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《中国海洋大学》 2014年
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城市污水厂尾水暴露后双壳类文蛤的生化响应特征研究

苏恩萍  
【摘要】:城市污水处理厂(STPs)尾水排放造成重金属、表面活性剂、氯代烃、多环芳烃(PAHs)、某些药物和内分泌干扰物等微量污染物进入受纳水体中,成为水环境中化学污染物的重要来源。尾水纳污海域由于污染物种类繁多,各污染物之间存在协同或拮抗效应,难以根据现有的环境质量评价方法评估其综合环境效应。生物标志物因其高度敏感性更符合指示海水微量污染的需要,且多种生物标志物的综合响应有利于全面反映实际污染水平。 本研究以青岛市李村河污水处理厂尾水为研究材料,以青岛常见双壳类动物文蛤(Meretrix meretrix)为指示生物,设置尾水海水体积比(EVR)0%、1%、5%、10%、20%五个梯度对文蛤进行暴露培养15d,同步测定文蛤鳃和内脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶(GR)、还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、金属硫蛋白(MTs)、7-乙氧基异吩恶唑酮脱乙基酶(EROD)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性(或含量)以及血淋巴卵黄原蛋白(Vtg)含量和血细胞溶酶体膜稳定性(LMS)共12种生物标志物随暴露EVR和时间的响应特征,根据响应灵敏性及相关性分析结果,筛选适于指示青岛李村河污水处理厂尾水生态毒性的生物标志物,所得到的主要结论如下: (1)尾水暴露下,文蛤鳃和内脏的SOD活性总体上呈现诱导效应;鳃CAT对尾水的响应规律不强,先后经历了初期的不变化、中期的抑制为主、后期的活性恢复甚至诱导三个阶段。内脏CAT活性始终受到尾水强烈抑制,且抑制程度随暴露时间延长而逐渐增强;鳃GPx活性在暴露后期几乎全部受到显著抑制。内脏GPx活性则在暴露期间普遍受到抑制。相关性分析表明,暴露期间内脏GPx和CAT活性受到同步抑制;鳃GR活性先后经历了显著抑制—回升(低EVR组出现诱导)—显著抑制(低EVR组回落到对照水平)—大幅诱导的“两降两升”变化过程,表明受尾水抑制的鳃GR活性可恢复甚至达到较高活性。相反,内脏GR活性在暴露中后期普遍受到明显抑制;与鳃GSH含量在暴露中后期出现降低不同,内脏GSH含量在大部分时间被显著诱导;暴露期间未见文蛤的鳃MDA显著增加,而内脏某些处理组MDA含量在中后期显著增加。 (2)文蛤鳃和内脏AChE活性均在第3、6、9、15d均表现出诱导效应,而在第12d时受到抑制;高浓度(EVR10%、20%)尾水暴露15d后,雄性文蛤血淋巴Vtg受到显著诱导,表明尾水中的内分泌干扰物质能够对文蛤产生类雌激素效应。但是,暴露初期Vtg的相对不敏感性,使其在尾水污染海域的生物监测中的优势不及其他生物标志物(GPx等)。 (3)尾水的暴露培养,特别是高EVR的情况下,使文蛤血细胞溶酶体稳定性下降,甚至使文蛤个体出现病理特征;LMS对尾水污染物响应敏感,可作为预警性生物标志物应用于海洋环境监测;文蛤鳃和内脏MTs对尾水污染物的响应以诱导效应为主;EVR10%处理组的鳃MTs含量在整个暴露期间(3d~15d)均受到显著诱导(P0.05)。文蛤鳃和内脏MTs含量均可反映尾水污染物对文蛤的胁迫作用,且鳃MTs更为敏感。 (4)文蛤鳃EROD活性在第3d、6d、12d、15d均受到抑制,在第9d时四个处理组均被显著诱导。内脏EROD活性在整个培养期间(除第12d外与对照组差异不显著外)均受到抑制,无诱导现象;文蛤鳃GST活性在第3d、9d、15d均表现出诱导效应。除在第15d时内脏GST活性大幅上扬外,第3~12d各处理组均表现出“抛物线型”的时间效应;在暴露培养的第12d,鳃和内脏GST活性均以抑制效应为主。 (5)文蛤鳃中的GSH、GPx、MTs、GR,内脏中的CAT、GPx、MDA及血细胞LMS均符合显著变化的频率高且与尾水EVR具有明确的剂量-效应关系的筛选原则,适合作为指示尾水污染的生物标志物。 (6)在研究期间,文蛤鳃组织未受到EVR1%~20%尾水的氧化损伤,内脏组织在EVR5%、10%下受氧化损伤;EVR10%、20%均可对文蛤产生内分泌干扰;EVR1%~20%均可使文蛤血细胞溶酶体膜稳定性下降。 (7)文蛤鳃和内脏中各生物标志物相互联系、共同抵抗尾水污染物的胁迫。鳃组织并未发生脂质过氧化,其GSH消耗、SOD、MTs、AChE的联合解毒等过程起重要作用,而EROD在抵御氧化损伤方面的贡献较低;内脏组织出现脂质过氧化现象,可能与其GSH利用率低、H2O2积累及MTs、EROD的解毒作用较弱有关,而SOD、GST、AChE的联合抗氧化作用在控制内脏的脂质过氧化中起到关键作用。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:X174

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