有机锡在裙带菜中的生物富集和生物降解规律的初步研究

摘要

本文以大型褐藻裙带菜（Undaria pinnatifida）的食用安全性为出发点，探究其对有机锡的生物富集和生物降解规律。本文建立了基于液液提取(LSE)、气相色谱-脉冲火焰光度检测器(GC-PFPD)，大型海藻裙带菜以及海滨海水中有机锡检测的新方法;本文选择青岛胶州湾裙带菜养殖区为调查地点，探究养殖过程中不同月份、不同生长部位的裙带菜对有机锡富集的时空变化规律及其影响因素;本文通过室内海洋微环境模拟培养实验，阐明TBT和TPT在裙带菜中的生物富集和生物降解规律。
　　1、天然海水和裙带菜中的有机锡的提取和检测方法的建立
　　基于液液提取(LSE)和气相色谱-脉冲火焰光度检测器(GC-PFPD)，以氯化三丙基锡(TPrT)为内标，分别建立了天然海水和裙带菜中8种有机锡化合物三苯基氯化锡(TPT)、二苯基二氯化锡(DPT)、苯基三氯化锡(MPT)、四丁基锡(TeBT)、三丁基氯化锡(TBT)、二丁基二氯化锡(DBT)、丁基三氯化锡(MBT)、二甲基二氯化锡(DMT)同时提取和测定的新方法。在天然海水中，有机锡化合物浓度为10、25、50、100μg/L四个水平下，8种有机锡化合物的平均加标回收率为72.94％～123.14％,相对标准偏差为1.23％～13.2％，说明该方法准确、可靠。该方法在有机锡化合物浓度为5～300μg/L线性范围良好，相关系数R2＞0.991。以三倍信噪比计算8种有机锡化合物的检出限为1.53～4.23μg/L，说明该方法的检出限较低，适合用于测定海水中痕量的有机锡化合物。
　　裙带菜中，有机锡化合物浓度在25、50、100μg/L三个水平下，8种有机锡化合物的平均加标回收率为72.22％～116.39％，相对标准偏差为0.6％～11.09％，说明该方法准确、可靠。该方法在有机锡化合物浓度为10～300μg/L线性范围良好，相关系数R2＞0.994。以三倍信噪比计算8种有机锡化合物的检出限为0.01～0.033 mg/kg。该方法的重复性较好，日内稳定性为3.41％～7.99％，日间稳定性为3.59％～7.85％。
　　2、有机锡在裙带菜中的时空变化规律及其影响因素
　　在裙带菜整个生长周期，海水中仅检测到DMT一种有机锡化合物。1月份DMT含量最高为1.1μg/L，其他月份DMT含量均显著低于1月份。
　　裙带菜对DMT的富集具有明显的时空分布规律。快速生长期（12-1月），DMT的最大含量出现在叶片中上部位，为478.11-479.17μg/kg;随着生殖器官孢子叶的出现（2月），DMT的最大含量位于孢子叶处，为317.99μg/kg;3-4月由于大个体被采收所带来的光照和营养盐条件的改善，使得小个体进入快速生长期，此时DMT的最大含量再次出现在叶片中上部位，为385.19-472.79μg/kg;5月DMT的最大含量再次下移至生长点部位，为423.15μg/kg。DMT含量的时空分布可能与裙带菜生长和成熟阶段的物质积累与物质转运特性相关。
　　裙带菜对TPT的富集主要集中在叶片部位，且多数月份（12-4月）叶顶端含量最高，但随着时间的推移，叶片部位富集的TPT会随着藻体内的物质转运移至藻体下部，表现为5月份固着器部位TPT含量最高。裙带菜对TPT的降解主要发生在藻体的叶顶端部位。随着时间的推移，降解产物也会随着物质转运向下部转移。5月份DPT的消失且伴随着4-5月份MPT的出现，说明TPT的降解是逐渐脱芳烃基团的过程，其降解顺序为TPT→DPT→MPT。
　　青岛胶州湾养殖裙带菜在整个养殖周期内（12月-5月），其孢子叶、柄部，以及叶片三个部位的TPT含量在3.56-17.40μg/kg湿重范围。根据联合国FAO和世界卫生组织规定，TPT的每日允许摄取量(ADI)为0.5μg/kg体重/day，以体重60kg计算，TPT的每日允许摄取量应为30μg。以此判断，青岛胶州湾养殖裙带菜的食用安全符合标准，且裙带菜柄部所含TPT的含量较少，食用安全性高于叶片部位。
　　3、裙带菜对有机锡的生物富集和生物降解
　　裙带菜对TBT和TPT的富集因藻体的生长阶段、培养液中有机锡的浓度以及有机锡的供给方式而异。生长旺盛期裙带菜对有机锡的富集高于成熟期，表现为富集量的增大。培养液中有机锡浓度越高，裙带菜的富集量越大。一次性供给有机锡的条件下，裙带菜中TBT和TPT的含量在第3天最大，之后逐渐下降;而连续供给有机锡的条件下，TBT和TPT含量随着时间的推移而逐渐增大，生长旺盛期的藻体在第9天达到饱和，而成熟期的藻体至12天仍未达到饱和。
　　裙带菜对TBT和TPT的降解也因藻体的生长阶段、培养液中有机锡的浓度以及有机锡的供给方式而异。成熟期裙带菜降解能力强于生长旺盛期，表现为降解产物含量的增高。培养液中有机锡浓度越高，降解产物含量越大。有机锡降解产物的日变化规律会因有机锡供给方式的不同而有所差异，这取决于藻体内富集TBT和TPT的含量。TPT较容易降解为MPT，而TBT降解为MBT需要在有机锡浓度较高时进行。
　　不同的生长阶段、有机锡浓度、有机锡供给方式会导致裙带菜体内TBT和TPT的最高浓度有所差异。以国际海事组织、日本厚生省规定每日每kg人体重可接受的TBT吸收量和联合国FAO、世界卫生组织规定每日每kg人体重可接受的TPT吸收量为标准，一次性添加0.5和1.0μg/L实验组，旺盛生长期和成熟期裙带菜体内的TBT、TPT含量均符合食用安全标准;连续性添加0.5μg/L实验组，旺盛生长期和成熟期裙带菜体内的TBT含量符合食用安全标准;其他实验组裙带菜所含有机锡的含量均超过食用安全标准。

目录

声明

摘要

0 前言

1 文献综述

1．1 有机锡化合物

1．2 有机锡化合物的毒性

1．2．1 有机锡对海洋动物的毒性作用

1．2．2 有机锡对海洋藻类的毒性作用

1．2．3 有机锡对人类的毒害作用

1．3 海洋生物对有机锡的富集

1．3．1 海洋微藻

1．3．2 软体动物

1．3．3 鱼类

1．3．4 虾蟹类

1．3．5 海洋哺乳动物

1．4 海洋环境中有机锡的迁移和降解

1．4．1 UV辐射降解

1．4．2 化学降解

1．4．3 生物降解

2 天然海水和裙带菜中的有机锡的提取和检测方法的建立

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 样品的采集

2．2．2 仪器及设备

2．2．3 实验试剂及其配制

2．2．4 有机锡提取条件与分析条件的优化

2．2．5 加标回收

2．2．6 线性范围、检出限及仪器的稳定性

2．2．7 统计分析

2．3 实验结果

2．3．1 天然海水中有机锡提取条件的优化

2．3．2 裙带菜中有机锡提取条件的优化

2．3．3 有机锡衍生条件的优化

2．3．4 有机锡检测条件的优化

2．3．5 加标回收率及其精密度

2．3．6 线性范围、检出限及仪器的稳定性

2．4 讨论

3 有机锡在养殖裙带菜中的时空变化规律及其影响因素

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验方法

3．2．3 数据处理与分析

3．3 结果

3．3．1 环境条件的季节变化

3．3．2 养殖裙带菜的形态学特征的季节变化

3．3．3 天然海水中有机锡的季节变化

3．3．4 养殖裙带菜中有机锡的时空分布

3．4 讨论

4 裙带菜对有机锡的生物富集和生物降解

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验设计

4．2．3 测定指标

4．2．4 数据处理与分析

4．3 结果

4．3．1 旺盛生长期裙带菜对TBT和TPT的生物富集和生物降解

4．3．2 成熟期裙带菜对TBT和TPT的生物富集和生物降解

4．4 讨论

参考文献

致谢

个人简介