铜和镉对羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus)和红裸须摇蚊幼虫(Propsilocerus akamusi)的毒性效应

摘要

本研究以摇蚊幼虫为试验材料，通过急性和短期慢性毒性试验，研究了水体中典型的重金属污染物铜和镉对羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus)和红裸须摇蚊幼虫(Propsilocerus akamusi)的毒性效应，并测试了铜和镉对两种摇蚊幼虫的抗氧化系统和其它生理情况的影响，初步探讨了重金属污染与这些指标变化之间的关系。主要研究结果如下：
　　 1.摇蚊幼虫培养基质和空间条件的优化
　　 本试验中，通过设置不同的饲养空间、底质结构及投喂量，探讨了这些指标对摇蚊幼虫的生活史的影响。结果表明：使用相同粒径的池塘底泥与红土底质相比，摇蚊幼虫的存活率和化蛹率更高；底质粒径为0.15 mm时，摇蚊幼虫的存活率和化蛹率都达到最大；加入植物叶，对于提高摇蚊幼虫的存活率和化蛹率具有一定的效果；随着底质厚度的增加，幼虫成活率和筑巢数有明显的提高；适当的投饵量可以提高摇蚊幼虫的生长速率。
　　 2.铜和镉对羽摇蚊幼虫的毒性效应
　　 采用静水染毒法，得出了铜和镉对羽摇蚊幼虫的96 h半致死浓度分别为0.091和0.186 g/L，安全浓度分别为0.0091和0.0186 g/L，随着受试时间的延长，铜和镉对羽摇蚊幼虫的半致死浓度逐渐降低。设定0.005、0.010和0.020 g/L3个铜浓度梯度，以及0.020、0.040和0.060 g/L3个镉浓度梯度进行急性暴露试验，分别于24h、48 h、72 h和96 h测定摇蚊幼虫组织匀浆超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-S转移酶(GST)的活性；研究经铜刺激7d后摇蚊幼虫的口器致畸情况；设置镉暴露浓度梯度及投喂量两个变量，检验二者的单独及相互作用对摇蚊幼虫个体生长发育的影响。结果表明：铜对羽摇蚊幼虫体组织CAT和SOD有明显影响，表现出剂量-效应关系；GST活性在暴露72 h后表现为受诱导作用(P<0.05)，并在96h后到达最高值(P<0.01)；致畸率和铜暴露浓度之间有显著的相关关系(P<0.05)。羽摇蚊幼虫体组织SOD、cAT和GST活性随镉暴露时间总体呈抛物线形的变化趋势，在48 h时达到峰值(P<0.01)，并随着暴露时间的延长逐渐下降(P<0.05)；相同浓度镉暴露组在不同投喂量下的成活率之间无显著差异(P>0.05)；幼虫的体长随着暴露浓度的增加而降低，但高投喂量下摇蚊幼虫的体长显著高于低投喂量下同样暴露浓度的处理组；镉暴露及投喂量对羽摇蚊幼虫雄性与雌性个体发生羽化的时间均无显著影响。
　　 3.铜和镉对红裸须摇蚊幼虫的毒性效应
　　 采用静水染毒法及加和等毒性溶液法，分别研究了铜、镉、锌和锰对红裸须摇蚊幼虫的急性毒性和联合急性毒性效应，得出4种重金属对红裸须摇蚊幼虫96 h半致死浓度分别为0.209、0.767、1.738和0.276 g/L，安全浓度分别为0.0209、0.0767、0.1738和0.0276 g/L；联合急性毒性试验结果显示低浓度的Mn2+对Cu2+、Cd2+和Zn2+表现为拮抗作用，高浓度的Mn2+对Cu2+、Cd2+和Zn2+表现为协同作用，Cu2+_Cd2+和Cd2+-Zn2+对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性起初随前者毒性强度的增加而表现为协同作用逐渐降低至拮抗作用，后又重新表现为协同作用的过程，Cu2+-Zn2+对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性作用表现为协同作用。
　　 设置0.010、0.020、0.040、0.080 g/L4个铜浓度梯度，以及0.050、0.100、0.200、0.400 g/L4个镉浓度梯度进行急性暴露实验，分别于24 h、48 h、72 h和96 h测定摇蚊幼虫组织匀浆超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-S转移酶(GST)的活性。随着铜暴露时间的延长，红裸须摇蚊幼虫体组织SOD、CAT和GST活性在高浓度处理组下的暴露初期表现为显著受诱导(P<0.05)，在48 h后表现为有一定下降，随着时间进一步的增加在72 h后继续升高；而低浓度铜刺激下的红裸须摇蚊幼虫的体组织抗氧化酶活性在暴露初期与对照组相比并无显著变化，在48后h才表现为显著受诱导作用(P<0.05)。
　　 在低浓度镉暴露下的红裸须摇蚊幼虫体组织SOD活性在整个试验过程无显著变化，而经高浓度镉暴露下的SOD活性受诱导作用表现为暴露前期72 h内不断升高(P<0.05，P<0.01)，96h后有所下降的趋势；CAT活性在整个各个镉浓度组暴露下随时间的延长呈抛物线形的变化趋势；经低浓度镉暴露下的GST活性随时间的延长受诱导作用不断增强(P<0.05，P<0.01)，而高浓度镉刺激下的红裸须摇蚊幼虫的体组织GST活性在暴露初期与对照组相比并无显著变化，在48 h后才表现为显著受诱导作用(P<0.05)。

目录

文摘

英文文摘

缩略语表

第一章 前言

1.1 重金属的致毒机制及研究概述

1.1.1 重金属对生物系统的作用

1.1.2 重金属对摇蚊幼虫的毒性效应

1.1.3 重金属对摇蚊幼虫生理学的影响

1.2 摇蚊幼虫的生物学特性

1.2.1 影响摇蚊幼虫在水体中分布的因素

1.2.2 摇蚊幼虫在水质监测方面的应用

1.2.3 摇蚊幼虫在水体毒性测试方面的研究

1.2.4 摇蚊幼虫室内培养技术的研究

1.3 选题的目的与意义

第二章 摇蚊幼虫的实验室培养条件的优化

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 虫源采集方法

2.1.3 摇蚊幼虫生活史的观察

2.1.4 试验设计

2.2 结果与分析

2.2.1 不同龄期羽摇蚊幼虫的形态特征及龄期天数

2.2.2 不同底质结构对摇蚊幼虫行为的影响

2.2.3 底质厚度对摇蚊幼虫存活和行为的影响

2.2.5 投饵量对摇蚊幼虫生长的影响

2.3 讨论

2.3.1 生存空间大小对摇蚊幼虫成活、化蛹和羽化的影响

2.3.2 筑巢材料对摇蚊幼虫成活、化蛹和羽化的影响

2.3.3 投饵量对摇蚊幼虫生长速率的影响

2.4 小结

第三章 铜和镉对羽摇蚊幼虫的急性毒性效应

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验药品

3.1.3 急性毒性试验方法

3.1.4 数据处理方法

3.2 结果与分析

3.2.1 中毒症状

3.2.2 铜和镉对羽摇蚊幼虫的急性毒性效应

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 铜对羽摇蚊幼虫的抗氧化酶活性和口器致畸的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验药品

4.1.3 试验设计

4.1.4 样品的采集及酶液的制备

4.1.5 蛋白含量的测定

4.1.6 酶活力的测定

4.1.8 数据的统计学分析

4.2 结果与分析

4.2.1 铜对羽摇蚊幼虫抗氧化酶活性的影响

4.2.2 不同浓度的铜胁迫对羽摇蚊幼虫体组织SOD活性的影响

4.2.3 不同浓度的铜胁迫对羽摇蚊幼虫体组织CAT活性的影响

4.2.4 不同浓度的铜胁迫对羽摇蚊幼虫体组织GST活性的影响

4.2.5 铜胁迫对羽摇蚊幼虫口器的致畸作用

4.3 讨论

4.3.1 铜对羽摇蚊幼虫体组织抗氧化酶活性的影响

4.3.2 铜对羽摇蚊幼虫口器致畸情况的影响

4.4 小结

第五章 镉对羽摇蚊幼虫的抗氧化酶活性和生活史的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 试验材料

5.1.2 试验药品

5.1.3 试验设计

5.1.4 数据的统计学分析

5.2 结果与分析

5.2.1 不同浓度的镉胁迫对羽摇蚊幼虫体组织SOD活性的影响

5.2.3 不同浓度的镉胁迫对羽摇蚊幼虫体组织CAT活性的影响

5.2.4 不同浓度的镉胁迫对羽摇蚊幼虫体组织GST活性的影响

5.2.5 不同浓度镉暴露及投喂量对羽摇蚊幼虫的存活率的影响

5.2.6 不同浓度镉暴露及投喂量下羽摇蚊幼虫的体长变化

5.2.7 不同浓度镉暴露及投喂量对羽摇蚊幼虫羽化行为的影响

5.3 讨论

5.3.1 镉对羽摇蚊幼虫体组织抗氧化酶活性的影响

5.3.2 镉暴露对羽摇蚊幼虫生长指数的影响

5.4 小结

第六章 铜、镉、锌和锰对红裸须摇蚊幼虫的急性毒性效应

6.1 材料与方法

6.1.1 试验材料

6.1.2 试验药品

6.1.3 试验设计

6.1.4 数据处理方法

6.2 结果与分析

6.2.1 四种重金属离子对红裸须摇蚊幼虫的急性毒性效应

6.2.2 四种重金属对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性效应

6.3 讨论

6.3.1 Cu2+－Ms2+、Cd2+－Ms2+和Zn2+-Mn2+对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性分析

6.3.2 Cu2+-Cd2+和Cd2+-Zn2+对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性分析

6.3.3 Cu2+-Zn2+对红裸须摇蚊幼虫的联合毒性分析

6.4 小结

第七章 铜和镉对红裸须摇蚊幼虫的抗氧化酶活性的影响

7.1 材料与方法

7.1.1 试验材料

7.1.2 试验药品

7.1.3 试验设计

7.1.4 数据的统计学分析

7.2 结果与分析

7.2.1 不同浓度的铜胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织SOD活性的影响

7.2.2 不同浓度的铜胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织CAT活性的影响

7.2.3 不同浓度的铜胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织GST活性的影响

7.2.4 不同浓度的镉胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织SOD活性的影响

7.2.5 不同浓度的镉胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织CAT活性的影响

7.2.6 不同浓度的镉胁迫对红裸须摇蚊幼虫体组织GST活性的影响

7.3 讨论

7.3.1 铜对红裸须摇蚊幼虫体组织抗氧化酶活性的影响

7.3.2 镉对红裸须摇蚊幼虫体组织抗氧化酶活性的影响

7.4 小结

参考文献

攻读学位期间发表论文情况

致谢