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胶州湾丁基锡污染状况调查及三丁基锡对常见微藻的毒性研究

作　者: 张丽笑
导　师: 石晓勇；苏荣国
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋化学
关键词: 丁基锡浓度分布特征气相色谱-质谱生态风险评估
分类号: X55
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
引　用: 2次
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内容摘要

有机锡化合物被广泛用于船舶防污涂料、塑料制品中的稳定剂、工业催化剂、农林业杀虫杀菌剂以及木材防腐剂等,已经引起了严重的污染。有机锡化合物中的三丁基锡(TBT)因具有很强的防污特性,所以被广泛的使用,但也被认为是人为因素大量引入海水环境的最毒的化学品之一。海洋浮游植物作为海洋中食物链的初始环节,对环境的变化十分敏感,是良好的海洋环境监测的指示物。因此研究有机锡在环境中的分布及对海洋浮游植物的毒性具有重要的环境意义。本文以丁基锡(TBT、DBT和MBT)为研究对象,优化了海水和沉积物中丁基锡分析检测方法；在此基础上对胶州湾水体和沉积物中丁基锡进行了分析检测,并对污染物的分布特征和影响因素进行了初步讨论；采用风险熵的方法对胶州湾TBT的污染现状进行了初步生态风险评估；用实验室培养的方法,研究了TBT对几种海洋微藻生长的影响,通过半效应浓度(EC50)、非检测效应浓度(NDEC)和细胞粒径等参数描述了TBT对生物基体的毒性影响。主要结论如下：Ⅰ.优化了气相色谱—质谱联用技术检测水体和沉积物中丁基锡的分析方法。优化后水样和沉积物固相微萃取的最佳条件是：反应时间30min,萃取温度40℃,衍生试剂用量为100gL 4%四乙基硼化钠,pH为4.7。确定了样品气质(GC/MS)分析条件,并利用标准品确定了丁基锡特征离子峰,各化合物的监测离子为MBT：121,149,177,235；DBT：121,151,177,207；TBT：121,151,177,207：TeBT:121,177,235,291。水样中各化合物的检测限分别为MBT 11.2 ng/L, DBT 2.6ng/L, TBT 0.6ng/L,相对标准偏差低于14.0%,回收率在70.0%-124.5%之间；沉积物中各化合物的检测限MBT 7.8ng/g, DBT 0.5 ng/g, TBT 0.4 ng/g,相对标准偏差低于10.0%,回收率在75.4%-94.5%之间。Ⅱ.胶州湾水体、沉积物中丁基锡化合物的污染现状如下：水体中各丁基锡的平均含量分别为：MBT,16.7 ng/L; DBT,3.4 ng/L; TBT,4.1 ng/L。空间上,MBT与总丁基锡(∑BT)的分布具有相似的规律：东部的大港和西部前湾港附近浓度高,湾口处和湾中部浓度低的特点；DBT含量相对较低,仅在几个站位中检出,其中在红岛区出现最高值；在调查站位中,TBT含量相差较大,在海西湾附近出现浓度最高值,而湾口处和湾中部浓度较低。表层沉积物中各丁基锡的平均含量为：MBT,18.1ngSn/g; DBT,0.7ngSn/g; TBT,0.9ngSn/g。各丁基锡污染空间分布特征很明显,湾东侧明显高于湾北侧和西侧。通过比较发现,水体和沉积物中各丁基锡的浓度均在东部区域有较高的值,这与东部港口附近海运交通量大及周边大量工业、生活污水的排放有关。Ⅲ.以风险熵(RQ)为标准对生态风险进行初步评估结合调查结果,采用风险熵的评价方法对胶州湾水体中TBT污染对该地区几种敏感水生生物繁殖发育影响的生态风险进行了评价。结果表明：胶州湾大部分水体中TBT污染对当地浮游生物细胞分裂、腹足动物性别发育和牡蛎壳钙化均存在一定的风险,对双壳类动物繁殖的影响稍小。因此应考虑采取必要的风险削减措施,控制胶州湾地区丁基锡的污染。Ⅳ.利用实验室培养研究了TBT对旋链角毛藻(Choetoceros curvisetus)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、裸甲藻(Gymnodinium sp.)、东海原甲藻(Prorocentrum donghainase)和海洋原甲藻(Prorocentrum micans)的毒性作用。研究结果表明：TBT在一定浓度下对五种藻的生长都存在抑制作用,抑制作用随浓度增大而增大,不同藻种的半效应浓度EC50具有明显差异,中肋骨条藻(Skeletonema costatum)>裸甲藻(Gymnodinium sp.)>旋链角毛藻(Choetoceros curvisetus)>海洋原甲藻(Prorocentrum micans)>东海原甲藻(Prorocentrum donghainase);非检测效应浓度NDEC的大小顺序为：中肋骨条藻(Skeletonema costatum)>旋链角毛藻(Choetoceros curvisetus)>裸甲藻(Gymnodinium sp.)>海洋原甲藻(Prorocentrum micans)>东海原甲藻(Prorocentrum donghainase)。通过跟踪测量浮游植物在不同浓度TBT下的生长周期内细胞粒度的变化,初步探讨了粒径与最大生长速率(μmax)和最大种群密度(Bf)的关系,即在TBT存在下,最大种群密度(Bf)、最大生长速率(μmax)与峰值粒径(PD)之间的关系较为复杂,表现出反“U”曲线型或指数增大的趋势等,并不完全符合Allometric关系,显然TBT的存在改变了浮游植物的生长速率、粒径和Bf。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
0 前言  11-12
1 文献综述  12-28
  1.1 有机锡概述  12-15
    1.1.1 有机锡化合物的结构与性质  12
    1.1.2 有机锡化合物进入海洋的途径  12-13
    1.1.3 有机锡化合物对海洋环境的污染及危害  13-15
  1.2 各国有机锡污染的防治对策  15
  1.3 环境样品中有机锡分析检测方法  15-22
    1.3.1 样品前处理方法  15-20
    1.3.2 分析检测技术  20-22
  1.4 三丁基锡生态效应评估  22-27
    1.4.1 三丁基锡对浮游植物的生物毒性效应  22-23
    1.4.2 三丁基锡对浮游植物的生物毒性评估方法  23-27
  1.5 本文研究的目的和意义  27-28
2 环境中丁基锡分析方法的优化  28-45
  2.1 实验部分  28-31
    2.1.1 试剂与仪器  28
    2.1.2 溶液的配置  28-29
    2.1.3 样品预处理方案探讨  29-31
  2.2 结果与讨论  31-43
    2.2.1 水样预处理条件的选择  32-35
    2.2.2 沉积物预处理条件的选择  35-37
    2.2.3 丁基锡特征离子的选择  37-41
    2.2.4 方法的检测限、精密度和回收率  41-43
  2.3 小结  43-45
3 胶州湾丁基锡污染现状及风险评估  45-55
  3.1 胶州湾概况  45
  3.2 实验部分  45-46
    3.2.1 样品采集  45-46
    3.2.2 样品的预处理  46
    3.2.3 样品测定  46
  3.3 结果与讨论  46-53
    3.3.1 水体中丁基锡的污染现状  46-48
    3.3.2 沉积物中丁基锡的污染现状  48-49
    3.3.3 其他区域丁基锡污染状况  49-51
    3.3.4 胶州湾三丁基锡生态风险评估  51-53
  3.4 小结  53-55
4 三丁基锡对常见微藻的毒性研究  55-74
  4.1 实验部分  55-57
    4.1.1 实验材料  55-56
    4.1.2 实验方法  56-57
  4.2 结果与讨论  57-72
    4.2.1 三丁基锡对浮游植物生长的影响  57-60
    4.2.2 五种藻的EC_(50)和NDEC值  60-63
    4.2.3 不同浓度三丁基锡存在下浮游植物峰值粒径(PD)的变化  63-68
    4.2.4 三丁基锡存在下浮游植物最大生长速率及B_f与粒度之间的关系  68-72
  4.3 小结  72-74
5 结论  74-76
参考文献  76-82
附录Ⅰ  82-84
致谢  84-85
个人简历  85
发表的学术论文  85

胶州湾丁基锡污染状况调查及三丁基锡对常见微藻的毒性研究

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