论文部分内容阅读
环境雌激素双酚A(bisphenolA,BPA,CASNo.80-05-7)即4-二羟基二苯基丙烷(C15H16O2),是生产塑料工业中聚碳酸酯、环氧树脂等化合物的前体物质。随着BPA的使用大量增加,BPA通过排放、渗漏等各种途径进入环境中,尤其是水体。由于BPA的广泛存在性及潜在的致癌性、生殖毒性和胚胎毒性,BPA对水生生态系统的影响日益受到关注。环境中相对较低浓度的BPA对水生生物可能造成内分泌干扰作用并危害水生生态系统的健康。
本论文旨在(1)从深圳福田自然保护区近岸水域中分离、纯化和培养两种海洋微藻微小小环藻(Cyclotellacaspia)和范氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)作为实验藻种;(2)调查该近岸水域中BPA污染水平;(3)调查BPA对实验藻种的急性毒性;(4)研究不同浓度BPA对实验藻种的生态毒理效应;(5)考察实验藻种对BPA的生物富集与降解能力。本研究对保护深圳湾大生态系统,发展海洋水生生态毒理学理论和生物降解理论等方面具有重要的现实意义。
2005年1月和2006年12月,对福田红树林保护区内生态公园、排污口、观鸟屋、基围出口和凤塘河等5个采样点采集的海水样品中BPA含量进行了测定,BPA的污染水平在0.34-4.01μg/L之间。
微小小环藻(优势藻种)于2004年6月分离自排污口附近海水水样。BPA对微小小环藻的半抑制浓度(96-hEC50)为7.96±0.23mg/L。微小小环藻对低浓度BPA(<6.00mg/L)表现出一定的耐受性,随处理时间的延长,藻细胞的生长逐渐恢复正常;当BPA浓度高于10.00mg/L时,微小小环藻几乎停止生长。藻细胞叶绿素a含量亦随BPA浓度的增加表现出下降的趋势,反映出BPA对藻细胞叶绿体的破坏。不同浓度的BPA对藻细胞形态和分裂产生不同程度的影响:低浓度BPA(4.00和6.00mg/L)对微小小环藻细胞形态的影响不大;高浓度BPA(>8.00mg/L)严重抑制了藻细胞的生殖与分裂,细胞体积和内含物明显增加,细胞颜色变淡。微小小环藻SOD活性随BPA浓度的增加而增大,而随暴露时间的延长又显著降低,总体表现为从诱导到抑制的动态过程。微小小环藻对BPA具有微弱的生物富集能力。当BPA初始浓度为6.00、8.00、10.00mg/L时,藻细胞在16d分别达到最大富集量12.72、125.61、141.01ng/mgfw和最大生物富集系数(BCF)3.81、36.91、20.23。微小小环藻对BPA亦具有一定的降解能力,初始浓度为6.00、8.00、10.00mg/L的BPA在16d时分别有22.39、36.44、10.28%被藻细胞生物降解。
范氏冠盘藻于2006年1月分离自观鸟屋附近的海水样品,根据BPA对它的96-hEC50(8.65±0.26mg/L),发现它亦对BPA具有很强的耐受性。范氏冠盘藻生物量和生长速率随BPA浓度增加而逐渐减少。范氏冠盘藻在BPA胁迫下的形态变化反映了BPA对藻细胞的生长、分裂和叶绿体等细胞器的毒性;低浓度BPA(<5.00mg/L)对藻细胞形态的影响不大,藻细胞基本维持了正常的分裂增殖;7.00和9.00mg/LBPA处理组中藻细胞的分裂过程受到严重的抑制,细胞显著拉长,出现很多内含物和畸形细胞,母细胞上多个子细胞不能与母细胞分离;11.00-13.00mg/LBPA对藻细胞的影响主要为细胞器受到严重损伤甚至解体,细胞颜色很淡等。BPA胁迫下范氏冠盘藻抗氧化酶SOD、APX、GPX和CAT活性受到显著的诱导,而G-POD活性则表现出降低的趋势。尽管如此,藻细胞的这种自我保护能力十分有限。随着BPA浓度的增加,范氏冠盘藻内丙二醛(MDA)的积累及叶绿素a和类胡萝卜素含量的降低表明藻细胞受到BPA诱导的严重的氧损伤。富集实验结果表明范氏冠盘藻可以在一定程度上生物富集BPA,藻富集BPA量与BPA浓度有关,随着BPA初始浓度的增加,越来越多的BPA在藻细胞内不断积累,从而导致对细胞毒性的增加;然而,BCF则随BPA胁迫的增大而显著降低,当BPA浓度低于1.00mg/L时,BCF达到最大水平(100-500)。范氏冠盘藻对BPA的生物降解能力亦与BPA初始浓度有关,即BPA初始浓度越大,藻细胞生长速率越低,藻细胞的生物降解能力就越低。在16d的培养过程中,范氏冠盘藻对初始浓度为0.01、0.10、1.00、3.00、5.00、7.00和9.00mg/LBPA的生物降解率分别为62.42、77.72、75.53、41.72、26.46、10.23和6.65%。降解动力学实验结果表明BPA降解的过程符合二级反应动力学方程。
综上所述,根据BPA对藻的96-hEC50值和我国国家环保局毒性分类标准,BPA被确定为高毒类化合物。深圳湾近岸水域中BPA的污染水平远低于藻类的耐受限度。微小小环藻和范氏冠盘藻易分离、纯化和培养,细胞形态规则,对各种实验处理表现出明显的生理反应,是较好的生物测试藻种。作为福田红树林生态系统中重要的生产者,微小小环藻和范氏冠盘藻均对BPA具有一定的生物富集能力。因此,BPA通过藻类的生物富集而进入水生食物链的潜力不容忽视。范氏冠盘藻还可以用来去除BPA污染低于5000μg/L的垃圾渗滤液或相似类型污染水体中的BPA。