六溴環(huán)十二烷與三丁基氯化錫對(duì)海洋生物的聯(lián)合毒性效應(yīng)研究.pdf

1、六溴環(huán)十二烷（HBCD）和三丁基氯化錫（TBTCl）是近年來(lái)在海洋環(huán)境中廣泛引起關(guān)注的有機(jī)污染物，其中HBCD于2013年被聯(lián)合國(guó)《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》禁止在全球使用，而三丁基錫（TBT）等有機(jī)錫化合物于2003年被IMO海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)禁止在船只防污系統(tǒng)中作為生物滅殺劑使用。混合污染物的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)研究作為近年來(lái)環(huán)境科學(xué)的關(guān)注熱點(diǎn)，通過(guò)研究污染物對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)合毒性效應(yīng)，并揭示相關(guān)生物標(biāo)志物對(duì)污染物脅迫的響

2、應(yīng)機(jī)制，對(duì)于化合污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理不僅可提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和方法手段，更為人類(lèi)和生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期健康發(fā)展提供科學(xué)保障，是“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的一種重要的技術(shù)支撐。因此本研究利用急性毒性實(shí)驗(yàn)和多種生物標(biāo)志物并采用不同的污染物暴露途徑，對(duì)HBCD和TBTCl對(duì)發(fā)光菌、單細(xì)胞藻類(lèi)、橈足類(lèi)、雙殼貝類(lèi)和鯛科魚(yú)類(lèi)的單獨(dú)及聯(lián)合毒性作用進(jìn)行了相關(guān)探討，以便深入闡明兩種化合物脅迫對(duì)海洋生物的毒性效應(yīng)及聯(lián)合毒性特征，為持久性有機(jī)污染物（POPs）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)

3、價(jià)和管理提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：
　　1.分別選擇明亮發(fā)光桿菌、亞心形扁藻、短角長(zhǎng)腹劍水蚤、中華假磷蝦、翡翠貽貝和紅鰭笛鯛進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示不同生物的敏感程度有很大差異，TBTCl脅迫的耐受性分別為明亮發(fā)光桿菌（15min EC50=80.39~84.07μg/L）>亞心形扁藻（96h EC50=50.49~60.58μg/L）>紅鰭笛鯛（96h LC50=19.91~20.68μg/L）>中華假磷蝦（96h LC50=7

4、.66～7.94μg/L）>翡翠貽貝（72h LC50=5.01~5.82μg/L）>短角長(zhǎng)腹劍水蚤（96h LC50=0.20~0.22μg/L），對(duì)HBCD脅迫的耐受性分別為紅鰭笛鯛、翡翠貽貝、亞心形扁藻（LC50、EC50>100 mg/L）>中華假磷蝦（96h LC50=37.04～38.95 mg/L）>短角長(zhǎng)腹劍水蚤（96h LC50=9.39~9.40 mg/L）>明亮發(fā)光桿菌（EC50=112.01~135.13μg/L

5、）。同時(shí)采用毒性單位法、相加指數(shù)法和混合物毒性指數(shù)法評(píng)價(jià)了化合物的聯(lián)合毒性，結(jié)果表明HBCD和TBTCl混合物對(duì)明亮發(fā)光桿菌、中華假磷蝦和短角長(zhǎng)腹劍水蚤的聯(lián)合作用為協(xié)同作用，對(duì)亞心形扁藻為拮抗作用。
　　2.選擇亞心形扁藻為生物材料進(jìn)行96h毒性暴露實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示HBCD（10μg/L、100μg/L和1000μg/L）、TBTCl（0.2μg/L、0.8μg/L和3.2μg/L）以及混合物（5.1μg/L、50.4μg/L和50

6、1.6μg/L）均可明顯影響亞心形扁藻的生理生長(zhǎng)，其中對(duì)生物量均以抑制作用為主，對(duì)葉綠素a、葉綠素b和葉綠素含量的影響則表現(xiàn)為明顯的促進(jìn)效應(yīng)。對(duì)光合作用速率，低濃度組HBCD促進(jìn)，高濃度組抑制；而TBTCl則以促進(jìn)作用為主。對(duì)相對(duì)呼吸率，HBCD和TBTCl均表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的作用特征。暴露初期，HBCD和TBTCl對(duì)扁藻ATPase酶活性、GST酶活性、SOD酶活性和MDA含量的影響呈誘導(dǎo)和抑制波動(dòng)變化的規(guī)律，96h時(shí)兩種

7、化合物對(duì)ATPase酶活性和GST酶活性均以抑制效應(yīng)為主，對(duì)SOD酶的活性和MDA含量以誘導(dǎo)效應(yīng)為主。聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，HBCD和TBTCl混合物的聯(lián)合作用結(jié)果隨劑量和時(shí)間有較大變化，其中96h時(shí)高濃度組混合物對(duì)亞心形扁藻各指標(biāo)的聯(lián)合作用結(jié)果均表現(xiàn)為拮抗作用（q<0.85）。
　　3.選取翡翠貽貝為生物材料進(jìn)行96 h溶液暴露實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示翡翠貽貝體內(nèi)氯化三丁基錫（TBTCl）的富集水平與暴露溶液濃度呈線性相關(guān)，0.2μg/L

8、、0.4μg/L和0.8μg/L濃度組的擬合方程分別為y=0.01248*x+0.04267（R2=0.909）、y=0.008*x+0.027（R2=0.952）和y=0.00364*x+0.004836（R2=0.772）。暴露24h后鰓組織中SOD活性、MDA含量和GPx活性均明顯降低，而肝組織SOD活性和GPx活性與對(duì)照組比較沒(méi)有顯著變化。Spearman秩相關(guān)分析表明肝GPx活性與TBTCl溶液暴露濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)（Rs=-

9、0.42），肝MDA含量與TBTCl溶液也呈顯著的負(fù)相關(guān)（Rs=-0.33），而鰓MDA含量與TBTCl溶液暴露濃度呈顯著的正相關(guān)（Rs=-0.60）。隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)，污染物脅迫對(duì)翡翠貽貝 SOD酶活性表現(xiàn)為誘導(dǎo)作用，HBCD脅迫對(duì)翡翠貽貝MDA含量的影響不大，而TBTCl組MDA含量可顯著升高。
　　4.選取扁藻-翡翠貽貝為模擬食物鏈進(jìn)行96h攝食暴露實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示HBCD和TBTCl單獨(dú)及聯(lián)合暴露可導(dǎo)致翡翠貽貝溶酶體NRRT明

10、顯下降，并且濃度越高下降越明顯；HBCD單獨(dú)暴露可顯著降低翡翠貽貝的呼吸率，TBTCl對(duì)翡翠貽貝呼吸率的影響隨時(shí)間呈波動(dòng)變化，其中48h時(shí)0.8μg/L和3.2μg/L濃度組均受到顯著的促進(jìn)作用；HBCD對(duì)翡翠貽貝GSSG含量的影響先抑制再誘導(dǎo)最后再抑制、對(duì)GST活性和GSH含量表現(xiàn)為抑制作用，TBTCl對(duì)GSSG含量的影響呈劑量和時(shí)間依賴性、對(duì)GSH含量也表現(xiàn)為抑制作用、對(duì)GST活性影響不明顯。液暴露組和攝食暴露組對(duì)翡翠貽貝 SOD酶

11、活性的影響基本一致，隨暴露時(shí)間延長(zhǎng) SOD酶活性均被顯著誘導(dǎo)，差別在于溶液暴露方式的毒性效應(yīng)作用更快。HBCD脅迫對(duì)翡翠貽貝MDA含量的影響不大，而TBTCl組MDA含量可顯著升高。聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，HBCD和TBTCl的聯(lián)合作用結(jié)果與暴露劑量、時(shí)間和生物標(biāo)志物均存在明顯的相關(guān)性，其中攝食組96 h時(shí)低濃度（5.1μg/L）脅迫對(duì)呼吸率、GSH和GSSG為拮抗作用（q<0.85），對(duì)GST和MDA為增強(qiáng)作用（q>1.15），對(duì)SOD

12、為相加作用（0.851.15），對(duì)SOD、GSSG和GSH為拮抗作用（q<0.85）。
　　5.選取紅鰭笛鯛為生物材料進(jìn)行96h溶液暴露實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示TBTCl脅迫組紅鰭笛鯛肝臟SOD活性呈“抑制-誘導(dǎo)-抑制”的變化規(guī)律，MDA含量則顯著下降；而鰓組織 SOD活性被顯著誘導(dǎo)，MDA含量呈先誘導(dǎo)后被抑制的變化規(guī)律。HBCD溶液脅迫時(shí)，肝SOD活

13、性先升高后降低，MDA含量變化不明顯；鰓SOD活性和MDA含量變化均不明顯。低濃度（0.2μg/L和0.8μg/L）TBTCl溶液脅迫對(duì)紅鰭笛鯛腦 AChE活性有明顯的抑制作用，但高濃度組（1.6μg/L和3.2μg/L）表現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制的影響。聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，混合物毒性不僅與各組分濃度配比及濃度范圍有關(guān)，也與暴露時(shí)間的變化有很大關(guān)系。本研究中12h時(shí)高濃度（108.3μg/L）HBCD和TBTCl混合物組對(duì)紅鰭笛鯛SOD活性、

14、MDA含量和AChE活性的聯(lián)合作用結(jié)果均表現(xiàn)為拮抗作用（q<0.85），而96h時(shí)均表現(xiàn)為增強(qiáng)作用（q>1.15）。
　　6.選取紅鰭笛鯛作為生物材料進(jìn)行連續(xù)3d（1次/d）的人工灌胃實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示7d時(shí)10 mg/kg HBCD組和5.80 mg/kg混合處理組紅鰭笛鯛肝胰臟指數(shù)都高于對(duì)照組，表明HBCD可能導(dǎo)致肝臟重量增加。同時(shí)0.8 mg/kg處理組TBTCl對(duì)紅鰭笛鯛肝組織SOD活性有顯著的抑制作用、對(duì)MDA含量有顯著的促

15、進(jìn)作用，而血清中SOD活性和MDA含量呈波動(dòng)變化，且變化水平較肝組織更為明顯，揭示肝臟對(duì)毒物的代謝機(jī)制與血液存在較大差別。從GST活性變化看，TBTCl對(duì)肝臟和血清GST活性主要表現(xiàn)為抑制作用；HBCD對(duì)肝臟GST的作用表現(xiàn)為先誘導(dǎo)后抑制，對(duì)血清GST活性的影響不大。TBTCl對(duì)肝臟EROD活性表現(xiàn)為“抑制-誘導(dǎo)-抑制”的變化規(guī)律，且存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系；而HBCD對(duì)肝臟EROD活性的影響表現(xiàn)為先誘導(dǎo)后抑制的變化規(guī)律。另外本研究中還