海洋生物污损对人类海洋经济活动造成严重危害,并因造成船舶的温室气体排放增加和物种入侵而对环境造成不利影响。许多研究表明,有机锡、氧化亚铜和一些有机防污助剂对海洋生物具较高毒性作用,不易降解或降解较慢,危害海洋生态环境,相继被禁用或限用,因此当前急需研发环境友好型海洋防污剂,其中一个重要来源是天然防污产物。虽然迄今为止已发现多种天然防污产物,但开展其环境风险评估的报道很少。另外,在将天然防污产物进一步应用于防污涂料时,很多存在释放速率过快的现象,导致防污剂大量浪费。本研究立足于以上两个问题,针对已获专利授权的天然防污产物喜树碱,进行其对水生生物的毒性评估,对其在海水中的降解以及降解产物毒性进行测定,并开展喜树碱在防污涂料体系中的释放以及缓释技术的研究,以期评估喜树碱作为防污剂的环境风险,为研发基于喜树碱的环境友好型海洋防污涂料提供重要科学依据。主要结果如下。(1)对营养级依次递增的四类水生生物的毒性评估中,发现喜树碱对三角褐指藻(72hEC50-51.16μM)、球等鞭金藻(96hEC50-6.48μM)具生长抑制作用,对大型溞(48hLC50-12.77μM)、蒙古裸腹溞(48hLC50-6.83μM)和菲律宾蛤仔(24 h LC50-2×10-7μM)具急性毒性,影响海水青鳉(21dLC50-9×10-5μM)胚胎的存活,但在0.29-287 μM基本不影响存活胚胎的心率,且对其胚胎无明显致畸作用;观察海水青鳉胚胎EROD荧光诱导活性,探究喜树碱毒性机制,发现并未有诱导效应,表明喜树碱不是通过CYP1A基因表达通路对海水青鳉产生毒性效应。相较而言,喜树碱在藻类、溞类中EC50相对较高,毒性较低,在鱼类和蛤类胚胎中毒性较高,更为敏感。(2)对喜树碱在海水中的降解进行评价,主要从光照降解、生物降解、水解(温度降解、pH降解)三类不同条件下进行降解动力学以及降解产物的分析,得到不同条件下喜树碱的半衰期分别为:自然光照(0.34d)、20000lux(0.39d)、10000 lux(0.45 d)、5000 lux(0.86 d)、1000 lux(0.98 d)、生物降解(23.3 d)、25℃降解(21.7d)、35℃降解(31.6d)、4℃降解(32d)、pH7 降解(25.8d)、pH4降解(51 d)。结果表明,光照是影响喜树碱降解最主要的因素,自然光照下半衰期仅为0.34天。经LC-MS测定分析喜树碱降解产物,表明喜树碱在海水中主要有5种降解产物。另外,以卤虫为检测生物,对喜树碱降解产物进行了毒性检测,结果表明喜树碱降解后其毒性显著降低。(3)通过不同配方涂料中喜树碱释放率的测定,发现喜树碱在涂料中的含量是其释放率的最关键因子,释放率随喜树碱含量的升高而增加,随时间的延长趋于平稳,实验室测定在喜树碱含量为1-20%范围内,其平均释放率为0.18-2.9μgcm-2 d-1,另外,涂料配方中的ZnO和松香也会影响喜树碱的释放。比较实验室和海区挂板的释放率测定结果,发现涂料在天然海区中其喜树碱释放率要高于实验室测定的释放率,约高出1-2倍。比较了涂料中分别添加不同比例介孔硅、氧化石墨烯、蒙脱石对喜树碱的缓释效果,发现蒙脱石与喜树碱混合比例为37.5%和150%时,喜树碱具有一定缓释效果,未发现其他两种材料对喜树碱有缓释效果。综上,喜树碱在自然条件下易降解,不会在环境中累积产生危害,且在降解后并不会对环境和生物产生更高的累加毒性,表明喜树碱是一种潜在的环境友好型海洋防污剂。