华侨大学本科毕业论文(设计)开题报告.doc

华侨大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：化工学院专业班级：2008级环境科学 姓名邓金花学号0826421007指导教师郭沛涌职称学历副教授/博士课题名称湖泊颗粒物对大型蚤生长的影响设计（论文）类型（划）工程设计应用研究开发研究基础研究其它1、本课题的的研究目的和意义：随着工农业的迅速发展，新的污染源不断增加, 有毒物质的种类和数量不断增多，对环境污染的程度越来越严重，这些毒性不可预知的污染物质甚至通过各种途径进入各类湖泊，并沉积到湖泊底泥中。新的污染物组分可能对综合污染指标贡献极小，但往往毒性很大。水中的污染物往往十分复杂, 难以用单一的理化指标表示其污染程度,而生物监测能够在一定程度上反映出水体的污染情况和污染物的毒性。由于大型蚤具有繁殖快、方便易得、对毒物敏感等特点，目前已广泛应用于水生生物的毒理试验，并建立了评价水体生物安全性的新方法。大型蚤作为国际公认的标准试验生物，其毒理试验被许多国家定为毒性必测项目，因此有着广阔的应用前景。目前，大型蚤的测试技术已引起了我国研究人员的极大重视，我国1于1991年成立了自己的大型蚤急性毒性测定方法。他们已经广泛地研究了大型蚤的生长、繁殖、富集的慢性试验，并把这些实验结果应用于各个领域，初步地发展了其代谢试验和测试方法，但是对湖泊悬浮颗粒物的研究报道较少。悬浮颗粒物是自然水体的重要组成部分，自然水体中低浓度的颗粒物并不会对大型蚤构成毒性作用。但在降雨或洪灾后，湖泊和水库内的悬浮物浓度通常会急剧升高。本毕业设计则研究高浓度悬浮颗粒物对大型蚤的毒性；进而比较不同性质的颗粒物对大型蚤的影响。另外，可以利用大型蚤生长情况作为湖泊悬浮颗粒物的污染生物指标，从而评价湖泊受外源污染的程度。 2、文献综述（国内外研究情况及其发展）：2.1 湖泊颗粒物研究现状通常来讲，颗粒物是指比可溶解的低分子更大的多分子或高分子实体。在现代环境水质科学中，颗粒物的概念十分广泛，除了包括0.45微米（m）滤膜截留以上的悬浮物外，还将藻类、细菌、有机胶体、无机胶体、矿物颗粒、高分子等归为广义颗粒物。这实际上包含了所有粒径大于1纳米(nm)的微粒实体。根据其粒径的不同，可将颗粒物分为粘粒（10m）。水体中颗粒物浓度是水生态系统的一个重要参数，颗粒物浓度增加会导致水体透明度降低，影响蚤类生长活动；水体中颗粒物的存在会对进入水中的光线产生反射、折射、吸收等作用，从而削弱水下光强，相同光照条件下，不同浓度和粒径的颗粒物对光线的阻挡效应不同对蚤类生命活动产生不利影响；颗粒物巨大的比表面积使它可以吸附水中的营养元素，水体中有50%以上的Al、Pb和Ti存在于粗颗粒物中，他们的迁移、归趋和生物可利用性都与颗粒物有关，因此影响蚤类生长；最后，颗粒物本身作为一个物理屏障，不利于水中的气体交换，颗粒物表面附着的有机物质发生降解、再生、反应等过程时也会消耗水体中的部分溶解氧，给蚤类的生长环境带来不利影响。2.2 大型蚤的研究现状大型蚤的应用起始于1928年，美国科学家Aimo Viehoever2首先把水蚤试验技术应用在药理毒理学研究上，通过一系列的试验发现药物对水蚤的生理作用与对人类的生理作用一致，确认水蚤类是一种很好的实验生物。20世纪50-60年代，人们主要是研究一些毒物对大型蚤生存的影响，到了20世纪70年代，随着大型蚤毒理试验的发展，一些学者开始重视大型蚤的慢性毒性试验研究。20世纪80年代以来大型蚤毒理试验得到很大重视和发展，大型蚤的繁殖、生长等慢性毒性试验开展起来，研究了氟、铜、铁、福与铅和各种金属3,4等对大型蚤生存繁殖和生长影响的报道。到了20世纪90年代，水蚤的毒理试验得到了更广泛的开展研究。在大型蚤的急慢性毒性上，大型蚤的生物测试技术已广泛的用于各种新有机物和对环境和人体有生理影响的物质的测试。除了以大型蚤宏观的研究外，发展性的研究了大型蚤在毒物胁迫下其分子水平结构的影响，研究学者们陆续发现大型蚤对光有一定的反应，对其展开了初步的研究。到了21世纪，研究学者们对大型蚤的毒性试验更向纵、深方向发展了。除了急慢性、蓄积、联合、生长繁殖和应用方面等试验，深入研究了在各种不同条件下毒物对大型蚤在分子水平上的毒害，如：Borgeraas5研究了不同的氧浓度和温度下UV-B对大型蚤致死率和抗氧化剂酵素活性的影响，Gain- utdinov6研究了高温环境下大型蚤和暗白色线蚓的化学感官信息的遗传密码，De Coen7研究了在汞和高丙林六六六的亚致死浓度下大型蚤中碳水化合物的改变等等。Huobinen8，A,aki9和den Besten10等研究学者们运用了各种不同的分析方法来测定大型蚤生物试验。我国对大型蚤的毒性试验起始于60年代。1962年中国预防医学科学院的修瑞琴老师开始从事大型蚤的有关研究，积累了大量资料，和其研究组高世荣老师等对大型蚤毒性技术进行了全面系统的研究。80年代我国其他一些学者开始研究大型蚤，可到了90年后才见有系列文章的报道。90年代初，我们对大型蚤的研究主要是急性毒性试验，如:修瑞琴和高世荣研究了大型蚤对农药滨氰菊酷11氰渣、锑冶炼碱渣12的急性毒性实验，郭叶华13做了十二烷基苯磺酸钠对幼鱼及大型蚤急性致毒实验。接着许多学者做了大型蚤的慢性毒性实验和富集实验，研究了钦14、五氯酚15对大型蚤的慢性毒性实验，中国科学院水生生物研究所报道了大型蚤HB对五氯苯酚的富集与释放动力学研究16。到90年代中期人们开始了联合毒性研究，发表了一系列关于这方面的文章，如修瑞琴和傅迎春用相加指数法和毒性单位分析法研究了氟和砷17氟与硒18都具为拮抗作用等。戴树桂等19研究了溶解腐殖质和三丁基氯化物或三苯基亭氯化物对大型蚤毒性的影响。人们开始把这些研究成果初步地应用于工业废水和毒物毒性研究0 到90年代末和21世纪初，大型蚤的毒理实验得到广泛的开展。主春梅20等报道了18种硝基苯对大型蚤的毒性与结构相关性研究;有人研究的N一苯甲酞苯胺的不同衍生物、苯甲醛类化合物21、系列苯甲酸等等对大型蚤毒性定量结构活性关系;有人22研究用QSAR模型测定有机化学物品对大型蚤的EC50。人们可以利用上述得到的QSAR表达式对其对应的化合物进行预测，推测它们的环境行为。我国研究学者们也开始运用各种不同的分析方法来测定大型蚤生物试验。有人报道了23通过一些标准测定方法(MBAS， BIAS， DSBAS等等)和质谱法测定表面活性剂对大型蚤的毒性试验，并进行比较，证实质谱法更具数字上的可靠性，等等。随着大型蚤毒理试验的推广，它在实际中的应用也得到迅速地发展，如:曲克明24等研究了化纤废水中主要污染物对大型蚤的急性毒性及联合毒性作用，徐立红25等用水毒理学方法评价了家用洗涤剂的潜在危害，程静、于红霞等研究了生活与工业污水混合处理系统中关键毒物追踪26和漂白废水中关键有毒物质鉴别的实例研究27，杨光俊等人利用多生物学指标评价宝应湖沉积物的环境质量。3、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：3.1主要研究内容本课题通过向在实验室培养的大型蚤投加不同浓度和粒径的颗粒物，研究不同浓度和粒径的颗粒物对大型蚤生长的影响，从而为探讨其影响机理提供一定的参考。（1）湖泊颗粒物性质研究（2）湖泊颗粒物对大型蚤的影响a）大型蚤的培养与敏感性测定，使其符合毒性试验的要求。b）不同浓度颗粒物对大型蚤生长的影响。c）不同粒径颗粒物对大型蚤生长的影响。（3）不同性质的湖泊颗粒物对大型蚤生长的影响a）研究不同湖泊颗粒物之间由于阳离子交换量的差异，与其对大型蚤的影响是否相关。b）研究不同湖泊颗粒物之间由于有机质含量的差异，与其对大型蚤的影响是否相关。3.2成果形式本课题研究的成果以数据搭配图表的形式来表达，数据包括原始数据及通过计算分析获得的数据，用图表的形式将关联的数据形象地表示出来，以便于对整个探究过程进行分析与讨论。4、拟解决的关键问题：（1）解决湖泊沉积物是否有毒性及毒性大小的问题（2）解决解决通过大型蚤生长状况反应湖泊污染情况的问题。5、 研究思路、方法和步骤：（一）研究思路 悬浮颗粒物对大型蚤的影响主要取决于几个关键因素，这些包括：悬浮颗粒物的浓度，悬浮颗粒物的粒径分布，悬浮颗粒物的化学组成，以及暴露的持续时间。本课题主要考虑颗粒物的浓度和粒径对大型蚤生长的影响。本课题研究的是颗粒物浓度和粒径对大型蚤生长的影响，由于大型蚤个体较大，可以通过肉眼观察大型蚤的数量从而直观地探究颗粒物对大型蚤死亡率的影响。同时，本实验同时通过显微镜测微尺测量大型蚤的体长体宽从而探究颗粒物对大型蚤生长情况的影响。（二）方法和步骤（1）湖泊颗粒物性质的研究测定采用重铬酸钾法测定颗粒物有机质含量，采用原子吸收法来测定颗粒物的重金属背景值，采用快速法测定颗粒物阳离子交换量，从而探讨多种湖泊颗粒物的理化性质。（2）湖泊颗粒物对大型蚤的影响a）大型蚤的培养与敏感性测定：选用OECD M4培养基作为大型蚤的培养液，培养液每周换三次，每天饲以斜生栅藻，幼蚤定期被分离。敏感性测定采用国际标准ISO 6341: 1996水质一大型蚤运动抑制的测定进行，以规定的重铬酸钾为敏感性测定毒物，对大型蚤进行24h-EC50 (24h半数运动受抑制试验)试验，评价本实验室的大型蚤是否符合敏感性要求。b）不同浓度颗粒物对大型蚤生长的影响 ：参考GB/T 13266-9 1水质物质对大型蚤急性毒性测定方法进行颗粒物对大型蚤的影响试验，设置不同浓度颗粒物若干组，要空白对照，每组设置平行样，分别测定各组对大型蚤死亡率的影响及生长状况的影响。通过分析，加入不同浓度的悬浮颗粒物后大型蚤生长情况的变化，探讨悬浮颗粒物的浓度对大型蚤生长的影响效应。c）不同粒径颗粒物对大型蚤生长的影响：设置不同粒径颗粒物若干组，要空白对照，每组设置平行样，分别测定各组对大型蚤死亡率的影响及生长状况的影响。通过分析，加入不同粒径的悬浮颗粒物后大型蚤生长情况的变化，探讨悬浮颗粒物的粒径对大型蚤生长的影响效应。（3）不同性质的湖泊颗粒物对大型蚤生长的影响a）颗粒物阳离子交换量：通过软件分析，研究不同湖泊颗粒物之间由于阳离子交换量的差异，与其对大型蚤的影响是否相关。b）颗粒物有机质含量：通过软件分析，研究不同湖泊颗粒物之间由于有机质含量的差异，与其对大型蚤的影响是否相关。6、本课题的进度安排：（1）第一阶段（2011.05-2011.06）：查找及阅读文献,（2）第二阶段（2011.06-2011.07）：准备试验器材与试验药品（3）第三阶段（2011.07-2011.08）：大型蚤的培养及颗粒物对大型蚤的影响预试验（4）第四阶段（2011.09-2011.11）：颗粒物性质测定及颗粒物对大型蚤的影响正式试验（5）第五阶段（2011.12-2012.01）：根据试验数据进行统计分析及总结（6）第六阶段（2012.02-2012.03）：完成开题报告及论文初稿（7）第七阶段（2012.03-2012.04）：完善论文并完成论文终稿（8）第八阶段（2012.06）：毕业答辩7、参考文献：1 国家环境保护局.水质物质对蚤类(大型蚤)急性毒性测定方法. GB/ T 13266-91 ,19922 修瑞琴.大型水蚤生物测试技术研究进展.国外医学:卫生学分册,1990,17(6) :3353383 Dave G .Effects of waterborne iron on growth, reproduction, survival and haemoglobin in Daphnia magna. Comparative Biochemistry and Physiology, 1984, 78c(2): 433-438.4 Dave G. Effects of copper on growth, reproduction, survival and haemoglobin in Daphniamagna. Comparative Biochemistry and Physiology, 1984, 78c(2): 439-443.5 Borgeraas J, Hessen DO. UV -B induced mortality and antioxidant enzyme activities in Daphnia magna at different oxygen concentrations and temperatures. Journal of Plankton Research, 2000, 22(6): 1167-1183.6 Gainutdinov MK, Yargunov VG. Coding of chemosensory information by the nervous system of Daphnia magna and enchytraeus albidus under conditions of action of high environmental temperature. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, 2000,36(3): 282-287.7 De Coen WM, Janssen CR. The use of biomarkers in Daphnia magna toxicity testing v. 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