收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

典型多环芳烃在红树林湿地模拟系统中的迁移规律及其毒性效应研究

洪有为  
【摘要】: 红树林生态系统是热带、亚热带海岸重要的湿地生态系统。河口海岸带生态破坏性开发活动的日益频繁和大量的工农业废水和生活污水的长期直排入近岸海域使红树林湿地遭受极大的破坏。红树林湿地生态系统因生产力高、富含有机质以及强还原性环境条件等特性,使之成为吸收和积累多环芳烃(PolycyclicAromatic Hydrocarbons,PAHs)的重要场所。因此,深入开展红树林湿地中PAHs污染物的环境行为及其对红树林生境的生态效应的研究,具有重要意义。 菲(Phenanthrene,PHE)和荧蒽(Fluoranthene,FLA)分别是16种优控PAHs中3环和4环芳烃的代表性化合物,已有的文献报道在红树林湿地水域和表层沉积物中含量较高。本论文通过模拟系统试验,对这两种典型PAHs在红树林生态系统各组成:沉积物、水、红树植物和藻类等多介质中的迁移、转化规律及其对红树植物和藻类的毒性效应进行研究,并探讨了红树林生态系统中优势藻种对PAHs的富集、降解。主要内容和结果包括以下几个方面: (1)研究砂土-红树植物体系中砂土对菲和荧蒽的吸附,以及菲和荧蒽在红树植物组织(根、茎、叶等)的分配转运。将秋茄(Kandelia candel(Linn.)Druce.)一年生幼苗种植在不同浓度菲(1、5、10、50和100μg·g~(-1))和荧蒽(2、20、40、80和100μg·g~(-1))污染砂土中进行胁迫处理。结果表明PAHs从植物根部向茎叶转运是植物地上部分(茎叶)积累PAHs的重要途径。随着处理浓度的增加和胁迫时间的延长,菲和荧蒽在植物体各组织中的富集量呈逐渐增加的趋势。处理13周后,从富集量来看,植物根、茎、叶中的,菲浓度分别为0.28~4.36μg·g~(-1),0.04~0.84μg·g~(-1)和0.03~0.19μg·g~(-1),荧蒽的浓度分别为0.79~35.76μg·g~(-1),0.07~1.49μg·g~(-1)和0.06~0.13μg·g~(-1)。植物根系对荧蒽的富集量和根富集系数(Rootconcentrationfactor,RCF)均大于菲,而菲的茎富集系数(Shoot concentrationfactor,SCF)、叶富集系数(Leaf concentration factor,LCF)及生物富集系数(Bioconcentration factor,BCF)均比荧蒽的高。秋茄植物有效地去除砂土中菲和荧蒽,平均去除率分别为31.7%和19.7%。 (2)研究砂土-红树植物体系中不同浓度菲和荧蒽污染砂土对秋茄幼苗的生长量、叶绿素含量和光合作用、根系活力等生理生态指标的影响。结果表明,随着处理浓度的增加和胁迫时间的延长,幼苗根系受毒害严重,表现为肿大、变黑、腐烂。胁迫前6周根系活力随着处理浓度的增大而增大,第9周后则减小;幼苗根系活力随着胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势。PAHs处理浓度和胁迫时间对植株含水量和根冠比无显著影响,却明显降低了秋茄幼苗的根、茎、叶生物量,总生长量较对照组低,干物质积累量减少。增加PAHs浓度和胁迫时间使叶气孔阻力增加,细胞间隙CO_2浓度减少,叶绿素a、b的含量减少,从而降低了秋茄幼苗的净光合速率和蒸腾速率。菲对秋茄幼苗生长及光合作用的影响大于荧蒽,表明秋茄幼苗对不同类型PAHs有不同的耐受性。 (3)研究了藻培养体系中藻类对PAHs的富集、降解以及PAHs对藻的毒性。藻种采自福建九龙江口红树林区,经分离、纯化和培养,将其暴露于含不同浓度菲和荧蒽的培养液中。结果表明,菲对中肋骨条藻和菱形藻的72h-EC_(50)分别为0.95mg·L~(-1)和0.32 mg·L~(-1),荧蒽的72h-EC_(50)分别为0.17 mg·L~(-1)和0.09 mg·L~(-1)。中肋骨条藻对菲和荧蒽的耐受性比菱形藻强,荧蒽对实验藻种的毒性比菲大。从藻对PAHs的富集、降解来看,胁迫6 h后,藻即快速地吸附和吸收PAHs;胁迫168 h后,中肋骨条藻和菱形藻对菲的降解率分别为16.4%和54.8%,而对荧蒽的降解仅有6.9%和2.7%,表明实验藻种对菲的降解能力强于荧蒽。在复合毒性实验中,荧蒽存在时中肋骨条藻对菲的降解效率更高,表现出复合污染下的协同作用。不同胁迫时间下,PAHs在培养液中的残留量均有变化;实验藻种对PAHs的富集和降解效率也随胁迫时间的不同而表现出差异。 (4)通过水培体系,对PAHs在水体-植物-藻等多介质中的迁移规律进行研究。发现培养初期水相中的PAHs迅速向菱形藻、红树植物根系等介质分配,水里PAHs的浓度显著降低,在植物-藻体系中的下降幅度最大,植物体系次之,藻体系最小。如第1 d,植物-藻、植物、藻体系水相中菲下降幅度分别为78.5%、66.7%和12.1%;而荧蒽的下降幅度分别为88.8%、84.3%和18.2%;荧蒽在不同体系中的分配比菲快。PAHs对藻的毒害作用在胁迫初期就呈现,表现为藻细胞分裂受到抑制,但第4 d后逐渐恢复;胁迫10 d后水中低浓度PAHs反而有利于藻细胞活力的恢复。菲和荧蒽复合胁迫下,藻细胞的生长受抑制程度更加严重,表现为协同效应。菲或荧蒽单独胁迫下其在藻细胞中的富集量随时间的延长呈逐渐降低的趋势,藻细胞对荧蒽的富集量比对菲的高。菲和荧蒽复合胁迫下,植物-藻体系中菱形藻细胞对PAHs的富集量呈先增加后降低的变化。在菱形藻的作用下,水中菲和荧蒽的降解半衰期(T_(1/2))分别为105.5 h和120.7 h,联合毒性实验中菲和荧蒽的降解半衰期为74.1 h和108.2 h。从植物根吸收菲和荧蒽的含量-时间关系曲线中发现,在0~30 d内,根中菲和荧蒽含量(干重计)均先增加后逐渐降低,且植物-藻体系中根对菲和荧蒽的最大富集量比植物体系根的大。处理30 d后,红树植物的茎(木质部)、叶对培养液中菲和荧蒽有明显的吸收和积累,但其含量远远小于根中的含量;茎叶中菲的含量明显大于荧蒽。 总之,在红树林湿地生态系统中,秋茄植物根系能吸收沉积物中PAHs并向茎叶转运,优势藻种也可快速地富集、降解水体中PAHs,最终起到修复红树林湿地PAHs污染的作用。另一方面,沉积物PAHs污染会使秋茄幼苗根肿大(通气组织的形成)、变黑、腐烂,根系脱氢酶活性降低,叶绿素合成和光合作用受抑制,总生长量和干物质积累量减少。PAHs对藻类有明显的毒害作用,使其光合色素含量减少,藻类可能成为海洋环境水体中PAHs污染的指示生物。该研究成果将为红树林湿地环境风险评价提供重要的科学依据,也为更好地保护和利用红树林资源提供一定的科技支撑。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 展惠英;;多环芳烃类污染物在土壤中的研究进展[J];甘肃科技;2007年01期
2 曹启民;陈桂珠;缪绅裕;;多环芳烃的分布特征及其与有机碳和黑碳的相关性研究——以汕头国际湿地示范区三种红树林湿地表层沉积物为例[J];环境科学学报;2009年04期
3 刘文霞;郑明辉;刘文彬;;多氯联苯醚类化合物污染研究进展[J];环境工程学报;2007年10期
4 陆志强;郑文教;马丽;;萘和芘胁迫对红树植物秋茄幼苗膜透性及抗氧化酶活性的影响[J];厦门大学学报(自然科学版);2008年05期
5 田继远,唐学玺,于娟,王晨,刘文明;蒽胁迫对2种海洋微藻的毒性效应[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2002年06期
6 王萍;王学东;张勇;;红树林生态系统多环芳烃的污染研究进展[J];生态环境学报;2010年02期
7 赵云英,马永安;天然环境中多环芳烃的迁移转化及其对生态环境的影响[J];海洋环境科学;1998年02期
8 洪有为;袁东星;;典型多环芳烃对红树林区硅藻的毒性效应[J];海洋环境科学;2008年04期
9 孙娟,郑文教,陈文田;红树林湿地多环芳烃污染研究进展[J];生态学杂志;2005年10期
10 伍卡兰;曹启民;陈桂珠;;汕头红树林湿地沉积物多环芳烃垂直分布特征[J];生态学杂志;2009年12期
11 张军,袁东星,陆志强,马丽;九龙江口红树林区表层沉积物中多环芳烃含量与来源[J];厦门大学学报(自然科学版);2003年04期
12 戴纪翠;倪晋仁;;红树林湿地环境污染地球化学的研究评述[J];海洋环境科学;2009年06期
13 王悠,唐学玺,杨震,李永琪;蒽对扁藻和盐藻的毒性效应[J];海洋通报;1999年06期
14 谢荣,唐学玺,李永祺;有机磷农药和重金属对海洋微藻的联合毒性研究[J];海洋环境科学;1999年02期
15 张丽珍;徐淑庆;;广西北部湾红树林湿地生态功能的探讨[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年23期
16 黄健,刘向东,唐学玺;蒽与苯并[a]芘对海洋微藻致毒影响的比较研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2000年03期
17 于娟,唐学玺,杨震;蒽对二种海洋微藻抗氧化系统的影响[J];应用与环境生物学报;2001年04期
18 包贞,潘志彦,杨晔,俞尚清;环境中多环芳烃的分布及降解[J];浙江工业大学学报;2003年05期
19 段舜山,徐景亮;红树林湿地在海岸生态系统维护中的功能[J];生态科学;2004年04期
20 兰竹虹;陈桂珠;;南中国海地区红树林的利用和保护[J];海洋环境科学;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘贝贝;张勇;;同步荧光法研究淹水及老化作用对红树林沉积物中PAHs迁移转化的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
2 赵香爱;何苗;金玉善;丛琳琳;李东浩;;人参种植地土壤中多环芳烃的分布特征[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
3 马万里;刘丽艳;田崇国;杨萌;孙德智;齐虹;张志;沈吉敏;李一凡;;我国土壤和大气中多环芳烃分布特征研究[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
4 李青青;陈宝梁;;植物叶片及其角质层上多环芳烃的浓度水平与分布特征[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
5 刘澍;马君;史晓凤;孔德地;韩晓红;郑荣儿;;多环芳烃的表面增强拉曼光谱探测与分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 王伟;沈国锋;杨意峰;陶澍;;生物质燃烧来源的多环芳烃排放特征及环境行为[A];中国古生物学会第26届学术年会论文集[C];2011年
7 陈国良;刘玲;罗斌;张金良;陈国良;谭凤珠;;淮河干流沉积物中多环芳烃含量与生态风险评价[A];中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集[C];2011年
8 魏玲;刘俐;李发生;;不同浓度多环芳烃的三维及同步荧光特征[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
9 张银萍;傅金民;;双液相体系促进结合态多环芳烃的降解[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
10 刘玲;罗斌;张金良;刘琴;;不同燃料与室内空气中多环芳烃含量关系的探讨[A];中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 洪有为;典型多环芳烃在红树林湿地模拟系统中的迁移规律及其毒性效应研究[D];厦门大学;2009年
2 林建清;生物标志物法研究多环芳烃对海水养殖鱼类的毒性效应[D];厦门大学;2002年
3 张军;典型红树林湿地中多环芳烃的含量、来源和迁移研究[D];厦门大学;2006年
4 谢云飞;基于表面增强拉曼散射光谱技术在多环芳烃检测方面的应用[D];吉林大学;2011年
5 张英;扇贝体内生物标志物对重金属与多环芳烃胁迫的应答[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
6 何苗;杂环化合物和多环芳烃生物降解性能的研究[D];清华大学;1995年
7 高彦征;土壤多环芳烃污染植物修复及强化的新技术原理研究[D];浙江大学;2004年
8 刘筱红;气溶胶中烃类化合物的同位素测定及其用于源解析的初步研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2004年
9 杨伟祖;降低卷烟主要有害成份的研究[D];昆明理工大学;2005年
10 范瑞芳;广州等城市中学生与电子垃圾拆解地—贵屿镇人群尿中多环芳烃羟基代谢物的初步研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展惠英;多环芳烃类污染物在黄土中的迁移转化[D];西北师范大学;2004年
2 何燕;重庆市主城区水中多环芳烃的污染状况分析及环境行为初步研究[D];西南大学;2008年
3 罗宏敏;菲和3-甲基胆蒽对褐菖鲉生殖机能的影响[D];厦门大学;2008年
4 裴静;北京市西南地区水中有毒有机污染物——多环芳烃的研究[D];首都师范大学;2002年
5 高月兰;烟丝中添加凹凸棒石对卷烟焦油、有害物质含量以及吃味的影响研究[D];江南大学;2004年
6 欧阳勋;超临界CO_2萃取土壤中多环芳烃的研究[D];中国地质大学(北京);2010年
7 康荣慧;多环芳烃致肺癌预警标志物的代谢物靶标和代谢轮廓分析[D];南华大学;2010年
8 张茜;土壤中多环芳烃类化合物检测技术的研究[D];中国农业科学院;2010年
9 马栋;焦化工业场地土壤的PAHs污染特征及微生物修复应用[D];华中农业大学;2010年
10 陆志强;多环芳烃对秋茄幼苗的生理生态效应及其在九龙江口红树林湿地的含量与分布[D];厦门大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 温雅莉;深圳福田红树林保护区渐入佳境[N];中国绿色时报;2006年
2 深圳商报记者 关国林 陈姝 张清华;深圳湾:打造红树林“生态名片”[N];深圳商报;2006年
3 深圳商报记者 黄青山 管亚东 通讯员 郭智胜 王伟 赵华辉;下沙社区:深圳红树林的后花园[N];深圳商报;2006年
4 记者 蔡芳;淇澳红树林湿地绿道启用[N];珠海特区报;2011年
5 高抒;应立即停止海岸盐沼和红树林湿地围垦[N];人民政协报;2008年
6 特派记者 古春婷 陈惠贤;珠江口红树林湿地退化严重[N];珠海特区报;2009年
7 记者 黄钰珍;山东省副省长贾万志到我市考察[N];北海日报;2009年
8 叶良方 黄海源;仅存红树林湿地亟待保护[N];汕尾日报;2009年
9 董新昕;欧盟制定多环芳烃使用限量[N];中国国门时报;2004年
10 记者 殷磊;同安湾将建红树林湿地公园[N];厦门日报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978