取代苯对红裸须摇蚊生物标志物系统的影响

摘要

取代芳烃类化合物多属有机污染物,随着工业废水、农业径流水、生活污水流人水体,对水生生物的生长、发育和繁殖构成危害,破坏了水生生态系统平衡,而且对人体健康具有潜在危害。摇蚊是一种分布广泛且种类数量众多的底栖生物,常作为水体质量监测的重要指示生物。本文在中国水中优先控制污染物黑名单的基础上,按照取代基的类型、位置及取代基个数的不同筛选出12种取代苯化合物,以红裸须摇蚊(Propsilocerus akamusi Tokunaga)4龄幼虫为研究对象,测定了12种取代苯对其急性毒性、联合毒性以及亚致死剂量(0.4、4、40mg/L)的4种取代苯对摇蚊生长发育和体内6种生物化学标志物(GST、CarE、CAT、POD、SOD)的影响。结果如下:
　　 (1)摇蚊幼虫暴露于取代苯类污染物溶液中表现出典型的中毒症状:甲苯、氯苯、苯酚和对氯苯酚溶液中的幼虫表现出活动减慢和行动迟缓；苯酚溶液中幼虫体表粘性增大；对苯二胺溶液中的幼虫体色变黑,部分体节还会出现炭黑色的点或环状斑。这些现象表明取代苯具有麻痹性、腐蚀性和灼伤性的毒性特点。摇蚊幼虫对取代苯类有机污染物的忍耐性较高,12种取代苯类对摇蚊4龄幼虫24 h LC50范围为90～1100 mg/L,其中最小的是对氯苯酚,LC50为90.07mg/L,最大的是苯胺,LC50为1069.71mg/L。按照有机物的毒性作用机制区分:苯、苯胺、氯苯和邻、间、对-二甲苯为非极性麻醉性化合物；苯酚、对氯苯酚和硝基苯为急性麻醉性化合物；对苯二胺和间苯二胺为反应性有机化合物。取代苯类有机污染物苯环上取代基不同,其毒性不同,基团毒性的贡献为:-NO2>-OH>-Cl>-CH3>-NH2:3种二甲苯同分异构体毒性大小依次为邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯；二苯胺同分异构体毒性大小依次为对苯二胺>间苯二胺。
　　 (2)4种指数法对19组二元取代苯联合毒性结果的评价并不完全一致:对联合毒性结果的定性判断上,TU法和MTI法评价结果完全一致,Al法和λ法的评价结果完全一致；对联合毒力强弱程度的判断上TU法与λ法一致,Al法和MTI法一致。4种评价方法对于协同和简单相加毒性效应的评价结果一致,对于部分相加和拮抗作用的评价结果则有所不同。综合4种评价方法结果表明一半以上(52.63％)的二元取代苯在等比毒性配比下的联合作用类型为协同作用；极少数(0.05％)表现为简单相加作用,其余(42.11％)表现为部分相加和拮抗作用。
　　 (3)苯酚影响摇蚊生长发育。亚致死剂量(0.4、4、40 mg/L)苯酚降低摇蚊幼虫干湿重和化蛹率,这表明摇蚊幼虫生长和化蛹过程中对苯酚的胁迫敏感,可将其作为慢性毒性效应指标。摇蚊幼虫体内的生物标志物(SOD、CAT、GST、CarE、ACP、ALP)对于4种亚致死剂量取代苯溶液的胁迫表现一定的时间一剂量效应。对于暴露时间最为敏感的生物化学标志物是SOD和CarE,暴露于苯酚和对氯苯酚6 h,摇蚊体内SOD和CarE就呈现出应答反应。对于浓度最为敏感的指标是SOD,摇蚊体内的SOD能响应0.4mg/L对氯苯酚和对苯二胺的胁迫。对于剂量效应响应最为明显的指标是GST和CarE,摇蚊体内的GST和CarE均随着浓度增加,活性被诱导增强。综合时间.剂量效应及酶响应程度来看,6种生物化学指标对于取代苯胁迫的敏感性大小依次为SOD>CAT>GST>CarE>ALP>ACP。
　　 本研究结果表明取代苯类有机污染物对摇蚊幼虫具有慢性毒性,生长发育指标化蛹率对苯酚胁迫敏感,可以作为慢性毒性效应的标志物之一。摇蚊幼虫体内酶系CAT、SOD、GST和CarE参与了取代苯类有机污染物胁迫的应答反应,并表现出一定时间-剂量效应,可作为水体环境质量监测的早期预测预报。