長江口水體中典型有機污染物的分布及其對魚類的毒性效應(yīng).pdf

1、本文以低分子量多環(huán)芳烴和有機氯農(nóng)藥為研究對象，分析其在長江口水一沉積物兩相介質(zhì)中的含量和分布特征；在此基礎(chǔ)上，選取長江口水體中這兩類POPs物質(zhì)污染較嚴重的菲和林丹，在實驗室進行魚類毒理學(xué)試驗，分別模擬長江口水體中的污染濃度以及亞致死濃度對毒理學(xué)模式魚(斑馬魚(Brachydaniorerio))和長江魚類(黃顙魚(Pelteobagrus fulvdraco))的毒性效應(yīng)，并探討了這些毒理學(xué)指標對長江水體中多環(huán)芳烴和有機氯農(nóng)藥污染的指

2、示作用；同時利用斑馬魚胚胎對長江口沉積物的污染水平進行評價。主要得到以下幾條結(jié)論： (1)對長江口水體中的低分子量多環(huán)芳烴(LMW PAHs)的含量和分布特征進行了初步研究，結(jié)果表明：長江口水體中萘、芴、菲、葸4種LMW PAHs的總濃度在平水期為64.28～102.59ng/L，平均濃度為80.24ng/L。豐水期為146.46～411.86ng/L，平均濃度為292.36ng/L。與國內(nèi)外重要河流相比，其污染處于中等偏下水

3、平。表層水體中LMW PAHs的分布主要受人類活動影響，在監(jiān)測的6個國控斷面中，南通和徐六涇斷面污染較嚴重。平水期和豐水期水體中的PAHs可能來自于居民生活燃氣和燃煤及生活污水、工業(yè)污水，也可能來源于機動船只的含油廢水排放和燃料油的燃燒及泄漏。枯水期的多環(huán)芳烴污染主要來自于燃燒。平水期和豐水期水體中的PAHs均以菲和萘為主要污染組分。水體中LMW PAHs的含量受季節(jié)變化的影響，PAHs的含量為豐水期>平水期。 (2)對長江口

4、水體和沉積物中的有機氯農(nóng)藥的含量和分布特征進行了初步研究，結(jié)果表明：長江口表層水體中有機氯農(nóng)藥的濃度范圍在平水期為2.63～30.53ng/L，平均濃度為15.42 ng/L；枯水期為2.30～16.01ng/L，平均濃度為8.64ng/L；豐水期為22.66～153.90ng/L，平均濃度為65.25ng/L。與國內(nèi)外重要的河流相比，長江口水體中有機氯農(nóng)藥的污染程度屬于中等水平。表層沉積物中有機氯農(nóng)藥的污染水平較低。對有機氯農(nóng)藥的組成

5、特征的分析表明，長江口水體的DDTs大部分已經(jīng)降解，以殘留的DDT和其降解產(chǎn)物為主要組分。水體中的HCHs還沒有完全降解，且近期內(nèi)水體中存在林丹的輸入。豐水期水體中有機氯的濃度要明顯高于平水期和枯水期。 (3)林丹是構(gòu)成長江口水體中有機氯農(nóng)藥的重要組分。將斑馬魚分別暴露在濃度為0.01，1.0和100μg/L的林丹水溶液中36d，以研究林丹對斑馬魚(Brachydanio rerio)的組織結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：濃度為0.01

6、μg/L的林丹溶液暴露下，未對斑馬魚的鰓和肝組織造成明顯的損傷。暴露在濃度為1.0μg/L和100μg/L的林丹的水溶液中36d，斑馬魚的鰓和肝組織結(jié)構(gòu)變化顯著，斑馬魚鰓組織變化為：上皮細胞殘損、脫落，鰓小片上皮細胞水腫，柱細胞變形。斑馬魚肝組織變化為：部分肝細胞腫大，細胞核萎縮變形或偏離細胞中心，胞質(zhì)疏松，空泡明顯增加，細胞質(zhì)中可見脂沉積。暴露在100.0μg/L的林丹溶液中，其鰓和肝組織結(jié)構(gòu)受到的損害更為嚴重。斑馬魚的鰓和肝組織病理

7、學(xué)指標可以作為指示水體中林丹污染的生物標志物。長江口水體中林丹的污染濃度下短期暴露，未對斑馬魚的鰓和肝組織造成損害。 (4)菲是構(gòu)成長江口水體中多環(huán)芳烴污染的重要組分。將斑馬魚分別暴露在濃度為0.05和100.0μg/L的菲的水溶液中36d，以研究菲對斑馬魚(Brachydaniorerio)的組織結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：斑馬魚的鰓和肝對水體中的菲反應(yīng)敏感，濃度為0.05μg/L的菲已經(jīng)對斑馬魚的鰓、肝產(chǎn)生毒性效應(yīng)，表現(xiàn)為發(fā)生鰓

8、小片上皮細胞肥大和水腫；肝細胞發(fā)生腫大，胞質(zhì)產(chǎn)生空泡，影響了其呼吸代謝和肝的物質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運功能的發(fā)揮。伴隨菲濃度的升高。菲濃度達到100.0μg/L時，斑馬魚的鰓和肝受到損傷加重：鰓絲上皮增厚、鰓小片上皮隆起。肝細胞變得不規(guī)則，細胞核萎縮變形和偏離細胞中心，部分肝細胞空泡化程度加重，發(fā)生核溶解或細胞溶解造成局部肝組織壞死。斑馬魚的鰓和肝組織病理學(xué)指標可以作為指示水體中菲污染的生物標志物。長江口水體中菲的污染水平已經(jīng)對斑馬魚的鰓和肝組織產(chǎn)

9、生了一定的毒害，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視。 (5)實驗室人工繁殖底棲性魚種黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)，模擬長江水體中菲的污染水平以及亞致死濃度對黃顙魚幼魚肝臟的抗氧化酶活性的影響。結(jié)果顯示：菲對黃顙魚肝臟中CAT活性表現(xiàn)為抑制作用；對GPx活性主要表現(xiàn)為誘導(dǎo)作用；較低濃度(0.05μg/L)的菲脅迫下，SOD活性表現(xiàn)為誘導(dǎo)效應(yīng)，較高濃度(100μg/L)的菲脅迫下，SOD活性表現(xiàn)為先抑制后誘導(dǎo)效應(yīng)

10、；CAT活性對菲的脅迫相對更敏感。黃顙魚肝臟中的抗氧化酶活性可以作為生物標志物來評價長江口水體的菲的污染程度。長江口水體中的菲的污染水平已經(jīng)對黃顙魚肝臟中的抗氧化酶活性產(chǎn)生了影響。 (6)斑馬魚胚胎致畸技術(shù)是各國際標準組織認可的標準毒性測定方法之一。本論文采用斑馬魚胚胎發(fā)育技術(shù)，對菲的毒性進行測定，并篩選出胚胎發(fā)育過程中的敏感性指標，用來指示水體中菲的污染程度。結(jié)果表明，斑馬魚胚胎可以作為水體中菲污染的生物標志物。在囊胚期進行

11、染毒，斑馬魚胚胎對菲的毒性作用最敏感。96h孵化率、48h致死率、24h卵凝結(jié)和96h致畸率4項指標可以指示水體中菲污染的程度。它們對菲的敏感性為：96h孵化率指標>48h致死率>24h卵凝結(jié)>96h致畸率。目前，長江口水體中菲的污染水平?jīng)]有對斑馬魚的胚胎發(fā)育產(chǎn)生明顯的毒性效應(yīng)。 (7)沉積物是河口地區(qū)水體中污染物質(zhì)的“匯”。較水質(zhì)分析而言，對沉積物的污染狀況進行分析和評價更能代表河口區(qū)污染水平。利用斑馬魚胚胎發(fā)育技術(shù)通過直接

12、接觸暴露法和萃取有機物暴露法對長江口的沉積物的毒性進行了評價。結(jié)果表明：長江口沉積物(濃度為430mg/mL(水))通過直接接觸暴露對斑馬魚胚胎的致死率為9.33(±2.31)～38.67(±2.31)％，致畸率為1.33(±2-31)～9.33(±2.31)％。萃取有機物暴露法(濃度為60mg/mL，(水))對斑馬魚胚胎的致畸率為4.71(±2.08)～11.81(±2.41)％。萃取有機物暴露法比直接接觸暴露法對斑馬魚胚胎的致畸效應(yīng)