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有机磷农药对海洋微藻的毒物兴奋效应及其机理研究

蔡卓平  
【摘要】: 毒物兴奋效应越来越受到人们的重视,随之也带来了一系列的争论。人类在农林业生产和日常生活中大量使用有机磷类农药,使得海洋有机磷农药污染问题显得尤为突出。海洋微藻是海洋生态系统最主要的初级生产者,在维持海洋生态系统平衡和稳定中扮演着至关重要的角色。有机磷农药对海洋微藻可能引起的毒物兴奋效应及其生态风险是当前国际关注的焦点问题。论文选用目前我国使用最广泛的草甘磷、乐果和敌百虫有机磷农药,以及典型的赤潮微藻和饵料微藻为试验材料,从微藻生长繁殖、营养吸收、生化组分和光合特性等方面着手,研究了有机磷农药对海洋微藻的毒物兴奋效应及其机理问题。预期研究结果可望为深入认识低剂量毒物兴奋效应的特征和机理提供基础数据,还为有机磷农药的合理使用、海洋生物资源多样性的保护和海洋有机磷农药污染的生态风险预测及规避提供理论依据。 1.研究了低浓度有机磷农药草甘磷、乐果和敌百虫对中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、角毛藻(Chaetoceros sp.)、三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)、杜氏盐藻(Dunaliella salina)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)生长的影响。结果表明:低浓度有机磷农药对海洋微藻生长的影响不但具有明显的农药品种差异与微藻种类差异,而且还与作用时间和作用浓度有关。低浓度有机磷农药对海洋微藻生长影响的表现形式包括:促进生长、抑制生长、没有作用(既不促进也不抑制)。在所选农药和微藻中,低浓度促进作用较为明显的有草甘磷-中肋骨条藻、草甘磷-赤潮异弯藻、乐果-赤潮异弯藻、敌百虫-亚心形扁藻四种农药和藻种组合。总体而言,低浓度有机磷农药对赤潮微藻的促进作用较为明显。 2.以草甘磷-中肋骨条藻、草甘磷-赤潮异弯藻、乐果-赤潮异弯藻、敌百虫-亚心形扁藻为组合,观察了有机磷农药对海洋微藻生长的毒物兴奋效应特征及规律。结果表明:有机磷农药对微藻的毒物兴奋效应具有普遍性,草甘磷对中肋骨条藻、草甘磷对赤潮异弯藻、乐果对赤潮异弯藻以及敌百虫对亚心形扁藻均产生不同程度的毒物兴奋效应,即在低浓度的时候刺激了微藻的生长,而在高浓度的时候抑制了微藻的生长。有机磷农药对海洋微藻生长产生毒物兴奋效应的作用时间和浓度具有明显差异性。 3.测定了不同浓度草甘磷处理中肋骨条藻和赤潮异弯藻培养液中无机磷和无机氮浓度,结果表明:低浓度草甘磷处理促进了中肋骨条藻和赤潮异弯藻的生长;相对于高浓度而言,低浓度的草甘磷处理加快了藻液中无机磷与无机氮无机磷的消耗。总体来说,10mg·L~(-1)和50 mg·L~(-1)浓度草甘磷处理的培养液中磷酸盐和硝酸盐浓度较高,而对照、0.1mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1)浓度草甘磷处理的培养液中磷酸盐和硝酸盐浓度较低。 4.研究了不同浓度草甘磷处理下中肋骨条藻和赤潮异弯藻生化组分(叶绿素a、蛋白质和碳水化合物)的变化情况,结果表明,高浓度的草甘磷显著地降低了微藻叶绿素a、蛋白质和碳水化合物含量;而0.1 mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1)低浓度草甘磷则不同程度地提高了两种海洋微藻的叶绿素a、蛋白质和碳水化合物含量。不同浓度有机磷农药作用下海洋微藻生化组分的变化规律,从生化组分方面证明了有机磷农药引起海洋微藻生长毒物兴奋效应现象的合理性。 5.研究了不同浓度草甘磷处理下中肋骨条藻和赤潮异弯藻光合作用变化情况,结果表明,高浓度草甘磷降低了中肋骨条藻和赤潮异弯藻PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率(Yield)、光合电子传递效率(ETR)和光化学淬灭(qP)等荧光参数;而低浓度草甘磷却在一定程度上刺激了中肋骨条藻和赤潮异弯藻的PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率(Yield)、光合电子传递效率(ETR)和光化学淬灭(qP)等荧光参数的上升。


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