对发光细菌、海洋微藻、鱼类、对虾等生物的毒性影响甚微，对卤虫和溞类等小型甲壳类生物表现出一定的毒性。水体中海缆绝缘油浓度在饱和溶解浓度的6.25%以下时，不会对实验生物的存活产生明显可见的毒性影响。海缆绝缘油对枝角类的毒性影响较大，属于重毒。海缆绝缘油对发光细菌、海洋微藻、鱼类、对虾、卤虫等生物的毒性影响较小，其载荷率指标均远高于10000mg/L。