溶解氧的水环境生态学基准值验证

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溶解氧是维持水生生物生存不可缺少的条件,其在水生生态系统中发挥着极为重要的生态学作用。由于水体溶解氧受多种因素影响,不同流域水质、理化环境及对溶解氧敏感的水生生物差异巨大,在不同的水域中,溶解氧会对当地的水生态系统产生不同的生态效应。因此,在制定溶解氧水生态基准时需要充分考虑我国的水生生物特点,以制定符合我国水生态系统健康的溶解氧基准。  本文依据国外已有溶解氧基准数据(包括国外溶解氧基准制定方法),结合我国水环境质量标准,以鲤科鱼类斑马鱼作为受试生物,研究不同水平溶解氧对斑马鱼静止代谢、呼吸代谢相关酶(琥珀酸脱氢酶SDH、乳酸脱氢酶LDH)及抗氧化防御系统关键酶(过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-PX)的影响,验证分析已有的溶解氧基准值对斑马鱼的适用情况,并以此为基础,探讨建立符合我国实际的溶解氧基准室内验证方法体系。  本论文主要的实验结果如下:(1)通过研究斑马鱼静止代谢率随溶解氧下降的变化,测得25℃下斑马鱼的临界氧浓度为0.55 mg/L,当溶解氧低于临界氧浓度时,斑马鱼无法维持稳定的耗氧率,将很快面临死亡。(2)测定25℃下,斑马鱼内脏团的三种抗氧化酶(CAT、SOD、GSH-PX)及呼吸代谢酶(SDH及LDH)活性随溶解氧浓度的变化趋势表明:当水体溶解氧降为5mg/L时,斑马鱼的抗氧化代谢系统及呼吸代谢均没有受到影响。当水体溶解氧为3 mg/L时,斑马鱼开始出现氧化应激,并且无氧代谢也被激活。但是持续处于该溶氧环境下48h,斑马鱼能逐渐适应此环境,体内抗氧化酶及呼吸代谢酶活性均恢复至正常水平。当斑马鱼置于1 mg/L的溶解氧环境时,三种抗氧化酶活性均受到不同程度的抑制,随着处理时间延长呼吸代谢酶活性也被抑制,可见斑马鱼在溶解氧为1 mg/L的环境下处于严重缺氧状态,低氧对机体造成了严重损伤。尽管如此,在复氧阶段,斑马鱼三种抗氧化酶均恢复至正常水平,可见低氧对斑马鱼抗氧化系统的影响是可逆的;相比之下,SDH及LDH酶经过96h复氧后,活性仍低于对照组,说明低氧胁迫已经对斑马鱼呼吸代谢产生了一定程度的永久性损伤,长期处于1mg/L溶解氧环境会对斑马鱼机体产生严重影响。  本研究结果显示,临界氧浓度、呼吸代谢酶及抗氧化酶能较好地反映溶解氧的变化对机体不同程度的影响,本文的试验方法可作为溶解氧基准室内验证的指导方法之一。本文参考斑马鱼在不同溶解氧水平下室内试验的研究成果编制了溶解氧基准室内验证方法指南,为我国水环境中溶解氧基准阈值的制定提供方法层面的支撑。
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