（环境科学专业论文）海洋环境中多环芳烃污染的微生物修复作用研究.pdf

摘要 3 个星期后，将混合液中的芘、荧蒽、菲降解了8 0 6 、9 0 6 和7 8 3 。 7 、以芘富集培养的混合微生物s s 6 由四种菌落特征不同的细菌组成，可以很好地利用不同 分子量的p a h s 芘、荧蒽、菲作为其生长的碳源和能源，经过约3 个星期的培养，混合 培养菌s s 6 可分别将培养液中的芘、荧蒽、菲降解9 12 、9 9 3 5 、9 25 1 ；s s 6 可以 同时利用芘、荧蒽、菲，经过3 个星期可将混合液中的芘、荧葸、菲降解8 95 、9 0 2 、 9 0 7 。 8 、环境因子对于p a l - i s 的代谢和微生物的生长有着重要的影响。在海水培养液中，混合培 养菌s s 6 生长的最适p h 值为g 0 ，在p h 6 8 的范围内可以良好的生长，培养液中p h 值 超过9 0 会抑制微生物的生长；混合培养菌s s 6 在盐度为1 0 3 0 的培养液中可以良好地 生长，在盐度为4 0 5 0 的培养液中生长受到明显的抑制。海水培养液中外加n 源( k n 0 3 ) 可以提高混合培养菌s s 6 的生长水平，促进培养液中p a l l 芘的降解，而外加p 源 ( k z h p 0 4 ) 的影响却不明显，表明厦门西港的海水中，n 是p a i l s 生物降解的限制因素， 而p 则不是。 9 、对海水环境中4 环p a i l - 芘的共代谢机制开展研究，结果表明共代谢促进p a i l s 的降解。 混合培养菌在对四环p a h - 芘和荧葸的降解过程中，培养液中优势微生物的种类和数量 发生明显变化，s p l 在芘和荧葱降解的启动过程中起关键作用；分别以芘的代谢中间产 物一水杨酸和邻苯二甲酸、同系化合物一菲、容易利用的碳源葡萄糖等作为共代谢底 物，对降解微生物的生长和芘的降解具有明显的促进作用。而非离子表面活性剂一曲酮 - 1 0 0 在海水环境中对降解微生物的生长及芘的降解具有明显的抑制作用。1 一一、 关键词：趔乒! 些f j 燮；堡竺粤；生竺箩复；巷垡箩 捕要 t h em i c r o b i o r e m e d i a t i o no fp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) p o l l u t i o n i nm a r i n ee n v i r o n m e n t a b s t r a c t t h ei n v e s t i g a t i o no ft h ep o l l u t i o nl e v e lo fp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a l - i s ) a n dt h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a h s d e g r a d i n gb a c t e r i a i ns u r f a c e w a t e ra n ds e d i m e n t sh a sb e e nc o n d u c t e da ts i xl o c a t i o n si nx i a m e nh a r b o r ( 2 4 。2 9 n ， 1 1 8 。0 4 勘o ns p r i n g ，s u m m e ra n da u t u m nc r u i s e si n2 0 0 1 t h ee n r i c h m e n tc u l t u r e m e t h o dw a su s e dt oi s o l a t et h eh i g hm o l e c u l a rw e i g h t 咖s d e g r a d i n gb a c t e r i af r o m s a m p l e sc o n t a m i n a t e d w i t hp a h s ( p y r e n e p h e n a n t h r e n ea n df l u o r a n t h e n e ) i no r d e rt o h a v eab e t t e ru n d e r s t a n d i n go fb i o d e g r a d a t i o nm e c h a n i s mo fp a h si n m a r i n e e n v i r o n m e n t i nt h i ss t u d y ，t h el e v e lo fs i x t e e ni n d i v i d u a lp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n c o m p o u n d sh a sb e e ni d e n t i f i e da sp r i o r i t yp o l l u t a n t si nd i f f e r e n ts e a s o n si nx i a m e n h a r b o r t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o na n dc o m p o s i t i o no fp a h si nt h e s u r f a c ew a t e rw e r eu n s t a b l e t h ep o l l u t i o nj e v e io fp ：a h si na p r i la n d0 c t o b e rw e r e h i g h e rt h a nt h a t i nj u l y p a h si nt h es u r f a c ew a t e rw e r em a i n l yd o m i n a t e db y n a p h t h a l e n e ( 2r i n g s ) i na p r i l ，a c e n a p h t h e n e ( 3r i n g s ) i nj u l ya n dc h r y s e n e ( 4n n g s ) i nt h eo c t o b e r , t h ec o n c e n t r a t i o no fa n t h r a c e n ea n d b e n z o ( a ) p y r e n ei ns u r f a c ew a t e l w a s h i g h e rt h a nt i l et o x i c i t yg u i d e l i n e s t h eo r i g i no f 咖p o l l u t i o n i ns u r f a c ew a t e r o f ) ( i a m e nh a r b o rw a s m o s t l yp e t r o g e n i c p a h si ns e d i m e n t sw e r em a i n l yd o m i n a t e db yh i g hm o l e c u l a rw e i g h tp a h c o m p o n e n t sn - 6r i n g s ) f l u o r a n t h e n e a n d p y r e n ew e r e t h em o s td o m i n a n ta t d i f f e r e n ts e a s o n sa n ds t a t i o n s t h ec l m s eo ft o t a lp a h sc o n c e n t r a t i o nw a s j n s i g n i f i c a n t i n d i f f e r e n t 渊o n s , b u tt h e l e v e lo fh j g l lm o l e c u l a rw e i g h tp a 壬i c o m p o u n d ss h o w e da ni n c r e a s i n gt e n d e n c y c o m p a r i n gw i t ht h er e s u l t so b t a i n e d f r o mx i a m e nh a r b o ri n1 9 9 3 ，t h ep o l l u t i o nl e v e lo f p a hi ns e d i m e n t sh a sd e c r e a s e d a n dt h eo r i g i no f 咖w 船t h es 蛐e 勰t h a tf o u n df o rt h e5 r l r f a c ew a t e r t h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f p a h d e g r a d i n gb a c t e r i aw e r e a l i z e df o rt h e f i r s tt i m ei nx i a m e nh a r b o rd u r i n gt h et w oc r u i s e si ns u r f a c ew a t e ra n ds e d i m e n t so f x i a m e nw e s t e r nh a r b o f - f o r t h i s p u r p o s e ，t h es p r a y - p l a t et e c h n i q u e w i t h m o d i f i c a t i o nw a su s e dt on u m e r a t e p a h - d e g r a d i n g b a c t e r i a t h er e m i t ss h o w e dt h a t p a h - d e g r e d i n gb a c t e r i aw e r ea b u n d a n ti nb o t ho fs u r f a c ew a t e ra n ds e d i m e n t so f x i a m e n 船s t e r nh a r b o r 强en u m b e r so f p a h - d e g r a d i n sb a c t e r i aw e r em o r e 曲a l l 1 0 c f u ，m li ns u r f a c ew a t e ra n d1 0 4c f u i gi ns e d i m e n t sd u r i n gs u m l n e rs e a s o n h o w e v e r , d u r i n g t h ea u t u m n t h en u m b e r so f p a h - d c g r a d i n gb a c t e r i aw e r em o r et h a n 1 0 z c f u m li ns u r f a c ew a t e ra n di 0 3c f u i gi ns e d i m a n t s i nt h es u r f a c e w a t e r , t h ec o n c e n t r a t i o n o f h i g h m o l e c u l a rw e 谊h tp a i l c o m p o u n d sf l u o r a n t h e n ea n dp y r e n ew a sv e r yl o wd u r i n gt h et w oc r u i s e s n o c o r r e l a t i o nw a sf o u n db e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o n so fh i g hm o l e c u l a rw e i g h tp a h c o m p o u n d sa n d 也e i rd e g r a d i n gb a c t e r i an u m b e r s t h ep o s i t i v ec o r r a l a t i o nw a sf o u n d b e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o n so fl o wm o l e c u l a rw e i g h t 瑚c o m p o u n d s ( f i u o r e n ea n d 摘要 p h e n a n t h r e n e ) a n d t h e i r d e g r a d i n g b a c t e r i an u m b e r s t h i sm a yi m p l yt h a t t h e i n d u c e m e n to fh i g hm o l e c u l a rw e i g h tp a h c o m p o u n d st ob a c t e r i u mw a s l i m i t e db y t h e i rl o wc o n c e n t r a t i o ni nt h es u r f a c e w a t e r , h i g h c h e m i c a l s t a b i l i t y a n d h y d r o p h o b i c i t y a n ds h o r t e x p o s u r et i m e c o n s e q u e n t l y , t h e n u m b e r so f h i g h m o l e c u l a rw e i g h tp a i lc o m p o u n d sd e g r a d i n gb a c t e r i am i g h tn o ti n d i c a t et h ee x t e n to f 咄sc o n t a m i n a t i o ni nt h es u r f a c ew a t e r i nt h e s e d i m e n t s ，p o s i t i v e c o r r e l a t i o nw a s s i g n i f i c a n t l y f o u n db e t w e e n p a h d e g r a d i n gb a c t e r i an u m b e r s a n dp a h s c o n c e n t r a t i o n e x p e c t t h es t a t i o n 6 t h o s e s u g g e s t t h a tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o n so f h i g hm o l e c u l a rw e i g h tp a h c o m p o u n d sa n d t h e i r d e g r a d i n g b a c t e r i an u m b e r si s o n l ys i g n i f i c a n t f o r h i g h l y c o n t a m i n a t e ds i t e sa n d l o n g - t e r me x p o s u r e t h e 咖s d e g r a d i n g b a c t e r i an u m b e rm a y i n d i c a t et h ep a h s p o l l u t i o na ts o m ee x t e n ti nt 1 1 er e l a t i v es t a b l es e d i m e n te n v i r o n m e n t b u ti tw o u l dn o tb eo m i t t e dt ow e l lc o n s i d e ro t h e ri n f l u e n t i a lf a c t o r s t h ee n r i c h m e n to ft h r e ep u r ec u l t u r e s ( p y s p l p y s p 6a n dp y s p 2 2 ) h a sb e e n d o n es u c c e s s f u l l yb yu s i n gas p r a yp l a t em e t h o dw i t hp y r e n ea st h es o l ec a r b o n s o u r c e o t h e rt h r e ep u r ec u l t u r e s ( f l s p 2 ，f l s p 6a n df l s p 8 ) w e r ei s o l a t e df r o mt h e e n r i c h m e n ts y s t e mw i t hf l u o r a n t h e n ea st h es o l ec a r b o ns o u r c e t w op u r ec u l t u r e s ( p h s p 2a n dp h s p 们w e r e i s o l a t e df r o mt h ee n r i c h m e n tw i t hp h e n a n t h r e n ea st h es o l e c a r b o ns o u r c e t h ec u l t u r e sw e r ei d e n t i f i e da ss t r a i n so fp y s p l - o c h r o b a c t r u ms p ， p y s p 6 p a n d o r a e a s p 。p y s p 2 2 - o c h r o b a c t r u r as p b ym o l e c u l a rb i o l o g i c a lm e t h o d t h ep u r ec u l t u r ep y s p 2 2w a sa b l et ou t i l i z e p y r e n e , p h e n a n t h r e n e a n d f l u o r a n t h e n es e p a r a t e l ya st h es o l ec t 暂b o na n de n e r g ys o u r g e w i t h i na b o u t3w e e k s o ft i m e ，t h ed e g r a d i n gr a t eo f p y r e n e 。p h e n a n t h r e n ea n df l u o r a n t h e n ew a s7 0 3 ， 8 5 5 a n d8 5 4 r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n t h ep u r ec u l t u r ep y s p 2 2w a sa b l et o u t i l i z eb o t ho f p y r e n e , p h e n a n t h r e n ea n df l u o r a n t h e n ea tt h es a m et i m ea n dd e g r a d e t h e mt ol o wi e v e l s t h em i x e dc u l t u r e ss s 6t h a tc o n s i s t e do ff o u rs 打a i n s ( s p i s p 4 ) s h o w i n g d i s t i n c tc o l o n yw e r ea b l et ou t i l i z ep y r e n e , p h e n a n t h r e n ea n df l u o r a n t h e n ea st h es o l e c a r b o na n de n e r g ys o u r c er e s p e c t i v e l y t h ed e g r a d i n gr a t eo f p y r e n e , p h e n a n t h r e n e a n df l u o r a n t h e n ew a s9 1 2 9 2 5 1 a n d8 9 3 5 r e s p e c t i v e l yw i t h i na b o u t3w e e k s i na d d i t i o n , t h em i x e dc u l t u r e ss s 6w e r ea b l et ou t i l i z ep y r e n e , p h e n a n t h r e n ea n d f l u o r a n t h e n ea tt h es a m et i m ea n dd e g r a d ep y r e n e ，p h e n a n t h r e n ea n df l u o r a n t h e n et o l o wl e v e l s a b o u t3 w e e k s ，t h ed e g r a d i n g r a t eo fp y r e n e ，p h e n a n t h r e n ea n d f l u o r a n t h e n ew a s8 9 5 9 0 7 a n d9 0 2 r e s p e c t i v e l y t h eb i o d e g r a d a t i o no fp a h sa n dt h eg r o w t ho f p a h - d e g r a d i n gb a c t e r i aw e r e i n f l u e n c e db ym a n ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r s a l t o - i n st h ep ho fs t e r i l es e a w a t e rf r o m n e u t r a lt op h 6 0a n dp h8 0h a dv e r yl i t t l eo rn oe f f e c to nt h eg r o w t ho fm i x e d c u l t u r e ss s 6 h o w e v e r , u n d e rt h ec o n d i t i o no f p h 9 0t h ee f f e c tw a sd r a m a t i cw h e r e t h e g r o w t ho f m i x e d c u l t u r e sw a s m a r k e d l yr e d u c e d n eg r o w t h o f m i x e dc u l t u r ew a s v e r yw e l la ts a l i n i t yo f 1 0a n d3 0 b u t t h et m l i n i t yo f 4 0a n d5 0i n h i b i t e dt h eg r o w t ho f m i x e dc u l t u r e s ，n i t r o g e nr a t h e rt h a n p h o s p h o r u s w a st h e l i m i t i n g f a c t o ri nt h e d e g r a d a t i o ni ns e a w a t e ro f x i a m e nh a r b o r c o m e t a b o l i s mp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ed e g r a d a t i o no fp a h si nm a r i n e 摘要 e n v i r o n m e n ti nt h eb i o d e g r a d a t i o n p r o c e s so f p y r e n e a n df l u o r a n t h e n e ，t h ec h a n g eo f n u m b e ra n ds p e c i e so fc o n s o r t i u mm e m b e r sw a ss i g n i f i c a n tt h es t r a i no fs p lw a s m o s t i m p o r t a n t a tt h ef i r s ts t e pi nt h eb i o d e g r a d a t i o no f p y r e n ea n df l u o r a n t h e n e s a l i c y l i ca c i da n dp h t h a l i ca c i dc o u l ds e r v ea sc o m e t a b o l i cs u b s t r a t et op r o m o t e t h e d e g r a d a t i o n r a t eo fp y r e n ea n dg r o w t hr a t eo fm i x e dc u l t u r e st h e r ew a s c o m e t a b o l i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e np y r e n ea n dp h e n a n t h r e n e ，w h i c hw a sak i n do fi o w m o l e c u l a rw e i g h tp a i s p h e n a n t h r e n eh a sa c c e l e r a t e dt h ed e g r a d a t i o no f p y r e l l e a n e a s i l yu s e dc a r b o ns o u r c eg l u c o s ea l s o e n h a n c et h ed e g r a d a t i o no fp t r i t 1 0 0i y r e n ea n d thegrowth o fm i x e dc u l t u r e sa na n i o n i cd e t e r g e n to nn h i b i t e de f f e c t i v e l yt h e d e g r a d a t i o no fp y r e n ea n dt h eg r o w t ho fm i x e dc u l t u r ea tt h ec o n c e n t r a t i o no fo n l y 0 0 0 1 i ns e a w a t e f k e y w o r d s ：p o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n sf f , 鸠a - i s ) ，m a r i n ep o l l u t i o n ， m i c r o o r g a n i s m , b i o r e m e d i a t i o n ，c o m e t a b o l i s m 致谢 本文是在导师郑天凌教授的悉心指导下完成的。从论文的选题到构思，从出海采样到实 验摸索，从仪器调试到样品分析，在研究的每一个环节导师都倾注了大量的心血。导师渊博 的学识，严谨的治学态度，求实创新、坚忍不拔的探索精神，三年来时时激励和鞭策着学生。 导师语重心长的教诲和甘为人梯的奉献，也使学生终生难忘。在论文完成之际，对导师三年 来的精心指导和谆谆教诲表示最真诚的感谢。 郑天凌教授麾下有个团结、和谐、积极进取、朝气蓬勃的集体，我的博士论文凝聚了 整个集体的智慧和汗水。出海前的准备、现场取样、测定及样品的前处理等工作非常繁重， 由于有苏建强、张瑶、骆苑蓉、戴世鲲、席峰、张金丽等同学的协助而使整个工作忙而不乱， 他们吃苦耐劳、细致耐心、精益求精的工作作风使研究工作得以顺利进行；啥里德博士后不 辞辛苦在样品的分析和仪器调试方面给予了我大量的帮助；胡忠博士后在细菌的分子生物鉴 定方面给予我支持。还有林志华、肖清江、林志勇、曹晓星等本科生也参与了大量的工作， 在论文完成之际，表示最衷心的感谢。 另外，在论文的开题及研究工作中，得到了厦门大学生命科学学院庄铁诚教授，厦门大 学环科中心王新红博士、丁原红博士、蔡立哲副教授、郑微云教授、余群副研究员、黄帮钦 教授的大力支持和帮助：厦门大学生命科学学院2 1 1 重点实验室的老师们，在仪器的调试和 使用方面提供大量的便利条件和指导，在此表示最诚挚的感谢。 感谢国家自然科学基金和河口海岸动力沉积和动力地貌综合国家重点实验室开放基金 的资助。 一直以来，我的父母、丈夫和家人给予了我无微不至的关爱和鼓励，是他们的爱化解了 我的疲惫和烦恼，让我义无返顾地投身于我所热爱的事业，感激之情无以言表，谨以此文回 报。 田蕴 2 0 0 2 年8 月于厦门大学 兰= 童! ! 宣 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ 。_ _ _ - 。- 。- 。_ 。_ 。- 。_ 。1 。1 第一章引言 近十年来，随着沿海河口、港湾地区经济的迅速发展，环境污染、生态破坏等问题目益 严重，大量工业和生活废水、废物的排放，使得沿海海域的水质、底质和生态环境日益恶化， 有毒污染物在环境中的积累和食物链的累积效应已成为当今一大不可忽视的环境问题。多环 芳烃作为海洋环境污染物黑名单之首，广泛分布于海洋环境中，由于其潜在的毒性、致癌性 及致畸诱变作用( b a i r d ，1 9 9 5 ；s t e g e m a na n dl e c h ，1 9 9 1 ) ，通过生物累积及食物链的传递 作用，给海洋生物体、生态环境和人体健康带来极大危害，引起了各国环境科学家的极大重 视，了解多环芳烃在海洋环境中的来源、分布、归宿及去除问题，己成为当今环境科学研究 领域的前沿课题。 第一节多环芳烃对海洋环境的污染 多环芳烃( p a i l s ) 是由两个或两个以上的苯环以线形排列、弯接或簇聚的方式而构成。 有机物在高温下可随时生成p a h s ，大多数p a h s 不溶于水，沸点高达1 5 0 - 5 2 5 ，熔点也很 高，可达1 0 1 - 4 3 8 c ，分子量在1 2 8 - 3 0 0 。由于其自身的琉水性及低水溶性，能很快进入到 沉积环境中，可长期存在；随着苯环数量增加，脂溶性越强，水溶性越低，在环境中存在时 间越长，遗传毒性越高，致癌性增强( c e m i g l i a 和h e i t k a m p ，1 9 8 9 ；h a r v e y , 1 9 9 7 ；z a n d e r , 1 9 8 3 ) 。美国环保局在8 0 年代初把1 6 种未带分支的p a h s ( 图l - 1 ) 确定为环境中的优先污 染物( v a r a n a s i 。1 9 8 9 ) ，我国也把p a h s 列入环境优先监涮的污染物黑名单中。 一、p a h s 的来源与分布 海洋环境中p a i l s 的来源主要有三种途径：生物代谢合成、地球化学作用合成以及人 类活动的输入。前两者属于天然的p a i l s 来源，包括微生物和高等植物合成，以及火山活 动、海底漏斗、森林大火和沉积物矿化等过程。人类活动的输入是海洋环境中p a i l s 的主 要来源，包括石油污染：石油产品、原油及其所有产品中都含有p a i l s ；油轮泄漏： 机动船舶含油废水捧放、泄漏；煤、石油等天然燃料的不完全燃烧：煤灰、汽车尾气、 喷气式飞机排气等。它们以城市生活污水、工业废弃物、大气沉降和地面径流的形式和途 径进入到海洋环境中。每年有数十万吨石油产品和原油从炼油厂和石化厂的废弃物中捧放 到世界范围的海洋环境中( h o f f m a n 等，1 9 8 4 ) 。由于燃料燃烧过程产生的p a i l s ，尤其在 北半球工业化地区，经大气传输，可产生世界范围p a i l s 的迁移作用( s i m o n e i t 等，1 9 8 1 ) 。 有关研究表明，由燃烧产生的p a h s 经空气传输是天然环境中p a h 8 的最主要来源，世界 海洋中约l o 一1 8 的p a i l s 来源于大气沉降( 余顺，1 9 8 9 ；c o n n d 等，1 9 8 1 ) 。 p a h s 在水体中以三种状态存在，即溶解态、乳化态以及吸附在悬浮性固体上。近年调 查表明，国内外各种水体都普遍受到p a i l s 污染，特别是工业发达地区靠近油田和其他污 染源的p a l - i s 浓度可高达j o h 班，大祥和未污染的水体中p a h s 含量往往低于l “g 儿( 赵 云英等，1 9 9 8 ) 。l a w 等( 1 9 9 7 ) 调查了英格兰岛和戚尔士附近海域p a i l s 的含量，发现远 岸通常较低或检测不到，海岸带或港湾较高，p a i l s 浓度在检测不到至7 - 1 0 u g 几之间，几 乎比远岸站点最高浓度高3 个数量级。另外，有调查表明，由于大气输入，水表层微层中 p a l l s 含量比水中高得多，而近海底的水中p a i l s 的含量则比表层水中含量高，原因在于底 部沉积物颗粒的再悬浮作用所至。 苎二皇! ! 童 品国 n a p h t h a l e n ea c c w p h t h c n e a c a p 枷1 y j ef l u o r e n e 昭圆 护霭皿 姗秽圆哑 图i - i ：1 6 种优先监控多环芳烃的结构图 c h e m i c a l 妯m c t 口o f s i x t e m i n d i v i d u a l p a i l m p a | d sw h i c h h a v e b e l l 2 苎二童! ! 壹一 未取代p a l l s 一般分布在湖、河和沿海地区的表层沉积物中( c e r n i g l i a ，1 9 9 2 ) 。由于 p a h s ，特别是3 环以上高分子量的鼢h s 具有较低的水溶性和蒸气压，使其极易吸附在颗 粒物上而进入天然水体，并以较高的富集倍数沉淀于底部沉积物( m e a d o r e ta 1 ，1 9 9 5 ) 。因 此沉积物中p a h s 含量往往高于水体几个乃至几十个数量级。w i n 等1 9 9 5 年对波罗地海水 体及沉积物中p a h s 的研究表明：- q 上覆水中p a h s 相比，表层沉积物中的p a h s 含量要高 出1 0 51 0 6 ，海水中以2 - 3 环的队h s 如：萘、苊烯、菲为主，而沉积物中则以5 - 6 环的p a l - i s 为主。 沉积物中p a h s 是水生生物，特别是海洋生物p a h s 重要污染源。常见的p a h s 有苯并 ( a ) 芘、荧蒽、芘和蒽。p a h s 在沉积物中的含量范围从几个ug k g 到g k g ，高浓度的p a h s 通常出现在重工业和人口密度商的地区，可达5 0 0 p 鲫【g 棚8 以g ( a l b o r t , 2 0 0 0 ) 。港湾由于 其特殊的地理位置，河流的输入、各种生活和工业废水的排入、空气中p a h s 的沉降、海 水的动力学作用引起的颗粒沉积，已成为p a h s 主要的汇集地( b r o w na n dm a h o r1 9 9 2 ) 。 s h i a r i s h 和j a m b a r d1 9 8 6 年的研究表明，波斯敦( b o s t o n ) 港附近沉积物中高浓度的p a l - l s ( 7 1 8 m g k g ) 源于城市的污水捧放。p a i n e ( 1 9 9 6 ) 的研究结果表明：沉积物中高浓度的苯并 ( a ) 芘与附近的铝冶炼厂有关，靠近冶炼厂站位的沉积物中苯并( a ) 芘的含量高达1 1 0 m g k g ， 而在远离冶炼厂站位其含量却只有0 1 3 5 m e , 他。 沉积物中p a h s 的含量目十九世纪后呈明显上升趋势，峰值出现在二十世纪的5 0 年代 以后( h i t e s 等，1 9 8 0 ) 。h d t 等( 1 9 8 1 ) 的研究也表明，近代沉积物( 0 - - 4 e r a ) 中的队h s 含量远远高于早期、深层沉积物中的p a h s 。表层沉积物中苯并( a ) 芘的平均值为( o 1 3 - - o 6 9 ) i o 。g g ，5 0 c m 以下沉积物中平均值仅为1 o l o 。g g ；表层沉积物中荧葸、芘和葸的测 定值分别为o 8 5 1 0 - 60 6 3 1 0 和0 0 3 1 0 4 9 g ，相应于5 0 c m 以下的值分别为4 0 1 0 4 、 3 0 1 0 4 和2 o 1 0 9 9 侮。沉积物中p a l - l s 的这种分布特征与人为活动和工农业发展趋势相 一致。 二、队h s 对海洋生物的影响 海洋环境中存在着大量各种各样的p a h s 化舍物，它们不仅对海洋生物有毒性和致 癌作用，而且可以通过海产品转移到人类。 l 、p a h s 在海洋生物中的蓄积 海水鱼和淡水鱼体内者发现含有p a h s ，鱼体从水体中摄取p a h s 随接触浓度的增加而 加快，且不同化合物其富集倍数也不同，如萘、芴、菲、苊和苯并( a ) 芘的謇集倍数分别 为8 0 、1 5 0 、7 5 、3 9 0 和9 3 0 。以石油为主的污染物在水体中的沉降往往导致其在鱼组织中 迅速短期积累( 赵云英，马永安1 9 9 8 ) 。w o o d w a r d 等( 1 9 8 1 ) 的研究表明：把乌贼暴露 于原油9 0 天，其组织中的主要p a i l s 与原油中相同，萘和苯的富集倍数分别为1 5 0 和4 5 0 。 表i - 2 列出了p a h s 在些水生生物中的残留量( 引自金相灿，1 9 9 0 ) 。 p a l - i s 被生物体蓄积后可分布到各组织器官，不同的组织富集能力和释放速度都不同 ( 杨广杏，1 9 9 7 ；朱必凤，1 9 9 6 ) 。温度、季节、生物的摄食习惯、生态类型、p a h s 的存 在状态等因素都会影响海洋生物对p a h s 的蓄积。b m m 埘d 等( 1 9 9 9 ) 调查了德国、法国、 西班牙不同海域沉积物与贻贝( m 孵l u s e d u l s , m y a l u s g a l l o 删n c l a l s ) 体内p a h s 的含量， 结果发现：贻贝对b a h s 的蓄积特征与它们所暴露的e 蛆s 的水溶性成分、颗粒态成分、 水体中石油的存在以及贻贝的地理分布等因素有关。在地中海贻贝主要暴露于p a h s 的水 溶性成分，而在波罗的海和大西洋，以颗粒态存在的p a h s 是贻贝蓄积的主要来源。 2 、p a h s 对海洋生物的毒性作用 天然环境中p a i l s 按其物化性质可分为两类：一类为带有2 个苯环的低分子量的芳 烃，如萘、芴、菲和蒽等。这些化合物易挥发，对水生生物有一定的毒性( s i m s 等，1 9 8 3 ) 。 第一章引言 第二类为带有4 7 个苯环的高分子量芳烃，如芘、荧蒽、屈、苯并( a ) 芘、晕苯等，这些 化合物沸点高，不易挥发，具有遗传毒性( 岫i n s k y , 1 9 9 1 ；m e r s c h - s u n d e r m a n n 等，1 9 9 2 ； n y l u n de ta 1 1 9 9 2 ；p h i l l i p s ，1 9 8 3 ) 。图1 2 为几种常见p a h s 的理化和毒性特征。随着苯环 数量增加，p a h s 的水溶性越低，遗传毒性和致癌性越强。 p a h s 进入海洋生物体内后，首先被细胞色素p 4 5 0 依赖性的混合功能氧化酶( m f o ) 代 谢，将氧引入底物分子，然后一些内源性分子如谷胱甘肽、葡萄糖醛酸等在第二阶段酶的 催化下被氧化后的p a h s 代谢物结合形成低毒而且易于排除的产物( 刘发义等，1 9 9 1 ；n e f f , 1 9 7 9 ) 。但某些p a h s 经细胞微粒体中的混合功能氧化酶( m f o ) 激活后转化为致癌物。芳 烃类致癌物的结构活性相关研究的结果认为，p a h s 是通过在蛋白质的酮一稀醇互变异构 过程中起一种催化作用，从而导致了细胞蛋白质分子的不可逆转变，进而促进细胞的癌变 ( 王连生，1 9 9 5 ) 。此外，在