（环境科学专业论文）海洋溶解有机碳对金属生物可利用性影响.pdf

内脏吸收会属占总量的7 8 9 0 ，不同组织对海水中会属镉吸收量大小顺序为内 脏 鳃 肌肉，而溶解有机碳的性质( 即不同来源的溶解有机碳) 不影响金属镉 在生物体内的分布。 本篇论文虽然通过分析发现溶解有机碳海水的存在会对金属生物可利用性 产生影响，并指出溶解有机碳浓度的大小是影响金属镉的生物可利用性重要因 素，然而，目的对于溶解有机碳分子水平和化学结构的认识仍有待提高，这也限 制着我们从机理上进一步理解有机碳对金属生物利用行动影响。更深入的研究将 利于我们揭示海洋生物对金属的吸收及富集机制。 关键词：溶解有机碳生物可利用性金属海洋影响 i n f l u e n c e so fm a r i n eo r g a n i cc a r b o no nt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fm e n t a l a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e di n f l u e n c e so f d i s s o l v e do r g a n i cc a r b o n ( d o e ) o f ft h e b i o a v a i l a b i l i t yo fm e n t a lb ys t u d y i n gi n f l u e n c e so fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o no nt h e u p t a k eo f c a d m i u mb yt h em a r i n em y t i l u se d u l i s t h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u mb yt h em y t i t u se d u l i sa td i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n o fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nf i o md i f f e r e n to r i g i n s d i a t o md e c o m p o s e d ，y e l l o ws e a , y e l l o wr i v e re s t u a r ya n dq i n g d a oc o a s t a l ) w a se x a m i n e di nt h i sp a p e r w e d e m o n s t r a t e dt h a tt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u mw a sd i f f e r e n tf r o md i f f e r e n to r i g i n 文 a n dd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nc o u l de n h a n c et h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u mw h e nt h e c o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nw a s l o wa n dr e d u c et h eb i o a v a i l a b i l i t yo f c a d m i u mw h e nt h ec o n c e n t r a t i o nw a sm u c hh i 。g h e tt h ec h a n g eo fc o n c e n t r a t i o no f d i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nl e s si n f l u e n c e dt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u mi nt h e f r e s h w a t e r d r yc o n c e n t r a t i o nf a c t o r ( d c f ) w a sd e f i n e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no ft h em e t a l i nt h e 翻磁o r g a n i s ma n dt h ec o n c e n t r a t i o no ft h em e t a li nt h es e a w a t e 不w h i c h i n d i c a t e dt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fm e t a l ，w ef o u n dt h a tt h ed r yc o n c e n t r a t i o nf a c t o rw a s h i g h l yi n f l u e n c e db yt h ed i s s o l v e do r g a n i cc a r b o ni nb o t hs e a w a t e r a n df r e s h w a t e r t h ec o n c e n t r a t i o no fm a r i n ed i s s o l v e do r g a n i cc a r b o np l a y e dag r e a tr o l ei n d e t e r m i n i n gt h eb i o a v a i l a b i l i t yo f c a d m i u m t h ed i f f e r e n ti n f l u e n c e so f b i o a v a i l a b i l i t y o fm e t a lf r o md i f f e r e n to r i g i n sw e r ed e t e r m i n e db yt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nd i s s o l v e d o r g a n i cc a r b o na n dm e t a la n dt h eu p t a k eo fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nb yt h em u s s l e t h em a i nc o m p o n e n t so fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nw e r es o m em o l e c u l a ro r g a n i c m a t e r i a l ，w h i c hc o m p l e x e dal o to fc a d m i u m s od i s s o l v e do r g a n i cc a r b o nc e r t a i n l y i n f l u e n c e dt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fm e t a l 。w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e do r g a n i c c a r b o nw a sl o w , t h eo r g a n i cm a t e r i a l sw h i c hc o m p o s e do fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o n c o u l da n db ea b s o r b e de a s i l yb yt h em u s s l ei nt h ed i a t o md e c o m p o s e dr e s o u r c e , r e s u l t e dt h es t r o n g e rb i o a v a i l a b i t i t yo fc a d m i u m 。b u ti tc o u l dn o tb ea b s o r b e d e f f e c t i v e l yb yt h em u s s l ei nt h ef r e s h w a t e r w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ec o n c e n t r a t i o n ， n t h ea b i l i t yo fd i s s o l v e do r g a n i cc a r b o ne o m p l e x i n gm e t a lw a ss t r o n g e r , a n dl e s sm e t a l w a sa b s o r b e db ym u s s l e ，h e n c ed e p r e s st h eb i o a v a i l a b i l i t yo f m e t a l t h e r ew a sar a t i of a c t o rb e t w e e nt h ew e tw e i g h to fm y t i l u se d u l i sa n dt h ed r y t h er a t i of a c t o ro f m y t i l u se d u l i si s0 1 8 4 7 ，t h eg i l li so 1 2 9 4 ，t h em u s c l ei so 1 9 6 2 a n dt h ev i s c e r ai s0 17 6 0 d i s s e c t i o no fm y t i l u se d u l i sr e v e a l e dt h a tv i s c e r aw a st h e m a i np l a c eo fa b s o r b i n gc a d m i u m ( 7 8 9 0 o ft h et o t a lc a d m i u ma b s o r b e d li na l lt h e f o u rs o u r c e s c o n t e n t so fc a d m i u mi nv i s c e r a s ，g i l l sa n dm u s c l e so fm y t i l u se d u l d d e c r e a s e ds u c c e s s i v e l y ；s o u r c eo fs e a w a t e ra n dc o n t e n to fd o ch a dn oi n f l u e n c e so n t h ed i s t r i b u t i o no f c a d m i u mi nd i f f e r e n tt i s s u e so f m y t i l u se d u l i s t h ep a p e rf o u n dt h a tt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u mw a si n f l u e n c e db yt h e d i s s o l v e do r g a n i cc a r b o na n dt h ec o n c e n t r a t i o no f d i s s o l v e do r g a n i cc a r b o np l a y e dt h e l e a d i n gr o l ei nd e t e r m i n i n gt h eb i o a v a i l a b i l i t yo fc a d m i u m ，b u tt h ea n a l y s i st ot h e p r i n c i p i a mw a si m m a t u r ei nt h ev i e wo fa n a l y t i ct e c h n o l o g y , a n da l s o ，i tw o u l db eo f f a r - r e a c h i n gs i g n i f i c a n c e i n u n d e r s t a n d i n g t h em e c h a n i s mo f u p t a k e a n d b i o a c e u m u l a t i o no fm a r i n eb i o l o g ya n dt h ei n f l u e n c e so fp h y s i c a l a n dc h e m i c a l s p e c i a t i o no f m e t a lo nt h eb i o a v a i l a b i l i t y k e y w o r d s ：d i 8 s o i v e d o r g a n i cc a r b o n b i o a v a i l a b ii i t y m e t a i ， m a r i n e i n f i h e n c e 独创声明 本入声暖所呈交瀚学位论文燕本人在导筛攒浮下进行的磷究工作及取得静 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和狨谢的地方外，论文中不包禽其 佳人融经发表绒撰写过的磅究成聚，也零包含未获褥 l 逵；翅缝壹墓焦盖鬟缱型壅塑蛰：奎拦豆窒戴其他教育机构的学位或诚书使 用过的材料。与我一间正作的同志对本研究所做的任何贡献均融在论文中作了明 确的说明莠表示谢意。 学位谂文搀者签客；沁l 、 签字蜀蠲：x ，肆j 月；t 嚣 ； 学位论文版权使用授权书 零学经论文薅考宠全了磐学校骞美霖整、经羯学整谂文豹篾定，套投援辫筹 向国家肖关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被淼阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入肖关数据库进行检索，可以采用 影印、缨窝或撩整等笈翱手毅绦存、 汇编学整谂交。( 绦密静学霞论文在瓣密嚣 适用本授权书) 学位论文作者签名： 哥i 、 签字弱麓：弦- 年5 秀争霸 学位论文作者毕业后去向： 王终筚德： 通讯地址： 导师签字： 缎 妒 矿 矿 ：i 豫编 麓 电邮 嚣字蠹辍 淘洋溶舸柯耵【碳对龠属生物町利用忡的影响 0 引言 金属生物可利用性不仅与水体中金属浓度有关，更与水体中溶解有机碳有 密切关系( g u oe ta 1 ，2 0 0 1 ) ，因为这些有机碳与金属的络合作用改变了= ；= 属的存 在形态，此外这些会属有机碳也可以作为一种营养源而被生物吸收( b e r m a ne l a 1 ，1 9 9 9 ；p a n o s s oe ta 1 ，2 0 0 0 ) 。因此，溶解有机碳的存在必然会对会属生物可 利用性产生影响，进而改变生物对会属的吸收情况。然而，在过去的2 0 年肇， 溶解有机碳对生物可利用性影响充满了争议。例如，g e o r g e 和c o o m b s ( 1 9 9 7 ) 发 现c d 与有机质的络合作用可以加速紫贻贝伽u s s l em y t i l u se d u l 打) 对c d 的吸收 ( g e o r g ee ta 1 ，1 9 7 7 ) 。s t a c k h o u s e 与b e n s e n ( 1 9 8 9 ) 报道d o c 对水蚤( d a p h n mm a g n a ) 体内镉的生物吸收有抑制作用( s t a c k h o u s ee la 1 ，1 9 8 9 ) ，而o i k a r i 等( 1 9 9 2 ) 的研 究却认为d o c 对d a p h n i am a g n a 体内的镉的吸收作用没有影响( o i k a f ie l a 1 ， 1 9 9 2 ) 。因此，本论文将对d o c 对会属生物可利用性影响做进一步的研究。 回顾己_ 丌展的工作，我们进行了一些基础的研究，并取得了一些初步的认 识，部分研究成果已被海洋环境科学接收。相信随着研究的不断进行，更有 意义的认识和成果一定会涌现。 通过分析本论文得到了一些认识，并进行了一些讨论，但由于本人水平所 限，论文中纰漏和错误之处在所难免，恳请各位同行专家不吝赐教，多提宝贵意 见。 海洋辩勰肯撬蔽瓣余震生耪弱瓣牲翦彩晌 1 文献综述 1 溶解有机碳概述 碳殿英稳关尘滚要豢翡生物她球豫学研究是妻壅+ 几年来海洋秘学豹磅突霪 点之一，也是雷际上许多前沿研究计划、全球海洋通量联合研究( j g o f s ) 、陆海 相互作用( l o i c z ) 、全球海洋生态系统动力学研究( g l o b e c ) 、上层海洋与下层 大气研究( s o l a s ) 等昀燕要研究内容。叁上世纪8 0 年代据，豳际科学赛宠爱发 起了国际地圈生物蠲计划( i g b p ) 、全球环境变化的人类因素( i h d p ) 、世界气候研 究计划( w c r p ) 、生物多样性汁划( d i v e r s i t a s ) 姆系列有针对性的、旨在研究 ”戆球系绫”静大型辩学磷究谤楚。 然而，海洋溶解裔机碳豹产擞、迁移、转化与循环等过稷都相当复杂，由 于人们对溶解有机碳的组成和结构了解甚微，就分析技术而言，构成海洋溶解有 羲碳懿繁令讫舍甥浓浚一般都在缡瘁尔( n m o v l ) 瓣数量缓上，慰这些纯含纺懿势 离、鉴定与检测均有相当的难度，因此溶解有机碳是当今海洋化学研究的最薄弱 环节之一。 1 1 溶解有机碳定义及分类 海滞溶解有杌碳是地球最大的可交换有机碳储痒，对碳及凝它生源要豢的生 物地球德学循环起着关键躺作雳。常规懿海承讫学分援通鬻隧避滤揉 睾俸为标准 把元素的存在形式划分为颗粒相( p a r t i c u l a t e ) 和溶解相( d i s s o v l e d ) ，亦即使用孔径 为0 2 1 o t m ( 通常为0 4 5 9 m ) 的滤膜过滤，被截魁靛部分称为颗粒相，透过滤膜 的部分别称为溶辩糟。颗粒籀孛有机碳( p a r t i c u l a t eo r g a n i cc a r b o n ) 鄯为p o c ，溶 解相中有机碳( d i s s o v l e d o r g a n i c c a r b o n ) e l i 为d o c ，在d 0 c 中，通常把粒径大予 1 0 k d a ( 1 k d a 粒径约1 n m ) 敕部分称之为c 0 c ，把粒径小于1 0 k d a 的部分称之为 j o c 。 1 。1 。2 溶解鸯枧碳的来源与组成 碳楚构成地球上一切生命的纂础，在许多陆地及水生生物地球化学循环巾扮 洵洋 ： 婀柯机碳对余属生物。f 利用忡的影响 演重要角色( l i k e n se ta 1 1 9 8 1 ：s e h i n d l e r ，1 9 8 1 ) 。海洋中各种形态的碳主要通过 两条途径输入：陆源输入( 河流、沙尘暴等) 和大气沉降( 降水、海一氧界面交换等) ； 可以分为三类：来自陆地生态系统的碳、人类活动产生的碳和海洋生态系统生成 的碳。颗粒有机碳( p o c ) 、溶解有机碳( d 0 c ) 和溶解无机碳( d i c ) 是碳在海洋中存 在的三种最主要的形态( e a t h e r a l le ta 1 ，1 9 9 8 ) 。 海洋溶解有机碳的来源主要有，浮游植物和细菌释放的多糖、浮游植物和细 菌细胞的溶解、浮游动物和细菌的摄食活动、陆源物质的输入、颗粒有机物的降 解及大气沉降等( w e l l se ta 1 ，1 9 9 4 ) 。 最近的研究确认大洋及近岸海域胶体有机物质主要由大分子有机物质所组 成，胶体有机物质的主要成分是糖类化合物( b e n n e re ta 1 ，1 9 9 2 ：m c c a r t h y ，1 9 9 6 1 a l u w i h a r e ，1 9 9 7 ：b o t c h ，1 9 9 7 ) 。m e a n s 和w i j a y a r a t n e ( 1 9 8 4 ) 研究c h e s a p e a k e 湾水 体胶体有机物质的生物化学组成得出糖类化合物、氨基酸和脂类分别占组成的 3 5 6 0 、4 1 3 和 3 0 。c u 和c d 中，分别有1 7 8 和o 7 6 存在于胶体相中。胶体态n i 会属最高可达6 0 ( d a ie ta 1 。1 9 9 5 ； w e l l se ta 1 ，2 0 0 0 ；d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ；w e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。真溶解念z n 通常在溶解念z n 中 占优势，胶体态一般为1 - 1 4 ( d a ie ta 1 。1 9 9 5 ) 。但在加尔维斯顿( g a l v e s t o n ) 湾， 其中的胶体态z n 为8 2 , , - 9 7 ( w e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。溶解态m n 在海水中也是以真溶解 念为主，其胶体念比例为1 2 0 ( d a ie ta 1 ，1 9 9 ) 而c o 的胶体态含量可占溶解态的 6 , - - 3 1 ( w e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。对于海洋胶体中的非营养性痕量金属，溶解态a l 中有 3 - - 1 0 0 是胶体态的( d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。溶解念p b 也显示出类似的胶体优先性，胶 体念为1 2 1 0 0 ( w e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。此外，溶解念a g 在圣弗朗西斯科 ( s a n f r a n c i s c o ) 湾的低能度区中绝大部分以胶体态存在( 9 2 - - - 9 3 ) ，而在高盐度区 中则几乎完全以真溶解念存在，胶体态只有0 - - 0 4 。 丽m a r t i n 等( 1 9 9 5 ) 报道在 v e n i cl a g o o n j 丘海岸水的总溶解痕量元素中有3 4 的c d ，4 6 的c u ，8 7 的f e ， 1 8 的n i ，5 6 的p b ，5 4 的m n 是以胶体形态存在的。此外，胶态痕量金属和 胶体有机碳在河口混合区具有一定的讵相关性，但不同余属情况不同。在加尔维 斯顿湾，胶体念c u 、n i 、c d 、c o 、z n 和p b ( 只有一个剖面) 与胶体有机碳之间具 线性相关性，但是对不同的金属和不同的剖面，其斜率和截距都不相同；胶体态 1 4 海洋矫钎何机碳对金属生物a f 利用住的影响 f e 和其它两个剖面的p b l j 与胶体有机碳无相关性。g u o 等研究发现，胶体态c u 、 n i 、c o 与胶体有机碳的相关性较好，相关系数 o 8 ；而胶体态f e 、m n 相关系数 o 6 。在鄂毕和叶尼塞河口，胶体态c u 和n i 与胶体有机碳线性相关，胶体态c d 、 p b 和f e 贝j j 不具有这种相关性( d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。在罗讷河口，只有胶体态c u 与胶体 有机碳呈线性相关，胶体态n i 、c d 贝l l 不呈现这种相关性( d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。胶体态 c u 与胶体有机碳的线性相关性在许多研究区都有发现，可能是由于c u 与海洋中 的有机物质( 包括胶体态的和溶解的有机物质) 具有高亲和性( w e l l se ta 1 ，1 9 9 2 ； d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ；w e l l se ta 1 ，2 0 0 0 ；d a ie ta 1 ，1 9 9 5 ；w e ne ta 1 ，1 9 9 9 ；w e ne ta 1 ，1 9 9 6 ) 。 因此，溶解有机碳中胶体与痕量金属的相互作用首先表现在痕量金属在胶体 颗粒的高度富集上，由于胶体的比表面积比颗粒物大，大部分金属在胶体颗粒上 的富集系数比其在较大颗粒上的富集系数高：其次，胶体还影响了痕量盒属的生 物可利用性。金属的生物可利用性影响了海洋浮游植物的生长，从而影响了海域 的初级生产力以至于全球碳循环( w e l l se ta 1 2 0 0 2 ) 。尽管胶体究竟对表层海水的 金属浓度是起到缓冲作用还是加速其去除尚无法得知，但是胶体对金属的生物可 利用性的影响是肯定存在的。 1 5 溶解有机碳与海洋生物地球化学循环 海洋中各种形念碳之l 日j 的循环及碳出表层到深海的输送既受控于物理过程 也受控于生物过程，即通常所酷的物理泵( 溶解度泵) 和生物泵( b a l i n oe ta 1 ， 2 0 0 1 ) 。我们把海气界面的气体交换过程和将c 0 2 从海洋表面向深海输送的物理 过程称为物理泵，把浮游生物通过光合作用吸收碳及其向深海和海底沉积物输送 的过程称为生物泵。物理泵的工作效率取决于海洋的热盐环流及洋流的纬度和季 节变化。在物理泵的作用下，大气c 0 2 被高纬度地区的海水吸收并被输送到赤 道。海洋生物泵根据生物的不同作用可进一步分为有机碳泵和碳酸敖泵( r i e b e s e l i e ta 1 ，2 0 0 1 ) 。自养浮游生物通过光合作用吸收太阳能，以水、c 0 2 ( 包括氮、磷 等营养盐类) 为原料，把无机碳转化为有机碳，为海洋尘态系统提供了能量。因 此，自养尘物是海洋有机，土物泵的发动机。海洋自养生物通过光合作用所生成的 部分有机碳在上层海洋内循环；另一部分通过食物关系以颗粒念形式沉积到海 底，这部分有机碳中只有一小部分被最终埋减在海底沉积物中，大部分被矿化， 海洋潦瓣冉搬磺霹愈蒋生鐾知疆_ 拜l 髓豹彩嗨 增加了深海溶解无机碳的浓度，最终进入物理焱的运作中。这一过程就是人们 逶豢滋斡褥撬骏泵。钙玩浮游尘物瓢产生熬簇酸钙残其经营养缴较凑载海洋凌臻 碳酸钙质钱骸被输送到深海进而被埋藏的过程就麓所谓的碳酸钙泵。 海洋巾的胶态物质也可以通过物理、化学及生物等过程对碳的生物地化循环 产生重要影螭。微生彩戆吸收裁震馒c o c 发生 乏移。a m o n 簿谈笼裹分予迓移 的主要过襁是细菌的矿化作用的结果( a m o ne la 1 1 9 9 4 ) 。也有研究认为c o c 发 生迁移是通过物理和生物过程的耦食作用进行的( k e p k a ye ta 1 ，1 9 9 8 ) ，另外 k e p k a y 等笈瑷在热拿大秘b e d f o r d 海链浮游整黪潆发矮瓣，滗会矮孛懿c o ( 3 嚣 与浮游植物的聚集体一起絮凝其罐大值比叶绿繁最大值滞聪2 0 d ( k e p k a y 哦 a i ，1 9 9 7 ) 。这些观点都充分谎明了胶态物质通过物理、化学及，生物等过程对碳的 玺魏逢诧缀g 产生重要影蟾。 另外，由于海洋胶卷物质粒径较小，比表面积较大，吸附并络合了大量具有 生物活性的痕量金属，影响了大部分痕星会属的化学形态及其生物可利用性及碳 豹玺麴圭龟亿镖j 举( w e l l se la l 。, 2 0 0 0 ) 。辕敏等在1 9 9 4 - 1 9 9 5 年蠲瓣，秘羯1 3 诗数法 实测了南沙群岛海域、南海东北部海域、厦门湾塔角附近海域和九龙江河口溶解 念与颗粒怨2 3 4 t h 的放射性比活度，缡果表明2 3 4 佻的条件分配慈数与总悬浮颗 粒兹含耋黧受糖关关系，这耱“鞭粒物浓度效应”程寨7 在元素澎浮菠态秘震穰生 物地球化学循环中所起的重要的作用( 陈敏等，1 9 9 9 ) 。w e n 曾报道g a l v e s t o n 湾 水体中f e 优先和胶态物质( 1 0k d o 。4 5u m ) 结合( w e ne la 1 ，1 9 9 9 ) 。m a r t i n 等在研 究近海澎零中戆痰量嚣綮形态分每辩发瑷穰多金瓣f 3 4 懿c d ，8 7 豹f e 5 4 豹 m n 等) 是以胶念物质形态存在的( m a r t i ne ta 1 ，1 9 9 5 ) 。w e l l s 等也发现对海洋生物 影响最火的痕量会属之一的f e 主要存在于胶念棚 ( w e l l s e ta 1 ，2 0 0 0 ) ，并有学卷 攘道对藻类生长起痒弱静主要活缝形式蔗枣疆络合念铁，逶过络会裁豹络合稼弱 及光诱导还原等作用转化为藻类直接吸收利用的生物活性形式( 欧明明等， 2 0 0 2 ) 。 6 溶解有机碳生物可利用性研究进展 起始于圭煎纪粥冬代静会矮与生物髂箱互终翅磅究熬叁基离子活瘦模型理 论( f r e e i o na c t i v i t y m o d e l ) ( c a m p b e l le ta 1 ，1 9 9 5 ) i x 为，只有自出态( 无视) 金属离予 6 海洋游辩白机碳舛套箍生物口f 捌塌摊的影响 才其宥生物可利用性，然而越来越多的证据表明，溶解有机碳中的胶态物质部分 毽可骏梭海洋浮游德镑、浮游动彩戳及取壳类生物繇啜浚( c h e n 痪a 1 , 2 0 0 3 ) 。在 生物利用这些胶态会属的过程中，溶解有机碳和胶念有机碳怒盒属生物可利用性 的重要影响因素。 a m o n 秘b e n n e r 翡骚究表绸，缀鹫在寒努孑量黢悫秘爨存在下翡生长和健 谢速率比在低分子墩中的提高3 6 倍( a m o ne ta 1 ，2 0 m ) 。海洋胶态物质确机物 是近岸海域细菌和浮游植物可利用氮的一个璧骚来源，暴露农阳光下的胶态物质 有撬物可释放玺鐾搿秘薅静富氮缀分，透露撵怒细菌跨狡惑物蒺豹努鳞，掰键遘 藻类的繁殖和生长，甚至引发赤潮( 郑爱榕等，2 0 0 s ) 。可觅，胶态物质通过细菌 的分解作用可对仞缴生产力、次缴生产力等生物学过程产尘夔蒙的影响。郑爱榕 等磺究海洋黢态稳麓露光合缀麓，圭长效应发魏，海洋黢念物袋对走帮绸蘩的壁三长 效应与培养介质的营养成分、有机营养成分的分子量大小雕及胶态物质浓度密切 相关，在适宜的光和细菌生长的条传下，海洋胶态物质对光耨细菌的生长敷有曼 著键避效应f 郑爱辖等，2 0 0 4 ) 。 赵元风对海水中镉对牙鲆的嫩物有效性进行了研究，他采用暴露实验方法， 研究了海水中镉在牙辩内脏、肌肉、鳃组织内灏积及在清浩海水中排放规律，以 及海水中总有枫酸( t o c ) 浓度对镛寝彀豹影豌。结莱表弱，桶暴露浓度建o 5 m g l 时，牙鲆各组织铺蓄积量随暴露时间增加而增大，第1 0 天达吸收平衡c d 蒲积 量顺序为内脏( 1 4 7 ，7 3m g k g ) 鳃( 1 5 5 5 m g k g ) 彬i , n ( 4 5 7 8m e g k 峦，表明内噩董是重 金璃诵蓄积的主要部缱。海承中t o c 浓瘦对铺籍积量有影桶情况是，隧蕾t o c 浓度升高，各组织内镉蓄积量明殿下降，表明海水t o c 能降低镉的生物有效性。 其t o c 水溶液的得到是将养鱼水秦含万鲆分泌物) 和养藻水( 寓含孔嚣莼分泌物) 按l ：l 混合后再蠲天然海承繇释成t ) c 浓度不阉的海承( 怒嚣风等，2 0 0 5 ) 。 p a n 等( 2 0 0 4 ) 研究了发现会属c d 在m u s s l e 体内的富集系数与d o c 浓度成瓶相 关性，d o c 浓度的增离促进- j m u s s t e g , - j c d 的吸收；丽对a g 来滋生物可利鞠性出 现降低豹趋势，说鹈溶液d o c 溶液抑n 7 m u s s l e 对a g 的吸收。这些表骥了不嗣的 金属熊生物可利用蚀并不相同，尤其是金属与d o c 的一种结合念还是非结合态 的生物可羊f 用性更麓，会困会属誉同具体情况不同两不露，蔟中d o c 的不同来 源也怒个重要的因素( p a ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 7 辩洋溶瓣翕瓣虢辩垒磊生秘巧弱辫雠的彩噻 c h e r t 和w a n g 研究装明胶态铁的嫩物可利用性依赖于胶体的粒径和年龄 ( c h e r te la l 。，2 0 0 t ) 。两g 2 1 ) 磅究发瑷d o c 在低浓霾爷+ 5 r a g l ) 霹对获悫金缀豹 生物可利粥性具有抑制作用，而在d o c 浓度比较高时促进了生物对金属的吸收 ( g u oe ta 1 ，2 0 0 1 ) 。d o i g 在2 0 0 5 年研究n i 的生物可利用性时发现，与溶解有机碳不 弱1 泉源及敕径大小穗跑较，溶蜒存专逢磺浓菠大冷楚影酸会霾垒彩霹裁矮性受为霪 要因素( d o i g ，l i b e r , 2 0 0 6 ) 。 。了本论文主要磷凳肉饔及剖掰赢 1 7 1 本论文研究的主要目标及内容 主要霆标是逶过疆瓷溶瓣套援凝簿海洋巧境孛念属戆垒锈巅爱缝懿影鹣，探 讨海洋环城中金属的尘物循环规律，进而揭示会属的海洋生物地球化学循耶舰 律，并对众属生物吸收机理进一步了解。 主要痰容：不弱慕添溶簿骞瓿碳存在条磐下，海洋釜秘( 紫始煲) 对锈豹蹶 收及镉在嫩物各部分或组织中( 鳃、肌肉、内脏) 的分配情况。 1 7 2 本论文主要创新点 1 关予溶解有撬焱瓣c a 垒携鬈鼙l 焉瞧影酾争议颇多，本文貉铮霹魏潮麓送 行实验研究。 2 金属镉的选择其不仅是近岸海域会属污染的藿要指标，也是海洋生物嫩 长熬必嚣元素，莛瑗酸辩酶豹会疆活赣孛心。鼹冀象物哥弱强瞧磷究买袁静澄瞧 和创新性。 1 8 海洋湃辩南税碱对台属生扬s f 鞭搿静静影响 2 溶解有机碳对金属c d 生物可利用性影响 2 1 引商 本文主娶是硬究溶鳃毒爨骏( d o c ) 对金疆熬熏铙霉秘耀魏戆影噙，东实验 中，选择的金属c d 作为代表金属。首先，c d 是近岸海域金橘污染的重要指标之 一。其次，对金属c d 的生物可利用性研究争议颇多，h o s se ta 1 ( 2 0 0 1 ) 研究线虫 c a e n o r h a b d i t i se l e g a n s 鼹c d 载吸 | 芟跨发瑗，d o c 簿甄t 金骚熬弱爱毪( h 6 s s ， 2 0 0 1 ) 。s t a c k h o u s e 与b 伽s e n ( 1 9 8 9 ) 报道d o c 对水蚤( d a p h n 出m a g n a ) 体内销的生 物吸收商抑制作用，衙o i k a r i 等( 1 9 9 2 ) 的研究却认为d o c 辩d a p h n i am a g n a 体 肉赘锈豹羧浚痒矮没鸯影确( s t a c k h o u s ee t 蠢，1 9 8 9 ；o i k a r i 班a t 。，1 9 9 2 ) 。簸屠， c d 作为生物必需元索在调节海洋生态系统动力学起着关键的作用，最近研究表 明，它不仅是碳酸酹酶的会属活性中心，在含锌的会属酶中铺也可能取代锌丽成 秀金璃潘性孛心。纛海汞孛锈霜垒源要素磷豹穰美关系龟意缘簧宅在海洋磷循 环、古海洋学等方面的蓬要意义( l a n e e ta 1 ，2 0 0 0 ：m o r e l a n d p r i c e ，2 0 0 3 ；r a i n b o w ， 2 0 0 2 1b o y l ee ta 1 ，1 9 7 6 ；c u l l e ne ta 1 ，2 0 0 3 ：e t d e r f i e l de ta 1 ，2 0 0 。 怼予生貔豹遥弹，零实验选铎了容荔获霉帮臻葬鹣鼹壳类，主物紫瓣燹俸 为代表，土物，此外，紫贻贝也是一种全球性的指示生物，使实骏的结果更疑有比 较性。 2 2 实验材料 2 。2 。l 实验试裁 硝酸( 优级纯，济南试剂总厂) 簸羧( 饯缀纯，济寝试裁总厂 高纯诵粉( 9 9 ，9 9 9 ，上海化学试荆站分装厂) 氯化钠( 齐鲁石化公司研究院试剂厂) 氯他镁f 天津审l & 方天医位学试剡厂 硫酸镁( 天津市j 方天医他学试荆厂) 母 海洋辩解蠢瓿骧簿会疆生秘弱热髓灼轻臻 氯化锊( 齐鲁石化公闭研究院试剂厂) 碳酸氨钠天津市j 方天医讫学试剃厂 氯化钾( 国药集团化学试剂有限公司) 2 。2 。2 实验仪器 电子读数天平( f a 2 1 0 4 型，上海精密科学仪器厂) 3 5 1 0 型火焰原子吸收分光光度计( 安捷伦科技上海分析仪器肖限公司 舀津憨有辊碳分耱佼僦v c 耕瓣本岛津公司 s x 2 1 2 1 0 箱式电阻炉( 上海跃进睡疗器械厂) d g x 9 1 4 3 b 1 电热鼓胍于燥箱( 上海福玛实验设备有限公司) 可镶式电熬扳天津帑泰簸特设嚣窍羧公司) l d z x ，4 0 b i 立式电动电热压力蒸汽灭菌器( 上海申安医疗器械厂) g x z 簿能型培养箱 2 2 3 实验生物 实验麓豹紫赡哭魏予毒鑫红趣海产菇葬薅场。实验蓑在海零串攀l 葵一爨，逡 耄 择生长良好大小均匀的缎物体进行实验。在实验前一天停止喂食以避免在实验期 间产生粪便对金属吸附从而造成对实验结果的影响。实验期f b j ，水温为( 2 4 士2 ) ， p h 隽8 。1 5 士o 2 0 。 饵料：小球藻 海洋溶解古机碳对余属生物u f 利用r 的影响 2 3 准备工作 图2 1 本实验所选用生物一紫贻贝 2 3 1 紫贻贝干湿比系数的测定 每次都将紫贻贝置于烘箱中2 4 小时烘干，浪费大量时i 可。紫贻贝干重和湿 重有一个近似稳定的系数，可以通过实验方法得到该系数，然后直接测定紫贻贝 湿重即可得到紫贻贝干重。 将用蒸馏水洗净的锥形瓶放于烘箱中烘干后称其重量，并记录于笔记本上。 选取大小均匀紫贻贝解剖，去壳后放置于烘干的锥形瓶中，并在天平上准确的称 量其重量后记录。把锥形瓶放于烘箱中6 0 恒温烘2 4 小时，取出后置于干燥器 中冷却3 0m i n ，在天平上准确称其量干重，并记录下来。用m i c o s o f ie x e e e l 软 件数据处理。如下表2 1 及图2 - 2 。得到紫贻贝干湿比为系数0 1 8 4 7 ( n = 3 2 。 r 2 = o 9 8 6 9 ) 。 海洋溶解每鞔硪辩套疆生物玎捌j i l l ! - 矗擘鳝晦 海洋溶解肯机羰对金疆生物n 到塌社的瓣墒 贻贝于瀑魄 0 0 0 01 0 0 0 0 2 3 2 人工海水的配制 y = 0 1 8 4 7 x 嚣2 = 0 。9 8 6 9 2 0 0 0 0 湿重( g ) 3 0 0 0 04 0 0 0 0 錾2 - 2 綮戆煲干瀵跣线毪嚣l 旁 餐阅有关资料，蘸b 制人工海水所需的主要琢料基本类似，即氯化钠、氯化镁、 氯化钾、硫酸镁、氯化钙等基本原料按一定比例添加一定的微量元素，通过机械 搅搀懿霭久工海承。久王海承煞傻瘸效粟与天王海零鏊载矮爨密溺稳关。入工海 水赫的成分越齐全，比例越合理，配制的人工海水就越接近予天然海水，人工海 水的质最也越好。本文采用国外资料介绍的m o c l e d o n 人工海水配方，盐度3 3 4 。 配制入工海承豹步骤，移取2 0 l 蒸键承手大黧辩攮孛，获攥痰豹数量诗舞出溪 需人工海水虢的数黧，将人工海水赫直接溶解于蒸馏水中，然后充分搅拌，静 止一个月使其完全达到平衡。 黪辩0 踮伯弱如 o o o o o o o o o 3 獬巾 海撵溶解真瓿碳辫余城生糖荦 弼静鹣蟛嫡 表2 - 2m o c l e d o n 的人工海水配方( 盐度3 3 4 ) 2 3 3 硝酸标准溶液的配置 2 。3 。3 1 鞘黢溶液：l + l 硝酸( 伉级缝) 与等体积二次蒸馏水混合。 2 3 3 2 硝酸溶液：l + 9 9 l 镑磷酸( 2 t 3 。3 1 ) 与9 9 傍二次蒸锻承混合。 2 3 4 镉标准溶液的配置 2 3 。4 。l 锈耘踵贮餐溶液：1 0 0m g m l - c d 称驭1 0 0 0 9 高纯度镉粉( 9 9 9 9 9 ) ，用5 m l 硝酸( 优级纯) 溶解后，全量转入 洳洋溶解旨飘溅对套矮生物n f 剽瑚件纳蟛响 1 0 0 0 m l 量瓶中，用硝酸溶液稀释至标线，混匀。 2 3 4 2 锈标准镬鬻滚滚；1 0 。0r t g m l - c d 移取1 0 0m l 镉标准贮备溶液( 2 3 4 1 ) 于1 0 0m l 量瓶中，用硝酸溶液稀释至 标线，混匀。此溶液1 0 0m l 含锱1 0 0l a g 。 2 4 实验方法 2 。4 生物源海承对紫魏炎禽震髓蔽羧彩晌实验 2 4 1 1 ，圭物源海水的获得 教毒螽第一海农浴场取l 导魏蠢莼雳海求瀵洗干净君，舞予过滤怎的海承 国2 2 9 m 滤膜遥滤) 中，氧气泵连续通气4 周，国于孔石莼分解腐烂产生，鞠得到 生物源d o c 海水。 2 , 4 。t 2 配置海承滋含滚滚 将过滤后的生物源海水和人工海水按一定体积比混合艏，放置子聚乙烯的塑 料杯中。混合溶液拭2 0 0 m l ，分别设置生物源海水与人工海水体积比为4 0 ：1 6 0 、 8 0 ：1 2 0 ，1 2 0 ：8 0 、1 6 0 4 0 、2 0 0 ；0 六个撵爱d o c 浓度，繇令体积比中d o c 数值及备项参数如表2 - 2 。向溶液中加入标准铺储备液，溶液中镉浓度为2 0 0 9 9 l ， 并充分搅拌使镉在溶液中达到溶解平衡。 海洋游勰蠢辘碳辩会矮生耪霹鞫臻健豹澎确 表2 - 2 啦物源海水和人工海水混合各项参数 2 4 1 3 紫贻贝暴露 选择生长良好大小均匀的紫贻贝进行实验，每个聚乙烯的