中国近海常见优势浮游藻的三丁基锡毒性效应及生物富集研究

论文摘要

有机锡化合物被认为是人为因素引入海洋环境中的最毒的化学品之一。浮游藻作为海洋的初级生产力,对环境的变化非常敏感。尽管有机锡已被禁用,水体中残留的有机锡仍会对海洋浮游藻产生毒害作用。浮游藻能够富集环境中的有机锡,浮游藻富集的有机锡会通过食物链转移至更高营养级的生物体中。有机锡在生物体内还会被降解,有研究指出,浮游藻、细菌、真菌等生物降解有机锡是移除水环境中有机锡的主要途径。目前,有机锡的毒性研究主要集中于双壳类、腹足类、甲壳类等浮游动物,关于海洋浮游藻的有机锡毒性研究还比较少。研究浮游藻对有机锡富集动力学的报道也鲜见。因此,研究海洋浮游藻的有机锡毒性效应和富集动力学具有重要的环境意义。本文选取我国近海港口水域常见的15种优势浮游藻为试受生物,系统地研究了TBT对其生长、峰值粒径、光合活性（Fv/Fm）的影响,通过96h半效应浓度(EC50)和非检测效应浓度（NDEC）定量评价TBT对浮游藻的毒性作用,探讨TBT对不同浮游藻毒性的差异与藻种脂肪含量的相关性;并引用文献数据评估天津、胶州湾、香港、厦门等港口水域有机锡的生态风险。同时以丹麦细柱藻（Leptocylindru danicus）、强壮前沟藻（Amphidinium carterae）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）和日本星杆藻（Asterionella japonica）为对象,在指数生长期时分别加入150.0μg/L、20.0μg/L、10.0μg/L、10.0μg/L的TBT,在9天的实验周期内,提取藻体细胞吸附和吸收的TBT,采用固相微萃取技术和气质联用仪GC-MS测定藻培养液中、细胞吸附和吸收的TBT的浓度,研究了浮游藻的TBT富集动力学及其迁移和转化过程。主要结论如下:1. TBT在一定浓度条件下对15种浮游藻的生长均有抑制作用,抑制随浓度的增加而增大。其中丹麦细柱藻对TBT耐受力最强,聚生角毛藻、海链藻、简裸甲藻和三角棘原甲藻对TBT较敏感。TBT对浮游藻生长、峰值粒径和光合活性的影响具有一致性。2.利用抑制率方程拟合得到15种浮游藻的EC50值分别为:丹麦细柱藻136.42μg/L、强壮前沟藻21.60μg/L、米氏凯伦藻7.71μg/L、微型原甲藻4.77μg/L、裸甲藻3.81μg/L、玛氏骨条藻3.55μg/L、日本星杆藻3.15μg/L、派格棍形藻2.95μg/L、锥状斯比藻2.04μg/L、柔弱角毛藻1.90μg/L、赤潮异湾藻1.76μg/L、聚生角毛藻1.08μg/L、海链藻0.70μg/L、简裸甲藻0.53μg/L、三角棘原甲藻0.51μg/L。其中丹麦细柱藻和强壮前沟藻为中国近海港口水域常见的优势藻.3.将非检测毒性效应模型和Logistic模型结合,非线性拟合得到非检测毒性浓度（NDEC）分别为:丹麦细柱藻112.62μg/L、强壮前沟藻6.28μg/L、微型原甲藻3.73μg/L、日本星杆藻3.70μg/L、玛氏骨条藻1.98μg/L、米氏凯伦藻1.84μg/L、赤潮异湾藻1.76μg/L、锥状斯比藻1.63μg/L、派格棍形藻1.17μg/L、聚生角毛藻1.07μg/L、裸甲藻0.99μg/L、柔弱角毛藻0.95μg/L、海链藻0.79μg/L、简裸甲藻0.23μg/L、三角棘原甲藻0.16μg/L。其中玛氏骨条藻、微型原甲藻和裸甲藻的NDEC与EC50相比减小程度较大。按照文献调查数据,天津近海、胶州湾水域、香港水域和厦门水域的TBT（浓度均低于1.0μg/L）对浮游藻基本不会产生明显毒性效应。4.丹麦细柱藻、强壮前沟藻、米氏凯伦藻和日本星杆藻4种藻的培养液均具有移除TBT的能力,而且移除速率较快。藻质密的细胞壁在生物吸附TBT中起着主导的作用;浮游藻细胞壁吸附TBT的含量远高于细胞内吸收的TBT。丹麦细柱藻、强壮前沟藻和米氏凯伦藻均具有降解TBT的能力。浮游藻富集和排出TBT的过程基本符合一级动力学方程。在浮游藻细胞富集TBT的浓度达到最大值时,计算藻体对TBT的生物富集因子,分别为丹麦细柱藻3.86×103cm3g-1,米氏凯伦藻3.34×103cm3g-1,强壮前沟藻1.75×103cm3g-1,日本星杆藻0.90×103cm3g-1。其中丹麦细柱藻、强壮前沟藻和日本星杆藻的富集因子大小与其EC50具有一致性,米氏凯伦藻的富集因子较高,高于强壮前沟藻,可能与其无细胞壁特殊结构有关。5. TBT对不同浮游藻的毒性大小的差异可能与其脂肪含量具有一定的相关性。测定结果显示,大部分浮游藻的总脂含量越低,EC50值越低,TBT对其毒性作用越强。丹麦细柱藻、米氏凯伦藻和强壮前沟藻富集TBT的能力与藻的总脂含量正相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 海洋环境中的有机锡
• 1.1.1 有机锡化合物的性质
• 1.1.2 有机锡的用途
• 1.1.3 海洋有机锡污染现状
• 1.2 有机锡对浮游藻的毒性
• 1.2.1 有机锡对浮游藻的毒性效应
• 1.2.2 有机锡对浮游藻的毒性评价方法
• 1.2.3 有机锡对海洋动物的毒性
• 1.3 有机锡相关限制法规
• 1.4 有机锡的毒性机理模型
• 1.4.1 基线毒性模型
• 1.4.2 特性反应毒性模型
• 1.4.3 多重毒性作用机理
• 1.5 浮游藻对有机锡的富集和降解
• 1.5.1 浮游藻对有机锡的富集机理
• 1.5.2 浮游藻对有机锡的降解机理
• 1.5.3 浮游藻富集三丁基锡的分析检测方法
• 1.6 本文研究的目的
• 2 三丁基锡对浮游藻的毒性效应
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 溶液的配制
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 统计分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 三丁基锡对浮游藻生长（生物量）的影响
• 2.2.2 三丁基锡对浮游藻峰值粒径的影响
• 2.2.3 三丁基锡对浮游藻光合活性的影响
• 2.2.4 浮游藻TBT 毒性的EC50 和NDEC 值
• 2.3 近海水域TBT 生态风险评估
• 2.3.1 污染物环境生态效应评价的研究
• 2.3.2 TBT 对中国近海港口水域的生态评估
• 2.4 小结
• 3 浮游藻中 TBT 的检测及富集动力学研究
• 3.1 实验
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 藻种的培养
• 3.1.3 溶液的配制
• 3.1.4 TBT 提取的方法
• 3.1.5 藻体干重
• 3.1.6 TBT 测定方法
• 3.1.7 标准曲线
• 3.2 丁基锡特征离子的选择
• 3.3 线性
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 四种藻培养液中TBT 含量的变化
• 3.4.2 浮游藻吸附、吸收TBT 的过程
• 3.4.3 四种藻生物吸附的TBT
• 3.4.4 四种藻细胞吸收的TBT
• 3.4.5 TBT 的富集因子
• 3.5 生物富集和消除TBT 的动力学过程
• 3.6 小结
• 4 TBT 对浮游藻毒性机理初析
• 4.1 浮游藻总脂的测定
• 4.1.1 主要实验仪器试剂
• 4.1.2 实验生物
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 总脂测定结果与讨论
• 4.3 小结
• 5 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 创新之处
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文