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栉孔扇贝对石油烃蓄积及响应的初步研究

作　者: 赵美丽
导　师: 庄峙厦
学　校: 国家海洋局第一海洋研究所
专　业: 海洋化学
关键词: 栉孔扇贝石油烃富集效应 DNA损伤毒理学指标
分类号: X174
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

贝类是一类世界性分布的沿岸底栖双壳类海洋动物,分布范围广,生活方式固定,对其生活环境中的石油烃等污染物具有较强的生物蓄积作用。很多国家把贻贝和牡蛎等贝类作为污染物污染的指示生物,广泛应用于海洋污染的生物监测中。栉孔扇贝是我国近海海域重要的经济贝类,年产量约1.2×107吨,占我国水产品总量的25%和海水养殖总量的80%以上,人们食用受石油烃及其衍生出的致癌物质特别是多环芳烃污染的贝类时,能够危及自身的健康和安全。本文采用半静态暴露实验方法,研究了栉孔扇贝对石油烃的蓄积及响应变化。本论文主要工作及结论如下:1、优化了超声波法提取扇贝体内石油烃的条件,并采用所建立的方法检测了青岛近海湖岛和沙子口两个区域的扇贝整体及其分组织中石油烃含量。超声波法提取扇贝体内石油烃的最佳条件:以二氯甲烷做萃取剂和洗脱剂,超声功率160W,时间5min,重复3次。湖岛扇贝和沙子口扇贝石油烃含量分别为164.1mg/kg dw和119.5mg/kg dw,污染指数为1.3和0.95,表明湖岛海域贝类受石油烃污染严重。各分组织总石油烃含量为鳃>消化腺>外套膜>肌肉。沙子口扇贝体内主要以三环的菲及C15～C28正构烷烃为主,湖岛扇贝则以两环的萘及C13～C35正构烷烃为主,湖岛区域的污染源表现为多种石油组分,包括润滑油、柴油、汽油和原油等的污染。2、以原油水溶性组分为污染物,在4个不同浓度下(对照组、0.08mg/L、0.21mg/L、0.88mg/L)对扇贝进行暴露实验,检测了不同时间扇贝体内石油烃含量,分析了扇贝体内主要的正构烷烃和多环芳烃的分布规律。不同浓度组扇贝体内石油烃含量随时间变化规律不同:对照组石油烃含量在96.19~111.60 mg/kg dw范围内,变化不大;0.08mg/L浓度组扇贝第1d富集石油烃含量达到138.37mg/kg dw,随后降低,第7d时富集达到最高含量145.19 mg/kg dw,暴露实验结束时为112.89mg/kg dw,在可食用范围内(石油烃含量≤124.5mg/kg dw),表明低浓度污染下扇贝对石油烃以代谢为主;0.21mg/L和0.88mg/L浓度组扇贝体内石油烃含量呈现先增大后降低的趋势,与水体石油烃浓度经过4d达到平衡,含量分别为268.58 mg/kg dw和298.83 mg/kg dw,3d恢复性实验结束时,浓度为204.98 mg/kg dw和257.39mg/kg dw,远高于对照组含量,当污染浓度超出一定范围时,石油烃在扇贝体内蓄积。扇贝体内正构烷烃分布以C10~C31为主,其中C15~C23为扇贝可代谢的烷烃,C24~C31为扇贝主要富集的烷烃。多环芳烃中2-3环的化合物以萘和菲为主,≥4环的化合物以屈为主。3、采用彗星实验方法检测了石油烃污染下栉孔扇贝血淋巴细胞的DNA损伤程度。结果表明暴露实验期间彗星尾长和尾矩随石油烃浓度升高而增加,呈现明显的剂量-效应关系;随污染时间延长,0.21mg/L和0.88mg/L浓度组扇贝血淋巴细胞DNA损伤程度增加。3d恢复实验后,各浓度组DNA损伤程度均有所恢复。4、测定了不同石油烃污染下不同时间受试栉孔扇贝鳃和消化腺组织的MDA含量、谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferase,GST)、过氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化酶(glutathione peroxidase,GPx)等毒理学指标,分析了其变化规律以探讨石油烃污染对栉孔扇贝的毒理。除CAT外栉孔扇贝消化腺组织MDA含量和GST、SOD活性均高于鳃组织,这与消化腺中肝组织的解毒功能相关。相同暴露时间时,随石油烃浓度增加各实验组鳃组织MDA含量降低,呈现明显的剂量-效应关系;随污染胁迫时间增加,各浓度组鳃组织MDA含量呈现出“降低-增大-降低”的时间效应关系,消化腺MDA含量则呈现“增大-降低”的时间效应关系。对照组中鳃组织的GST活性没有明显变化,0.08mg/L浓度组呈现“增大-降低”的时间效应关系,表明低浓度下鳃组织的GST活性被诱导,随污染时间延长而被抑制;0.21mg/L和0.88mg/L浓度组鳃组织GST活性呈现“降低-增大-降低”的时间-效应关系;各浓度组中消化腺GST活性变化没有明显规律。0.08mg/L和0.21mg/L浓度组中,鳃和消化腺组织SOD活性呈现“降低-增大-降低”的时间效应关系。各浓度组鳃组织以及0.21mg/L和0.88mg/L浓度组消化腺组织的CAT活性呈现“降低-升高-降低”的时间效应关系。各浓度组中,消化腺组织GPx活性的变化为“增大-降低”的时间效应关系。以上变化规律表明鳃组织MDA含量和GST活性、鳃和消化腺组织CAT、SOD活性变化均可以作为扇贝受到石油烃污染的生物标志物。总之,通过本论文的研究工作,建立了扇贝体内石油烃提取的快速方法,探讨了石油烃污染下栉孔扇贝对石油烃的蓄积效应,及DNA损伤程度和毒理学指标的变化,有助于理解石油烃对海洋生物的毒害作用和机理,为溢油损害研究及环境污染效应评估等提供基础数据和技术支持。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-16
第一章绪论  16-34
  1.1 海上溢油的危害  16-18
    1.1.1 溢油对浮游生物的危害  16-17
    1.1.2 溢油对贝类的危害  17
    1.1.3 溢油对鱼类的危害  17-18
  1.2 生物体内石油烃测量方法的研究现状  18-19
  1.3 生物体对石油烃的富集、代谢研究  19
  1.4 应用生物标志物监测环境污染的研究  19-26
    1.4.1 DNA 损伤检测  20-22
    1.4.2 污染物胁迫下膜脂过氧化研究  22
    1.4.3 污染物胁迫下抗氧化防御系统的研究现状及其测定原理  22-26
  1.5 论文的立题依据和研究内容  26-27
    1.5.1 立题依据  26-27
    1.5.2 研究内容  27
  参考文献  27-34
第二章栉孔扇贝体内石油烃提取和测量方法的建立  34-47
  前言  34
  2.1 实验部分  34-37
    2.1.1 实验仪器及试剂  34-35
    2.1.2 样品及样品前处理  35
    2.1.3 超声波萃取及条件优化实验  35
    2.1.4 荧光测试条件  35-36
    2.1.5 气相色谱/质谱（GC/CS）分析条件  36-37
    2.1.6 正交实验的数据分析  37
  2.2 结果及讨论  37-44
    2.2.1 正交实验结果分析  37-39
    2.2.2 加标回收及检出限实验结果  39
    2.2.3 扇贝不同组织石油烃含量分布  39-41
    2.2.4 扇贝体内正构烷烃和多环芳烃的组成  41-44
  2.3 小结  44-45
  参考文献  45-47
第三章石油烃在栉孔扇贝体内的蓄积效应研究  47-60
  前言  47
  3.1 实验部分  47-49
    3.1.1 仪器和试剂  47-48
    3.1.2 栉孔扇贝样品  48
    3.1.3 原油水溶性母液的制备  48
    3.1.4 石油烃暴露实验  48-49
    3.1.5 栉孔扇贝体内石油烃的提取及测量  49
  3.2 结果与讨论  49-57
    3.2.1 栉孔扇贝体内总石油烃含量的变化  49-50
    3.2.2 正构烷烃在栉孔扇贝体内的蓄积效应  50-53
    3.2.3 多环芳烃在栉孔扇贝体内的蓄积效应变化  53-57
  3.3 小结  57-58
  参考文献  58-60
第四章彗星实验法检测石油烃对栉孔扇贝血淋巴细胞DNA 的损伤  60-70
  前言  60
  4.1 实验部分  60-63
    4.1.1 实验仪器及试剂  60-61
    4.1.2 扇贝暴露实验样品及血细胞提取  61
    4.1.3 彗星试验  61-63
    4.1.4 数据分析  63
  4.2 结果与讨论  63-68
    4.2.1 石油烃对栉孔扇贝血淋巴细胞DNA 尾长的影响  64-65
    4.2.2 石油烃对栉孔扇贝血淋巴细胞DNA 尾矩的影响  65-68
  4.3 小结  68
  参考文献  68-70
第五章石油烃污染下栉孔扇贝抗氧化酶系统的响应研究  70-88
  前言  70-71
  5.1 实验部分  71-72
    5.1.1 仪器与试剂  71
    5.1.2 石油烃暴露实验  71
    5.1.3 粗酶液的提取  71
    5.1.4 各种指标和蛋白浓度的测定方法及活性单位定义  71-72
    5.1.5 数据的处理和分析方法  72
  5.2 结果与讨论  72-85
    5.2.1 石油烃对栉孔扇贝的氧化胁迫  72-81
      5.2.1.1 石油烃污染对栉孔扇贝脂质过氧化的影响  72-74
      5.2.1.2 石油烃污染对栉孔扇贝GST 活性的影响  74-76
      5.2.1.3 石油烃污染对栉孔扇贝SOD 活性的影响  76-78
      5.2.1.4 石油烃污染对栉孔扇贝CAT 活性的影响  78-79
      5.2.1.5 石油烃污染对栉孔扇贝GPx 活性的影响  79-81
    5.2.2 石油烃影响栉孔扇贝体内生化指标之间的相关性  81-82
      5.2.2.1 石油烃影响栉孔扇贝鳃组织生化指标之间的关系  81-82
      5.2.2.2 石油烃影响栉孔扇贝消化腺组织生化指标之间的关系  82
    5.2.3 石油烃含量与栉孔扇贝体内各生化指标之间的关系  82-85
  5.3 小结  85-86
  参考文献  86-88
第六章结论与展望  88-91
  6.1 结论  88-90
  6.2 展望  90-91
附录I 彗星实验所需溶液的配制  91-92
附录Ⅱ发表论文和专利  92-93
致谢  93-94

栉孔扇贝对石油烃蓄积及响应的初步研究

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