防曬劑和重金屬對海洋微藻的復(fù)合毒性機(jī)制研究

摘要：隨著人們防曬需求的增加，大量的有機(jī)防曬劑釋放到周圍水體中造成污染。同時，有機(jī)防曬劑極易吸附重金屬等污染物，從而影響海洋中微藻的生長。然而，有機(jī)防曬劑與重金屬對海洋微藻的復(fù)合毒性機(jī)制卻尚不明確。本研究選取四種常用有機(jī)防曬劑：對甲氧基肉桂酸辛酯(octylmethoxycinamate，OMC)、4-甲基芐亞基樟腦(4-methylbenzylidenecamphor,4-MBC)、水楊酸-2-乙基己酯(2-ethylhexylsalicylate，EHS)、二苯甲酮-3(Benzophenone-3,BP-3)，在含有重金屬的海水中對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理，探究有機(jī)防曬劑和重金屬對海水小球藻(Chlorellapacifica)生長的抑制作用，觀察其細(xì)胞形態(tài)并測定胞外產(chǎn)物的可溶性總有機(jī)碳（DOC）。研究發(fā)現(xiàn)：四種有機(jī)防曬劑對海洋微藻的生長有顯著的抑制作用。而重金屬存在的情況下，有機(jī)防曬劑對海水小球藻的毒性減弱，其胞外產(chǎn)物的含量也降低，說明重金屬有助于降低有機(jī)防曬劑的毒性作用，減弱海洋微藻的應(yīng)激反應(yīng)。本研究有助于科學(xué)評估防曬劑與重金屬兩種污染物對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，能夠?yàn)樾迯?fù)海洋生態(tài)環(huán)境提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：防曬劑；海水小球藻；胞外聚合物；重金屬1.緒論1.1研究背景1.1.1海水小球藻（Chlorellapacifica）1.1.1.2海水小球藻的意義海洋微藻有著種類較多，繁殖較快的特點(diǎn)，同時在物質(zhì)循環(huán)和能量流動中發(fā)揮重要作用[1]。它們作為海洋水生系統(tǒng)中整個食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)的基礎(chǔ)成分之一，在維持海洋生態(tài)系統(tǒng)平衡穩(wěn)定及生態(tài)系統(tǒng)重要元素循環(huán)的過程中扮演著十分重要的角色。小球藻是一種廣泛分布在水體中的單細(xì)胞綠藻[2]。既能進(jìn)行光能自養(yǎng)，也能利用有機(jī)碳源生長、繁殖，實(shí)現(xiàn)短時間內(nèi)的高速增長，因此應(yīng)用價值很高。例如在工業(yè)領(lǐng)域，小球藻能作為生物吸附劑處理廢水中的有機(jī)、無機(jī)污染物及重金屬，是廢水資源化利用的一個重要助力[3]。本研究擬采用海水小球藻（Chlorellapacifica）作為實(shí)驗(yàn)物種，海水小球藻是一種普生性單細(xì)胞藻[4]，直徑5-10μm，是地球上起源很早，分布廣泛，生長周期短，繁殖速度快，故容易培養(yǎng)，同時對環(huán)境變化敏感，是一種常用來進(jìn)行環(huán)境檢測的模式生物。1.1.1.2海洋微藻的胞外產(chǎn)物在生長過程中，海洋微藻往往會釋放多種代謝產(chǎn)物，包括碳水化合物、氨基酸、酶、脂類、維生素、有機(jī)磷酸以及抑制和促進(jìn)因子等，我們將其統(tǒng)稱為胞外產(chǎn)物（Extracellularproducts,ECP），它們是海水中化學(xué)物質(zhì)的關(guān)鍵來源之一[5]。ECP在海洋生態(tài)系統(tǒng)中作用甚廣[6]。它不僅能夠通過菌藻互作，促進(jìn)微生物群落的建立，參與營養(yǎng)循環(huán)，還能影響到海洋生物的攝食行為。在面臨海洋環(huán)境中日益增多的污染物時，ECP更是發(fā)揮了極為重要的保護(hù)功能，那就是作為污染物接觸細(xì)胞的第一道屏障，在一定程度上對常規(guī)污染物的毒性效應(yīng)進(jìn)行抑制，保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)，維持穩(wěn)態(tài)[7]。研究還表明，通過生物吸附，EPS在藻類抵御污染時可以作為藻類應(yīng)激的重要一環(huán)，減緩有毒物質(zhì)的毒害作用[8]。一方面，能夠顯著影響藻類團(tuán)聚體的理化性質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞免受脫水等。另一方面，EPS還能作為碳庫，響應(yīng)環(huán)境變化，為微藻的生長和適應(yīng)提供必要的支持。綜上所述，EPS作為海洋微藻胞外產(chǎn)物的重要組成，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有多重功能，對維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)具有重要意義。1.1.2防曬劑污染1.1.2.1防曬劑防曬劑由于能保護(hù)人類皮膚免受紫外線傷害的特性，正被廣泛應(yīng)用于個人護(hù)理產(chǎn)品中。其中有機(jī)紫外防曬劑(OrganicUVfilters)可吸收紫外線，用途更廣,常用的有機(jī)紫外防曬劑包括肉桂酸類、二苯甲酮類、樟腦衍生物類、水楊酸類等[9]。本研究擬選取四種用量較大，且具有一定環(huán)境毒性的有機(jī)紫外防曬劑：對甲氧基肉桂酸辛酯（OMC）、二苯甲酮-3（BP-3）、4-甲基芐亞基樟腦（4-MBC）以及水楊酸-2-乙基己基酯（EHS），進(jìn)行小球藻毒性試驗(yàn)。1.1.2.1防曬劑的致毒效應(yīng)近年來，有機(jī)紫外防曬劑的污染問題日漸嚴(yán)重，在多處水體中被頻繁檢出，對水生生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這類新興的環(huán)境污染物通過多種途徑進(jìn)入水生環(huán)境，其中游泳等娛樂活動的直接輸入和廢水處理廠的間接輸入是兩大主要來源。由于有機(jī)紫外防曬劑的高度親脂性，它們?nèi)菀自谏矬w中富集起來[10]。目前已有多個研究著眼于有機(jī)紫外防曬劑污染對水生生物造成的負(fù)面影響[11]。有機(jī)防曬劑是會對海洋微藻的生長和光合作用產(chǎn)生負(fù)面影響的。這些化合物通過抑制微藻的光合作用，進(jìn)一步影響它們的生長和繁殖。例如，BP-3會導(dǎo)致藻類體內(nèi)光合作用色素減少，之后進(jìn)一步影響藻類植物光合作用，導(dǎo)致其生長速度下降。研究表明，BP-3能還夠抑制萊茵衣藻(C.reinhardtii)的生長速率和一些酶的活性，影響線粒體功能、誘導(dǎo)活性氧的生成[10]。除了直接的影響外，有機(jī)防曬劑還可能通過影響海洋微藻的胞外產(chǎn)物來間接影響生態(tài)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，暴露于防曬劑的微藻胞外多糖、蛋白質(zhì)等胞外產(chǎn)物的組成和量會發(fā)生變化。這些變化作用于微藻與微生物群落的相互作用來影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能[12]。1.1.3重金屬污染1.1.3.1重金屬重金屬，作為地殼中的自然元素，其在水環(huán)境中的含量因人類活動的增加而顯著上升。水生環(huán)境中的重金屬主要來源于工業(yè)廢水。這些重金屬具有難降解和易轉(zhuǎn)化的特性，一旦進(jìn)入水生系統(tǒng)，便容易被生物體吸收并積累，沿著食物鏈富集，對生物健康造成嚴(yán)重威脅[13]。1.1.3.2重金屬對藻類的致毒效應(yīng)藻類對重金屬較為敏感，會引發(fā)多個方面的毒性效應(yīng)。首先，重金屬會干擾藻類的生長代謝，導(dǎo)致細(xì)胞色素減少、細(xì)胞結(jié)構(gòu)畸變[14]。此外，重金屬還會與酶結(jié)合，改變其結(jié)構(gòu)，從而影響酶的活性，進(jìn)一步加劇對藻類生理功能的損害。這些變化不但影響了藻類的正常生理功能，還可能影響其在水生生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)功能。重金屬種類不同，對藻類的影響也有差異。例如，Cd是即使在低濃度下也能對藻類產(chǎn)生較為明顯的毒性效應(yīng)。而Cu和Zn是藻類生長所必需的微量元素，一般在高濃度下才會對藻類產(chǎn)生毒害作用[14]。值得注意的是，微藻通過其分泌的胞外產(chǎn)物對重金屬離子進(jìn)行吸附[15]。胞外產(chǎn)物中多種基團(tuán)與重金屬離子形成共價鍵，使重金屬在細(xì)胞表面發(fā)生聚集。這種生物吸附過程不需要消耗能量，在死亡的藻細(xì)胞中也能發(fā)生。重金屬對藻類的具體作用機(jī)制和生態(tài)效應(yīng)已有部分研究，本實(shí)驗(yàn)主要聚焦于防曬劑與重金屬共同的毒性效應(yīng)，但并未進(jìn)行重金屬定量處理，而是將其作為變量。1.2研究意義有機(jī)防曬劑作為新興的海洋污染物，其對海洋生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響尚未了解完全。盡管已經(jīng)有一些關(guān)于有機(jī)防曬劑對海洋微藻的影響機(jī)制研究，但仍然存在許多未知領(lǐng)域。需要更深入地探討有機(jī)防曬劑對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及如何通過減少其危害或開發(fā)更環(huán)保的替代品來降低這些風(fēng)險。微藻在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演著多種角色，包括促進(jìn)微生物群落的建立、參與營養(yǎng)循環(huán)、影響海洋生物的攝食行為等。同時微藻參與著海洋中的元素循環(huán)。有機(jī)防曬劑可能通過改變胞外產(chǎn)物的組成和量，間接影響元素循環(huán)。有機(jī)防曬劑可能通過改變微藻的生理狀態(tài)和代謝活動，影響微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響海洋生物多樣性。此外，有機(jī)防曬劑與重金屬兩種污染物的復(fù)合毒性研究還存在空白，了解二者對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響可以為污染治理提供科學(xué)依據(jù)。綜上所述，研究有機(jī)防曬劑與重金屬對海洋微藻的影響，不僅對于理解海洋生態(tài)系統(tǒng)具有科學(xué)價值，而且對于指導(dǎo)環(huán)境保護(hù)的實(shí)踐、促進(jìn)海洋環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。2材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑本實(shí)驗(yàn)所用的海水小球藻由上海光語生物科技有限公司所提供。使用的海水來自于中國海南省文昌市鋪前鎮(zhèn)周圍海岸。所有有機(jī)防曬劑均使用二甲基亞砜（DMSO）增溶。表1海水培養(yǎng)基（F/2培養(yǎng)基）Tab.1seawatermedium(F/2medium)營養(yǎng)鹽化學(xué)藥品母液含量氮NaNO375g/L磷NaH2PO4·2H2O5.62g/L硅NaSi2O3·9H2O30g/L微量1Na2EDTA4.36g/LFeCl3·6H2O3.15g/L微量2CuSO4·5H2O0.0098g/LZnSO4·7H2O0.022g/LCoCl2·6H2O0.01g/LMnCl2·4H2O0.18g/L維生素1VitaminB10.1g/L維生素2VitaminB120.0005g/LVitaminH0.0005g/L表2設(shè)備與儀器Tab.2equipmentandinstruments儀器名稱型號廠家智能人工氣候箱HP250GS瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司超純水機(jī)UPR-II-10TNZ優(yōu)普超純科技有限公司紫外分光光度計SP-756P普析通用儀器有限責(zé)任公司光學(xué)顯微鏡BA210奧林巴斯（中國）有限公司離心機(jī)TDZ5-WS湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司電子天平/Mettler,瑞士微孔濾膜GF/FWhatman，英國總有機(jī)碳分析儀TOC-L-CPN島津儀器（蘇州）有限公司隔膜真空泵GM-0.5A津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司鹽度計LS10T廣州速為電子科技有限公司立式自動壓力蒸汽滅菌器GR85DA美國ZEALWAY儀器股份有限公司2.2藻種擴(kuò)培2.2.1接種1.接種海洋小球藻前所有實(shí)驗(yàn)用具和培養(yǎng)基需經(jīng)過高溫高壓滅菌處理，用F/2培養(yǎng)基作為營養(yǎng)源來培養(yǎng)海水小球藻。海水需以濾膜(孔徑0.22μm)過濾。2.將培養(yǎng)基倒入干凈的250mL的錐形瓶，用透氣封口膜封住瓶口。置于高壓滅菌鍋中進(jìn)行121℃，30分鐘的高壓滅菌，室溫冷卻。3.在無菌操作臺上進(jìn)行小球藻接種，接種密度約為5×10?cells/mL，置于人工氣候箱中培養(yǎng)。為貼近自然環(huán)境，將人工氣候箱光暗周期比設(shè)置為9ｈ：15ｈ，光照強(qiáng)度為6000lux，溫度（25±0.1）°Ｃ，每天定時人工搖瓶1次，以防止小球藻附壁或下沉。2.2.2培養(yǎng)培養(yǎng)十天后，進(jìn)行再次轉(zhuǎn)接，擴(kuò)大培養(yǎng)，以保證每組實(shí)驗(yàn)組的藻種都能夠同批等量供應(yīng)。在擴(kuò)大培養(yǎng)小球藻的過程中，我們發(fā)現(xiàn)初接種的1~5天內(nèi)，藻密度呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，這一階段稱作延緩期，即小球藻對培養(yǎng)環(huán)境的適應(yīng)階段；接種第6天后，小球藻的密度呈現(xiàn)指數(shù)型增加，此時為小球藻的對數(shù)生長期，小球藻的生物量也在迅速增加，這一階段的小球藻可作為實(shí)驗(yàn)微藻；在第13天之后，小球藻的密度增長變得緩慢且趨于平緩，此階段為小球藻生長的穩(wěn)定期，小球藻的活性和對環(huán)境變化的敏感性都有所降低，不適應(yīng)實(shí)驗(yàn)所需。故本次實(shí)驗(yàn)選用第6天至第13天的小球藻進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)[16]。2.3防曬劑與重金屬對小球藻的抑制效應(yīng)將藻液接種到F/2培養(yǎng)液中，混勻，使初始藻密度約為5×10?cells/mL，然后將混勻后的藻液分裝到250mL錐形瓶中，每瓶加入250mL藻液，將一組加入75μL二甲基亞砜（DMSO）做對照組，處理組分別加入75μL的300μg/LBP-3、4-MBC、EHS、OMC的DMSO溶液，混勻。其培養(yǎng)條件同2.2培養(yǎng)，每組各設(shè)置3個平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)持續(xù)5天，于第5天進(jìn)行取樣分析。2.3.1藻細(xì)胞密度的測定分別于第一天和第五天取10mL樣品,搖勻取出0.1μL，用血細(xì)胞計數(shù)板鑒定藻細(xì)胞密度，血細(xì)胞計數(shù)板為25×16型。取計數(shù)室四角、中央中方格進(jìn)行計數(shù)，若有細(xì)胞壓在方格界限上，應(yīng)當(dāng)計右方和上方兩邊及其夾角上的細(xì)胞數(shù)。為確保計數(shù)準(zhǔn)確性，需要避免某一方格內(nèi)細(xì)胞數(shù)過多,應(yīng)當(dāng)對樣液進(jìn)行適當(dāng)稀釋。還需要避免細(xì)胞分布不均,必須要把樣液搖勻后進(jìn)行計數(shù)[17]。計算公式如下：小球藻生物量（細(xì)胞數(shù)）/mL=每個小方格的細(xì)胞平均數(shù)×400×10000×稀釋倍數(shù)。2.3.2細(xì)胞密度抑制率計算公式如下：細(xì)胞密度抑制率（%）=[（對照組細(xì)胞密度?處理組細(xì)胞密度）/對照組細(xì)胞密度]×100%2.3.3小球藻細(xì)胞形態(tài)的觀察使用普通光學(xué)顯微鏡觀察生長5d的海水小球藻形態(tài)。首先將生長5d的藻液搖勻，取1~2滴藻液滴到載玻片，沿邊緣小心蓋上蓋玻片，防止氣泡產(chǎn)生影響觀察。將制片后的載玻片放在顯微鏡物鏡下，觀察細(xì)胞形態(tài)。2.4防曬劑與重金屬對小球藻胞外產(chǎn)物的影響取分析純鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）置于105-120°C溫度下1h，去除其中的水分，隨后精確稱量2.125g的KHP。將KHP放入1L容量瓶中，用零水（即去離子水）溶解。零水可以確保溶液中不含雜質(zhì)，添加零水至1L刻度處，并混合均勻，得到標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。建立標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖1所示）取對照組和實(shí)驗(yàn)組第5天的藻液樣品，于離心機(jī)中以3000r/min離心10分鐘后，得到上清液樣品。測定樣品DOC（可溶性有機(jī)碳），表示藻液所含可溶性有機(jī)碳的量。圖1標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure1Standardcurve2.5重金屬濃度測定2.5.1標(biāo)準(zhǔn)使用液配置分別配置每mL含鎘0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0μg2%鹽酸溶液，每mL含銅0.0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5μg2%硝酸溶液，每mL含鋅0.0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5μg2%鹽酸溶液。2.5.2測定從各組小球藻中分別取出50mL藻液。將取出的藻液放入離心機(jī)內(nèi)，以3000rpm的速度離心10分鐘，得到上清液。離心后，小心地將上清液轉(zhuǎn)移出來，作為后續(xù)分析的樣品。這個步驟需要小心操作，以避免將藻細(xì)胞混入上清液中。所有樣品利用原子吸收分光光度計在特定波長下進(jìn)行重金屬含量測定。原子吸收分光光度計是一種能夠測量樣品中特定元素含量的儀器。通過選擇特定的波長，可以測量出樣品中某種重金屬的含量。每組進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，增加實(shí)驗(yàn)的可靠性和準(zhǔn)確性。2.6環(huán)境因子對小球藻的影響2.6.1鹽度測定海水鹽度采用鹽度計測定。用一次性的3mL膠頭滴管吸取1mL藻液，滴在鹽度計上，蓋上蓋子待讀數(shù)穩(wěn)定不變后，記下鹽度讀數(shù)。用去離子水洗滌后，用濾紙吸干水分，繼續(xù)測定下一個樣品。2.6.2pH測定采用電位法測定pH。取藻液置于50mL三角瓶中，將pH計的電極插入待測液中，靜置1min后，讀數(shù)，記下pH。取出電極，用超純水洗滌后，立刻用干凈濾紙吸干水分，再繼續(xù)測定下一個樣品。每測定5-6個樣品后用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液檢查。2.7數(shù)據(jù)分析使用OfficeExcel2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示，使用SPSS24.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析，采用單因素ANOVA檢驗(yàn)，LSD法進(jìn)行多重比較;使用Origin2022對數(shù)據(jù)分析結(jié)果作圖。2.8技術(shù)路線3結(jié)果與討論3.1防曬劑與重金屬對小球藻的抑制效應(yīng)3.1.1藻細(xì)胞密度圖2不同防曬劑處理第一天及第五天藻密度Figure2Algaedensityonday1andday5treatedwithdifferentsunscreens在含有重金屬的海水中以防曬劑對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理后，相較對照組而言，所有處理組的小球藻藻密度均呈現(xiàn)顯著下降的趨勢。對照組在第五天的藻密度為2.087×10?cells/mL，而處理組的藻密度則主要集中在9×10?cells/mL左右。值得注意的是，盡管EHS處理組的藻密度相較于其他處理組較大，達(dá)到了1.373×10?cells/mL，但在實(shí)驗(yàn)開始前，EHS處理組的藻密度就已經(jīng)高于其他處理組，其初始藻密度為7.13×10?cells/mL，相較其他處理組的4.33×10?cells/mL、5.13×10?cells/mL和5.4×10?cells/mL更高。我們可以認(rèn)為，盡管處理組之間藻密度存在差異，但各組的藻密度長勢相差并不大。忽略初始藻密度等因素的影響，在生物量所受影響方面，幾種防曬劑綜合重金屬的呈現(xiàn)的抑制作用是相似的，未表現(xiàn)出明顯差異。3.1.2細(xì)胞密度抑制率圖3不同防曬劑細(xì)胞密度抑制率Figure3Celldensityinhibitionrateofdifferentsunscreens經(jīng)過計算分析，我們得到了如圖4所示的抑制率數(shù)據(jù)。在四種選取的防曬劑中，EHS的抑制率顯著低于其他防曬劑，僅為34.21%。相比之下，其他三種防曬劑的抑制率均大于50%，顯示出較強(qiáng)的抑制作用。雖然這三種防曬劑的抑制率相差不大，但BP-3的抑制率仍為最高，達(dá)到了56.25%。值得注意的是，OMC和4-MBC的抑制率相同，均為55.29%，表明它們在抑制效果上較為接近。3.1.3小球藻細(xì)胞形態(tài)圖4-1對照組圖4-2EHS圖4-3BP-3圖4-44-MBC圖4-5OMC以上小球藻觀察均在光學(xué)顯微鏡100×10倍下進(jìn)行小球藻呈典型的圓球形，胞體直徑介于5至10微米之間。在含有重金屬的海水中以防曬劑對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理后，觀察到對照組與處理組在細(xì)胞形態(tài)上并未展現(xiàn)出顯著差異，與過往研究中防曬劑對微藻形態(tài)的毒性效應(yīng)不符合。為了更全面地了解小球藻受到的影響，我們還需要進(jìn)一步分析其他生理生化指標(biāo)的變化，更深入地探討防曬劑和重金屬對小球藻生長和代謝的復(fù)合毒性機(jī)制。3.2防曬劑與重金屬對小球藻胞外產(chǎn)物的影響圖5不同防曬劑處理后DOC值Figure5DissolvedOrganicCarbonaftertreatmentwithdifferentsunscreens在含有重金屬的海水中以防曬劑對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理后，各組可溶性有機(jī)碳（DOC）含量均呈現(xiàn)減少趨勢。具體而言，對照組的DOC含量為125.5mg/L，而OMC、4-MBC和EHS處理組的DOC含量降低的幅度相對較小，分別為120.23mg/L、116.31mg/L和119.17mg/L。然而，值得注意的是，BP-3處理組的DOC含量下降幅度較顯著，降低至100.39mg/L。各組胞外產(chǎn)物分泌都受到抑制，尤其BP-3處理組，抑制作用極為顯著。即重金屬存在的情況下，海水小球藻胞外產(chǎn)物的含量降低。3.3重金屬濃度圖6-1不同防曬劑處理后藻液Cd濃度Figure6-1cadmiumconcentrationinalgalsapaftertreatmentwithdifferentsunscreens圖6-2不同防曬劑處理后藻液Cu濃度Figure6-2AlgaeCopperconcentrationaftertreatmentwithdifferentsunscreens圖6-3不同防曬劑處理后藻液Zn濃度Figure6-3zincconcentrationinalgalsapaftertreatmentwithdifferentsunscreens據(jù)圖6-1可知，與對照組0.0039mg/L的Cd相比，OMC、4-MBC、EHS的Cd濃度較高，達(dá)到了0.0050mg/L以上，而BP-3的Cd濃度較小，為0.0036mg/L。而由圖6-2知，與對照組0.0079mg/L的Cu相比，所有處理組（包括OMC、4-MBC、EHS和BP-3）的Cu濃度都更大。OMC、BP-3分別為0.0169和0.0178mg/L。4-MBC處理組Cu濃度最大，達(dá)到了0.0367mg/L，EHS次之，為0.0278mg/L。Zn濃度與Cu濃度分布相同。所有處理組的Zn濃度都有所增加，與對照組0.0028mg/L的Zn相比，OMC、4-MBC、EHS、BP-3的Zn濃度均較大，但有所差異，其中OMC、BP-3的較小，分別為0.0243和0.0145mg/L。4-MBC最大，達(dá)到了0.0412mg/L。EHS次之，為0.0314mg/L。三種重金屬的濃度數(shù)據(jù)，正好與胞外產(chǎn)物的DOC含量相契合，肯定了重金屬存在的情況下，海水小球藻胞外產(chǎn)物的含量會降低的結(jié)論。并且重金屬含量越低，DOC越低，說明胞外產(chǎn)物分泌越少。3.4環(huán)境因子對小球藻的影響3.4.1鹽度圖7不同防曬劑處理后藻液鹽度Figure7Algaesalinityaftertreatmentwithdifferentsunscreens各組鹽度均保持在相同的水平，即35‰，因此我們可以排除鹽度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。3.4.2pH圖8不同防曬劑處理后藻液pHFigure8AlgaepHaftertreatmentwithdifferentsunscreens經(jīng)過測定，發(fā)現(xiàn)各處理組之間的pH值存在差異。盡管這些差異可能潛在地影響各參數(shù)的測定，尤其是對重金屬吸附過程的影響，但由于實(shí)際數(shù)值的差距相對較小，這種影響可能并不顯著。以圖8為例，對照組的pH值為8.47。在OMC、4-MBC、EHS、BP-3等不同處理?xiàng)l件下，藻液的pH值均有所上升。具體來說，EHS處理組的pH值最高，為9.38；其次是4-MBC處理組，pH值為9.29；OMC處理組的pH值為9.05；而BP-3處理組的pH值相對較低，為8.97。這些細(xì)微的pH值變化可能在一定程度上反映了不同處理?xiàng)l件對藻液環(huán)境的影響，但具體影響程度可能需要另外進(jìn)行研究和分析。4結(jié)論與展望4.1結(jié)論1.在含有重金屬的海水中對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理后，我們發(fā)現(xiàn)防曬劑會顯著抑制海水小球藻的生長，使其生物量低于正常生長的情況。不同防曬劑表現(xiàn)出了不同的抑制率：EHS的抑制率較低，而OMC、4-MBC、BP-3顯示出較強(qiáng)的抑制作用，其中BP-3的抑制率最高，OMC和4-MBC的抑制率次之，且抑制效果較為接近。此外，對照組與處理組在細(xì)胞形態(tài)上并未展現(xiàn)出差異。2.在含有重金屬的海水中對小球藻進(jìn)行5天的脅迫處理后，各組溶液鹽度均保持在相同的水平，可以排除鹽度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。而各防曬劑處理組之間的pH值存在差異。不同處理?xiàng)l件下，藻液的pH值均有所上升。EHS處理組的pH值最高，其次是4-MBC處理組、OMC處理組，而BP-3處理組的pH值最低。但由于實(shí)際數(shù)值的差距較小，不會造成顯著影響。3.經(jīng)過防曬劑處理后，各組藻液中胞外產(chǎn)物測得的DOC含量均呈現(xiàn)減少趨勢。尤其是BP-3處理組，DOC含量下降幅度較顯著。這表明，BP-3處理組的胞外產(chǎn)物分泌受到顯著的抑制。結(jié)合三種重金屬濃度分析后，我們發(fā)現(xiàn)：BP-3處理組的Cd、Cu、Zn濃度基本都低于其他防曬劑處理組，與DOC濃度的變化趨勢吻合，OMC和EHS處理組也展現(xiàn)出了類似的趨勢。但4-MBC組的數(shù)據(jù)并不符合這一規(guī)律，說明它的毒性機(jī)制有所不同。綜合以上，我們得出結(jié)論：重金屬的存在，有助于降低有機(jī)防曬劑的毒性作用，減弱海洋微藻的應(yīng)激反應(yīng)。因此作為應(yīng)激反應(yīng)的重要組成部分，胞外產(chǎn)物的含量相應(yīng)降低。4.2展望本研究有助于科學(xué)評估防曬劑與重金屬兩種污染物對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，能夠?yàn)樾迯?fù)海洋生態(tài)環(huán)境提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，許多數(shù)據(jù)的影響機(jī)制尚未深入了解，應(yīng)后續(xù)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究；以及應(yīng)使用更多種類的海洋微藻及防曬劑，結(jié)合重金屬進(jìn)行研究，深入探討，并從中揭示防曬劑和重金屬對微藻的聯(lián)合毒性抑制作用，為客觀評價這兩種污染物的海洋生態(tài)影響提供依據(jù)[18]。參考文獻(xiàn)：賈順義.不同鹽度及氮磷濃度對紫球藻生長代謝的影響[D].大連理工大學(xué),2006.李國強(qiáng).植物激素誘導(dǎo)微藻生產(chǎn)生物柴油和高附加值次生代謝物的研究[D].山東理工大學(xué),2016.劉思彤.微塑料在水體中對重金屬的吸附及對小球藻聯(lián)合毒性研究[D].天津大學(xué),2021.李瑤.普生小球藻培養(yǎng)條件及脂肪酸提取工藝優(yōu)化[D].東北林業(yè)大學(xué),2013.荊紅梅.海洋微藻胞外產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)研究[D].廈門大學(xué),2002.劉錚錚.典型微塑料與微藻的交互作用機(jī)制與機(jī)理研究[D].天津大學(xué),2020.蘇芳,蘇明德.PAN微塑料脅迫下胞外聚合物對小球藻生長及光合特性的影響[J].生物化工,2023,9(04):35-38.辛月星.不同Na~+離子強(qiáng)度下菌藻團(tuán)聚過程表征及機(jī)制研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2020.董為.典型二苯甲酮類紫外防曬劑在氯化、氯胺化、UV/氯