石油烴污染對(duì)翡翠貽貝毒性效應(yīng)及機(jī)理研究.pdf

1、石油作為全球能源主要物質(zhì)長期大量地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中,近年來海上石油開采和運(yùn)輸事故頻頻發(fā)生,加之海上輪船運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展以及工業(yè)、生活污水的大量排放,海洋環(huán)境中石油烴污染日益嚴(yán)重,甚至威脅到海洋生物的生存。目前越來越多的學(xué)者投身于海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的大潮中來,本論文也以翡翠貽貝(Perna viridis)為實(shí)驗(yàn)生物,研究了不同濃度下0＃柴油水溶液(diesel iol water-soluble fraction,WSF)對(duì)翡翠貽貝

2、的生理生態(tài)影響。在室內(nèi)半靜水的實(shí)驗(yàn)條件下,將翡翠貽貝分別暴露于0.005 mg/L,0.010 mg/L,0.050 mg/L,0.100 mg/L的WSF中,在污染后1、3、7、15 d取樣,15 d后轉(zhuǎn)入清潔海水中進(jìn)行7 d污染釋放試驗(yàn),18,22 d取樣。檢測翡翠貽貝內(nèi)臟團(tuán)和外套膜急慢性毒性效應(yīng)、CYP4基因表達(dá)水平;應(yīng)用堿解旋法測定WSF對(duì)翡翠貽貝內(nèi)臟團(tuán)、外套膜、鰓組織和性腺組織的DNA損傷程度;并定量檢測分析翡翠貽貝對(duì)石油烴富

3、集和釋放;同時(shí)選取翡翠貽貝鰓組織進(jìn)行組織細(xì)胞受WSF影響的研究。通過對(duì)以上各項(xiàng)指標(biāo)的檢測分析來探討 WSF對(duì)翡翠貽貝抗氧化防御系統(tǒng)的脅迫與生物響應(yīng)以及對(duì)翡翠貽貝的分子致毒機(jī)理;也為開展海洋環(huán)境評(píng)價(jià)工作以及海洋環(huán)境的生物監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　1.石油烴污染對(duì)翡翠貽貝慢性毒性研究
　　測定內(nèi)臟團(tuán)和外套膜丙二醛(MDA)、還原型谷胱甘肽(GSH)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活性的結(jié)果表明:高劑量

4、組(0.100,0.050 mg/L)暴露的翡翠貽貝內(nèi)臟團(tuán)和外套膜SOD活性和MDA含量變化比低劑量組(0.005 mg/L)顯著(P<0.01),整個(gè)暴露過程中呈現(xiàn)先抑制后誘導(dǎo)再抑制的波動(dòng)變化趨勢,無明顯的劑量-時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系。石油烴暴露初期,內(nèi)臟團(tuán)組織中GSH含量和GST活性,初期反應(yīng)靈敏且受到抑制,此后受到明顯誘導(dǎo),GSH含量和GST活性升高,在暴露第7 d達(dá)到最大值并顯著高于空白組(P<0.01)。外套膜各劑量組GSH含量和GS

5、T活性存在此消彼長的趨勢,劑量-時(shí)間效應(yīng)明顯。污染解除后,4種生理指標(biāo)均緩慢恢復(fù)至空白對(duì)照組水平。
　　2.石油烴污染對(duì)翡翠貽貝CYP4基因表達(dá)的影響
　　用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),定量測定了在0＃柴油水溶液(WSF)污染下翡翠貽貝(Perna viridis) CYP4基因相對(duì)表達(dá)水平。結(jié)果顯示:在0＃柴油水溶液(WSF)暴露處理初期,各濃度處理組翡翠貽貝內(nèi)臟團(tuán)和外套膜 CYP4基因的表達(dá)水平較空白組都有所提高(P<0.0

6、1),呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢;誘導(dǎo)作用持續(xù)3到5天后,出現(xiàn)誘導(dǎo)飽和現(xiàn)象且0.005 mg/L濃度組抑制表達(dá)作用強(qiáng)烈。隨著暴露時(shí)間的延長,內(nèi)臟團(tuán)和外套膜CYP4基因的相對(duì)表達(dá)水平整體呈現(xiàn)出先誘導(dǎo)后抑制再誘導(dǎo)的波動(dòng)變化趨勢;同時(shí)外套膜 CYP4基因表達(dá)水平存在一定劑量-時(shí)間效應(yīng)關(guān)系,整個(gè)暴露過程中,翡翠貽貝內(nèi)臟團(tuán)CYP4基因的表達(dá)明顯比外套膜活躍并且在濃度組0.050 mg/L影響下的翡翠貽貝CYP4基因表達(dá)最為顯著(P<0.01)。污染解除后

7、,翡翠貽貝0.010 mg/L和0.050 mg/L濃度組外套膜CYP4基因表達(dá)并沒有迅速恢復(fù)到空白組水平,依舊差異顯著(P<0.01),而其他兩組則無明顯差異。
　　3.石油烴污染對(duì)翡翠貽貝DNA的損傷研究
　　用堿解旋法研究了翡翠貽貝(Perna viridis)內(nèi)臟團(tuán)、外套膜、鰓組織和性腺DNA鏈在0＃柴油水溶液(WSF)脅迫下斷裂的情況及DNA損傷的程度。結(jié)果顯示:WSF對(duì)內(nèi)臟團(tuán)、外套膜、鰓組織和性腺DNA損傷有強(qiáng)烈

8、的誘導(dǎo)作用,且表現(xiàn)出一定的時(shí)間效應(yīng)規(guī)律(P<0.01)。在 WSF暴露階段,各組織DNA鏈斷裂水平第1 d內(nèi)被顯著誘導(dǎo),內(nèi)臟團(tuán)和外套膜DNA損傷在WSF暴露第3 d達(dá)到損傷最大值,之后隨著WSF在組織內(nèi)的不斷積累,DNA修復(fù)系統(tǒng)被激活,從暴露第3 d開始DNA逐漸開始被修復(fù)。鰓組織DNA損傷在WSF暴露第7 d最為嚴(yán)重,于7 d后損傷減弱并開始修復(fù)受損DNA。性腺組織則不同于其他組織,其DNA損傷第1 d表現(xiàn)為嚴(yán)重受損后出現(xiàn)短暫的修復(fù)并

9、于第7 d再次被破壞,造成性腺DNA不可逆損傷。在整個(gè)WSF污染暴露期間,內(nèi)臟團(tuán)、外套膜、鰓組織和性腺組織隨著暴露時(shí)間的延長，DNA損傷波動(dòng)變化,且具有明顯的積累-時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。
　　4.翡翠貽貝對(duì)石油烴的富集效應(yīng)研究
　　應(yīng)用國家標(biāo)準(zhǔn)檢測法對(duì)翡翠貽貝軟組織體內(nèi)石油烴富集量進(jìn)行檢測,反應(yīng)翡翠貽貝在不同濃度和不同時(shí)間的條件下,對(duì)石油烴富集及凈化的能力。結(jié)果顯示:0＃柴油水溶液(WSF)4種暴露濃度影響下翡翠貽貝軟組織對(duì)石油烴存

10、在明顯的富集效應(yīng)。0.005 mg/L濃度組于暴露第3 d開始就進(jìn)入動(dòng)態(tài)平衡階段,而0.001 mg/L、0.050 mg/L和0.100 mg/L濃度組翡翠貽貝軟組織對(duì)石油烴的富集于3d后開始躍升式增加,在第3d翡翠貽貝軟組織中 WSF的實(shí)際負(fù)載量與暴露濃度成正比,劑量-效應(yīng)關(guān)系明顯。受不同濃度WSF污染影響的翡翠貽貝對(duì)石油烴化合物的富集具有“選擇性”。翡翠貽貝對(duì)WSF的凈化過程為迅速釋放后再緩慢釋放,并于第22 d最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

11、
　　5.石油烴污染對(duì)翡翠貽貝鰓結(jié)構(gòu)影響的顯微觀察
　　應(yīng)用石蠟切片技術(shù)從組織細(xì)胞水平觀察0＃柴油水溶液(WSF)對(duì)翡翠貽貝鰓組織的結(jié)構(gòu)變化影響,取樣時(shí)間為WSF暴露第7 d和第15 d，WSF釋放階段第18 d和第22 d,分析不同WSF暴露濃度對(duì)鰓組織結(jié)構(gòu)變化的差異。結(jié)果顯示:WSF對(duì)翡翠貽貝鰓絲結(jié)構(gòu)存在較強(qiáng)的毒害作用,不同暴露濃度對(duì)其結(jié)構(gòu)破壞的效果不同,鰓絲上皮細(xì)胞排列不規(guī)則甚至斷裂,鰓絲結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重,越高濃度影響