多環(huán)芳烴對(duì)海膽氧化反應(yīng)的影響

多環(huán)芳烴對(duì)海膽氧化反應(yīng)的影響

多環(huán)芳烴（pahs）廣泛分布于人類環(huán)境中。其人為來源包括化工生產(chǎn)、運(yùn)輸、食品加工、原油開采等。隨著工業(yè)的發(fā)展,越來越多的多環(huán)芳烴類有機(jī)物通過各種途徑進(jìn)入到海洋中。海上溢油發(fā)生后,石油或其他油類制品進(jìn)入海洋后,降解產(chǎn)生多種多環(huán)芳烴,如菲、三甲基菲、蒽、二甲基蒽和苯并[a]芘等,這些污染物對(duì)海洋生物具有直接或潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴對(duì)脊椎動(dòng)物如魚類等已有相當(dāng)多的毒性及相關(guān)機(jī)制報(bào)道,而無脊椎動(dòng)物相關(guān)的研究卻很少有所涉及中間球海膽(Strongylocentrotusintermendius)又叫蝦夷馬糞海膽,是我國重要的海珍品養(yǎng)殖品種之一,具有適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富等優(yōu)點(diǎn),國內(nèi)外學(xué)者開展了關(guān)于中間球海膽的大量毒理學(xué)研究1材料和方法1.1表1:表1表2751型紫外可見分光光度計(jì),上海精密儀表有限公司。菲、三甲基菲、蒽、二甲基蒽(純度>96%)購自Sigma-Aldrich公司,其它常用試劑為國產(chǎn),分析純。1.2循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)暫養(yǎng)海膽購自大連海寶漁業(yè)有限公司,直徑1.5~2.0cm,采捕后加冰用泡沫箱運(yùn)回到實(shí)驗(yàn)室,在實(shí)驗(yàn)室循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng),每天投喂海帶。海水為大連黑石礁海區(qū)砂濾后的海水,鹽度30~31,溫度15~16℃,pH7.8~8.0,溶解氧(DO)濃度>7mg/L,氨氮濃度<0.02mg/L,暫養(yǎng)1周后進(jìn)行試驗(yàn)。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1配置實(shí)驗(yàn)溶液的方法蒽、二甲基蒽、菲及三甲基菲用丙酮溶液溶解,配置成高濃度的母液,使用時(shí)加入適量母液配置成一定濃度的海水溶液。1.3.2水的水質(zhì)預(yù)疏放電導(dǎo)氧體的制備實(shí)驗(yàn)設(shè)置菲、三甲基菲、蒽和二甲基蒽濃度分別為0、10、20、50、100和150μg/L,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)和1個(gè)不加海膽的空白對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)選用250mL的細(xì)口試劑瓶作為代謝瓶,預(yù)先記錄每個(gè)瓶子的體積,放入不同濃度污染物的海水溶液中,通過預(yù)曝氣保證海水溶解氧處于飽和狀態(tài),實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)溶解氧不低于4mg/L。實(shí)驗(yàn)根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,進(jìn)行2~3h的實(shí)驗(yàn),保證水中溶解氧和氨氮含量的變化在30%~50%,既保證了測(cè)定的準(zhǔn)確性有保證水中溶解氧不會(huì)過低抑制氧氣消耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用虹吸法采集水樣,用碘量法和靛酚藍(lán)法測(cè)定溶解氧和氨氮的含量。經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用丙酮做助溶劑(加入量50μL/L)與空白對(duì)照組之間沒有顯著差異,因此可以忽略丙酮對(duì)海膽呼吸耗氧率的影響。1.4呼吸消耗的氧原子數(shù)ocr/aer根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中DO和NH式中,OCR為耗氧率(mg/(g·h)),DO式中,AER為海膽排氨率(μg/(g·h)),NO∶N值(呼吸消耗的氧原子數(shù)與排出氨態(tài)氮原子數(shù)之比)=OCR/AER。1.5處理數(shù)據(jù)用Excel和SPSS12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2結(jié)果2.1海膽對(duì)菲的排氨率和on的影響海膽單位體重耗氧率與海水中菲的濃度呈現(xiàn)一定的相關(guān)關(guān)系,菲濃度為10、20、50、100和150μg/L的耗氧率均顯著低于對(duì)照組;海膽單位體重排氨率在菲濃度為20、50、150μg/L時(shí)顯著高于對(duì)照組;O∶N隨著菲濃度的升高(0~20μg/L)出現(xiàn)了顯著下降,20~150μg/L濃度下O∶N只有對(duì)照組的28%~44%,說明海膽在菲的作用下體內(nèi)能量物質(zhì)的代謝方式發(fā)生了顯著的變化。方差分析表明,菲對(duì)海膽的耗氧率、排氨率和O∶N具有顯著的影響(P<0.01)見圖1。2.2海膽耗氧率、排氨率變化海膽單位體重耗氧率與海水中三甲基菲的濃度呈現(xiàn)一定的相關(guān)關(guān)系,三甲基菲濃度為10、20、50、100和150μg/L的耗氧率均顯著低于對(duì)照組(圖2);海膽單位體重排氨率在三甲基菲濃度為20、50、100μg/L時(shí)顯著高于對(duì)照組,在150μg/L排氨率又下降到對(duì)照組的水平;O∶N隨著三甲基菲濃度的升高而下降,出現(xiàn)顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系,相關(guān)性方程為y=-0.0609x+12.029,相關(guān)系數(shù)R2.3對(duì)排氨率的影響蒽處理組海膽耗氧率與海膽對(duì)照組之間存在顯著差異,說明海膽耗氧率在10~150μg/L濃度下的蒽溶液中受到了顯著的影響,其耗氧率只有對(duì)照組的50%~61%。排氨率隨蒽濃度升高而增加,在20μg/L時(shí)達(dá)到了最大值,之后又開始下降,可能是由于蒽的濃度太高對(duì)排氨率產(chǎn)生了一定的抑制作用。O∶N與耗氧率類似,處理組受到蒽的影響顯著下降,并維持在較低的水平。見圖3。2.4甲基溶液中氧率的變化二甲基蒽處理組海膽耗氧率與海膽對(duì)照組之間存在顯著差異,說明海膽耗氧率在10~150μg/L濃度下的二甲基蒽溶液中受到了顯著的影響,其耗氧率只有對(duì)照組的50%~61%。排氨率隨二甲基蒽濃度升高而增加,出現(xiàn)了顯著的正相關(guān)關(guān)系,y=0.0146x+1.8815,R3討論3.1環(huán)境對(duì)生物生長(zhǎng)的影響動(dòng)物通過呼吸作用消耗氧氣分解體內(nèi)的有機(jī)物,產(chǎn)生二氧化碳,為機(jī)體組織器官活動(dòng)提供能量,這一過程往往受到外界環(huán)境的影響,當(dāng)外界條件發(fā)生變化不利于生物生存時(shí),生物需要改變生存的策略,提高或降低有機(jī)物分解速率來適應(yīng)外界環(huán)境的變化3.2芳香烴受體蛋白多環(huán)芳烴是重要的海洋環(huán)境污染物,對(duì)海洋生物各項(xiàng)生理指標(biāo)均有很大的影響。多環(huán)芳烴主要作用于生物的多環(huán)芳烴受體蛋白(AhR),通過芳香烴受體蛋白進(jìn)一步影響細(xì)胞色素酶(CYP1A)的活性,改變了生物的能量代謝途徑。許多研究表明海洋生物在不利條件下(高溫、高鹽度)排氨率都會(huì)升高,利用蛋白質(zhì)作為能量來源3.3動(dòng)物子數(shù)的比值O∶N是指耗氧率中的氧原子數(shù)與排泄率中的氮原子數(shù)的比值,O∶N表示生物體內(nèi)分解蛋白質(zhì)與脂肪和碳水化合物的比值,O∶N比值大,表明動(dòng)物消耗脂肪和碳水化合物多,蛋白質(zhì)消耗的少3.44三種環(huán)芳烴的毒性比較按照張薇提出的抗氧化酶多種指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的方法4生物指標(biāo)監(jiān)測(cè)(1)4種多環(huán)芳烴對(duì)海膽耗氧率和O∶N具有顯著的影響,并且在低濃度(