無機(jī)砷在牟氏角毛藻中的化學(xué)行為及其毒理效應(yīng).pdf

1、砷是一種較常見且持久性的污染物，可以被海洋生物富集并通過食物鏈傳遞，海產(chǎn)品中的高含量砷已引起人們的普遍關(guān)注。砷在海洋環(huán)境中有多種存在形態(tài)，主要分為無機(jī)砷和有機(jī)砷兩大類，其對(duì)海洋生物的毒性作用受砷形態(tài)的影響，不同砷形態(tài)的化合物毒性各不相同，現(xiàn)在一般認(rèn)為砷的毒性級(jí)別是無機(jī)砷＞有機(jī)砷，無機(jī)砷中 As（III）＞As（V），但是對(duì)于不同生物砷化物的毒性也存在一定特異性。牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）作為海洋浮游植物中的優(yōu)勢(shì)

2、種群，可以對(duì)環(huán)境變化快速響應(yīng)，是研究海洋環(huán)境污染與全球氣候變化的重要生物種類，具有重要的研究價(jià)值。本文研究了無機(jī)砷As（III、V）暴露及其與海水酸化耦合對(duì)牟氏角毛藻生長、光合的影響，查明了牟氏角毛藻對(duì)無機(jī)砷的富集與轉(zhuǎn)化及其基因組DNA甲基化水平的變化。主要結(jié)果如下:
　　1、無機(jī)砷暴露對(duì)牟氏角毛藻生長、光合作用的影響。（1）對(duì)其生長的影響：As（III）暴露使牟氏角毛藻生長率隨著時(shí)間呈下降趨勢(shì)，暴露濃度低于1000μmol/L時(shí)

3、，牟氏角毛藻生長率隨砷濃度的升高呈下降趨勢(shì)；濃度高于1000μmol/L時(shí)，在初期牟氏角毛藻生長率隨砷濃度升高而升高，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，生長率下降。300μmol/L As（III）暴露48h時(shí)，藻體生長率降至0以下。（2）對(duì)其葉綠素a含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響：As（III）暴露使牟氏角毛藻葉綠素 a含量隨時(shí)間下降，但是變化不顯著（P＞0.05）；而隨著砷濃度升高，葉綠素a含量整體呈下降趨勢(shì)；As（III）暴露濃度低于70μmol/L條件

4、下，牟氏角毛藻最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）和實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率（Yield）隨時(shí)間變化不顯著，但砷濃度高于70μmol/L時(shí)對(duì)藻細(xì)胞熒光參數(shù)有顯著的抑制作用。As（V）暴露同樣導(dǎo)致牟氏角毛藻的生長率隨著時(shí)間呈下降趨勢(shì)。低濃度As（V）對(duì)牟氏角毛藻生長率無明顯影響，且As(III)暴露濃度在120μmol/L時(shí)，藻的生長率迅速下降，在濃度為300μmol/L時(shí)又緩慢上升。但在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，As（V）暴露時(shí)，牟氏角毛藻生長率均大于0；而對(duì)

5、葉綠素a含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)都無顯著影響。結(jié)果表明，無機(jī)砷As（III）和As（V）對(duì)牟氏角毛藻的生長具有不同的影響，其抑制作用表現(xiàn)為As（III）＞As（V）。
　　2、無機(jī)砷與海水酸化共同作用對(duì)牟氏角毛藻生長、光合作用的影響。（1）As（III）與海水酸化共同作用對(duì)牟氏角毛藻生長、光合作用的影響：As（III）暴露與海水酸化耦合作用于牟氏角毛藻時(shí)，藻的生長率隨CO2濃度升高而升高，但是升高的趨勢(shì)隨As（III）濃度的增加越來越

6、弱。當(dāng)海水酸化單獨(dú)作用時(shí)，牟氏角毛藻中葉綠素a的含量和熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield無顯著變化；當(dāng)與As（III）共同作用條件下，通入1000ppm CO2時(shí)，藻體中葉綠素a含量隨時(shí)間變化波動(dòng)較大，且隨As（III）濃度升高熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield明顯下降，但下降的趨勢(shì)減弱。（2）As（V）與海水酸化共同作用對(duì)牟氏角毛藻生長、光合作用的影響：As（V）暴露與海水酸化耦合作用時(shí)，藻的生長率和葉綠素a含量在砷試驗(yàn)范圍內(nèi)無顯著變化，而葉

7、綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和Yield在As（V）暴露96h時(shí)表現(xiàn)為隨CO2濃度增大而顯著下降。結(jié)果表明，海水酸化可以促進(jìn)牟氏角毛藻的生長，無機(jī)砷與海水酸化共同脅迫時(shí)，這種促進(jìn)作用減弱；在低濃度無機(jī)砷時(shí)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和Yield降低，但是所有實(shí)驗(yàn)中As（III）對(duì)藻細(xì)胞生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的抑制作用均比As（V）強(qiáng)。
　　3、牟氏角毛藻對(duì)無機(jī)砷的生物富集與形態(tài)轉(zhuǎn)化。As（III）暴露時(shí)，牟氏角毛藻對(duì)砷的富集量總體上隨 As

8、（III）濃度的增大而增加，但是在 As（III）濃度為100μmol/L時(shí)下降。牟氏角毛藻中砷的富集量y（μg/105cells）與暴露 As（III）的濃度 x(μmol/L)可推導(dǎo)為二次多項(xiàng)式y(tǒng)=8×107x2+0.004x+3.3143。在96h，在較低暴露濃度組（50-300μmol/L），藻細(xì)胞中As（V）占總砷的比例隨著暴露濃度的升高呈增加的趨勢(shì)；但在高濃度組（500-7000μmol/L），隨著暴露濃度增加藻細(xì)胞中 As

9、（V）的比例變化不明顯，但1000μmol/L暴露組為最大值。As（V）暴露時(shí)，牟氏角毛藻中砷的富集量y（μg/105cells）與暴露 As（ V）的濃度 x(μmol/L)也可推導(dǎo)為二次多項(xiàng)式方程y=-1×10-5x2+0.078x+13.015，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)富集量最大值達(dá)171.10μg/105cells。牟氏角毛藻對(duì)As（V）形態(tài)的轉(zhuǎn)化作用不明顯。
　　4、無機(jī)砷暴露對(duì)藻細(xì)胞基因組DNA甲基化水平的影響。研究表明，一定