2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)对两种海洋微藻的毒性效应研究

摘要

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers，PBDE)是一类具有生态风险性的新型持久性有机污染物，自上世纪70年代以来被用作溴化阻燃剂和添加剂，广泛应用于保护电子产品、纺织品和泡沫等塑料制品。多溴联苯醚可以通过渗出或者挥发等方式进入到环境中，且具有的迁移性、蓄积性和持久性等特点，这些特点决定了这类化合物不仅在环境中长期残留，而且可以进行生物富集和放大，从而影响生物体的正常生理活动，其对海洋环境的影响也引起了国内外研究人员的广泛关注，因此评价研究PBDEs在环境中的行为十分必要。但是，目前有关PBDEs对海洋微藻的毒性效应鲜见报道，因而无法客观评价此类化合物的海洋生态风险性。微藻是海洋生态系统的初级生产者，其种类多样性和生物量影响海洋生态系统的结构功能，在食物链中具有非常重要的作用，同时具有对毒物敏感、繁殖快和易获得等优点，能在短时间内得到污染物对其种群及世代的影响研究，是较为理想的指示生物。
　　本文选用了环境中含量较高、分布较广泛的PBDEs的代表性同系物—2,2’,4,4’-四溴联苯醚(2,2’,4,4’-Tetrabromodiphenyl Ether，BDE-47)作为研究对象，以常见海洋微藻叉鞭金藻(Dicrateria inornata)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物，研究了BDE-47对四种海洋微藻的急性毒性效应，得到BDE-47对四种微藻的96 h半效应浓度(96 h-EC50)。在此基础上，研究了不同浓度BDE-47作用下叉鞭金藻(Dicrateria inornata)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo、rETR、ΦPSII)、光合色素(叶绿素a(Chl-a)、叶绿素c(Chl-c)和类胡萝卜素(Car))含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)活性和丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量的变化，以及藻细胞形态的变化，以探讨BDE-47对海洋微藻的致毒机理。主要研究结果如下：
　　(1) BDE-47对叉鞭金藻和中肋骨条藻的96 h-EC50值分别为163μg·L-1和648μg·L-1，BDE-47对叉鞭金藻属于极高毒性物质，而对中肋骨条藻属于高毒性物质；在可助溶浓度范围内未能检测到 BDE-47对三角褐指藻和小球藻96 h-EC50。BDE-47对四种微藻的毒性大小顺序为：叉鞭金藻〉中肋骨条藻〉三角褐指藻〉小球藻。
　　(2)中肋骨条藻的光合特性指标Fv/Fm、Fv/Fo、rETR、ΦPSII均随着BDE-47浓度升高而显著降低；BDE-47对叉鞭金藻的光合特性指标影响与浓度和胁迫时间有关。低浓度BDE-47对叉鞭金藻的Fv/Fm、Fv/Fo值起促进作用，而高浓度的BDE-47对叉鞭金藻的Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSII则起抑制作用，显著低于对照组；24 h时叉鞭金藻的rETR、ΦPSII随着BDE-47浓度的升高而降低，而rETR值到48 h和72 h恢复到对照组水平，ΦPSII值则到96 h恢复到对照组水平。
　　(3)低浓度(50μg·L-1~100μg·L-1)的BDE-47对中肋骨条藻的Chl-a、Chl-c、Car含量的无显著影响，而中、高浓度(200μg·L-1~600μg·L-1)污染物的影响则体现为Chl-a、Chl-c、Car的含量显著增加，且随着BDE-47浓度的增加而增加；低浓度(25μg·L-1~50μg·L-1)的BDE-47对叉鞭金藻的Chl-a、Car含量没有显著影响，能促进Chl-c的合成，而高浓度(150μg·L-1~200μg·L-1)的BDE-47能够抑制三种色素的合成。
　　(4)各浓度组 BDE-47对中肋骨条藻的可溶性蛋白含量呈诱导-抑制的时间变化趋势，而对叉鞭金藻则主要表现为诱导作用。48h内各浓度组中肋骨条藻和叉鞭金藻SOD酶活性均被显著诱导；72h后较低浓度组两种微藻SOD酶活性均恢复到对照组水平，而较高浓度 BDE-47污染下，中肋骨条藻SOD活性被显著诱导，叉鞭金藻 SOD活性则被显著抑制。BDE-47胁迫72h后，各浓度组中肋骨条藻和叉鞭金藻MDA含量均显著高于对照组，并且诱导率随BDE-47浓度增加而增加。
　　(5)扫描电镜结果显示，随着 BDE-47浓度的增大，两种藻细胞形态均受到破坏，出现细胞破碎、失水、鞭毛脱落等现象。透射电镜结果表明，对照组叉鞭金藻细胞器清晰均匀分布在基质中，而BDE-47处理下，叶绿体皱缩，类囊体排列散乱，线粒体数目增加，细胞基质变浑浊，表明细胞器受到严重损伤。

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第一章 前 言

1.1多溴联苯醚(PBDEs)的研究进展

1.2 微藻在环境污染物检测中的应用

1.3 本文研究的目的和内容

第二章 实验材料和仪器试剂

2.1 实验仪器

2.2 实验试剂

2.3 实验材料及培养条件

2.4 实验方法

第三章 结果与讨论

3.1 BDE-47对四种海洋微藻生长的影响

3.2 BDE-47胁迫对两种海洋微藻叶绿素荧光参数的影响

3.3 BDE-47胁迫对两种海洋微藻光合色素含量的影响

3.4 BDE-47胁迫对两种海洋微藻抗氧化酶活性和MDA含量的影响

3.5 BDE-47胁迫对两种海洋微藻形态结构的影响

第四章 结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢

附录