（环境科学专业论文）生物标志物法研究多环芳烃对海水养殖鱼类的毒性效应.pdf

探讨了这些指标对水环境p a h 污染的指示作用。结果显示：鱼j f 脏的c a t 活性、s o d 活性、 m d a 浓度与水体的p a h 污染程度具有良好的相关性。在实验条件下，鱼肝脏的生化指标变 化与p a h 污染强度之间具有可逆性：可联合作为水体p a h 污染程度的早期预警指标和生物 标志物。 5 ： 关键词：生物标志物，多环芳烃( p a h ) ，海水鱼类的毒性效应，抗氧化酶 l i u s i n g b i o m a r k e r st os t u d yp a h t o x i c o l o g i c a l e f f e c t so nm a r i n ef i s h l i n j i a n q i n g a b s t r a c t p 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 ) a r ep r i o r i t yt r a c eo r g a n i cp o l l u t a n t s i nt h ec l r t a p ( c o n v e n t i o no nl o n g r a n g et r a n s b o u n d a r ya i rp o l l u t i o n ) p o p s ( p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ) p r o t o c o l b o t hl a b o r a t o r ye x p e r i m e n t sa n df i e l ds u r v e y su n e q u i v o c a l l yd e m o n s t r a t e dt h a t p a h a d v e r s e l y a f f e c te s t u a r i n ea n dm a r i n eo r g a n i s m s p a ha r ei m p l i c a t e d i nt h ed e v e l o p m e n to f l e s i o n sa n dt u m o r si nf i s h ，t h e yp r o d u c eb i o c h e m i c a ld i s r u p t i o n sa n dc e l ld a m a g et h a t l e a dt o m u t a t i o n s ，d e v e l o p m e n t a lm a l f o r m a t i o n sa n dc a n c e r a l t h o u g hm a n ym a r i n eo r g a n i s m s d on o t e x h i b i ta c u t er e s p o n s e st op a h e x p o s u r e ，b u ts u f f e rs u b l e t h a le f f e c t s i m p a c t so np o p u l a t i o na n d c o m m u n i t ym a y n o tb ed e t e c t e du n t i ly e a r sa f t e ri n i t i a lp a h 。e x p o s u r e t h e r e f o r e ，i ti si m p o r t a n t t od e v e l o pc r i t e r i at oi n d i c a t ep a h p o l l u t i o ns t a t u si nt h em a r i n ee n v i r o n m e n t s b i o m a r k e r sa r e p r o m i s i n gt o o l sf o ra s s e s s i n gt h ee x p o s u r et ot o x i c a n t s ，a n dp r e d i c t i n gt h el i k e l yr e s p o n s e s i n c e t h ec o m p l e x i t yo ft h em a r i n ee n v i r o n m e n t s ，t h et o x i ce f f e c t st ob i o t aa r ev e r yc o m p l i c a t e d ： t h e r e f o r e t h eu s eo f b i o m a r k e r sf o ra s s e s s i n gm a r i n ee n v i r o n m e n t si ss t i l lr a t h e ra m b i t i o u s t h ea i mo ft h i ss t u d yi st oe x a m i n ep a h d i s t r i b u t i o ni nw a t e ra n ds e d i m e n t a n a l ) z et h e i r s o u r c e s ，a n dt r yt od e v e l o pas e to fb i o m a r k e r st oi n d i c a t ep a h p o l l u t i o nl e v e li nt h ef o l l o w i n g s t u d ya r e a s t h em e i z h o ub a y , l o c a t e di nt h em i d - e a s tc o a s to f f u j i a n 。c h i n a , i sas e m i - e n c l o s e dn a n o wb 蛩 s t r e t c h i n gd e e pi n t ot h ei n l a n dw i t hf a v o r a b l eh y d r o l o g i c a lc i r c u l a t i o nc o n d i t i o n sa n dd e s i g n e da s o n eo ft h ef o u rk e yd e e p w a t e rt r a n s s h i p m e n tp o r t si nc h i n a ，w i t ht h ec o n s t r u c t i o no fp o n s o i l r e f i n e r y w o r k sa n d p o w e ri n d u s t r y i nt h ec o a s t a l a r e a ；p a h p o l l u t i o n i sa n p o t e n t i a l e n v i r o n m e n t a lr i s kf a c t o ri nt h i sm a r i n ee n v i r o n m e n t b u tn od a t ao fp a hl e v e lj nt h i sm a r i n e t l i e n v i r o n m e mw e r ee x a m i n e db e f o r e w e s t e r nx i a m e nh a r b o r ，l o c a t e d i nx i a m e n c h i n a 州t h h a r b o rr a p d l yd e v e l o p m e m ：p a h l e v e l si nw a t e r , s u s p e n d e dp a r t i c u l a t em a n e lp o r e 、a t e ra n d s e d i m e n ts a m p l e sw e r es t u d i e db e f o r e ，b u tn od a t ao nt h em a r i c u l t u r a l s i t e si nt h i sa r e 8w e r e e x a m i n e dy e t t h ef i e l ds u r v e y sa n dl a be x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e dt os t u d yt h ed i s t r i b u t i o n a n ds o u r c eo f p a h p o l l u t i o ni nw a t e r , s e d i m e n t ；t h ep a h c o n c e n t r a t i o na n dd i s t r i b u t i o ni n m a r i n ef i s ho r g a n ( o f t h ef i s hl a t e o l a b r a x j a p o n i c u sa n dp o g r o s o m z i sm a j o r ) ；t h e p a h b c ff a c t o r so f l i v e ra n db i l e i nm a r i n ef i s h ( l a t e o l a b r a xj a p o n i c u sa n dp a g r o s o m u $ m a j o r ) ；t h er e l a t i o n s h i pb e b v e e np a h e x p o s u r ea n db i o c h e m i c a lr e s p o n s e ( c a t , s o d ，l p o ) a n d t h em e t a b o l i cr a t eo fn a p h t h a l e n ea n d p y r e n ei nf i s hb i l e t h ef o l l o w i n g r e s u l t sw e r eo b t a i n e d ： 1i nm e i z h o u b a y ： ( 1 ) t h es o u r c eo fp a hi n s u r f a c es e a w a t e rw m a i n l yf r o m c r u d eo i l ( p e t r o g e n i c c o n t a m i n a t i o n )a n dt h es o u r c eo fp a hi n s e d i m e n t sw a sm a i n l yf r o m f u e l - c o m b u s t i o n ( p y r o g e n t i c ) ( 2 ) r e f e rt ot h ee x t r a p o l a t e d s a f el e v e l sd e v e l o p e db yv a r i o u sc o u n t r i e sa n di n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o n s f o r a q u a t i co r g a n i s m se x p o s e d t op a hi nw a t e rt oa s s e s sa q u a t i cq u a l i 掣 f o r m a r i c u l t u r a lp u r p o s e ，a n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tp a h p o l l u t i o ni ns e a w a t e rw a sa l r e a d ) at h r e a t f o ri t sm a r i c u l m r a lu s e ( 3 ) p a h l e v e l si nm a r i c u l t u r a ls i t ew e r em u c hh i g h e rt h a nt h a ti nt h ea d j a c e n tn o n - m a r i c u l t u r a l s i t e a n di ts h o w e dt h a tm a r i c u l m r ew a so n eo ft h ec o n t r i b u t o r so fm a r i n ep a h 。p o l l u t i o n i n s e a w a t e l 2w e s t e r nx i a m e nh a r b o r ： ( 1 ) p a h l e v e l si ns u r f a c es e a w a t e ra n ds e d i m e n to f t h es u r v e ys i t ew e r eq u i t es e v e r e p a h ( f o r1 6e p ap r i o r i t yp a h ) c o n c e n t r a t i o ni ns u r f a c es e a w a t e rw a s4 5 5 蟾l ，a n d2 8 6p g g i n s u r f a c es e d i m e n t ( 2 ) t h es u r v e ym a r i c u l t u r a ls i t ew a sq u i t ep o l l u t e d ，a n di tw a sn o ts u i t a b l ef o rm a r i c u l m r a l p u r p o s e 3t h er e s u l t ss h o w e dt h a tf i s hb i l ec o u l dc o n c e n t r a t ep a r e n tp a h ，a n dt h ep a h c o n c e n t r a t i o n c o r r e l a t e dt ot h ep a h p o l l u t i o nl e v e l si ns e a w a t e r , t h u s ，i tc o u l db eu s e da sab i o m a r k e rt o i n d i c a t ep a h p o l l u t i o nl e v e l si ns e a w a t e lt h em e t a b o l i s mo fn a p h t h a l e n ea n dp y r e n ew a sa l s o i v s t u d i e d a n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tp ) r e n ei sm o r ee a s i l ym e t a b o l i z e d t h a nn a p h t h a l e n e 4t h eb i o c o n c e n t r a t i o na n dc l e a r a n c eo fp a hi n f i s h l i v e rw e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d t h e r e s u i t ss h o w e dt h a t ：f i s hl i v e rc o u l ds t r o n g l yc o n c e n t r a t ep a h ( b c f 5 0 0 ) ；a n dp a h l e v e li nf i s h l i v e rw a ss i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt op a hp o l l u t i o nl e v e li ns e a w a t er ，t h u s p a h l e v e li nf i s hl i v e r c o u l db eu s e dt oi n d i c a t ep a h p o l l u t i o nl e v e l si ns e a w a t e r 5t h ed i s t r i b u t i o no fc a ta c t i v i t i e si nf i s ho r g a n sw a ss t u d i e d a n dt h ea c t i v i t i e si nf i s ho 唱a n s w e r es h o w na st h ef o l l o w i n gs e q u e n c e ：l i v er w h o l eb l o o d g i l l m u s s e l c a ta c t i v i t i e si nl i v e r a n d g i l l w e r em o r es e n s i t i v et h a nt h a ti nw h o l eb l o o de x p o s e dt o p a h i nt h ee x p e r i m e n t c o n d i t i o n s ，c a ta c t i v i t i e si nf i s h l i v e rw e r er e v e r s i b l et op a he x p o s u r e ，c a t a c t i v i t i e si nf i s h l i v e rm a y b eu s e da sa ne a r l yw a r n i n gi n d i c a t o ro f p a he x p o s u r e 6s o da c t i v i t i e si nf i s hl i v e rw e r e p o s i t i v er e l e v a n tt op a h l e v e l si nf i s hb i l ea n ds e a 、k a t e ra n d s o da c t i v i t i e si nf i s hl i v e rw e r er e v e r s i b l e ，t h e r e f o r e ，i tc o u l da l s ob eu s e da sab i o m a r k e ra n da n e a r l yw a r n i n g i n d i c a t o ro f p a h p o l l u t i o n 7m d a ( m a l o n d i a i d e h y d e ) c o n c e n t r a t i o n sw e r eu s e dt oi n d i c a t el i p i dp e r o x i d a t i o nl e v e l t h e h i g h e rm d a c o n c e n t r a t i o n s ，t h es t r o n g e rl i p i dp e r o x i d a t i o n t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ： ( 1 ) m d ac o n c e n t r a t i o n si ng i l la n dw h o l eb l o o dw e r eh i g h e rt h a nt h a t i nl i v e r , a n dw e r e n e g a t i v er e l e v a n tt os o d a n dc a ta c t i v i t i e s ( 2 ) m d ac o n c e n t r a t i o ni nf i s hl i v e rw a sr e v e r s i b l et ot h ee x p o s u r eo fp a hp o l l u t i o nl e v e la n d p o s i t i v er e l e v a n tt op a hc o n c e n t r a t i o n ，t h u s ，a n d i ta l s oc o u l db eu s e da sb i o m a r k e ra n de a r l ) i k 7 a m i n gi n d i c a t o rt oi n d i c a t ep a hp o l l u t i o nl e v e l i ns u m m a r y , p a h c o n c e n t r a t i o ni n f i s h l i v e ra n db i l e ，1 - p y r e n o lc o n c e n t r a t i o ni nf i s hb i l e c o u l db eu s e da sb i o m a r k e r st oi n d i c a t ep a h p o l l u t i o nl e v e li ns e a w a t e r c a t s o da n dl p o l e v e l si nf i s hl i v e rc o u l da l s ob eu s e da sb i o m a r k e r sa n de a r l yw a r n i n gi n d i c a t o r st oi n d i c a t ef l a h p o l l u t i o nl e v e li ns e a w a t e lb u tb i o c h e m i c a lf a c t o r s ( s u c ha sc a t , s o d ，l p o ) w e r e a l s oa f f e c t e d b yo t h e rc h e m i c a lp o l l u t a n t s ，t h e r e f o r e ，i ti sb e t t e rt oc o m b i n ec h e m i c a lf a c t o r s ( c o n c e n t r a t i o n l e v e l ) a n db i o c h e m i c a lf a c t o r st oi n d i c a t et h ep a h p o l l u t i o ni nm a r i n ee n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：b i o m a r k e r , p a h ，e c o t o x i c o l o g i c a l e f f e c t st om a r i n ef i s h ，a n t i o x i d a n te n dm e s v 致谢 本研究是在导师洪华生教授的悉心指导下完成的。恩师严谨的治学态度、敏锐的 科学眼光、勤恳的工作作风和为人师表的风范令我深得熏陶、使我终生受益：乘此机 会表示衷心的谢意! 在这里，还要特别感谢王新红老师在论文工作过程中的指导和帮助：论文的完成 在很大程度上得益于她对仪器分析方法和实验设计的指导。在论文工作期间，还得到 了本中心郑微云老师、张珞平老师、陈伟琪老师、袁东星老师、戴民汉老师、张勇老 师、黄邦钦老师、商少凌老师、薛雄志老师、王克坚老师、余群老师、陈荣老师、洪 丽玉老师、陈进顺老师、方金妹老师及厦门大学化学系李小波老师、林竹光老师，厦 门大学生命科学院彭兴跃老师，福建省海洋研究所阮五崎研究员、张钒研究员。福建 省水产研究所杜琦研究员，福建省湄洲湾监测站黄哲强站长等的指导和帮助。在采样 和实验期间，得到了翟惟东、刘日先、张玉珍、丁原红、张祖嶙、陈纪新、张明强、 刘媛、王淑红、黄金良、李权龙、韩维栋、吴琨瑜等同学的帮助，还得到了中心其他 老师和同学的无私帮助，在此谨致以衷心的感谢。同时，对于我妻子、母亲、岳父母 的爱心、理解和支持也表示衷心的感谢。 本论文得到了国家自然科学基金“生物标志物法研究痕量有机污染物对养殖鱼类 的毒理学效应”的资助。 v l 锻窿 2 0 0 2 年1 1 月 缩写词注释表 ! ! 壁垒至茎丝望坌塑茎苎鱼堑：主苎鱼塑墨塑曼 墓塞墨整菱塞笪堕堕!薹塞堕堕堕； 主塞鱼整 n a p h t h a l e n en p n p 萘 a c e n a p h t h y l e n ea c y a c y 厄 a c e n a p h t h e n e a c ea c e苊烯 f i r e n ef f芴 p h e n a n t h r e n ep h p h菲 a n t h r a c e n ea n a n蒽 f l u o r a n t h e n ef lf i荧葸 p y r e n ep ya y 芘 b e n z o ( a l a n t h r a c e n eb ( u ) a n b a a苯并( a ) 蒽 c h r y s e n ec h r y c h r y 屈 b e n z o ( b ) f l u o r a n t h e n eb c b ) f i b b f苯并( b ) 荧蒽 b e n z o ( k ) f l u o r a n t h e n eb ( k ) f i b k f 苯并( k ) 荧蒽 b e n z o ( a ) p y r e n eb ( a ) p y b a p苯并( a ) 芘 i n d e n o ( 1 ，2 ，3 一c d ) p y r e n ei ( 1 ，2 ，3 一c d ) p y i p y 茚并( 1 ，2 3 c d ) 芘 d i b e n z o ( a h ) a n t h r a c e n ed b ( a , h ) a n d b a二苯并( 讪) 葸 呈! ! ! ! ! 些坠e ! 型生堡垒f 业! 堡!曼! !茎茎l 业幽l p a h 或p a h s 一为1 6 种美国e p a 优控的p a h 组分浓度的总和，本论文所指的1 6 种p a h 组分均为美国e p a 所指定的1 6 种优控的p a h 组分 b c f - - b i o c o n c e n t r a t i o nf a c t o r ，生物富集系数 b s a - - b o v i n es e r u ma l b u m i n ，牛血清白蛋白 c a t c a t a l a s e ，过氧化氢酶，e c l 1 1 1 6 c b b - - - c o o m a s s i eb r i l l i a n tb l u e ，考马斯亮蓝 k o w 一，1 _ o c t a n o l w a t e r p a r t i t i o nc o e f f i c i e n t ，辛醇水比值 l p o l i p i dp e r o x i d a t i o n 脂质过氧化 m d a - - m a l o n d i a l d e h y d e 丙二醛( 为l p o 程度的测量指标。m d a 浓度越大机体的脂质 过氧化程度越大) m f o - - m i x e df u n c t i o no x i d a s e 。混合功能氧化酶 n o e c 值一n o o b s e r v e d e f f e c t c o n c e n t r a t i o n 未观察到毒性效应的浓度值 p a h ，p a h s - - p 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 。多环芳烃 p o p s - - p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ，持久性有机污染物 l x q s p r q u a n t i t a t i v es t r u c t u r e p r o p e r t yr e l a t i o n s h i p s 定量的结构一性质相关关系 s o d - - s u p e r o x i d a s ed i s m u t a s e 、超氧化物歧化酶，e c 1 1 5 1 1 s p e s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n 固相萃取 t e p l ，1 ，3 ，3 - t e t r a e t h o x y - p r o p a n e ，四乙氧基丙烷 t b a - - t h i o b a r b i t u r i ca c i d ，硫代巴比妥酸 x 一笙：皇! ! 亘 -，。_。-。_。-。一 第一章引言 本章摘要：本章简述了近海环境保护的重要性、近海环境多环芳烃( p a h ) 的污染特征， 概述了生物标志物的种类、意义，综述了近海环境p a h 污染的生物标志物研究的进展，最 后引出本论文的研究内容和目标。 1 1 研究背景 1 1 1 近海环境保护的重要性 近海( c o a s t a lo c e a n ) 及河口( e s t u a r i n e ) 系统占全球海洋面积的8 ：如从体积角度 考虑，仅占o 5 ：但对海洋初级生产力的贡献却达3 0 ，这主要缘于丰富的河流输入， 频繁的上升流现象以及在陆架边缘活跃的物质交换( 戴民汉1 9 9 3 ) 。近海及河口水域捕捉 ( t r a d ) 了近9 0 的河流输入颗粒及其所携带的碳、痕量金属以及其它污染物，承受了绝 大多数的生活废水及工业污染物质，其中一些污染物质的环境效应已经显露( 如富营养化 环境的缺氧状态) ，但人们对另一些污染物质特别是痕量有机污染物的环境效应知之甚少c 多环芳烃( p 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 ) 属于持久性有机污染物( p e r s i s t e n t o r g a n i c p o l l u t a n t s ，p o p s ) ，已列入联合国欧洲经济委员会( u n e c e ) 远距离越境空气污染公约持 久性有机污染物特别工作组优先考虑的对象，其对近海生态安全的影响引起了人们的日益 关注( 张文君，2 0 0 0 ；v a l l a c k ，e ta l ，1 9 9 8 ) 。 1 i 2 多环芳烃的三致作用 多环芳烃是指两个或两个以上的苯环以稠合方式连接起来的化合物，是一类广泛存在 于各环境介质的有机污染物( c l a r k ，1 9 9 2 ) 。 多环芳烃是人类首先发现的具有致癌作用的化学污染物。早在1 7 7 5 年p o r t 就观察到 烟囱清洁工常忠阴囊皮肤癌。到了二十世纪文献大量报道了石蜡精炼、鲸油加工和煤焦 油工业工人高发皮肤癌的现象。在1 9 2 0 s 1 9 3 0 s ，科学家从煤焦油中分离出多种化合物，通 过生物效应实验( 即动物致癌性试验) 确定了多环芳烃中的苯并( a ) 芘等具有致癌作用 ( p h i l l i p s ，1 9 8 3 ) 。1 9 5 0 s 以前，多环芳烃曾被认为最主要的致癌因素而受到广泛的注意和 研究。1 9 5 0 s 以后各种不同类型的致癌物大量发现，扩大了人们的眼界，人们认识到多 环芳烃只是众多类型致癌物的一类。但是，这并没有因此降低了致癌性多环芳烃的重要性。 首先，它至今仍是数量上最多的一类致癌物，在总数已达1 0 0 0 多种的致癌物中多环芳烃 占了三分之一以上。其次，它是分布最广的环境致癌物。近年来的大量调查研究表明，空 笙二兰! i 童 气、土壤、水体、植物等无不受到多环芳烃的污染。e - - ，它也是与人类关系最密切的环 境致癌物。人类日常生活的某些活动以及某些嗜好常与多环芳烃的产生有密切关系；如， 吸烟这个嗜好就是产生多环芳烃的重要来源，并己证实是诱发人类肺癌的重要因素；再如 油脂食物的煎、烘、熏等烹调过程也产生致癌性多环芳烃，并被认为是某些地区胃癌率增 高的主要原因之一。某些偏僻山区的当地居民有室内烤火的习惯，由煤和术材燃烧产生的 多环芳烃就弥漫在室内，造成室内极高的多环芳烃浓度，由此造成当地居民中导致某些呼 吸道癌症发病率的升高( 周明耀1 9 9 2 ) 。多环芳烃不仅具有致癌作用，而且还具有对机体 的免疫抑制反应( b o l s n c ，e ta l ，2 0 0 1 ) ，致畸作用( v i g a n b ，l u i g i ，e ta l ，2 0 0 2 ) 和致突变作 用( s c h o k e tb e r n a d e t t e c ta l ，2 0 0 1 ；a u t r u ph e r m a n ，2 0 0 0 ；p a v a n e l i os o f i a , e ta l ，2 0 0 0 ；b i r 6 a n n a e ta l ，2 0 0 2 ) 。 1 1 3 近海环境多环芳烃的污染特征 ( 1 ) 近海环境的多环芳烃主要来源于溢油 多环芳烃在世界各近海均能检测到。近海环境每年受纳的p a h 总量大于2 3 xt 0 5 吨。 其中溢油给近海环境带来的p a h 最多，达到1 7 0 ，0 0 0 吨，占总输入量的7 3 9 0 。大气沉 降输入到近海环境的p a h 量次之，达到5 0 ，0 0 0 吨，占总输入量的2 1 7 4 。废水排放输 入到近海环境的p a h 达到4 , 4 0 0 吨，占总输入量的1 9 l 。地表径流输入到近海环境的 p a h 达2 9 4 0 吨，占总输入量的1 2 8 。生物合成给近海环境带来的p a h 达2 ，7 0 0 吨， 占总输入量的1 1 7 。上面的数据表明：近海环境的p a h 主要来源于人工源，其中溢油和 大气传输给近海环境造成的p a h 污染最为严重( e i s l e r , 1 9 8 7 ) 。 ( 2 ) 近海环境的多环芳烃易富集于沉积物并具有持久性 在近海环境中，p a h 强烈地吸附于沉积物及悬浮颗粒物，并富集在底泥中( k e n n i s h 1 9 9 7 ；1 9 9 2 ；1 9 9 8 ；w i t t , 1 9 9 5 ；g u z z e l i a , e ta l ，1 9 9 6 ；b e m a r d ，e ta l ，1 9 9 6 ) 。近海典型水柱样品 的p a h 含量比底质低1 0 0 0 倍或更多( k e n n i s h ，2 0 0 1 ) 。这是由于p a h 的熔点及沸点较高 蒸气压很小，不溶于水，其辛醇- 水体系分配系数较高( 石青1 9 9 2 ；金相灿，1 9 9 0 ) 。 沉积物的p a h 含量与沉积物的有机碳台量呈正相关。与沉积物柱度呈负相关。在波罗 的海和a r k o n a 海，沙质沉积物的p a h 含量仅为li n g g ( d w ) ，泥质沉积物中p a h 含量却高 达1 9 0 0 n g g ( d w ) ，在w a r n o w 河口及o d e rh a f t 富含有机质的表层沉积物中p a h 含量特别 高，达到1 7 , 0 0 0n g g ( d w ) ( w i t t ge t a l ，1 9 9 9 ) 。k i m g b ，e ta l ( 1 9 9 9 ) 、g u i n a n 。e ta l ( 2 0 0 1 ) 和r e a d m a n ，e ta l ，( 2 0 0 2 ) 也报道：p a h 在沉积物的含量与沉积物的有机碳含量呈正相关， 与沉积物粒度呈负相关。这是由于p a h 水溶性低和辛醇水体系分配系数高。因此该类化 2 兰二里!童 合物易与有机物结合使得沉积物的p a h 含量受到沉积物的有机质含量的显著影响。 沉积物的p a h 含量与该区域的工业化及都市化进程呈正相关。p e r e i r a 等人( 1 9 9 9 ) 对美国旧金山湾柱状沉积物的p a h 研究结果显示：本世纪以来，随着旧金山地区都市化和 【业化的发展，旧金山湾理查森海滩( r i c h a r d s o n b a y ) 及圣保罗海滩( s a n p a b l o b a y ) 相 应年代沉积物的p a h 含量显著增加。i b & t l a 湾柱状沉积物的z p a h 含量与这一地区的工业 化及都市化进程相吻合。在八十年代，渤海的近岸沉积物z p a h 含量为1 5 0 3 3 0 n g g d w ， 离岸沉积物z p a h 含量为5 0 1 5 0 n g g d w ( t a n g , e ta l ，1 9 8 9 ；l u ，e ta 1 1 9 9 0 ) t 沉积物受p a h 污染的程度较低。到了九十年代，渤海和黄海潮间带沉积物的z p a h 分析结果平均值为 8 7 7 2 n g g d w ( m a e ta l ，2 0 0 1 ) ，与八十年代相比增加显著。与八十年代相比，现在的长江口 和珠江1 2 1 底质的队h 浓度亦显著增加( 刘敏等，2 0 0 0 ，2 0 0 1 ；l i um ，2 0 0 0 ，2 0 0 1 麦碧娴等 2 0 0 0 ；b i x i a nm ，e ta l ，2 0 0 1 ) 。 在水层中，p a h 能进行光化学反应和生物氧化而被迅速清除。而在缺氧的底质中，p a h 难以被降解和氧化，因而具有持久性有机污染物的特性( k e n n i s h ，2 0 0 1 ) 。 ( 3 ) 近海环境多环芳烃污染的局域性 在近海环境中，p a h 强烈地吸附于沉积物及悬浮颗粒物，并富集在底泥中：因此，近 海环境的p a h 较难进行远距离的迁移，从而表现出局域性的特征。在美国波士顿港：湾内 沉积物的p a h 污染非常严重。x p a h 浓度达到1 2 0p g ，g ；而离岸6 0 公里的沉积物p a h 污 染要小得多y p a h 浓度为1 6 0 n g g ( m c l e e s e ，e ta l ，1 9 8 5 ) 。缅因湾的底质状况也很类似 湾内底质的y p a h 含量为2 0 0 8 7 0 n g g ，而邻近深海的 r p a h 浓度为1 8 1 6 0n g g ( w i n d o r e ta l ，1 9 7 9 ) 。由于人类活动主要集中在近岸环境这使得近岸环境底质的p a h 污染难以清 除，这进一步加剧了近岸环境p a h 污染的负荷。 至于p a h 在中国及世界近海底质的分布详见表1 1 a 和表1 1 b 。 上面阐述了近海环境的p a h 污染特征。从上可知：受污染的近海环境p a h 浓度仍然 很低，在这样低浓度的p a h 暴露条件下，p a h 污染是否对近海生态系统造成不良影响? 若然，产生了何种影响? 影响的程度有多大? 】2 生态毒理学研究方法和生物标志物概述 1 2 i 生态毒理学研究方法 早期的生态毒理学研究主要关注对象是污染物，包括污染物在环境中的物理、化学变 化，如污染物的组成、浓度、分布、迁移、转化、降解和归宿等；由于生物体具有吸收、 累积、转运、代谢转化和排泄污染物的能力对污染物在生物体中的蓄积、变化也进行了 1 第一苹引言 大量的研究。这些研究客观准确地展现了污染物在自然界( 包括生物和非生物) 中的存在 及变化但是仍不能解释以下令人关注的问题：污染物浓度多高暴露时间多长会对生物 体( 以至人类) 产生危害? 会产生什么样的危害? 当环境中的污染物减少以至消失后曾 经暴露于二污染物的生物体能否恢复? 有毒物质对生物的毒性效应研究最初在个体、种群、群落和生态水平上进行。这些研 究主要包括：急性毒性实验，生长速率及耗氧量等生理指标变化以及微宇宙、受控野外生 态系统和实验生态系统研究污染物对各种生物种群或群落的影响。这些在个体或系统水平 上的研究可较好地反映污染物对生态系统整体水平上的影响，比较接近自然状况，对污染 物的评价和筛选起到了重要作用。但是在系统水平上的研究耗时长、影响因子多、花费 大：并且生物死亡、生长受阻或繁殖受影响以至最终导致生态系统破坏已是污染物造成的 晚期影响或结果，难以就污染物对生物的影响进行早期预警作用。 毒理学研究者一致认为：污染物对生态系统的影响。无论最终的后果多复杂、多严重 其最早期的作用必然是对生物个体内的分子水平上开始的，然后逐步在细胞一组织一器官 一个体一种群一群落一生态系统各个水平上反映出来。 随着分子生物学、生物化学、生物物理学的发展和实验技术的进步，生态毒理学研究 从个体、器官、细胞水平逐渐发展到弧细胞水平和分子水平，即采用现代分子生物学方法 和技术来研究污染物及其代谢产物与细胞内大分子，包括蛋白质、核酸、酶的相互作用， 来揭示污染物剂量与生物体效应的关系一一生物标志物的方法应运而生。由此产生的生物 标志物指标具有测定周期短、灵敏的特点，也可对生态系统造成的影响作出更为准确的预 测。但是，在生态暴露条件下，生物标志物是否具有足