重金屬對(duì)棘尾蟲的毒性作用及其富集能力的初步研究.pdf

1、重金屬污染問題是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)話題，有關(guān)生物轉(zhuǎn)化及微生物在重金屬污染治理中的作用已得到了充分的研究證實(shí)。但是利用原生生物，例如棘尾蟲，來富集重金屬進(jìn)而緩解重金屬污染的研究鮮見報(bào)道。一方面，原生生物可作為檢測(cè)環(huán)境變化的指示生物;另一方面，原生生物自身通過富集重金屬可作為緩解環(huán)境重金屬壓力的“清道夫”。本研究根據(jù)原生生物對(duì)環(huán)境脅迫的耐受性，篩選出耐受能力較強(qiáng)的物種，從而為水污染處理過程中的生物治理提供新思路。
　　本文實(shí)驗(yàn)以野外分離的

2、棘尾蟲為研究對(duì)象，從以下四方面展開研究且并得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1.人工模擬環(huán)境脅迫條件，篩選強(qiáng)耐受性種。實(shí)驗(yàn)以有毒微囊藻作為唯一食物來源，培育野外采集的水樣，通過連續(xù)多次培育，篩選出食物脅迫下生長(zhǎng)明顯占據(jù)優(yōu)勢(shì)的原生生物。通過形態(tài)學(xué)分類和分子生物學(xué)分類的鑒定結(jié)果，將本實(shí)驗(yàn)物種鑒定為鬃異源棘尾蟲Tetmemena pustulata。進(jìn)一步對(duì)棘尾蟲食性進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)0.1％酵母、1％葡萄糖和0.1％食物來源時(shí)棘尾蟲種大麥水均可

3、作為棘尾蟲的食物，其種群數(shù)量均能增加。但不同群表現(xiàn)不同:酵母粉作為食物時(shí)棘尾蟲種群數(shù)量能夠長(zhǎng)時(shí)間維持在環(huán)境容納量水平，種群衰退時(shí)間明顯延遲;葡萄糖和大麥水作為食物時(shí)棘尾蟲種群數(shù)量也可達(dá)到一定的種群數(shù)量，但比酵母作為食物時(shí)的環(huán)境容納量水平要低，且會(huì)出現(xiàn)種群衰退時(shí)間提前的現(xiàn)象。因此，酵母為食物較理想，種群增長(zhǎng)較持續(xù)且出現(xiàn)種群衰退時(shí)間較晚。
　　2.急性毒性實(shí)驗(yàn)判斷棘尾蟲對(duì)重金屬的耐受性。實(shí)驗(yàn)選用銅、鋅、鉻和鎘四種重金屬，研究棘尾蟲對(duì)重

4、金屬的耐受性差異及隨時(shí)間的變化。結(jié)果表明，銅、鋅、鉻和鎘四種重金屬對(duì)棘尾蟲24h的半致死濃度分別是:126.1μg/L、28.26mg/L、4.57mg/L和7.03mg/L，24h內(nèi)對(duì)棘尾蟲毒性強(qiáng)弱為:Cu2+＞Cr6+＞Cd2+＞Zn2+;銅、鋅、鉻和鎘四種重金屬對(duì)棘尾蟲48h的半致死濃度分別是:53.46μg/L、23.28mg/L、4.19mg/L和2.52mg/L，48h內(nèi)對(duì)棘尾蟲毒性強(qiáng)弱為:Cu2+＞Cd2+＞Cr6+＞Zn

5、2+;即48h后Cd2+對(duì)棘尾蟲的毒性要比Cr6+強(qiáng)。銅、鋅、鉻和鎘四種重金屬對(duì)棘尾蟲72h的半致死濃度分別是:43.55μg/L、21.53mg/L、4.02mg/L和1.43mg/L，72h內(nèi)對(duì)棘尾蟲毒性強(qiáng)弱為:Cu2+＞Cd2+＞Cr6+＞Zn2+;銅、鋅、鉻和鎘四種重金屬對(duì)棘尾蟲96h的半致死濃度分別是:41.63μg/L、19.37mg/L、3.94mg/L和0.95mg/L。96h內(nèi)對(duì)棘尾蟲毒性強(qiáng)弱為:Cu2+＞Cd2+＞C

6、r6+＞Zn2+。以上結(jié)果表明隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，四種重金屬對(duì)棘尾蟲的有效致死濃度均呈下降趨勢(shì)，其中銅的毒性最強(qiáng)，其次是鎘和鉻，鋅最弱。
　　3.慢性毒性實(shí)驗(yàn)確定重金屬對(duì)棘尾蟲繁殖的影響及其抗氧化酶活性的變化。結(jié)果表明，當(dāng)Cu2+濃度在5-10μg/L時(shí)會(huì)促進(jìn)棘尾蟲細(xì)胞分裂且初次分裂時(shí)間縮短;當(dāng)Cu2+濃度在15-30μg/L時(shí)，棘尾蟲細(xì)胞分裂受抑制，并且初次分裂時(shí)間明顯延長(zhǎng);Cu2+濃度超過30μg/L時(shí)細(xì)胞停止分裂。當(dāng)Zn2+濃

7、度在5mg/L時(shí)，會(huì)促進(jìn)棘尾蟲細(xì)胞分裂且初次分裂時(shí)間縮短;當(dāng)Zn2+濃度在10-20mg/L時(shí)，會(huì)抑制棘尾蟲細(xì)胞分裂，且初次分裂時(shí)間延長(zhǎng);當(dāng)Zn2+濃度超過20mg/L時(shí)細(xì)胞停止分裂。在Cd2+和Cr6+濃度范圍內(nèi)（0.7mg/L和2.0mg/L），均對(duì)棘尾蟲細(xì)胞分裂具有抑制作用，且初次分裂時(shí)間均有延長(zhǎng)，當(dāng)Cd2+濃度超過0.7mg/L時(shí)棘尾蟲就停止分裂活動(dòng);Cr6+濃度超過2.0mg/L時(shí)棘尾蟲停止分裂活動(dòng)。進(jìn)一步分析棘尾蟲抗氧化酶活

8、性變化，發(fā)現(xiàn)低濃度重金屬會(huì)提高棘尾蟲抗氧化酶活性，從而降低機(jī)體產(chǎn)生的氧自由基對(duì)細(xì)胞造成的損傷，而高濃度的重金屬則直接破壞其抗氧化系統(tǒng)，造成機(jī)體損傷，細(xì)胞分裂停止，甚至死亡。
　　4.通過重金屬富集實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)棘尾蟲在污水處理的應(yīng)用潛力。實(shí)驗(yàn)選用鉻和鋅作為處理對(duì)象，發(fā)現(xiàn)以棘尾蟲處理24小時(shí)后，溶液中Zn2+濃度可有效降低78.2％，Cr6+降低63.2％左右;處理48小時(shí)后，溶液中Zn2+濃度可有效降低89.8％，Cr6+降低69.5％