海洋倾废是一种利用海洋的自净能力和环境容量来处理废弃物质的方式，是海洋空间资源环境效益的重要体现。随着经济建设的快速发展，疏浚物海洋倾废活动日益频繁，如何快速有效的对海洋倾废疏浚物进行毒性监测，避免毒性疏浚物倾倒活动对海洋生态系统的严重损害成为生态环境保护的重要课题。本实验以海洋疏浚物为材料，进行生物毒性快速检测技术研究。通过研究发光细菌毒性检测法和数字基因表达谱测序方法，建立以发光细菌毒性半数效应浓度为依据的疏浚物毒性分级技术并从分子水平迅速确定污染疏浚物的潜在生物毒性效应，构建快速、高效的疏浚物生物毒性检测技术，完善当前倾废物生物检验方法，为海洋倾废管理提供技术支撑。主要研究内容如下：1基于发光细菌的海洋疏浚物生物毒性检测技术的研究本实验参照我国《水质急性毒性测定-发光细菌法》（GB/T15441-1995）标准办法，研究了pH、测量时间、助溶剂（DMSO）等测试条件以及检测样品中营养物质氨氮、总氮、总磷、总碳含量等对明亮发光杆菌和费氏弧菌发光强度的影响，从而建立了发光细菌微孔板毒性检测方法。（1）通过实验可以确定当检测体系pH分别在4-9和5-8范围之间时，酸碱度变化对明亮发光杆菌和费氏弧菌的发光强度不产生显著影响（P<0.05），因此当待测疏浚物溶出液pH在7±1范围内时可直接对样品进行检测，无需调节pH；以特征污染物为检测对象，反应进行到15min时EC50逐渐开始趋于稳定，因此实验选取15min-EC50作为反应判定终点；作为有机污染物助溶剂，DMSO对明亮发光杆菌和费氏弧菌毒性作用显著，但在低于1.5%的DMSO对两种发光细菌的发光强度不具有抑制作用；氨氮、磷、碳和氮会对发光细菌产生微弱的刺激作用，而加标实验表明疏浚物溶出液体系中磷、碳和氮对发光细菌的相对发光强度影响不显著。（2）利用发光细菌微孔板毒性检测方法，测定了疏浚物中10种特征污染物对发光细菌的发光抑制毒性并对毒性数据进行非线性拟合和预测，结果表明ZnSO4.7H2O、K2Cr2O7、HgCl2、CdCl2.2.5H2O、Pb(NO3)2、Na2HAsO4和CuSO4.5H2O七种重金属化合物的毒性作用关系均可以用Weibull模型或Logistic模型有效描述。几种重金属对明亮发光杆菌的毒性顺序为K2Cr2O7<CuSO4.5H2O<Na2HAsO4<CdCl2<Pb(NO3)2<ZnSO4.7H2O<HgCl2，对费氏弧菌的的毒性顺序为K2Cr2O7<Na2HAsO4<CdCl2<CuSO4.5H2O <Pb(NO3)2<ZnSO4.7H2O<HgCl2，两种发光细菌毒性作用顺序基本一致。有机污染物多氯联苯（PCBs）、六六六（BHC）和DDT对明亮发光杆菌和费氏弧菌毒性作用不显著。（3）为比较发光细菌与其它海洋生物对重金属毒性反应的灵敏度水平，选择海洋鱼类、贝类、虾蟹类和蚤类的毒性实验结果与相同条件下发光细菌毒性实验所得数据进行物种敏感度分析，结果证明发光细菌对7种重金属离子的EC50值分布在由其它海洋生物毒性效应值拟合的物种敏感度分布模型范围内。与海洋鱼类、蚤类、贝类和虾蟹类相比，明亮发光杆菌对Cu2+的毒性灵敏度较差，但是对As5+、Cd2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+和Cr6+的毒性灵敏度较高，多数海洋生物对六种重金属的毒性响应顺序与发光细菌基本一致，说明发光细菌毒性测试法对于海洋环境重金属污染的生态毒理效应具有重要预测价值。基于已优化的发光细菌法毒性快速测定方法对27个疏浚物样品进行毒性检测和分级，发现发光细菌检测方法与传统理化毒性测试方法结果基本一致，证明了该检测方法的可行性。2基于菲律宾蛤仔的海洋疏浚物生物毒性检测技术的研究本实验利用Hiseq2000/Illumina数字基因表达谱测序技术，研究了两个毒性疏浚物溶出液样品48h暴露对菲律宾蛤仔的生物学毒性，筛选了菲律宾蛤仔鳃组织的差异表达基因，并对14个重要通路关键调控基因进行了RT-PCR分析。测序结果显示，与对照组（自然海水）相比，菲律宾蛤仔在低毒性疏浚物样品胁迫下861个转录本显著上调而1305个转录本显著抑制，在中毒性疏浚物样品胁迫下的369个转录本显著上调而200个转录本显著抑制，低毒与中毒处理组筛选出356个相同差异基因。GO功能显著富集的基因主要涉及：氧化还原过程、炎症应答、糖代谢、离子转运等生物学功能。通过KEGG Pathway显著性富集分析能确定差异表达基因参与的最主要生化代谢途径和信号转导途径，包括NF-KB信号通路、细胞凋亡途径、Toll样受体信号通路，其中NF-KB信号通路和细胞凋亡通路较为显著，采用实时荧光定量RT-PCR方法验证了两显著富集通路中14个关键基因的差异表达,证明其差异表达水平与表达谱测序结果一致。