（制糖工程专业论文）典型致变污染物对杜氏盐藻的毒性试验及其dna多态性分析.pdf

摘要 - i ii i i i i i i i ii i i i i i i i ii i i i i ii i i i i i ii _ - _ _ _ _ _ _ _ # _ _ _ _ _ _ _ _ - - | _ j # _ 璃簧 剩臻璐类翅凌、亵我掳、硝蒸芳烃三大爽水源致变物潍桂撼盐藻擞长阻碍璃 嚣溅露初拶的硖究，搽讨了各类物质单独对牲氏盐藻生长隈碍的毒性作用及麓共 存瓣对聿氏熬藻生长阻碍熬联合毒性终粥。 按照溺隧经食缀织( o e d c ) 藻类隰碍试验标准方法避行了三大爽物质辩校 氏熬藻兹攀一帮联合海经实验。 零一闲子毒链试验缡暴表明；酚类物质的毒健大小斑；苯酚 辩甲苯酚 2 ，4 二甲苯酚，萁半疆碍攀浓度分荆为：0 0 7 9 # m o y l ，0 ，0 8 7 h m o l t l ，0 0 9 1 # m o l l 。卤代物的薄憔大小为：三滇甲烧 三氯甲烷 蠲戴讫碳，其半隈碍攀浓 度分别为： l 。2 9nm o t l ，l ，1 0 塾m o l l ，0 9 5hm o l l 。麓萋势骚静毒佼大枣为： 2 , 4 ，二硝基氯苯 2 。4 ，二礴基苯胺 阕二磅基苯，萁半黼褥率浓魔分掰为： 5 彗 m o l l ，1 8um o l t l ，2 7 弘m o l l 。 联合繇佼试验缝粜表明： 当酚类物质褥诱混黎竣者三学演藉辩，当醚类貔瀵与蕊找糖混瑟嚣雩对挂菠蕊 藻有轻徽的协同舔德彳乍丽；警痞代褥两溉滠帮袋嚣三纛瀑窝嚣，磷萎芳爨薅强潺 移竣密三蠢濒帮对，酪黉豹矮与糖嫠芳径溪农慰砖柽菠爨藻鹣毒经鸯稳翔掺耀i 丽警窿代物与磷蕊芳烃掰两澹帮辩，酚炎稳凄、瘪我耪、硝基莺爱三毒瀑蠢辩瓣 校麓藻瀚爨淫襻蔫熹| 】怒接抗雩筝溺。 逶遘较氐盐藻薅穰扩壤d n a 爱瘦条羚熬俊强试骏，褥刭牲氏薤藻鳃憝蒸嚣 组箍敬麴麴夔援扩壤d n a 多态性分掇麴羧逶条传是：骧祝弓l 物为c p s 3 2 0 ，窿 列为5 - g g c t c a t g t g 3 、；扩爝拣系孛m 9 2 + 浓寝为2 。0 m m o l l ；p c r 瑷环辩遐 必瀣嶷海3 s 扩壤体黎审t a q 懿豹瀵睫壤海0 。8 u 。 采震疆逸反瘦条终瓣不弱毒魏浓度礁氏盐藻缨骢貉阂组避抒r a d p 分橱， 缝鬃袭明； 聚类魏矮对歉氏盐藻鳃魏綦因组穆鲻豹d n a 多态搜与浓度里现捆笑性，靼 三姥麓类物质苯瓣、二甲苯黔、烈带苯酚农各岛毒性摆当的浓艘零平上照瑷d n a 攒绞瓣稳叛蛙，纛谂是孽一貔袋还怒各黔爽物矮溅帮对校氏黧藻细胞的毒径 筝麓 其相关性都是一致黪。掰蠢代物、硝鏊芳烃网样飘现如这种糯美性。网榉，酚突 物矮、蠹谯物、磷纂芳烃鞠互混嗣或糟三者滋鞠对较受盐藻缬魏基因组襻糟豹 d n a 多态憷也曼现这种与浓度承平的相关性。 遥过缨藏生长缀碍试骚、r a p d 分耩驭及浆爽分掰转绪鬃，裙梦提掇了各释 纛物对挂氏盐藻的农全浓度为：笨酚4 5 1 tg l 、对甲苯酚5 4 蚌g l l 、二甲苯酪 华南理工犬学工学硕士学位论文 6 2ug l ，四氯化碳9 8 1 1g l 、三氯甲烷1 2 4ug l 、三溴甲烷1 8 2ug l ，2 , 4 一二 硝基苯胺1 0 8 m g l l 、2 , 4 - 二硝基氯苯1 2 3 m g l 、间二硝基苯1 0 1 m g l 。 关键词杜氏盐藻；酚类；卤代物；硝基芳烃；随机扩增d n a 多态性分析；生长 阻碍实验 n a b s t r a c t t h e t o x i c i t y o ft h r e es o r t so f m u t a g e n s ，h y d r o x y b e n z e n e s ，h a l i d s a n d n i t r y l a r o m a t i ch y d r o c a r b o n st od u n a l i e l l as a l i n aw a ss t u d i e db yt h e i re f f e c t so nt h e g r o w t ha n dc e l l u l a rm o r p h o l o g yo fd u n a l i e l l as a l i n a t h e s i n g l e a n dc o m b i n e d t o x i c o l o g i ca s s a yo f t h et h r e es o r t so fm u t a g e n sa c c o r d i n gt ot h es t a n d a r dm e t h o do f o e d cw a sc o n d u c t e dt od u n a l i e l l as a l i n a t h e s i n g l et o x i c o l o g i ca s s a y r e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e l a t i v e s t r e n g t h m o n o t o x i c i t y o f h y d r o x y b e n z e n e s w a s p h e n o l p - m e t h y l p h e n o l 2 , 4 d i m e t h y l p h e n o l ，t h e i re c s 0w e r e0 0 7 9um o l l 。0 0 8 7 1 1m o l la n d0 0 911 1m o l l r e s p e c t i v e l y t h er e l a t i v es t r e n g t hm o n o t o x i c i t yo fh a l i d sw a sc h b r 3 c h c l 3 c c l 4 ，t h e i re c 5 0 w e r e1 2 9 i t m o l l 1 1 0um o l la n d0 9 5um o l lr e s p e c t i v e l y t h er e l a t i v e s t r e n g t hm o n o t o x i c i t y o f n i t r y l - a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s w a s 2 , 4 一 d i n i t r o c h l o r ob e n z e n e 2 ，4 d i n i t r o a n i l i n e m d i n i t r o b o n z e n e t h e i re c 5 0w e r e1 5 1 1m o l l 1 8um o l la n d2 7um o l l r e s p e c t i v e l y t h ec o m b i n e d t o x i c o l o g i ca s s a y r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e r ew a sa s l i g h t s y n e r g i s mo fm i x t o x i c i t y t od u n a l i e l l as a l i n aw h e nt h em i x t u r eo fp h e n o la n d p - m e t h y l p h e n o l ，t h e m i x t u r eo fp h e n o la n d 2 , 4 一d i m e t h y l p h e n o l ，t h e m i x t u r eo f p m e t h y l p h e n o la n d2 , 4 - d i m e t h y l p h e n o lo rt h em i x t u r eo fp h e n o l ，p - m e t h y l p h e n o l a n d 2 , 4 d i m e t h y l p h e n o lw e r eu s e d t h e r ew a sa d d i n g - r e l a t i o no f m i x t o x i c i t yt od u n a l i e l l as a l i n aw h e nt h em i x t u r e o fc h b r 3a n dc h c l 3 ，t h em i x t u r eo fc h b r 3a n dc c l 4 ，t h em i x t u r eo fc h c l 3a n d c c l 4 ，t h em i x t u r eo fc h b r 3 ，c h c l 3a n dc c l 4 ，t h em i x t u r eo f2 ，4 一d i n i t r o c h l o r o b e n z e n ea n d2 ，4 d i n i t r o a n i l i n e ，t h em i x t u r eo f2 ，4 d i n i t r o c h l o r o b e n z e n ea n d m d i n i t r o b o n z e n e 。t h em i x t u r eo f2 4 一d i n i t r o a n i l i n ea n dm - d i n i t r o b o n z e n eo rt h e m i x t u r eo f2 ，4 d i n i t r o c h l o r ob e n z e n e ，2 ，4 一d i n i t r o a n i l i n ea n dm d i n i t r o b o n z e n e w e r eu s e d t h e r ew a st h e s l i g h ts y n e r g i s m o fm i x t o x i c i t yt od u n a l i e l l as a l i n aw h e n h y d r o x y b e n z e n e sa n dh a l i d sw e r em i x e d t h e r ew a sa d d i n g - r e l a t i o no fm i x t o x i c i t y t od u n a l i e l l as a l i n aw h e nh y d r o x y b e n z e n e sa n dn i t r y l a r o m a t i ch y d r o c a r b o n sw e r e m i x e d t h e r ew a sa n t a g o n i s mo fm i x t o x i c i t yt od u n a l i e l l as a l i n aw h e nh a l i d sa n d n i t r y l a r o m a t i ch y d r o c a r b o n sw e r em i x e d t h e r ew a sa n t a g o n i s mo fm i x t o x i c i t yt o d u n a l i e l l as a l i n aw h e nh y d r o x y b e n z e n e s ，h a l i d sa n dn i t r y l a r o m a t i ch y d r o c a r b o n s m 华南理工大学工学硕士学位论文 w e r em i x e d t h ek e ye x p e r i m e n t a lf a c t o r st op c rw e r er e s e a r c h e da n dt h er e s u l ts h o w e d t h a tt h es u i t a b l er e a c t i v ec o n d i t i o n so fr a p d w a s ，t h er a n d o mp r i m e rw a sc p s 3 2 0 ， i t so r d e rw a s5 - g g c t c a t g t g 一3 、，t h ec o n c e n t r a t i o no f m g “w a s2 0 m m o l l t h e p c r sa n n e a lt e m p e r a t u r ew a s3 5 t h ea c t i v i t yo f t a q w a so 8 u w i t ht h eo p t i m a lr e a c t i v ec o n d i t i o n sa b o v e ，t h er e s u l t so fr a p dt od u n a l i e l l a s a l i n ac u l t u r e di nd i f f e r e n tc o n d i t i o n si n d i c a t e d ： t h e r ew e r e s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n sb e t w e e nd u n a l i e l l as a l i n ad n a p o l y m o r p h i s m a n dt h ec o n c e n t r a t i o n so ft h e s em u t a g e n s t h ec o m b i n e dt o x i c i t y a s s a y a l s os h o w e dt h er e s u l t st h a tt h e r ew e r es i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n sb e t w e e n d u n a l i e l l as a l i n ad n a p o l y m o r p h i s ma n dt h ec o n c e n t r a t i o n so ft h e s em u t a g e n si n e v e r yk i n do f c o m b i n a t i o n w i t h i nt h es a m es o r to fm u t a g e n ，t h e r ew a sah i g hs i m i l a r i t ya m o n gm u t a g e n s w i t ht h es a m ec o n c e n t r a t i o nl e v e l f o re x a m p l e ，t h ed n ap o l y m o r p h i s ma m o n g p h e n o l ，p - m e t h y l p h e n o la n d2 , 4 一d i m e t h y l p h e n o ls h o w e dah i g hs i m i l a r i t y i nt h e s a m ec o n c e n t r a t i o n t h es a m es i t u a t i o no c c u r r e da m o n gc h b r 3 ，c h c l 3a n dc c l 4 a n d a m o n g2 , 4 一d i n i t r o c h l o r ob e n z e n e ，2 ，4 一d i n i t r o a n i l i n ea n d m d i n i t r o b o n z e n e a c c o r d i n g t ot h er e s u l t so ft h e s ee x p e r i m e n t s ，t h ee f f e c t so ft h e s em u t a g e n so n t h eg r o w t ho fd u n a l i e l l as a l i n a ，t h ec e l l u l a rm o r p h o l o g ya n dt h ed n ap o l y m o r p h i s m a s s a y a n di t sc l u s t e r a n a l y s i s ，t h e s a f e - c o n s i s t e n c e o ft h e s e m u t a g e n s w e r e s u g g e s t e d c a n ：p h e n o l ，4 5ug l ；p - m e t h y l p h e n o l5 4i t g l ；2 , 4 - d i m e t h y l p h e n o l ，6 2 1 t g l ；c h b r 31 8 2 1 - t g l ；c h c l 31 2 4 ug l ；c c l 49 8ug l ；4 - d i n i t r o c h l o r ob e n z e n e 1 0 8 m g l ；2 , 4 一d i n i t r o a n i l i n e1 2 3 m g l ；m - d i n i t r o b o n z e n e1 o l m g l k e y w o r d sd u n a l i e l l as a l i n a 。h a l i d ，h y d r o x y b e n z e n e ，n i t r y l 。a r o m a t i ch y d r o c a r b o n ， r a p d ，t o x i c i t yt e s t i v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：溯治芡日期：删年石月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将 本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和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密吻。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 锄踟欠 款麟 日期：乒矿哆年多月，p 日 日期：o 鸥年易月，d 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 水源致变污染物的现状 随着王农、监生产的迅速发震，承源浮染强簸严重，导致拳矮不瑟慧纯。露承 质的好坏与发生肿瘤、癌瘫的关系极大，世界卫生组织和国际癌症研究机构通过 大爨漪数据资料证实，瑗辩发生瘸痉懿5 0 是耄饮食不当逵袋教，嚣其孛鞠当 重要的是饮用水质量差。谶入水体中种类繁多的有机物绝大部分对人体有急性或 侵嫠耋、壹攘竣闻接豹致毒佟臻，毫熬还戆积累在缝织瘫帮，改交缝织缨您戆d n a 结构，对人体组织产生致癌变、敲畸变和致突变的“三致”作用l i 2 j 。 1 1 1 水源污染物概述 造成承域环境污染斡穆质餐戆物褒、纯学、生耱三大类l 。 物理浠染物：物理污染物主骚包括热污染、固体悬浮物和放射性污染。 纯学澎染镌：纯学污染耱按瞧矮可分重金弱、一般耗氧耪、农莼、鸯瓤能学 物质等。 重金霜污染狻鸯h g 、c d 、c u 、p b 、a s 、c r 、s n 、z n 、f e 、n i 、c e 、m n 、 m o 、c o 等：水域寐污染主要来源为氯碱工业、朔料工业、电池工业和电子工业 等撰菝豹痰承；畚髂孛一般耗氧蠢掇携素要指漆解蛙翻灏粒碳求纯会糖、蛋彝凄 及麒分解的有机物。这类有机物w 为细菌利用和分解。在细菌的作用下，复杂有 壤物转让力二氧化碳、氨露承。穗缨蘩分瓣过稷孛瀵怒零孛大量魏氧气。主要来 源为屠宰场、食品加工厂、酿酒厂、皮革厂、禽畜水产养殖场、城镇膳民生活污 拳等；承体污染孛戆农药葶申类有缀多，产量也缀大。圭要有：蠢辊氯农药、蠢规 磷农药、衾属化食物；化学污染物中，主要是脊机化台物污染，现已脊9 60 00 耪鸯规物遴过各秘不同的途径进入了人类环境，特别是水环境，水中的有机污染 物大致可分为3 巍，1 ) 天然有机物：动植物在自然循环过程中经腐烘分解所产 生的大分予蠢极物；2 ) 人工合成有机物：工业废水，农业用化肥、杀虫剂、除 草剂的流失，医院污水，多镇企渡排放污水及生活污水是水中人工合成有机物的 主要来源；3 卤钱有机物：自寒水传统净化工艺中的加卤消凑是饮用水中卤代 有机物的主要生成源【4 l 。 生物污染：生物污染差要指瘸原微娥物、寄生虫和藻类。 1 1 2 水源致变污染物 据统计，全馓界有机化合物融超过1 0 0 0 万种，每牮新增加的有成千上万种。 一 兰奎堡三查兰三兰堡圭兰竺兰兰 目前已知有些有机物有致癌、致畸、致突变作用，是人们优先考虑控制的污染物 瞪1 。美国环保局根据有毒化合物的毒性、自然降解能力和在水中的出现情况，从 7 万多种有机物中筛选出1 2 9 中作为优先控制的污染物。其中有毒有机物1 1 4 种， 包括杀虫剂2 1 种，多氯联苯及有关化合物8 种，卤代脂肪烃2 6 种，卤代醚7 种，单环芳烃1 2 种，多环芳烃1 6 种，苯酚类1 1 种，邻苯二甲酸酯6 种，亚硝 胺及其它化合物7 种f 6 】。我国提出6 8 种优先控制污染物，其中有毒有机物5 8 种， 包括卤代烃类1 0 种，苯系化合物7 种，酞酸酯3 种，农药8 种，丙烯氰1 种， 亚硝胺2 种 。 下面简要介绍几类水源环境中常见的有毒有机致变物。 多环芳烃：含有两个以上苯环的碳氢化合物统称为多环芳烃，如萘、苯丙( a ) 芘、硝基芳烃等。在煤焦油以及不完全燃烧的煤、石油、木材、烟草、有机高分 子化合物和许多碳氢化合物中都有多环芳烃生成。多环芳烃主要来源于炼油厂、 煤气厂、炼焦厂和沥青厂排放的废水【8 】。 卤代芳烃类：烃分子中的氢被卤素取代的化合物称为卤代烃。根据卤素所连 接的烃基不同，可分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃；根据卤素的数 目又可分为一卤、二卤和多卤代烃。这类化合物种类繁多，是石油和很多化工工 业的产品和原料，如氯苯、苯、甲苯、氯乙烯、氯仿、氯甲烷等。这类物质有广 泛的用途，产量很大。水体中这类物质主要由石油、化工废水排入【9 】。这类物质 不溶于水，多溶于有机溶剂，挥发性强，生物降解慢，是一类比较持久的污染物。 其中氯苯类有很强的生物富集作用。 酚类：酚类化合物是重要的化工原料，用途广，产量大。一般具有很高的水 溶解度，因此分布广泛，是水环境中主要污染物之一。酚类化合物较易被生物降 解。有些酚类化合物有较高的生物富集，使鱼类产生异味。主要来源是各种化工 厂、煤气厂、炼焦厂、纸浆废水以及医院污水等【l 。 卤代物：和世界上许多国家一样，我国对饮用水采用的是加卤消毒的方法， 卤素与水中有机物发生反应，会产生一系列卤化副产物，同时化工工业、金属部 件清洗、洗衣业等也常用四氯化碳、三氯甲烷等作为原料和溶剂，造成环境污染 并随饮用水源危害人群u ”。 1 1 3 水源致变污染物生物测试方法及研究现状 水源致变有机化合物监测和评价主要有化学方法和生物方法。 长期以来，一般选择无机污染指数和c o d 、b o d 等有机致变污染综合指标 作为评价参数，但它存在着难以对具体的有机化合物进行定性、定量分析和无法 提供有机污染物本身的性状特征有效信息等缺点。 2 第一苹绪论 l l _ _ _ _ _ i _ - _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - - _ _ 一 近代气相色谱、高效液相色谱、超临界流体色谱、质谱、傅立叶变换红外光 谱等分析技术及其联用技术在环境检测和监测领域获得了广泛的应用，而色谱及 其和结构分析联用技术水质监测中卓有成效的实现了水中痕量及多组分有机污 染物分析而成为标准化学分析方法。 水体污染生物检测的类型很多，依测试性质的不同，大致可分为“三致”物 质的检测、污染物的毒性试验、酶学指标的检测、血液学指标的检测、呼吸指标 的检测、回避试验这六种。 1 1 3 1 “三致”物质的检测 “三致”物质的检测一般通过微核实验、a m e s 试验、微量向前突变法、s o s 显色实验技术以及前面介绍的藻类生长阻碍实验等进行。 某些特别培养的微生物在接触遗传毒物后，其遗传信息发生改变，并传给后 代，通过测定酶型的改变等可以证明该化学物质能造成回复突变、向前突变或引 发损伤修复反应等遗传物质受损的现象，即为潜在致癌物。 a m e s 试验是检测具有遗传毒性的化合物对d n a 碱基损伤的种灵敏、快 速、简便的方法。其原理d 2 主要为人工诱变鼠伤寒沙门氏菌菌株使其操纵子基 因点突变，形成组氨酸营养缺陷型突变菌株。这种菌株不能合成组氨酸，因而在 无组氨酸的培养基上不能生长。当在具有致突变性化学物质的作用下( 有的需要 肝微粒体酶的活化) ，可使突变型沙门氏菌回复为野生型，表现为即使在无组氨 酸的培养基上也能生长，且回复率与致变作用的强度相关“引。由此根据受试物 可以使突变型沙门氏菌菌株在无组氨酸的培养基上的生长能力来衡量该物质的 致突变能力。 微量向前突变法( m f m ) 是利用t m 6 7 7 等菌株，在致变剂的作用下能产生 突变，长出抗占一氮杂鸟嘌啉的菌落，其诱变率与致变强度成正相关【i ”。 s o s 显色实验是检查对基因链的损伤，大肠菌染色体受到损伤，会引发s o s 体系，它与控制酶活性及损伤修复等的基因有关。通过酶活性的改变，即可推测 该化学物质引发s o s 体系或造成损伤的程度【1 ”。 微核试验：微核是由染色体、染色单体的无着丝粒断片或纺锤体损伤后造成 滞后染色体在细胞分裂中未被包于主核中形成。在形态上，微核为完全游离于细 胞浆中，染色及结构与主核一致，体积小于主核i 3 的小核。微核形成是细胞受 遗传毒物作用后的一种遗传学终点，以观察细胞中微核的形成来检测遗传毒物， 称为微核试验。因其快速、简便成为广泛使用的遗传毒理学试验之一。 微核技术对水体污染的监测目前用的较多的是紫露草、蚕豆的微核，利用这 种微核技术只能对各种诱变物质进行监测，如化学诱变剂n a n 、e m s ，有毒重 金属c d 、c r 、p b 、z n 、h g 以及物理诱变因子x 射线、y 射线等都非常敏感，但 华南理工大学工学硕士学位论文 能引起c o d 值和b o d 值升高的污染物，不一定都具有诱变作用m 】。因此，a m e s 试验只能测定具有突变作用的化学物质，对非致突变作用的物质不能监测。而且， 应用这种方法进行监测时，应该特别注意防止接触感染，对于致癌物质的处置也 应极其慎重小心。 目前，国内对“三致”物质的研究也做了一定的工作。陈民山d s 研究发现 1 0 m g l 的z n 和5 0 m g l 的p b 可引起黑鲷仔鱼发生畸形，畸形率分别为5 1 和4 5 ，他还发现原油对鱼类胚胎发育有明显的致畸作用，原油导致真鲷及牙 鲆和黑鲷胚胎致畸的最低浓度为1 0 m g l ，1 8 m g l ，3 2 m g l 。刘红等1 9 1 在研 究金矿废水对扇贝影响时发现，扇贝暴露于1 4 和1 5 的金矿废水6 h ，畸形率 分别提高6 和2 1 。张曙光 2 0 1 发现鱼类微核率与鱼体残留重金属有一定的相 关关系。高蔚等 2 h 检测卤化消毒饮用水时发现卤代物对s o s 显色实验相对敏感。 1 1 3 2 污染物的毒性试验 毒性试验是水体污染生物检测重要的类型之一。它主要是根据受试水生生物 的中毒反应来确定或评价毒物的毒性。目前，国内外研究者对重金属、农药、有 机物等主要的污染物做了大量的毒性试验研究，并取得了一定的进展。如辛宝平 等 2 2 1 进行了c r 对水栖毛类赫德莱螵体虫的毒性试验，试验结果表明，其2 4 h l c 5 0 为3 5 5 ( 3 1 6 3 9 0 ) m g l ，其1 8 hl c 5 0 为1 8 8 ( 1 7 7 2 0 1 ) m g l ，低浓度 慢性试验无效应浓度为1 0 1ug l ，最大可接受浓度为1 0 1 1 0 2ng l ，慢性暴露 l o 天后种群可恢复的最高浓度为2 1 0 pg l 。吴玉霖等1 2 3 】报道，5 种重金属对牙 鲆仔鱼毒性大小顺序为c u c d z n p b c r ，其中仔鱼对重金属的敏感性比胚胎 高，重金属对胚胎有延滞发育的影响，汝少国【2 4 1 对有机磷农药对扁藻的毒性进 行了深入的研究，其研究结果表明( 依据半数抑制浓度e c 5 0 判断有机磷农药的 毒性) ，辛硫磷剧毒；甲基异硫磷、对硫磷、甲基对硫磷为高毒；敌敌畏、氧化 乐果、甲胺磷( 江苏) 、甲保灵、甲胺磷( 山东) 为中等毒性；久效磷、灭杀毙 低毒。且久效磷与辛硫磷协同，久效磷和敌敌畏拮抗，敌敌畏及对硫磷4 8 h 为协 同7 2 h 、9 6 h 为拮抗。吴彰宽等 2 5 1 进行了石油烃及其产物对中国对虾的急性毒性 的研究，研究结果表明，毒性大小顺序为：汽油 煤油 轻柴油 原油 润滑油；另 外，张彤等【2 6 】用八种淡水鱼类监测四种污染物的急性毒性得到：丙烯腈、乙腈、 硫氧酸钠和二甲基甲酰氨对鲢鱼、鲫鱼、金鱼、鳙鱼、草鱼、鳊鱼和罗非鱼的 9 6 hl c 5 0 值分别为5 6 1 9 6 4 m g l ，3 4 5 4 6 3 4 6 m g l ，1 0 4 0 6 7 8 2 m g l ， 6 5 5 1 1 6 1 9 4 m g l 。自1 9 9 0 年代开始，有机锡对水生生物，尤其是海洋生物的影 响较大，因此受到普遍关注，如陈天乙【2 7 1 研究表明：t b t 对盐泽螺旋藻的半数 生长抑制浓度l c 5 0 为5 0 9 ug l 。 由以上的研究成果可以看出，许多科学家通过急性或慢性毒性实验的研究， 4 - 耋三：鲨 得出了一系列的指标，他们的研究不仅涉及到同种或不同种污染物对同种或不 同种水生生物的影响，而且还涉及到同种或不同种污染物对水生生物的不同发 育阶段，不同生物作用过程的影响，且选取的污染物及受试生物有一定的普遍性 和代表性。其中在重金属对水生动物，农药对藻类，有机物对水生动物等方面的 毒性实验的研究较多，而在重金属对水生植物，农药对水生动物等方面的毒性实 验的研究较少。尤其对许多污染物的联合毒性以及污染物对整个水生生态系统的 毒性实验的研究更少。 通过毒性实验，我们可以得到许多重要的信息，如有害物质进入周围环境时 其致毒性如何或能否发生改变；受试生物受影响的程度如何；何种有害物质的致 毒性最大，以及在何种条件下毒性最强，对生物的生活史能产生什么影响等。除 此之外，毒性试验在侦察污染物、寻找污染源、评价环境污染程度、确定废水处 理的要求和监测废水处理结果、确定污染物排放标准等方面均有实用价值。但是， 毒性实验得出的毒性系列指标不是一种对毒物的绝对的足量的描述。它只是说 明生物个体在一定时间，一定环境下对毒物的反应幅度。而且毒性实验难以反映 一个生态系统受毒物作用的情况。 1 1 3 3 利用酶学指标进行检测 水体受污染后，水生生物的酶活性会受到抑制，因此，人们选择一些酶学指 标的检测作为水体污染生物检测的手段。在水质检测上用的较为普遍，同时也是 较成功的生化指标，是鱼脑a c h e 对有机磷农药的反应。其活性受抑制的程度随 有机磷农药的浓度和致毒时间的增加而增强。现已发现，根据鱼体急性毒性的症 候、行为表现，鱼脑a c h e 除对有机磷农药敏感外，醚类，醛类，杂环氮类化合物 对其活性均有影响2 引。刘发义等【2 9 1 研究发现，0 1 m g l 的z n 对生物体内混合功 能氧化酶的活性无太大影响，0 5 m g l 有激活作用，1 0 m g l 严重地抑制这种酶 的活性，c u 也有类似的影响。徐镜波1 3 0 1 研究表明，在体内实验条件下，m d n b 和 p d n b 对鲤鱼肝脏过氧化氢酶均有明显的抑制作用。其e c s o 值分别为1 3 8 2 m g l 和0 0 8 0 7 m g l 。刘洁生3 1 1 研究了敌百虫对鲤鱼组织乙酰胆碱酯酶和腺三磷酶活 力的影响，结果表明在系列浓度的敌百虫农药暴露中，鲤鱼脑乙酰胆碱酯酶 ( a c h e ) 和鳃肾腺三磷酶( a t p a s e ) 的敏感性依次为脑a c h e 肾a t p a s e 鳃 a t p a s e 。由此可见，a c h e 抑制并非是有机磷农药中毒引起死亡的唯一原因，非 胆碱酯酶的毒性也具有重要的作用。 从上面可以看出，酶学指标的检测也是一种重要的生物检测的类型。虽然这 种检测比毒性实验复杂，但检测结果十分灵敏。 华南理工大学工学硕士学位论文 1 1 3 4 利用血液学指标检测 剥用血液学指标的检测农目前用的虽不如毒憾实验、酶学指标蛉检测那么广 泛，但一些水生生物，尤其是鱼类的某些赢液学指标对一些污染物的敏感性很 强，可用于对污染物进行监测。如锚中毒可加速鱼红血球的沉降，增加不成熟缒 血球数，并使红血球溶解和邋化，所以溶血性贫血和不成熟红血球数的增加，可 作为对水体中铅污染进行监测的指标。 再如，有机氯农药狄氏翻和造纸废水可使鱼的血糖增高，因此鱼类瓶糖含量 的变化，又可作为对狄氏剂相造纸废水进彳亍监测的指标。 1 1 3 5 利用呼吸指标梭测 受翻永俸中污染物或毒物的影响，鱼类以及其它永生动耪会发生一婆与呼暇 有关的反应，如鱼类的呼吸频率，鳃盖活动频率和咳嗽频率会有所改变，其可作 为对浆些污染物豹捡测捂标。有蓊究表鞠c d ，c u ，h g ，p b ，酚，氨和鬣纯物等 对大口鲈的呼吸系统绒大脑呼吸中枢具有缎害作用，使大阴鲈鳃擞的活动频率受 到明鬟影晌。逐有磷究表稠， o 0 0 5 m g l l 豹酪对缝鱼翡簿蔽运秘存强熬捧裁俘 用。除此之外，还有研究发现，c u 能明显影响海湾扇贝和呼吸率，其1 2 he c s o 为0 3 3 9 m g l ，蠢0 。l m g l 靛珏g 鞠0 。0 5 m g l 豹c d 戆绢显影瀚孛雷慰菸豹穆 吸1 3 2 1 。 憨之，稳惩簿趿据耩静捡涎掺椽霉遴露承传浮繁戆羹溅，量荔予控测，灵敏 度高，反应速度快，因此，多数人认为这是评价综合废水质量的种良好的生理 撰标。 。 + 3 。8 飘遂买瓣 水生生物对水体中的污染物质舆有明擞的回避反应，其回避阚浓度一般均低 予致凝浓度，甚至用现代化学分辑筝段也不齄检波的情况下，鱼炎也会发生回避 反应。如候兰英等3 3 1 研究发现，梭照对重金属c u ，z n ，c d 有明驻的回避反应， c u ，z n 弓l 起梭鱼5 0 回避枣豹浓度分别必4 。3 m g l 窝7 。2 m g l ，c d 的浓度贝f j 超过1 0 m g l 。 焱剥用隧避试验装置进褥监测时应注懑到，在多秘浮染物同时存在时，彼此 之间产生的相乘，相加或拮抗作用也会使阐避指数产生耦应的交化。还肖一些污 染物，如苯酚，不会弓l 起鱼类的回避反应。所以，回避实验对水体污染进行监测 时，臌结合其它方法。 6 第一章绪论 _ l l _ - _ _ - _ _ _ _ - l _ l l l _ - _ l _ _ - _ _ 日_ - _ - 一_ 1 2 广东省饮用水质量状况 由于资源的不合理开发和利用，水环境的污染逐渐加重，地表饮用水源受到 不同程度的影响。1 9 9 1 年全国在被调查的1 5 1 个地表水源中，有4 0 的饮用水 源水质超过地面水环境质量二类水体标准，有6 5 4 的人口饮用不符合生活饮 用水水质标准水。其中，2 亿人饮用大肠菌群超标水，1 6 4 亿人饮用有机污染严 重水，与水质污染有关的疾病多达5 0 余种，恶性肿瘤和肝炎的发病率呈上升趋 势。进行地表饮用水源的保护研究，确保城市居民饮水的质和量问题无疑是摆在 全社会面前的紧迫问题3 4 3 5 , 3 6 1 。 据广东省卫生防疫站1 9 9 1 年1 9 9 6 年对广东省2 0 个城市的饮用水监测m 1 ( 如表1 1 ) 显示广东省各城市饮用水源中含有较多的有机致变物如卤代物、 酚类物质、硝基化合物等。 另据广东省环境监测中心2 0 0 1 年发布的广东环境监测报告f 3 8 1 显示，珠江、 东江广东段接纳了大部分工业废水和生活污水。多年的综合治理使得工业废水以 及主要污染物排放量呈现下降趋势，但城市污水处理能力滞后于其排放量的增 长，掩盖了工业废水治理效果。珠江河段石油类和有机污染依然严重，全年溶解 氧仅为i i i 类地面水水质标准值的4 8 ，酚类、硝基化合物类超标l 倍以上，氨 氮类、石油类、总磷超标4 0 以上，高锰酸盐指数、亚硝酸盐氮超标3 0 以上， 高锰酸盐指数、生化需氧量、亚硝酸盐氮也超标。全河段p h 值和总磷亦超标。 人工游览湖石油类和有机污染严重，全年石油类、酚类、硝基化合物、氨氮 类、生化需氧量、化学耗氧量超过i i i 类地面水标准。 同时，由于各自来水厂主要使用卤素进行自来水的消毒工作，使得广东各城 市自来水中卤代物的含量亦超过i i i 类地面水标准的8 0 以上。饮用水消毒处理 特别是加氯消毒法氯与水中的微量有机物反应生成了卤代物，如三卤甲烷、四氯 甲烷、氯乙酸等一系列消毒副产品 3 9 1 。 据报道4 0 1 表明自来水中已发现有2 0 0 0 多种有机物，致癌物占2 7 左右， 致变物约占2 5 。存在于水源水中的酚类物质、硝基化合物、重金属及自来水 厂卤化消毒过程中产生的卤代物氯仿、四氯化碳等污染物已成为当今世界环境卫 生部门普遍关心的问题。群体危险性研究和病例对照危险性表明，某些癌症发病 率、死亡率与饮用水质量存在一定的相关性。由于水体中有机污染物品种繁多， 而致癌物质与致变物存在高度相关性，且当今饮用水中含量较高的是c h c l 3 ，毒 性较大的是c c l 4 ，这些副产品一般性质比较稳定，不会象营养物质一样大量的 消耗水体中的溶解氧，也不易为自然过程所转化，故在环境中的滞留时间较长， 易于在生物体中富集，由于其含量一般为微量或痕量，在毒性方面，它们具有“致 癌、致畸、致突变，等作用，即使含量水平很低，也可能通过长期的积累效应而 7 兰空堡三盔兰三兰罂圭兰竺鎏兰 对人体健康造成危害。 表1 1 广东省城市生活饮用水水质不合格率( ) 情况 二! 生! ! ：! ：! 型2 竺：! ! 翌唑竺! ! ! 12 1 皇! ! 呈堑旦苎! 呈! 坐12 1q 竺竺鲤2 竺苎 1 3 藻类生物测试的研究状况 微藻细胞微小，形态多样，适应性强，分布广泛，地球上凡有阳光的地方都 有它们的踪迹。江河湖海、池塘沟渠是大多数微藻主要分布的环境，潮湿土壤、 岩石或墙壁甚至干土或沙漠上也有某些种类生存。有些特殊的种类能在极端环境 条件下生长繁殖，如冰霉、温泉、盐池等。由于与高等植物一样是自养生物，它 们首先出现在新的地表、水体或其它新基质上，形成有机物，为其它生物的生存 创造条件，因此，它们和细菌常被称为“先锋生物”1 4 1 i 。由于它们对环境要求 不严格和适应性强，它们能在微不足道的营养浓度及微弱的光照强度和低温度下 就能得到满足，许多单细胞藻类甚至在储存瓶中的蒸馏水中生长。藻类无可争辩 地在种系发生上是属于最古老的生物。藻类在发展过程中，适应了地球上生活条 件的所有可能的变化，而通过特殊的群落，形成多种多样的生活区。因此总的来 说，藻类的适应能力极强，生命力强。近二十年多来，国内外工业化生产的藻类 生物技术产业发展，已经运用于保健、功能食品、食品添加剂、医药业、饵料、 美容与化妆品业、废水处理环保业等，速度之快、产品之多、产值之高，十分令 人注目。 藻类作为水生生态系统的初级生产者，对水生生态系统处于平衡和稳定状态 起着及其重要的作用。生物测试中藻类测试是水生生态毒理研究中必不可少的方 8 第一章绪论 法。1 9 8 0 年代末一些国家和有关国际组织相继提出了藻类测试的标准方法，通 过对大量生物测试的结果进行分析，发现藻类对于许多毒物比鱼类、甲壳类更为 敏感。所以，已有很多的文献研究测定了不同污染物对不同藻类的毒性，如刘静 玲等h 列用斜生栅列藻研究硝基芳烃的毒性，对硝基甲苯对斜生栅列藻的e c ，。值 为2 1 0 一m o w l ，2 ，6 一二硝基甲苯的e c 5 0 值为1 2 6 1 0 一m o l l 。陈天乙等1 4 3 利用螺旋藻对三丁基锡( t b t ) 的毒性作用进行了研究，发现t b t 在 l 级时 即对螺旋藻产生毒害作用。高玉荣【4 4 】利用绿藻研究了杀虫剂单甲脒的毒性，发 现单甲脒对栅藻( e c 5 0 为1 4 2 r a g l ) 、小球藻( e c 5 0 为1 3 4 m g l ) 毒性较大， 尤其是实验的前期。姜彬慧等【4 s l 利用纤维藻研究了镍的毒性，发现纤维藻对镍 毒作用反应敏感，镍对纤维藻的为e c 5 0 为0 3 3 1 - t g m l 镍。张爱茜等f 4 6 j 利用羊 角月牙藻对卤代芳烃进行毒性及q s a r 分析得出其致毒的关键步骤是由疏水性 所决定