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本研究以纤毛虫——天蓝喇叭虫(Stentor coeruleus)为实验对象,分别测定重金属汞离子(Hg2+)、镉离子(Cd2+)对喇叭虫24h半致死浓度,并根据半致死浓度,分别测定出这两种重金属毒物影响天蓝喇叭虫无性二分裂速度(次/日)的最低浓度。此外,本研究利用透射电镜,对在此浓度培养液培养的实验组喇叭虫与正常对照组虫体的细胞亚显微结构做了比较观察。以期揭示天蓝喇叭虫分别受到这两种重金属离子的毒害后,无性二分裂速度刚发生变化初期的细胞亚显微结构的改化。 测定虫体分裂速度(次/日)的方法:将单克隆培养的虫体放入玻璃凹坑中加定量食物培养(每个凹坑中放一只虫子),于第二天观察记录虫体的个数来确定这一凹坑中所培养的虫体一天的分裂次数,之后吸走其他多余的虫体,只留一只状态最好的虫体,清理水体中的代谢废物、加入新鲜培养液和定量食物继续培养。此后,每日重复以上工作,最终确定单一玻璃凹坑中培养的虫体在实验期间内每天的分裂次数。本实验配比了含不同浓度的汞离子、镉离子的培养液,用于培养天蓝喇叭虫,用上述方法测定各浓度下培养虫体的每日二分裂次数,每次实验分实验组和对照组,每组设定30个凹坑,每个凹坑中有1只虫体,共30只虫体。然后利用SPSS软件中方差P值分析得出,确定出实验组与对照组(培养的正常虫体)每日二分裂次数发生呈显著性差异的最低有效浓度的汞离子和镉离子的浓度范围。 利用透射电镜技术观察实验组和对照组的虫体细胞内部结构(重点观察线粒体、细胞核和细胞质等)。 结果如下: 1.半致死浓度:测定了汞离子对天蓝喇叭虫24h半致死浓度LC50为0.075mg/L;镉离子对天蓝喇叭虫24h半致死浓度 LC50为0.108mg/L,在急性毒性作用下,说明汞离子的毒性比镉离子毒性强。 2.汞离子影响天蓝喇叭虫无性二分裂速度发生显著变化的最低有效浓度范围是0.0090~0.0125mg/L,镉离子影响天蓝喇叭虫无性二分裂速度发生显著变化的最低有效浓度范围是0.0150~0.0170mg/L。汞离子、镉离子对天蓝喇叭虫在168h内的慢性毒性作用表观表现为抑制虫体的无性二分裂速度,实验组中,天蓝喇叭虫的无性二分裂速度逐渐降低,所以,本实验获得的浓度为最低有效浓度。国家污水综合排放标准中,重金属汞为0.05mg/L,重金属镉为0.1mg/L,本实验获得的浓度远低于国家污水排放标准。 3.透射电镜的亚显微结构观察结果显示,利用影响虫体无性二分裂速度的最低浓度的培养液(镉离子培养液、汞离子培养液)培养的喇叭虫,虫体细胞内部均有变化。体现在:①细胞核外形严重变型、褶皱;②核膜的双层膜结构变得模糊不清;③核仁数量减少;④线粒体内折叠的嵴已经模糊;⑤线粒体外膜模糊不清。 本文揭示了天蓝喇叭虫对微量毒素的细微生理反应,并证实了影响喇叭虫无性二分裂速度的汞离子和镉离子浓度低于其半致死浓度,且更是远低于国家标准。该实验的结果验证了原生动物作为良好的“指示生物”的同时,也对现行水环境监测数据系统提供了可供参考的借鉴和补充。