六溴环十二烷对日本虎斑猛水蚤的毒性及生物富集性研究

摘要

六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane，HBCD，C12H18Br6)作为全球用量最多的三大溴代阻燃剂之一（另外两种是多溴联苯醚Polybrominated diphenylethers，PBDEs和四溴双酚ATetrabromobisphenonal A，TBBPA），被广泛应用于纺织材料、电子产品和建筑绝热材料中，具有阻燃效果好、成本低等特点。由于HBCD本身的持久性有机污染物特性及其使用量的不断增加，由它产生的环境问题也逐渐引起科研工作者的关注。2013年5月，HBCD被正式列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中。
　　工业上生产的HBCD(tHBCD)有多种立体异构体，其中主要成分为三对手性异构体(±)α-、β-和γ-HBCD。这三种异构体的物理化学性质不同，且在不同的环境介质和不同的生物体内，它们的组成比例也存在较大差异。根据已有的毒性实验研究结果表明，三种异构体在不同生物体内以及在同种生物体的不同器官内的含量水平和代谢速率不同，可能导致生物差异性富集。区分了解不同异构体的不同毒性以及生物富集性对于污染物的生态风险评价、建立适当的污染物管理体系具有十分重要的作用。但目前对HBCD异构体毒性的区分研究还比较少，且现有研究多针对淡水环境，使用淡水生物作为毒性实验受试生物;而海洋作为各种污染物的最终归趋，关于HBCD对海洋环境和海洋生物可能造成的毒性研究依然缺乏。故本文旨在选取一种合适的海洋模式生物来研究HBCD及三种主要异构体对海洋生物的毒性效应。
　　本文选取海洋模式生物——日本虎斑猛水蚤作为实验对象。日本虎斑猛水蚤是广泛分布在西太平洋近岸的常见物种，已被用来作为多种海洋污染物毒性测试的标准生物，对海洋环境风险评价具有十分重要的意义。通过不同浓度、不同HBCD异构体对连续两代日本虎斑猛水蚤的毒性暴露实验，旨在发现不同HBCD异构体对其生长发育和繁殖是否有毒性差异;利用HBCD在日本虎斑猛水蚤体内的吸收和自身清除过程的实验，分析HBCD在海洋浮游动物体内的吸收和清除速率常数以及生物富集系数。
　　论文主要研究成果如下:
　　1.初步探讨不同浓度不同HBCD异构体暴露条件下，对日本虎斑猛水蚤两代发育时间的影响。研究结果发现三种HBCD异构体（α-，β-和γ-HBCD）及tHBCD均对其发育时间有显著延迟效应;随着浓度的升高，延迟效应增强。且发育第二代比第一代对HBCD更为敏感。三种异构体对日本虎斑猛水蚤的发育延迟毒性相当。
　　2.通过对成熟后的日本虎斑猛水蚤雌雄性别比例和孵化率的观察发现，三种HBCD异构体对日本虎斑猛水蚤的性比和孵化率均无显著影响。
　　3.探究了不同HBCD异构体对日本虎斑猛水蚤死亡率的影响，发现在所用暴露浓度下，tHBCD和γ-HBCD不会对它的死亡率有显著性影响，而β-HBCD和α-HBCD在高浓度暴露下会对其造成明显的致死效应。根据三种异构体对日本虎斑猛水蚤的致死性，判断其致死毒性高低为β-HBCD＞α-HBCD＞＞γ-HBCD。
　　4.通过日本虎斑猛水蚤水相暴露于tHBCD的生物富集实验发现，日本虎斑猛水蚤对tHBCD有较强的生物富集性，且生物富集系数大于低营养级的浮游植物以及鱼类。
　　本论文以实验室内培养的海洋代表性桡足类动物日本虎斑猛水蚤为研究对象，探讨不同HBCD异构体对日本虎斑猛水蚤生长发育及存活指标的影响，区分异构体间的毒性差异;通过水相暴露探究日本虎斑猛水蚤对tHBCD的吸收和自身清除过程，获得生物富集系数，对HBCD在底栖动物体内的富集有了更深刻的认识。为未来进一步完善HBCD的海洋生态毒理研究以及海洋生态风险评估提供了有用信息。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 HBCD及其异构体的性质

1．1．1 HBCD及其异构体的理化性质

1．1．2 HBCD及其异构体的持久性有机污染物特性

1．2 HBCD及其异构体在环境及生物体内的分布

1．2．1 HBCD及其异构体在水体中的分布

1．2．2 HBCD及其异构体在底泥中的分布

1．2．3 HBCD及其异构体在生物体内的分布

1．3 HBCD及其异构体的毒性效应

1．3．1 发育毒性

1．3．2 肝脏毒性

1．3．3 神经毒性

1．3．4 内分泌干扰毒性

1．4 桡足类在海洋生态毒理学中的应用

1．5 研究内容和技术路线

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第2章 HBCDs对日本虎斑猛水蚤发育和繁殖的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 实验动物

2．1．2 仪器与试剂

2．1．3 暴露实验设计

2．1．4 数据处理

2．2 结果

2．2．1 tHBCD对日本虎斑猛水蚤发育和繁殖的影响

2．2．2 α-HBCD对日本虎斑猛水蚤发育和繁殖的影响

2．2．3 β-HBCD对日本虎斑猛水蚤发育和繁殖的影响

2．2．4 γ-HBCD对日本虎斑猛水蚤发育和繁殖的影响

2．3 讨论

2．4 小结

第3章 tHBCD在日本虎斑猛水蚤体内的生物富集性

3．1 实验部分

3．1．1 实验动物

3．1．2 仪器与试剂

3．1．3 干湿重的称量

3．1．4 脂肪的提取与测定

3．1．5 生物富集实验

3．1．6 数据处理

3．2 结果

3．2．1 日本虎斑猛水蚤的干湿重及脂肪含量

3．2．2 HBCD在日本虎斑猛水蚤体内的生物富集性

3．3 讨论

3．4 小结

第4章 结语

4．1 结论

4．2 不足与展望

参考文献

致谢