论文部分内容阅读
科技的进步和工业的发展使得大量化学物质源源不断地进入环境，如多环芳烃(PAHs)；多氯联苯(PCBs)；油类；重金属；有机氯等。目前环境中人工合成化学品已有约10万种，且每年递增，其中10％化合物的产量足以威胁到环境的安全，尤其是水环境。资料表明，我国近60％河流的污染问题是由于有机物污染所致，有机物污染的控制和治理已经成为我国水污染亟待解决的主要问题之一。本论文选择20＃柴油及2，4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为有机污染物，研究其对鲫鱼肝脏、大型蚤及斜生栅藻抗氧化系统的影响，并探讨了二种污染物共存时的联合效应以及在食物链层次上的影响，通过对多种生理生化指标的研究，以期获得在有机污染物胁迫下的早期预报的生物标志物。主要研究结果如下：
1.研究了20＃柴油的水溶性成分(WSF)对鲫鱼幼体肝脏抗氧化防御系统的影响。40d静态暴露试验结果表明，鲫鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GPx)及还原型谷胱甘肽(GSH)的生物合成量都出现了显著增加(P＜0.05)；尤其是SOD，对柴油的反应快速灵敏，对0.005mg/L的低浓度柴油即产生显著的诱导反应，能反映污染的早期作用，很适合用作鱼类受到低剂量柴油污染胁迫程度的指示。谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性同对照组相比没有显著差异。鲫鱼肝脏抗氧化系统对污染物的适应性反应到中毒性反应的阈值很可能在0.05-0.1mg/L。在40d的动态暴露试验中，两个暴露浓度组(0.05、0.1mg/L)中SOD和GSH都对柴油很敏感，有望作为一项监测早期油污染的生化指标。GSH/GSSG比值的变化趋势比较接近，可作为油污染的一项监测指标。动力学结果还证明了谷胱甘肽系列中GSH、GST的解毒作用以及GR和GPx对GSH()GSSG的控制，加上CAT、SOD的变化，就能明显预见活性氧在鲫鱼肝脏的生成和累积，从而使肝脏处于氧化应激状态，抗氧化成分开始对鱼体产生抗氧化保护作用，由此可以预测污染物的致毒机制为氧化应激机制。25d后的释放动力学表明，随着污染胁迫的解除，鱼体具有一定的自我恢复功能，这和一些前人的研究结论相一致。总之，SOD对柴油胁迫的响应既快速又灵敏，有望作为一项很好的生物标志物；GSH也有可能成为一项较好的生物标志物。柴油对鱼类的安全浓度可能小于0.05mg/L，我国现行的地表水体油类标准的合理性有待进一步考证。
2.研究了2,4-DCP对鲫鱼肝脏抗氧化系统的影响。在40d静态暴露实验中，SOD对2,4-DCP异常敏感，是一种潜在的生物标志物。此外，CAT活性、GSSG含量、Se-GPx活性和暴露浓度之间存在良好的剂量—效应关系，也可作为监测指标。与柴油暴露对鲫鱼抗氧化系统的影响相比较，SOD、Se-GPx活性的变化基本相同，CAT活性的变化也相似，但灵敏度较低些；其它几种指标则有明显差别。动力学结果表明，SOD对2,4-DCP的响应快速灵敏，可以作为一项早期污染监测指标。鲫鱼肝脏对2,4-DCP的代谢过程中产生了氧化还原循环，使得活性氧浓度显著升高，从而导致细胞内膜系统的氧化损伤，可能是2,4-DCP对鲫鱼的重要致毒机制之一。综合静态和动态试验的结果，发现SOD对2,4-DCP的响应既迅速又灵敏，有可能成为一种很好的生物标志物。另外，水体中2,4-DCP浓度为0.005mg/L时鱼类是否安全值得进一步研究，从而为我国制定合理的地表水水质标准提供必要的理论基础。
3.研究了柴油和2,4-DCP的短期暴露(24h)和长期暴露(10d)对大型蚤(Daphniamagna)抗氧化系统的影响以及两种污染物的联合效应。柴油暴露试验结果表明，大型蚤体内CAT、GST对低浓度柴油的短期暴露非常敏感，GSH、GSSG和GST则对低浓度柴油的长期暴露相当敏感，可见，随着暴露时间不同，大型蚤抗氧化系统的敏感差异性很大，敏感指标不同。在2,4-DCP暴露试验中，GSH、GST对2,4-DCP的短期暴露比较敏感，对2,4-DCP的长期暴露则非常敏感，即大型蚤抗氧化系统对2,4-DCP暴露时间的敏感差异性很小。24h的复合污染暴露对大型蚤的无效应浓度可能在0.01mg/L左右，比单一污染对大型蚤的无效应浓度都要高，这种类似拮抗的作用有待进一步研究。大型蚤体内抗氧化指标都对短期复合污染暴露很不敏感，而GST和GSSG则对长期复合污染暴露相当敏感。交叉比较发现，大型蚤体内GST对柴油、2,4-DCP在低浓度下的短期、长期暴露几乎都很敏感，对两种污染物的联合长期暴露也相当敏感，无疑是一种很有潜力的生物标志物，可以作为水体柴油、2,4-DCP污染的早期预警指标。
4.研究了柴油和2,4-DCP的长期暴露(10d)对斜生栅藻(Scenedesmusobliqnus)抗氧化系统的影响，阐明柴油和2,4-DCP可通过活性氧或其他过氧化物造成对斜生栅藻的损伤，同时证明CAT、SOD和Se-GPx等抗氧化酶清除活性氧、维护藻细胞正常生理功能是藻细胞抗逆境胁迫的重要途径之一。斜生栅藻体内CAT、SOD对柴油的10d暴露相当敏感，在0.005mg/L浓度组中其激活率分别达423％、109％。SOD、GR和GST对2,4-DCP的10d暴露非常敏感，在0.005mg/L浓度组中其激活率分别达219％、91.8％和62.0％。两种污染物的暴露试验都显示了一定的剂量效应关系，从分子水平上反映了两种污染物对细胞的损伤，可以据此作为污染监测指标。
5.研究了柴油的动态暴露对作为水生食物链中消费者的鲫鱼肝脏抗氧化系统的影响，并将其与第二章中非食物链水体模拟的结果作了比较。结果表明，食物链中鲫鱼肝脏表现出基本一致的抗氧化模式，但抗氧化指标的敏感性降低，这应该和斜生栅藻和大型蚤对污染物或多或少的富集(包括代谢产物的形成)有关。同时也说明，室内模拟实验得出的敏感指标是否能应用于实际水环境的监测，还须进行野外实验进一步鉴定。