（植物营养学专业论文）利用水溞趋光性监测水中的拟除虫菊酯类农药和汞.pdf

利用水潘趋光性监测水中的拟除虫菊酯类农 约不u 汞 植物营养学硕士研究生郭晓燕 指导教师袁玲教授 ( 摘要) 日趋严重的水环境污染制约着社会经济可持续发展，加强水资源管理是改善水环境的必 要措施。在水资源管理工作中。水质监测是一项必不可少的基础性工作，它包括理化监测和 生物监测在实际工作中，它们需要互相配合相互补充才能及时准确地提供正确的信息目 前，由于生物监测的方法不多，并存在可比性差、操作复杂等缺点，因此，迫切需要研究一 些灵敏、简便、准确的生物监测方法，应用于水环境的监测工作中 水浯( d a p h n i a ) 属于节肢动物门，甲壳动物纲、腮足亚纲、枝角类的浮游水生动物，广泛 分布于世界各地，水港在水生食物链及生态平衡中占有重要的地位水涵对于水体中的有害 物质比较敏感，因此，利用它们对水中污染物的反应来评价水环境的安全性 水潘趋光性是指水潘向着或背着光源游泳的能力，具有遗传属性，受环境条件的影响 利用水涵趋光特性对水环境进行监测是国内外正在研究的一项新技术，该方法尚处于不断完 善之中，相关资料的积累也较少。因此，利用潘科浮游生物的趋光行为监测水体中的污染物 质，还需要进行大量的基础性研究：包括从自然水体中筛选出对毒物敏感、但对环境因素变 化不敏感的潘科浮游生物作为生物监测器；选用具有代表性的污染物。如重金属、农药以及 它们的混合物，研究它们与潘科浮游生物趋光行为的关系；以及环境条件( 如鱼类荷尔蒙等) 对水滢趋光性的影响规律等。 目前，水体中的重金属、有机污染( 如农药) 以及它们间的复合污染已成为水生态系统 中的重要环境问题但是，人们对水体中重金属、农药的单一污染研究较多，而复合污染方 面的相关研究较少因此。研究农药和重金属对水涯趋光行为的影响规律，弄清它们共存时 产生的生物和环境效应，是治理水体污染需要解决的重要问题 本项研究采用大型涵( d a p h n i am a g n a ，肺) 和隆线酒( d a p h n i ac a r i n a t a ，d c d 纯生物 株作为试验生物，以水滔趋光指数为指标，研究了拟除虫菊酯农药( 甲氰菊酯、高效氯氰菊 酯) 和重金属汞对水涵的急性生物毒性( 半致死浓度“和趋光指数i p ) ，以及它们同时存在 时对水滢趋光性的影响，同时研究了水体中鱼类荷尔蒙与毒物间的关系，为建立一种快速、 准确、灵敏的生物监测方法提供理论依据，为农药及重金属监测提供参考 主要结论如下： 1 供试的4 种大型潘生物株均表现为正的趋光性，趋光指数的大小顺序为d i n 2 d m 肪b d m j 。其中，d m ：与d m j ，d m j ，d m 4 的趋光指数存在显著性差异，说明d m 2 是最佳的 1 - 两南大学硕士学位论文 l i i _ 目| 鼍詈量鼍奠| 罾一 试验材料。 2 同一生物株不同龄期水潘趋光指数呈现一定的变化规律大型潘：4 d 2 d 6 d 8 d 1 0 d l d ：隆线潘：4 d 2 d 8 d 6 d ) 1 d 1 0 d 其中，2 d 、4 d 与其它龄期的趋光指数存在显 著差异，所以，本试验均选用龄期为4 d 的水滢作为试验材料 3 在单一毒性试验基础上，按等质量浓度比对甲氰菊酯、高效氯氯菊酯和氯化汞 共存时对隆线潘的联合毒性进行试验，结果发现毒物两两配比及三者共存的联合毒性 均表现为拮抗作用。 4 甲氰菊酯、高效氯氰菊酯和h 矿作用于水潘时，水涵趋光指数与毒物的浓度星显著负 相关关系，2 种拟除虫菊酯农药对水涵趋光指数的模拟方程均为元二次方程。重金属i l 产 对两种水潘的模拟方程为线性方程。 两种毒物共存时，水潘趋光指数的变化均有别于单一毒物单独作用但通过成组数据差 异显著性检验分析，未达显著水平( p o 0 5 ) 。由此可见，在本试验设置的浓度范围内两 种毒物混合均没有表现出联合作用。 5 水体中鱼类荷尔蒙的存在可显著降低两种水浯的趋光行为。受鱼类荷尔蒙影响水涵在 3 种毒物溶液中的趋光指数变化趋势不同于正常条件下培养水潘的变化趋势，但是通过成组数 据差异显著性比较。发现鱼类荷尔蒙只对高效氯氰菊酯的毒性产生显著影响 关键词：生物监测水涵趋光行为拟除虫菊酯汞 a b s l r a c r m o n i t o r i n gp y r e t h r o i d sa n dh g + i nw a t e rb yp h o t o t a x i so f d a p h n i a g r a d u a t es t u d e n t ：g u ox i a o y a n s u p e r v i s o r ：p r o f y u a nl i n g t h es e r i o u sa q u a t i cp o h u f i o nl i m i t st h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m yi nt h ew o d d a n dw a t e rm a n a g e m e n ti sn e c e s s a r yf o ri m p r o v ew a t e re n v i r o n m e n t t h em o r u i t o r i n go fw a t e r q u a l i t i e s , i n c l u d i n gp h y s i c c h e m i c a la n db i o l o g i c a lo n e s , 缸af u n d a m e n t a lp r o c e d u r ei nw a t e r m a n a g e m e n t p r a c t i c a l l y , t h e s em e t h o d sn e e dc o o p e r a t ea n dr e p l e n i s hm u t u a l l yt op r o v i d ea c c u r a t e i n f o r m a t i o ni nt i m e t h eb i o m o u i t o rm e t h o d sa r en o wu n d e rd e v e l o p i n ga n ds t i l lh a v es o m el i m i t s s u c h p o o rc o m p a r a s i o na n dc o m p l e xo p e r a t i o n , i ti st h u su r g e n tt os e tu ps e n s i t i v e ，s i m p l e ， a c c u r a t e ，q u i c ka n dr e l i a b l eb i o m o u i t o r i n gm e t h o d sf o rt h ea p p f i c a t i o ni nt h em o m i t o r i n go fw a t e r e n v i r o n m e n t s d a p h n i a ( c l a d o c e r o ：c r u s t a c e a ) , a ni m p o a a n ta n i m a lo ft h ed i e tf o rm a n yf i s h ，i sw i d e s p r e a d i nt h ew o r l da n dh a sac r i t i c a lr o l e i na q u a t i ce c o l o g yc h a i n s d a p h n ai s q u i t cs e n s i t i v et o d e l e t e r i o u ss u b s t a n c e si nw a 把r t h e r e f o r e , t h e ya r eu s e dt oi n d i c a t ea n df o r c a s tt h es a l t yo fw a t e r e n v i r o n m e n t s t h ep h o t o t a x i so f d a p l m i c si st h ec h a r a c t e ro ff i g h tt o w a r d sa n ga g a i n s tm i g r a t i o n ，w h i c hi s g e n e c i i c a lc o n t r o l l e da n da l s oi n f l u e n c e db ye n v i r o u e m t s t h eu t i l i z a t i o no fp h o t o t a x i st om o m i t o r t h ew a t e rq u a n t i t i e si san e wd e v e l o p i n gt e c h n i q u ei nt h ew o r l d t h i sn wt e c h n i q u ei su n d e r i n v e s t i g a t i o na n dh a sl e s si n f o r m a t i o ni nt h e o r i e sa n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o n s o ，m u c hf u n d a m e n t a l r e s e a r c hw o r kn e e d st ob ed o n e ，i n c i u d i n gt h es e l e c t i o no fd a p h n 缸a sb i o m o n i t o rs e n s i t i v et o t o x i c a n t sb u tl e s st oe n v i r o n m e n tc h a n g e s ，t h ee x p l o i t a t i o no fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep h o t o t a c t i c b e h a v i o ro fd a p h n i aa n dp o l l u t a n t ss u c ha sh e a v ym e t a l p e s t i c i d ea n dt h e i rm i x t u r e s , a n dt h e c o m p r e h e n s i o no ft h ee f f e c to fe n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n ss u c h 船f i s hk a i r o m o n 船o nt h ep h o t o t a c t j c b e h a v i o ro f d a p h n i a a tp r e s e n t ，t h ep o l l u t i o n so fh e a v ym e t a l s , p e s t i c i d e sa n dt h e i rm i x t u r e sa r et h em a i n e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m si nf 他s hw a t e lb u tm o r er e s e a r c h e sw mc a r r i e do u to nt h ep o l l u t i o no f s i n g l eh e a v ym e t a la n dp e s t i c i d em o r et h a nt h e i rm i x t u r e s i ti st h u sn e c e s s a r yt oc i a r i l yt h ee f f e c t s o fh e a v ym e t a l sa n dp e s t i c i d e so nt h ep h o t o t a c t i cb e h a v i o ro fd a p h n i aa n dt or e a l i z et h eb i o l o g i c a l a n de n v i r o n m e n t a le f f e c t si nt h ec o n d i t i o no ft o x i c a n t c o e x i s t e n c e t h e y a mi m p o r t a n t p r e s u p p o s i t i o n st h a tn e e dt ob es o l v e db e f o r ee l i m i n a t i n gw a t e rp o l l u t i o n - 1 西南大学硕士学位论文 i nt h ep r e s e n te x p e r i m e n t s ，d a p h n i ac a r i n a t ac l o n ed c ，w h i c hw a ss e l e c t e df r o ms a n x i aa r e a b a n db r e a d e db ys e l f - e o p u l a t i o na n dd a p h n i am a g n a ，w c 他u s e da sb i o m o r n i t o r st os t u d yt h ea c u t e t o x i c i t y o ff e n p r o p a t h r i n ，a l p h a e y p e n n e t h r i na n dh g tmm e d i a nl e t h a lc o n c e n t r a t i o n s , p h o t o t a c t i ci n d e x e sa n d i n t e r a c t i o n sb e t w e e np e s t i c i d e sa n dh e a v ym e t a l sw 佩m e a s u r e di nt h e p r e s e n c eo fs i n g l ea n dm i x t u r e so ft h et o x i c a n t sw i t ha n dw i t h o u tf i s hk a i l o m o n e a j t h eo b j e c t i v e s a g et op r o v i d et h e o r e t i c a la n da p p f i c a b l em e a n sf o r t h ee s t a b l i s h m e n to faq u i c k , a c e m a t ea n d s e n s i t i v eb i o m o n i t o rm e t h o do fp e s t i c i d e sa n dh e a v ym e t a l si nw a t e r f o l l o w i n ga i et h em i a nr e s u l t s o b t a i n e di nt h ep r e s e n te x p e r i m e n t s t h ep h o t o t a c t i cb e h a v i o ro f 4d a p h n am a g n ac 1 0 1 m v a r h s i g n i f i c a n t l yi nt h es e q u e n c e ：加2 ) d m d m 3 d m i ，i n d i c a t i n gt h a td i n 2w a s ag o o db i o m o n i t o rf o rd e t e c t i n gt o x i c a n t si nw a t e r t h ep h o t o t a x i sa l s ov a r i e dg r e a t l ya tt h ed i f f e r e n ta g e se v f o r 铷mm a i n i tc h a n g e di n f o l l o w i n gs e q u e n c e ：4 d 2 d s d 6 d l d 1 0 d l p c a a n d 4 d 2 d 6 d s d 1 0 d l d ( d m 2 ) d c a n d z ) t n z w e r e t h u s a d o p t e da t t h ea g e o f “i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s o nt h eb a s eo ft h ea c u t et o x i c i t yo fs i n g l et o x i c a n tt od c 4 , e q u i v a l e n ta m o u n to ff e n p r o p a t h r i n , a l p h a e y p e r m e t h r i na n dh 9 2 + w e r em i x e d w i t ha n yt w oo r 山喝i n d 妇t i z 喀a n t a g o n i s t i ca c t i o no ft h e m i x t l t r e s t h e r ew e r es i g n i f i c a n tc o n e l a t i o nb e t w e e nt h ed c 4p h o t o t a t i c i n d e x0 p ) a n dt h ec o n c e n t r a t i o n s o f f e n p r o p a t h r i n0 , = 7 2 9 x 2 - 1 6 6 x + 0 1 1 ，观盯饥b e t w e e nl p a n d a l p h a e y p e r m e t h r i n ( y = 1 5 9 2 x 2 - 2 3 x + 0 0 7 6 ，r z = o 8 3 ) ，a n db e t w e e na n dh 9 2 + ( y = 0 3 8 - 2 5 2 x ，r 2 = o 9 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n e t h r i m k e yw o r d s ：b i o m o n i t o r , d a p h n i a ，p h o t o t a c t i cb e h a v i o r , p y r e t h r o i d s ，h 矿 i v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：扦堍曼 签字日期：7 - - * 7 年，月左日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：留不保密， 口保密期限至年月止) 学位论文作者签名：扦啦妻，导师签名：芬 、 签字日期：细7 年厂月主日签字日期：妒年6 月荟日 文献综述 第1 章文献综述 环境问题是国民经济发展中备受注目的重大问题之一，正在全面、深刻地影响着人们的 社会生活环境恶化已经成为导致人类疾病和死亡的主要因素，因而2 1 世纪将是人类与环境 污染和生态破坏决战的世纪。在众多的环境问题中，水体污染将是今后相当长一段时阃内全 球最严重的问题之一例如中国2 3 的湖泊受到不同程度的富营养化污染危害，七大水系6 3 的河段因受到不同程度的污染而失去了饮用水功能据国家环境保护局披露：全中国7 条大 流域面临的严重问题是水体污染l ” 水体污染物质中一部分属于难降解有机物，其本身及其在环境中的转化产物在水体中长 期积累到一定浓度，不仅引起水生生物种群和群落结构的变化，而且严重耐将导致永生生态 系统的破坏和崩溃污染的水体除了直接影响水生生物的正常生活外，也直接或间接地威胁 着人类的健康和生产活动。如1 9 世纪发生在日本的水俣病就是由于水中含有大量甲基汞造成 的，为了防治水污染、保护水源，需要对水质进行有效的监测和评价 1 1 农药对水生态系统的影响 人们从开始使用农药到现在，已经有数百年的历史了特别是进入2 0 世纪后，农药工业 得到了迅速发展，农药日益广泛地应用于农、林、牧业及卫生事业等方面，对发展农业生产 和控制某些危险性流行病的蔓延起了重要的作用施用农药已经成为农业生产和人民生活不 可缺少韵技术措施【2 l 。 大量的事实表明，农药的作用是不容置疑的，从不使用农药的自然农业发展到使用农药 的现代农业，农药作出了积极的贡献。我国粮食作物由于使用化学农药，每年挽回的粮食损 失占总产量的7 左右，以1 9 8 7 年粮食总产量4 0 1 9 亿公斤计算。其中2 8 1 亿公斤是农药的贡 献但是，由于农药是人类主动投入到环境中的有毒化学物质，长期大量使用对环境生物安 全和人体健康都将会产生较大的不利影响 3 1 。农药的大量使用造成严重的环境污染，水体是农 药的主要归宿场所，水体中的农药除农药厂的废水直接排入之外，主要是用于农业的农药 由于农药的性质、施药方法、降雨、灌溉及土壤条件等因素，农药通过大气、地表径流及地 下水迁移对水体造成污染，其中以地表径流最为严重 4 1 1 1 1 农药在水体中的迁移转化 按中华人民共和国农药管理条例农药是指用于防治、消灭或者控制危害农业、林业 的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生 物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制削例。 般来说，农药的水溶解度越大，性质越稳定，农药使用后进入水体的可能性越大，在 水体的残留浓度也就越高，目前在地球的地表水域中，基本上已找不到一块干净的、来受农 两南大学硕十学位论文 药污染的水体了地表水体中残留的农药。可发生挥发，迁移、光解、水解、水生生物代谢、 吸收，富集和被水域底泥吸附等一系列物理化学过程，其环境行为可用图1 表示 光解向大气挥发 tt 水生生物吸收富集一 水生生物代谢底泥吸附，解吸水解 图1 农药在地表水体中的环境行为示意图 水解是水体中残留农药降解消失的一个重要途径，此外还可通过光解、向大气层挥发、 底泥吸附、被水生生物吸收、富集、代谢以及向水域其他地区迁移等一系列转化过程而逐渐 消火，因而自然地表水体中农药的消失速率比实验室测定的农药的水解速率要快得多与地 表水体不同，农药在地下水中消失速率就缓慢得多，因为地下水埋于地下，不仅水温低，微 生物数量少，活性弱，又缺乏阳光的直接辐射如涕灭威农药，在自然地表水体中其降解半 衰期一般在两个月左右，但当其进入酸性地下水中后，其降解半衰期可长达数年之久纠 1 1 2 农药对水体的污染 目前，我国的水污染来源主要有城市污水和工业废水两大类，而其中7 0 以上的污染废 水都是工业排放的，农药行业在化学工业中又是污染大户嘲农药污染对水体的危害主要表现 在影响地表水和地下水的质量、不利于水生生物的生存，甚至破坏水生态系统的平衡7 0 年 代我国对地表水中的有机氯农药和有机磷农药残留量作过调查，监测到的主要是六六六、滴 滴涕和有机磷农药。从1 9 7 9 年起美国环境保护局就对地下水中的农药残留进行了检测，发现 有7 4 种农药在地下水水体中被检测到p j 。 农药水污染有以下几种途径：近水道农药喷洒，下水道捧水；来自使用农药区域的径流； 不规范的处理农药容器：在田间渗水坑处理废农药不得当；清洗喷洒和贮存农药的设备或被 农药污染的设备；农药泄露；农药污染的土壤淋溶；大气污染物的干湿沉降等水体产生农 药污染，最终通过生物链影响人类。另外，有些农药如合成拟除虫菊酯对水中的无脊椎动物 毒性较大川，如浮游动物、甲壳动物等，它们从生物群和非生命物质开始，经过消化和捧泄， 再循环基本的营养物；同时本身又变成了其他鱼类的食物。如果水生生态系统中没有了它们， 将对水生生态系统的结构和功能有深刻的影响1 8 i 。 农药对河口、海岸带以及海洋污染比较严重。我国珠江口水域是珠江进入南海的人海口， 也是南海北部陆地污染物的主要收纳体有关人员分别在珠江三角洲，珠江口、珠江澳门口 以及九龙江口进行调查研究，在采样的表层水和沉积物中检测到大量的有机氯农药。珠江口 表层水体中滴滴涕( d d d 和六六六( b h c ) 的平均浓度达0 o s o u g 脚o 嬲7 u g l ，而底层水体分别 2 一一嚣 文献综述 达剑0 5 蛳g 几和o i i 弘g t ，明显高于表层水，沉积物中这两种有机物含量分别为3 3 4 n g g 和 i i 1 5 n g 9 1 9 1 。 日本曾对不同水体进行测定，认为六六六和滴滴涕等。对水体污染的程度不同，其顺序 为：雨水 河水 海水 自来水 地下水1 9 8 1 年中国科学院等单位报道，污染长江的主要有机 磷农药有：1 6 0 5 、治螟磷、马拉硫磷、甲基一1 6 0 5 及乐果等【2 l 。 1 1 3 农药对水生生物的毒性 2 0 世纪9 0 年代以来，由于农药、化肥的大量使用以及工业废水的大量排放，致使我国许 多地区水域遭受不同程度的污染，导致渔业污染事故不断。基本上每年都要发生渔业污染数 百起。农药对渔业与水生生物的中毒事故是农药环境污染与危害事故以及渔业污染事故的重 要组成部分据美国南卡罗来纳州的报道，在1 9 7 7 年至1 9 8 4 年间，南卡罗来纳州共发生鱼 类死亡事件1 2 8 起，其中一半与农药污染有关【“。 喷洒后附着于植物表面的农药，吸附于土壤内的农药，在受雨水冲刷一f 。而流入溪、河 中，可溶解或悬浮于水体，引起水体污染。生长于水中的鱼、贝及水草等，因而受污染与吸 收水中的农药，从而提高本身的农药残留量。更值得重视的是，鱼虾贝等不断吸收水中农药 后，体内农药含量逐渐提高，形成农药的浓缩过程 i o i 。 农药对水生生物的危害与农药的种类、水生生物品种以及环境条件等密切相关。谴常对 不同农药品种来说，拟除虫菊酯类农药对水生生物的毒性最高，危害性也晟大，有机磷农药 对甲壳类的毒性高于有机氯农药，但对鱼的毒性却低于有机氯农药；对不同生物品种来说， 鲑科鱼类比鲤鱼敏感；对生物个体来说，仔鱼、稚鱼比成鱼或受精卵敏感；另外，农药对水 生生物的毒性还随农药的剂型( 乳荆、粉剂等) 、水温，水的硬度、盐度、p h 值、溶解氧等条 件的改变而改变【l l 】。 世界各国农药登记是都必须提供农药对水生生物的毒性数据，这些数据包括农药对鱼类、 水蚤、蝌蚪和藻类的急性毒性数据。鱼、蚤、藻组成了一条水生食物链，并分别代表食物链 中三个不同的营养层次。鱼类，水蚤、蝌蚪的农药毒性试验均在2 2 蛇的室内进行，均用寇 氏法求出4 8 h 的“= 5 0 值及9 5 的可信限 我国目前执行的农药对水生生物的毒性分级标准与o e c d ( 经济合作与发展组织) 和w h o ( 世界卫生组织) 标准一样，农药随鱼类急性毒性分级标准为嘲： 鲤鱼48h l c s o 1 0 m g l 低毒级 鲤鱼4 8 h “：1 一1 0 m g l中毒级 鲤鱼48h u 肝 血液，脑 末梢神经 汞对含硫化合物有高度的亲和性在体内极易与含巯基的化合物结合，产生毒性作用 z i ( 1 ) 汞易与含巯基的蛋白质和多肽结合，改变或破坏蛋白质的结构和功能，会导致细胞代谢 紊乱。( 2 ) 汞可与酶蛋白中巯基结合，使酶蛋白的结构和功能发生改变甚至失去活性。影 响生物大分子的合成，抑制a t p 的合成。从而使细胞代谢紊乱甚至死亡( 3 ) 汞可与细胞膜 中一些组成成分的巯基结合，使膜的完整性受到损伤，改变细胞膜的功能( 4 ) 甲基汞属脂 溶性化合物易通过血脑屏障和胎盘屏障，引起中枢神经系统症状和胎儿畸形舻1 蚓无机汞化 合物属水溶性，可作用于近端肾小管细胞内线粒体和内质网，并抑制多种酶的活性，使肾脏 受到损害。 汞化合物中毒引起的主要症状主要是：体力减退、头晕、头痛、失眠、多梦、记忆力减 退等中枢神经系统症状；还有精神症状如胆怯、焦虑、不安、精神压抑、丧失信心等：此外 皮肤可出现红斑疹、疱疹、荨麻疹等 8 文献综述 汞及其化合物可影响生精过程，使精于数量减少、活力降低、畸形率增高阻j 。不论是有 机汞还是无机汞，均能影响雄性动物的生育力。有关人群流行病学调查资料显示汞可导致女 性月经周期紊乱；无排卵期延长，并影响f 目巢功能( 排卵、黄体生存) 等；同时认为汞可干扰神 经内分泌调节功能例 鳃组织对汞的反应敏感。明，鳃的特殊结构决定它有利于水中离子的穿过，成为鱼体直 接从水中吸收重金属的主要部位随着进入鳃组织中汞浓度的增加和试验时间的延长，鳃组 织发生不同程度的损伤，大量分泌粘液，破坏了鳃的功能，造成鱼呼吸困难i 幛1 1 4 农药和重金属的联合作用 环境是一个复杂的系统，多种污染因素同时存在时对环境、人体和生物体的影响也是复 杂的。一般认为有以下几种情况：单独作用，机体中某些器官只是由于混合污染物中某一 组分对其发生危害。没有因为污染物共同作用而加深危害的，称为污染物的单独作用。相 加作用，混合污染物各组分对机体的同一器官的毒害作用彼此相似，且偏向同一方向，混合 污染物对机体的毒害相当于各种污染物毒害的总和，称为污染物的相加作用相乘作用， 混合污染物对机体的毒害作用超过个别毒害作用的总和，成为相乘作用，如铜和镉等毒性混 合对水螅的毒性大于单一金属的毒性嘲1 拮抗作用，混合污染物中有两种或两种以上物质 对机体的毒害作用彼此抵消大部分或一部分时，称为搞抗作用。例如，砷和镉共存时对浮 萍叶绿素毒性降低，表现为拮抗作用u 0 1 ；动物试验结果表明：呋喃丹与杀虫双复合对蚯蚓死 亡率变化的影响小于相应剂量下单一农药对蚯蚓死亡率变化的影响【7 1 i 目前。国内外对于污染物联合作用研究比较多，j e r r o l d 等曾模拟c 目d i f o m i a 和i o w a 两州地下 水农药、化肥污染物的构成对小鼠发育与繁殖的影响，为估测可能对人体健康的影响提供依 据阎。r e y e s 等发现杀虫剂b h c 、狄氏剂、硫丹、对硫磷在n 和p 且b 较高污染水平时，可引起虾 类生长迟缓、发病甚至死亡的现象l 。f o r g e t 等则对重金属a s ，c a 与芳去津、克百威、敌敌畏 和马拉硫磷共存时对多种水生生物死亡率的影响进行了研究1 7 4 】。朱鲁生等对甲氰菊酯和辛硫 磷混用后对家蚕的毒性效应进行了研究1 7 ” 对水生态系统产生影响的物质有化肥、农药、重金属、生活垃圾等，其中农药和重金属 对水生态系统的影响尤为重要，关于农药和农药、农药和重金属及重金属之间对水生生物的 联合毒性研究，已经有许多相关报道，如：刘国光r 7 例等对锐劲特和菊酯类对原生动物群落 的联合作用进行了研究；杜娟例研究了有机磷对卤虫的联合毒性；王心如等嗍研究了不同农 药混配对大鼠的毒性作用。另外还有许多学者对农药和重金属及重金属和重金属混合对生物 的联合毒性进行了相关研究 s a - 8 7 】 在自然环境中，污染的发生常常是多组分的。由于污染物之间存在着相互作用，这些污 染物作用于生物体时往往会产生意料不到的结果。迄今为止，大多数生物毒性试验都是单一 毒物的实验，有关杀虫剂，重金属之间对枝角类的复合污染研究报道甚少，大多集中于农药 西南大学硕士学位论文 与农药、重金属与重金属之间的联合毒性效应研究，以至于这些实验结果在复杂的水生生态 环境中不能有效的反映出农药和重金属离子对枝角类的实际联合毒性效应 1 5 水环境监测中生物监测技术的研究进展 生物监测( b i o l o g i c a lm o n i t o r i n g ) 是利用各种生物对环境污染或变化所产生的反应，也就 是研究生物个体、种群、群落在各种污染环境中发出的各种信息，来判断环境污染的程度， 以便从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据的一种方法，也称为生物学检测形象 地说，生物监测就是利用生物作“仪器”来监铡环境质量状况及其变化嗍 1 5 1 水体污染主要生物监测方法 近l o 多年来，随着生物技术的发展，水体的生物监测技术也得到快速发展。水生生物在 水体污染监测中起到了重要的指示作用水生生物作为水生态系统的重要组成部分，与水环 境关系密切嗍。利用水生生物群落的结构变化及通过指示生物的生理、生化状况的改变来反 映水质状况是检测水污染的基本原理 水质生物监测是反映水环境状况的标准和依据，它直接反映了水环境质量变化对生物的 影响和危害程度，是实现水环境监测目的的一种最直接而有效的手段。常用的有以下几类嗍： ( i ) 生物群落监测法 p f i j 微型生物群落监测方法1 9 ”，是应用泡沫塑料块作为人工基质收集水体中的微生物群 落，测定该群落结构与功能的各种参数以评价水质状况生物指数法( b i o t i ci n d e x ) 是指 运用数学方法求得的反映生物种群或群落结构变化的数值，并用以评价环境质量的方法 种类多样性指数法( d i v e r s i t yi n d e x ) 是应用数理统计方法求得表示生物群落的种类和个体数量 的数值，用以评价环境质量它可以定量反映生物群落结构的种类、数量及群落中种类组成 比例变化的信息。我国经常采用的主要有以下几种：香农韦弗多样性指数、组合型多样性指 数、连续比较指数。 ( 2 ) 残毒监测法，也称水生生物监测法，其实质是利用生物体含污量进行水体的监测和 评价。许多水生生物对水体中的重金属、有机农药和放射性物质等都有很强的富集能力，其 富集系数可达上万倍因此，根据污染物质在生物体内的残留量，可推断出水体污染的程度 ( 3 ) 生物测试法( b i o a s s a y ) 。又称生物测定或生物检试，是利用生物受到污染物质的毒 害所产生的生理机能等变化测试污染状况的方法 生物测试是环境污染生物监测的重要方法之一，具有简单、无需特殊仪器设备、能综合 反映毒物的毒性和污染状况等优点，不仅可测定环境中的单因子污染，而且能测定复合污染 的危害，因此被广泛采用。指示生物应具有生命周期长，有固定住处等特点，便于持久的反 映污染物对水体的综合影响。主要包括底栖动物，浮游动物，着生生物和鱼类从分类地位 看，大型无脊椎动物的应用最广泛。指示水体严重污染的生物：颤蚓类、细长摇蚊幼虫、静 裸藻、小颤藻等。指示水体中等污染的生物：居栉水蚤、四角盘星藻、脆弱刚毛藻等指示 1 0 文献综述 水体清洁的生物；扁蜉、蜻蜒、田螺等。 利用水生生物进行水质的检测方兴未艾，已显示出巨大的生命力，它与理化检测相互补 充，修正，使水环境监测工作达到一个新水平。数学分析在生物监测中的应用已日益受到重 视随着计算机应用的普及，选择生物群落结构和功能适宜的参数建立数学模型以监测预报 水污染的课题，将会得到更快的发展。 1 5 2 生物监测技术研究进展 虽然生物监测在环境监测过去的几十年中发挥了巨大的作用，但随着生物监测技术的不 断发展以及环境管理对环境监测的要求日趋提高，现行的生物监测局限性逐步暴露，主要表 现为以下几个方面 9 0 l i 监测方法标准化指示体生活史长，个体差异大，使不同时段生长、生理反应存在差 别，加之生境不同会给观测带来误差。只有建立标准监测方法( 材料及环境条件) ，实验结果才 具可比性与准确性；监测参数复杂影响指示体的环境要素庞杂，决定了监测参数选择要 视监测环境( 土壤、大气、水域) 、污染物类型( 重金属、杀虫剂、有毒气体、放射性元素、致 癌物等) 、特别是污染物与指示体应激反应关联度( 专一性) 而定；时空有限性由于指示体 地理成分差异，其空间分布受限。而水、热季变，又影响指示体监测时限( 冬季或旱季) ；尚 难准确定量一是污染因子间存在协同效应，二是指示体自身存在交叉适应，对定量分析产 生干扰；缺乏训练有素的人员 随着经济和科学技术的发展，出现了一些新的环境生物监测技术，如：p c r t 术：聚合 酶链式反应( p o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n 。p c r ) 技术能快速、特异地在体外扩增所希望的目的基 因或d n a 片段，是基因扩增技术的一次重大革新，它可以将极微量的d n a 特异地扩增上百万 倍。荧光原位杂交技术：荧光原位杂交( f l u o r e s c e n c ei ns i t uh y b r i d i z a t i o n , f i s h ) 技术是一种 非放射性原位杂交方法，采用特殊荧光素标记核酸探针，可在染色体、细胞和组织切片标本 上进行d n a 杂交，对检测细胞内d n a 或r n a 的特定序列存在与否最为有效d n a 芯片技术： d n a 芯片是用硅、玻璃等材料，经光刻、化学合成等技术微加工而成的，大小l 锄2 左右的芯 片d n a 芯片可以用来对生物样品进行分离、制备、预浓缩，还可以作为微反应池进行p c r 、 l c r 等反应。d n a 芯片技术突出特点是高度并行性，多样性、微型化和自动化 此外，还有生物传感器方法，它的作用原理是将待测物质扩散作用进入固定化生物敏瘳 膜层，经分子识别后，利用发生生物学反应产生的信息，继而信息被相应的化学或物理换能 器转变成可定量和可处理的电信号。再经过二次仪表放大并输出，便可计算待测物质的浓度 环境监测中的微生物传感器主要有：b o d 生物传感器；酚类微生物传感器；水体富营养化监 测传感器；生物传感器检测硝酸盐、皿硝酸盐及氨氮；检测有毒有害物质的生物传感器；免 疫传感器；空气和废气监测传感器。 1 6 水澄在生物监测中的应用及研究进展 - l l 西南大学硕+ 学位论文 1 6 1 枝角类概况 枝角类( c l a d o c e r a ) 是指节肢动物门、甲壳纲、鳃足亚纲、双甲目、枝角亚目的动物。 通称水蚤或涵，俗称红虫或鱼虫【9 ”。它体长o 3 3 毫米，世代时间5 2 4 天；虽然种类不多， 但在小水体内现存量较大。在进行鱼苗培育中及提高水体的放养量，适时培育枝角类是极其 重要的一环【蜊。 枝角类的主要形态特征有以下5 个：1 体短，左右侧扁，分节不明显；2 有两瓣透明的 介壳披包在外；3 头部有显著黑色复眼，并带有水晶体；4 第二触角发达，枝角状，为浮游 和滤食的主要器官。第二触角双肢型，并有羽状刚毛。内外肢节数以及游泳刚毛的排列因种 类而异，是分类的重要根据之一；5 技角发育，无变态( 薄皮潘例外) 嗍 表1 三种枝角类的化学组成 注：占干重百分比；g l o o g 湿样 枝角类大多生活于淡水中