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多氯联苯在水生食物链中的生物毒性及富集效应研究

李娜

  多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是联苯的氢原子被氯原子取代之后,由氯化联苯的异构体组成的一类有机氯化合物,同分异构体和同系物多达209种。由于多氯联苯(PCBs)理化性质的高度稳定性,难降解性以及亲脂性的特点,在水生态系统中表现出高度的残留性,目前,多氯联苯虽已禁止生产和使用,但多氯联苯的残留物仍对水环境产生潜在的威胁。PCBs水环境污染问题一直是环境科学研究的热点。 在水生生态系统中,微藻作为生态系统的第一营养级,对水体中的毒物极为敏感,进而影响生态系统的平衡和稳定。溞类以藻类为食,同时又是鱼和无脊椎捕食动物的天然饵料,承担承上启下的角色,是水生态系统中物质循环和能量流动的重要环节。本文研究PCBs对水生生态系统中2个营养级上的代表生物(蛋白小球藻,斜生栅藻,大型溞)的毒性影响,旨在判断其对水生生物可能造成的危害,同时在研究PCBs对水生生物毒性效应的基础上,通过室内生态模拟系统,研究室内生态系统食物链对PCBs的生物富集效应,为有关生态风险提供参考依据。 本文针对PCB_28,PCB_(153)和PCB_(169)三种同分异构体对浮游动植物的毒性效应展开研究,在毒性研究基础上,通过室内模拟系统,研究短期室内生态系统浮游植物(斜生栅藻)-浮游动物(大型溞)-水生动物(斑马鱼)对PCB_(28)和PCB_(153)的生物富集效应。本文研究得到以下结论: (1)PCBs对蛋白小球藻和斜生栅藻的毒性实验中,首先通过蛋白小球藻和斜生栅藻生长速率的改变和PCBs对微藻的半抑制浓度来衡量三种多氯联苯同系物的毒性大小,分析多氯联苯毒性大小与其化学结构的关系。其次通过测定叶绿素含量、可溶性蛋白含量、体内抗氧化酶活性(SOD, POD),初步探讨微藻对PCBs的响应规律及抗氧化酶的变化。实验结果表明PCB_(28),PCB_(169)与PCB_(153)对蛋白小球藻96h-EC50分别为:46.334μg/L、59.200μg/L、93.11μg/L。其对斜生栅藻96h-EC50分别为57.029μg/L、93.900μg/L、100.926μg/L。属于极高毒。其中微藻对PCB_28的敏感性最大。斜生栅藻表现出对PCBs更好的耐受性。PCBs对蛋白小球藻和斜生栅藻的生长量和叶绿素含量具有明显的剂量-效应和时间-效应变化。与对照组相比,微藻生长速率下降了9.9%-20.7%,微藻的叶绿素a含量下降37.1%-99.62%,叶绿素b含量下降了28.9%-85.4%,即均表现出一定的抑制作用。PCBs与藻体内SOD和POD具有一定的剂量-效应,即酶活性变化是微藻中毒的前兆。 (2) PCBs对大型溞的毒性实验中,选用大型溞做为实验对象,系统研究了多氯联苯(PCB_(28)、PCB_(153)与PCB_(169))对大型溞的急性及慢性毒性效应。实验结果表明PCB_28,PCB_153与PCB_169对大型溞的48h-LC_(50)分别为27.08μg/L,183.86μg/L,579.16μg/L。属于极高毒物质。大型溞对PCB_(28)的敏感性最高。大型溞21d慢性试验中,PCB_(28)的影响表现为随浓度的升高,生长和生殖抑制效应加强;PCB_(153)和PCB_(169)对大型溞生长的影响则表现为随浓度升高而抑制效应增强,但其对大型溞的繁殖则表现为低浓度抑制而高浓度促进的现象。结果说明PCB_(28),PCB_(153)和PCB_169对大型溞的生长、生殖均有不利影响。 (3)PCBs在室内模拟生态系统中生物富集效应试验中,选用浮游植物斜生栅藻作为初级生产者,浮游动物大型溞作为初级消费者,斑马鱼作为次级消费者。建立短期室内食物链:浮游植物(斜生栅藻)-浮游动物(大型溞)-水生动物(斑马鱼)。通过测定斜生栅藻对水环境中PCBs的生物浓缩系数(BCF),大型溞和斑马鱼通过食物富集PCBs的含量探讨PCBs在食物链中的富集效应。实验结果表明,在室内模拟食物链中,PCBs的生物富集效应随着氯化程度的增高表现更为显著,即PCB_(153)>PCB_(28)9。斜生栅藻对PCB_(28)和PCB153的生物富集因子(BCF)随疏水性的增强而增大,即BCF_(153)>BCF_(28)。大型溞,斑马鱼体内的PCBs主要是通过摄食含有PCBs的食物获得的。藻细胞内PCBs含量随暴露浓度的升高和暴露时间的延长而增高,大型溞和斑马鱼体内PCBs含量随着食物中PCBs的含量升高而升高。即每个营养级PCBs的累积量依靠于最低营养级PCBs浓度,最低营养级PCBs含量依靠于水体中PCBs的浓度。……   
[关键词]:多氯联苯;水生生物;生态毒性;生物富集
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:暨南大学2012年