（环境科学专业论文）壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究.pdf

壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究2 4 h 、4 8 h 和9 6 h 后对其鳃组织和消化盲囊中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明，与空白对照组相比，丙酮溶剂对照组中鳃组织和消化盲囊中的s o d 和c a t 活性均没有显著变化，说明实验浓度范围内的丙酮溶液对魁蚶s o d 和c a t 活性没有影响。与空白对照组相比，0 0 2 5 m g l 的壬基酚处理组中s o d 和c a t 酶活性在9 6 h 的实验暴露时间内均未出现显著变化，而o 0 5 m g l 的处理组中s o d 和c a t 酶活性在暴露4 8 h 后即显著下降，9 6 h 后s o d和c a t 酶活性下降更明显。而高浓度处理组( 0 2 0 、o 6 0 、1 8 0 r a g l ) 中s o d和c a t 酶活性在暴露2 4 h 后即显著下降，4 8 h 和9 6 h 时，酶活性继续下降。本文同时以僧帽牡蛎( s a c c o s 折e ac u c u l l a t a ) 为研究对象，研究了壬基酚暴露6 h 、1 2 h 、2 4 h 、4 8 h 和9 6 h ，对其鳃组织和消化盲囊中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明，与空白对照组相比，丙酮溶剂对照组中鳃组织和消化盲囊中的s o d 和c a t 活性均没有显著变化，说明实验浓度范围内的丙酮溶液对牡蛎s o d 和c a t 活性没有影响。0 0 1 、o 1 0 m g l 处理组s o d 和c a t酶活性与空白对照组相比，s o d 和c a t 酶活先被激活后被抑制。o o l m g l处理组s o d 和c a t 活性在暴露9 6 h 后出现显著下降。o 1 0 m g l 处理组s o d和c a t 酶活性暴露4 8 h 后即出现显著下降，9 6 h 后s o d 和c a t 酶活性极显著下降。1 o o m g l 处理组暴露6 h 后s o d 和c a t 活性即被抑制，随着暴露时间的延长，s o d 和c a t 酶活性下降更明显。而最高浓度处理组1 0 0 0 m g l 暴露6 h 后s o d 和c a t 酶活性即显著下降，暴露1 2 h 后，s o d 和c a t 酶活继续下降。另外，本论文以草鱼( c t e n o p h a r y n g o d o ni d e l l u s ) 为研究对象，研究了壬基酚的急性致死效应，结果表明，壬基酚对草鱼的9 6 h 半致死浓度l c s o 为1 8 0 m g l 。对草鱼肝脏的s o d 和c a t 酶活性的研究结果表明：低浓度处理组( o 0 5 、o 1 8 m g l ) s o d 和c a t 活性在1 - 2 d 时有所升高，酶活被诱导，到第2 天均达到最高值。暴露4 d 后，o 0 5 m g l 处理组s o d 酶活性显著下降，o 1 8 m g l在暴露4 d 后出现极显著差异。高浓度处理组2 1 5 m g l 中s o d 活性在壬基酚中暴露1 d 后出现显著差异。随着暴露时间的延长( 2 d 以后) ，所有浓度处理组s o d 和c a t 活性均低于对照组，酶活被抑制。关键词：壬基酚；超氧化物歧化酶；过氧化氢酶；消化盲囊：鳃组织壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究e f f e c to fn po na n t i o x i d a n te n z y m ea c t i v i t i o si na q u a t i co r g a n is ma b s t r a c tn o n y l p h e n o l ( n p ) i sad e g r a d a t i o np r o d u c to fak i n do fn o n i o m es u r f a c t a n t ,n o n y l p h e n o le t h o x y l a t e t h el a t t e r i sw i d e l yu s e di nt h ei n d u s t r i e so fp a p e r - m a k i n g , r u b b e r , p l a s t i c sa n dc l e a n s e r , a n di sc l o s e l yr e l a t e dt oo l l rd a i l yl i f e h o w e v e r , n o n y l p h e n o li sak i n do fe n d o c r i n ed i s r u p t i n gc h e m i c a lw h i c hc a nc a u s ea d v e r s ee f f e c t st oo r g a n i s m s t h e r e f o r e , u n d e r s t a n d i n go fi t sn e g a t i v ee c o l o 西e a le f f e c t sh a si m p o r t a n tr e a l i s t i cm e a n i n g st oe c o l o g i c a lp r o t e c t i o na n dh e a l t hm a i n t e n a n c eo fh u m a nb e i n g s t h i ss t u d yw a sm a i n l yd e s i g n e dt oe v a l u a t et h ea c u t et o x i c i d e so fn pt ot h ea n t i - o x i d a n ta i z y n l e so fa q u a t i co r g a n i s m s ，t h es u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) a n dt h ec a t a l a s e ( c a t ) , t od i s c u s st h ep o s s i b i l i t i e so fu s i n gs o da n dc a ta sb i o m a r k e r so fn o n y l p h e n o lc o n t a m i n a t i o na n dt op r o v i d et h es u p e r v i s i o ne f n p p o l l u t i o ni nt h ew a t e r t h es u p c r o x i d ed i s m u t a s ea n dc a t a l a s ei nb o t h 西l l sa n dd i g e s t i v eg l a n do fc h l a m y sm r iw e 他f i r s ti n v e s t i g a t e d t h ec h a m y s 觚nw a se x p o s e dt on o n y l p h e n o la tv a r i o u sc o n c c n l r a t i o n s a f t e r6 h 、2 4 ha n d4 8 ho fe x p o s u r e , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n dw e f em e a s u r e d t h er e s u l ts h o w e dt h a ti ng i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n d , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nl o wc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tg r o u p s ( 0 0 5 、o 1 0a n d0 2 0 r a g l ) w e r ei n c r e a s e ds l i g h t l ya f t e r6 1 3 b u tt h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nh i 【g hc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tg r e u p s ( o 4 0 、o 8 0 、1 6 0 r a g l ) w e r ed e c r e a s e da f t e r6 h a f t e r4 8 ho fe x p o s u r e ，t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti na l lt r e a t m e n tg r o u p sw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n tf r o mt h ec o n t r 0 1 t h ee f f e c t so f n po ns o da n dc a ta c t i v i t i e si nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n da n dr e - b u r r o w i n gc a p a b i l i t yo ft h ec l a mt a p e sp h i l i p p i n a r u mw e r ei n v e s t i g a t e da f t e r7d a y s e x p o s u r et ov a r i o u ss u b l e t h a lc o n c e n t r a t i o n so fn p t h er e s u l ts h o w e dt h a ti n 舀l l sa n dd i g e s t i v e # a n d , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nh i g hc o n c e n t r a t i o nl r e a t m e n tg r o u p s ( o 2 0a n d0 4 0 r a g l ) w e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n tl壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究f r o mt h ec o n t r o la f t e r7 do f e x p o s u r e i nt h er e - b u r r o w i n ga b i l i t ye x p e r i m e n t ，t h ee l a p s e dt i m ef o r5 0 o ft h ee x p o s e dc l a m st or e b u r r o wi n t ot h es e d i m e n t ( r t s 0 )w a sa l s oc a l c u l a t e da f t e r2 4 ho fe x p o s u r ea n dt h er t s oo fl o wc o n c e n t r a t i o n ( 0 、o 0 5a n do 1 0 m g l ) w a s45a n d7 hr e s p e c t i v e l y a th i g h e rn pc o n c e n 仃m i o n s( o 2 0 a n do 4 0 r a g l ) ，i tw a sn o tp o s s i b l et oe s t i m a t er t s 0v a l u e s t h es u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) a n dc a t a l a s e ( c a t ) i nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n do fs c a p h a r c ab r o u g h t o n i iw e r ei n v e s t i g a t e d t h es c a p h a r c ab r o u g h t o n i iw a se x p o s e dt on pa tv a r i o u sc o n c e n t r a t i o n s a f t e r2 4 h , 4 8 ha n d9 6 ho fe x p o s n r e , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n dw e r em e a s u r e d t h er e s u l ts h o w e dt h a ti ng i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n d , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti na c e t o n ec o m p a r i s o ng r o u p sh a dn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ef r o mt h ec o n t r 0 1 t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti no 0 2 5 m g lt r e a t m e n tg r o u ph a dn od i f f e r e n c ea f t e r9 6 h t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti no 0 5 m g lt r e a t m e n tg r o u pw e r ed e c r e a s e dn o t a b l ya f t e r4 8 ha n dd e c r e a s e dm o r en o t a b l ya f t e r9 6 h t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nh i g hc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tg r o u p s ( o 2 0 、o 6 0a n d1 g o i n g l ) w e r ed e c r e a s e dn o t a b l ya f t e r2 4 h 、4 8 ha n d9 6 h t h es u p e r o x i d ed i s m u t a s ea n de a t a l a s ei nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n do fs a c c o s 折e ac u c u l l a t aw e l oi n v e s t i g a t e d t h es a c c o s t r e ac u c u l l a t aw a se x p o s e dt on pa tv a r i o u sc o n c e n t r a t i o n s a a 盱6 h 、1 2 h 、2 4 h 、4 8 hm a d9 6 ho f e x p o s u r e ，t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nb o t hg i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n d mm e a s u r e d t h er e s u l ts h o w e dt h a ti ng i l l sa n dd i g e s t i v eg l a n d , t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti na c e t o n ec o m p a r i s o ng r o u p sh a dn od i f f e r e n c et ot h ec o n t r 0 1 t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti no 0 1a n do 1 0 m g lt r e a t m e n tg r o u p sw e r ei n h i b i t e da tf i r s ta n dt h e ni n d u c e d t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti no 0 1 m g lt r e a t m e n tg r o u pw e r ed e c r e a s e dn o t a b l ya f t e r9 6 h t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti n0 1 0 m g lt r e a t m e n tg r o u pw e r ed e c r e a s e dn o t a b l ya f t e r4 8 ha n d9 6 h t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti n1 0 0 m g lt r e a t m e n tg r o u pw e r ei n h i b i t e da f t e r6 h t h ea c t i v i t i e so fs o da n dc a ti nt h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tg r o u p1 0 o o m e 江w e r ei n h i b i t e ds i g n i f i c a n t l ya f t e r6 h 壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究t h i ss t u d yw a sd e s i g n e dt oe v a l u a t ea c u t et o x i c i f i e so fn pt oc t e n o p h a r y n g o d o ni d e h u s t h e9 6 hl c s ow a sc a l c u l a t e da s1 s 0 m g r l a f t e r9 6 h ，t h em o r t a l i t yo fc t e n o p h a r y n g o d o ni d e l l u si nl o wc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tg r o u p s ( 0 ，0 5 、o 1 8 、0 6 1 m g l ) w e r e0 ，b u t1 0 0 i nt h eh i 曲e s tc o n c e n t r a t i o n( 7 5 r a g & ) t h er e s u l to fs o da n dc a ta c t i v i t i e si nc t e n o p h a r y n g o d o ni d e l l u sl i v e rs h o w e dt h a ti nt h el o wc o n c e n t r a t i o n ( o 0 5 、o 1 8 m g r l ) ，t h ea c t i v i t i e so f s o da n dc a tw e r ei n d u c e da f t e rl da n dr e a c h e dt h eh i g h e s ta f t e r2 d t h es o da c t i v i t i e so f0 0 5a n do 1 8 m g lw e r ed e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya f t e r4 d t h es o da c t i v i t i e so f 2 1 5 m g lw e r es i g n i c a n f l yd i f f e r e n tf r o mt h ec o n t r 0 1 t h es o da n dc a ta c t i v i t i e sw e r ei n h i b i t e db yn pa ta l lc o n c e n t r a t i o n st h r o u g h o u tt h ee x p e r i m e n t k e yw o r d s ：n o n y l p h e n o l ；s u p e r o x i d ed i s a n u t a s e ；c a t a l a s e ；d i g e s t i v eg l a n d ；g i l lm独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得( 逵! 塑翌查墓丝益璧缱型直盟的：奎拦互窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：角匀( 刮签字日期：必妊形月口9 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，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。本人授权学校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)学位论文作者签名：禹匀( 同j导师签字：穗& 芬签字日期：咖择口6 月祝日签字日期：a 力屠多月6 日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：j 了7 f p i 7 蟠邮编壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究1 1 壬基酚概述1 1 1 壬基酚化学结构式第一章前言壬基酚州o n y l p h c n o l ，n p ) ，分子式为c 9 h 1 9 c 6 地o h ，其结构式如下；h c n z ( c n 97 0 ，a壬基酚是众多烷基酚中的一种，由苯酚和壬烯进行烷基化反应而制得。从化学结构和化学性质来看，壬基酚属于酚类抗氧化剂，广泛应用于化学工业，制各合成洗涤剂、增湿剂、润滑油添加剂、增塑剂等。壬基酚有两种主要的同分异构体：对位壬基酚和邻位壬基酚。由于邻位壬基酚受位阻的影响不易与其他物质进一步反应生成新物质，因此，对位壬基酚( p a r a - n o n y l p h e n o l ，p -壬基酚) 是壬基酚中最重要的异构体。对位壬基酚是进一步加工制造表面活性剂的重要原料，可进行多种反应，生成的衍生物具有重要的工业价值。生产量最大的产品是壬基酚与环氧乙烷进行醚化反应生产制造壬基酚聚氧乙烯醚( e o ) 。壬基酚聚氧乙烯醚是典型的非离子表面活性剂，它具有良好的耐酸、碱、抗氧化、润湿、乳化和清洗性能，在农业、清洗剂、皮革加工、涂料、造纸以及纺织行业领域具有广泛的用途。壬基酚还可以进行其他化学反应而制得多种产品，如壬基酚甲醛树脂、壬基苯氧基丙烷磺酸钠( 抗静电剂a b p s ) 、橡胶防老剂以及钡盐润滑油助剂等。1 1 2 壬基酚国内外生产状况目前，国外壬基酚生产主要集中于美国、日本及意大利、德国等发达国家，总生产能力为5 0 万吨，年，其中具有万吨以上生产能力的厂家近1 0 家。在美国约7 9 的壬基酚用于生产表面活性剂，1 3 7 用于生产抗氧剂，7 3 用于生产润滑油添加剂；在日本，约7 0 的壬基酚用于表面活性剂，2 0 用于塑料及壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究橡胶的稳定剂，1 0 用于树脂改性剂。在国内，壬基酚工业始于上世纪9 0 年代，目前生产能力为2 3 万吨，年。我国壬基酚主要用于生产非离子表面活性剂和改性酚醛树脂，少量用于生产阴离子表面活性剂、润滑油添加剂及其它产品。约8 7 的壬基酚用于表面活性剂，其中用于合成壬基酚聚氧乙烯醚是壬基酚产品的最大用途，约占国内壬基酚总消费量的8 0 左右；用于改性酚醛树脂占总消费比例的7 ，3 用于润滑油添加剂，3 用于其它方面( 赵午生等，1 9 9 4 ) 。1 1 3 壬基酚的应用( 1 ) 非离子表面活性剂对位壬基酚与环氧烷缩合制得的壬基酚聚氧乙烯醚是一种多用途的非离子表面活性剂，近年来该产品发展速度迅猛，已超过阳离子型表面活性剂而跃居表面活性剂首位。壬基酚聚氧乙烯醚具有优良的去污、润湿和渗透、分散、增溶乳化性能，价格低，广泛用于农药乳化剂、日用洗涤剂、纺织工业中精、粗纺呢绒的洗涤，造纸工业用的洗涤和分散剂、皮革行业生皮浸渍及脱脂、水泥分散剂、混凝土的加气剂、油田破乳剂等方面。( 2 ) 抗静电剂a b p s 壬基酚与丙烷磺酸内酯反应生成壬基苯氧基丙烷磺酸钠( a b p s ) ，其热稳定性及与树脂的相容性好。( 3 ) 改性增粘剂壬基酚与甲醛水溶液缩合可得壬基酚甲醛树脂，主要用于乙丙胶增粘剂，可提高树脂的电绝缘性，用于制作电子线路的高级覆铜箔层压板。( 4 ) 抗氧剂壬基酚与三氯化磷生成三壬基苯基亚磷酸酯( t - 壬基酚) ，是合成橡胶的抗氧防老剂，用作耐冲击聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等的热稳定剂：对防止屈挠龟裂有效果，不影响硫化，有软化橡胶的性能。( 5 ) 油田杀菌剂壬基酚与1 , 2 一二氯乙烷缩台再与二甲胺叔胺化后经苄基氯季铵化可得到新结构的杀菌剂，在较低浓度下，其杀菌效果好。( 6 ) 分散剂壬基酚与元素硫、氢氧化钡及溶剂醇类制得酚盐，用于石油制品的清净分散剂和颜料的分散剂。( 7 ) 浮选剂对位壬基酚经酞化后，再与羟胺反应，制得良好的铜矿乳选剂。2壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究1 1 4 壬基酚的环境分布由于壬基酚在世界上的广泛使用，在日本、美国、德国、韩国等国家的河水与河底淤泥中均已发现其存在( f a w e l le t a l ，2 0 0 1 ；k a z u m a ye t a l ，2 0 0 3 ；李正炎等，2 0 0 4 ) ，在我国珠江三角洲、长江等流域也有类似发现( 陈兵等，2 0 0 5 ：邵兵等，2 0 0 2 ) 。由于洗涤剂的广泛使用，污染源普遍存在，壬基酚在我国水体环境中的分布范围可能已经较广。有调查结果表明，在工厂废水的排放河道( 京杭大运河) 及江南的淡水江河湖泊中均存在壬基酚，且浓度高于国外的相关报道( 夏茵茵等，2 0 0 4 ) 。1 1 5 壬基酚对生物机体的影响壬基酚是合成壬基酚聚氧乙烯醚( e o ) 的重要物质，而壬基酚聚氧乙烯醚( e o ) 作为日前全球商用第二大类的非高子表面活性剂，它随污水进入水体环境后经生物降解去除亲水的乙氧基部分，最终形成代谢产物壬基酚。与母体化合物壬基酚聚氧乙烯醚相比，壬基酚的化学性质稳定，难降解。b a n a t 等研究证实壬基酚在6 0 的有氧环境中可以经微生物降解。但在无氧情况下，壬基酚仍难于降解( 范奇元等，2 0 0 2 ) 。壬基酚能够在生物体内累积，其生物富集因子( b i o - c o n c e n 仃a t i o nf a c t o r ) 在3 5 0 到数千之间( 李正炎等，2 0 0 3 ) 。太湖水域为我国鱼类等水生动物的重要产区之一，太湖水域及产于太湖的鱼、虾、贝类中均检出壬基酚，表明壬基酚已通过水体进入食物链。而且调查结果表明水生动物中的壬基酚含量约为其环境水体中含量的数十倍至数千倍，这表明鱼、虾、贝等水生动物对环境水体中的壬基酚具有很强的富集作用( 范奇元等，2 0 0 2 ) 。因此，壬基酚完全有可能通过食物链而进入水生动物的消费人群体内，从而危害人体健康。研究表明，壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物是环境雌激素物质，因此，其环境污染效应非常严重。研究表明，壬基酚还是一种环境内分泌干扰物，它具有与动物雌激素相似的结构，因而会对受污生物的内分泌生理功能等产生负面作用( 张浩等，2 0 0 3 ；f e k a d u ，1 9 9 9 ；s c h w a i g c r e t a ，2 0 0 2 ；v f l l e n e u v e 甜甜，2 0 0 2 ) 。比如用壬基酚处理的大型蚤( d a p h n i a m a g n a ) 会导致其生育力降低，后代发育异常( 刘征涛等，2 0 0 2 ) 。又如，壬基酚浓度在l o o n g l 以上时可以诱导鱼类雄性个体卵3壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究黄原蛋白的合成。在该浓度下，壬基酚还能导致幼蚝( c r a s s o s t r e ag i g a s ) 发育的延缓和存活率的下降( 李正炎等，2 0 0 3 ) 。此外，壬基酚还能对斑马鱼的性比、生殖力和配子形成( h i l l 甜a ，2 0 0 3 ；w e b e re la l ，2 0 0 3 ) 以及对鱼类的性腺组织结构产生不良影响( t a n a k ae la l ，2 0 0 2 ) 。科学家们推测，近年来出现的人类精子数量下降、隐睾和尿道下裂等疾病发生率上升，以及某些水生生物发生性别畸形现象都可能与环境中包括壬基酚在内的某些化学物质对生物体的正常代谢、生殖、发育等功能产生严重干扰有关( 范奇元等，2 0 0 0 ) 。1 2 生态毒理学研究方法和生物标志物概述1 2 1 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；由干生物体具有吸收、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，暴露时问多长会对生物体包括人类产生危害? 会产生什么样的危害? 当环境中的污染物减少以至消失后，曾经暴露于污染物的生物体所受损伤能否恢复?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野外生态系统和实验主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，对污染物的毒性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的分子水平上开始的，然后逐4壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究步在细胞、组织、器官、个体、种群、群落、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、亚细胞水平和分子水平等来揭示污染物剂量与生物体效应的关系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够的灵敏度来指示近海环境的壬基酚污染? 壬基酚暴露水平与生物标志物的相关性如何? 这方面的研究状况又如何呢?1 2 2 生物标志物概述为了对污染物的环境影响做出更为准确的生态毒理学预测和早期预警，迫切需要研究污染物的作用本质，以及能够对污染物早期影啊进行检测的指标进行研究。1 9 8 7 年美国国家科学院国家研究委员会对生物标志物进行了系统论述，将生物标志物( b i o m a r k e r ) 定义为“生物学体系或样品的信息指示剂( i n d i c a t o r ss i g n a l i n ge v e n t si nb i o l o g i c a ls y s t e mo r s a m p l e s ) ”( 秦涛等，1 9 9 7 ) 。广义而言，生物标志物是指生物材料与接触有关的一切变化，包括生理的、生化的、免疫的、细胞的和分子水平的改变。9 0 年代初f o s s i 等( 1 9 9 4 ) 和d e p l e d g e等( 1 9 9 3 ) 曾先后提出生态毒理范畴的生物标志物，认为生物标志物是生物体或体液样品或在个体水平上所能检测到的生化、细胞、生理或行为的变化，这种变化可阐明生物体暴露和产生生物效应的信息。g o k s o y r 等( 1 9 9 6 ) 认为生物标志物是生物体暴露于亚致死量下的有毒化合物而发生异常变化的信号指标，这种指标不仅可为环境质量退化提供早期警报，而且可以特异性地检测环境中致癌、致畸、致突变化合物的生物可利用性。生物标志物可划分为接触标志物( b i o m a r k e ro fe x p o s u r e ) 、效应标志物( b i o m a r k e ro fe f f e c t ) 和易感性生物标志物( b i o m a r k e ro f s u s c e p t i b i l i t y ) 三大类( t u n b r e l l ，1 9 9 8 ) 。( 1 ) 接触标志物又分为内剂量标志物( b i o m a r k e r o f i n t e m a ld o s e ) 和效应剂量标志物( b i o m a r k e ro f e f f e c t i v ed o s e ) 。内剂量标志物是指通过检测体液中某种化合物或其代谢物来指示生物体对某种化合物的暴露的标志物( 如鱼胆汁p a h 代谢产物浓度来指示水生环境的p a h 暴露水平等) 。虽然污染物对生物的5壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究暴露水平可以通过对环境污染物的测定来估计，污染物对生物的暴露水平可以通过对环境污染物的测定来估计，但是，通过对生物体组织或体液代谢产物的测定更为优越，这样可以更好地估计污染物对生物的暴露水平( t i m b r e l l ，1 9 9 8 ) 。效应剂量标志物是指示某种化合物对生物体的暴露已经导致化合物或其代谢产物到达某个明显的生态毒理目标。( 2 ) 效应生物标志物( b i o m a r k e ro f e f f e c t ) ：指毒物引起生物的病理损伤、生化变化及响应。检测的方法可分为简单的检测方法，如监测生物体的体重，群落的变化等。复杂的检测方法，如用免疫化学的方法测定特殊的异构酶等。要应用这些标志物就必须更加精确地分离异构体酶在组织、器官中的分布，以指示组织、器官的损害程度。这些指标的不足之处是生物体内酶变化往往是短暂的，而且只能指示显著的生理损伤。( 3 ) 易感性生物标志物( b i o m a r k e r o f s u s c e p t i b i l i t y ) ：由于基因的多样性，机体对毒物产生的效应的差异，即反映机体先天具有或后天获得的对接触外源性物质产生反应能力的指标。将生物标志物进行分类只是为了便利工作，由于机体从接触外源性物质到产生疾病是个连续的有机联系的过程，尽管生物标志物可描述为接触、效应、易感性三种类型，但在某些情况下，各类生物标志物之间并无明确的区别，难以截然分开。例如，全血胆碱酯酶活力和碳氧血红蛋白含量，既可反映接触水平，作为接触的生物标志物；又与健康状况密切相关，作为早期生物学效应和疾病的标志物。错误l环境接触量疾病易感性图1 - 1 各种生物标志物之间的关系f i g l lt h ei n t e r r e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h eb i o m a r k e r so f e x p o m m , e f f e c ta n d s u s e e p t i b i l i t y理想的生物标志物指标具有以下的特征：( 1 ) 能反映生物系统与外源性物质之间相互作用的定量或定性关系，并与毒6壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究性结果有关；( 2 ) 可测出的相互作用是特异和敏感的，并可重现；( 3 ) 能用无创伤性技术检测；( 4 ) 有合适的精确度和准确度的分析测定方法；( 5 ) 在种属间是共同的。要获得理想的生物标志物很困难，最重要的是能找到特定的或一系列的生物标志物来指示环境中特定污染物的污染程度，或环境的总体污染程度。生物标志物的研究不仅能揭示污染物在生物体内的代谢、转化机制，而且能用来建立环境污染的早期预警系统，其已成为环境科学研究的热点问题和研究前沿。但是，由于生态系统的复杂性，污染物在不同生物体内作用的多样性，生物标志物的研究尚未成熟；因此，这方面的研究不仅具有重要的理论价值，还具有重要的实际应用价值。1 3 壬基酚对机体影响的研究进展目前，有关壬基酚对人体健康毒性的报导很少，但从对野生生物的影响情况来看，壬基酚对人的健康影响应该值得注意。壬基酚能够对生物体产生广泛的不良作用，包括影响内分泌系统、生殖系统和生物机体发育、促癌作用、影响免疫系统等。1 3 1 壬基酚对机体影响的研究1 3 1 1 对免疫系统的影响机体的免疫应答分为非特异性免疫应答和特异性免疫应答，特异性免疫应答由细胞免疫和体液免疫组成。t 细胞执行特异性细胞免疫应答，并在体液免疫中也发挥一定作用，b 细胞是体液免疫的主要参与者。壬基酚可作用于小鼠上的扩雌激素受体( a - e r ) ，模拟e 2 的作用，阻碍淋巴细胞的有丝分裂，即减少t 细胞和b 细胞的扩增，使两者的细胞数量减少，影响机体执行正常特异性免疫应答功能。7壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究1 3 1 。2 对肿瘤系统的影响壬基酚为酚类抗氧化剂，许多酚类抗氧化剂是致癌物或促癌剂。目前，有文献报道壬基酚仅有促癌作用。虽然现阶段没有证据证明壬基酚是致癌物，但壬基酚是诱导细胞癌变的危险因素。有报道指出，抑制细胞微管聚合可能是包括壬基酚在内的内分泌干扰物质( e d c s ) 诱导的机制之一，如中国仓鼠v 7 9细胞的微管聚合可被壬基酚抑制。1 3 1 3 对生殖系统的影响壬基酚可导致许多实验动物和野生动物繁殖能力下降。壬基酚经口给啮齿类动物染毒时，可引起明显的睾丸损害。成年雄性大鼠暴露于l o o m g k g d的壬基酚时，曲细精管直径缩小；暴露于2 5 0 m g k g d 的壬基酚时，阴睾重量降低；暴露于4 0 0 m g k g d 的壬基酚时，睾丸重量降低，精子数减少。成熟雄性日本青鱼暴露于含o 1 u g l 的壬基酚的水体中，即可诱导产生雌性特有的蛋白质( f e m a l es p e c i f i e p r o t e i mf s p ) 的表达。暴露剂量达l o o u g l 时可出现异常性腺以及雌鱼特有的臀鳍。1 3 1 4 对心血管系统的影晌壬基酚可模拟e 2 对血管系统发挥作用，如增加血管通透性、引起冠脉血管内皮松弛。向卵巢切除小鼠进行皮下注射e 2 ，4 h 后发现小鼠于宫血管通透性增加。当壬基酚剂量相当于e 2 的十万倍时，能达到相同效果。该反应能被雌激素受体拮抗剂i c i1 8 2 ，7 8 0 阻止，证明壬基酚通过与雌激素受体结合发挥对血管系统的影响。1 2 1 ，5 对神经系统的影响壬基酚可干扰细胞跨膜的信号传递，其作用的靶位点可能是人类神经元的烟碱受体( n a c b r s ) ，能有效抑制神经递质乙酞胆碱诱发的离子流通过受体，阻止信息传递给神经细胞。然而，壬基酚导致神经行为改变的唯一证据只是大鼠食盐摄入量的增加。从母体暴露到出生后7 1 d ，与空白对照组相比，暴露剂8壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究量为2 m g k g d 的壬基酚的雌性和雄性大鼠的食盐和水摄入量均显著增加。1 3 2 壬基酚内分泌于扰机制的研究壬基酚有雌激素的类似作用。它通过影响生物体的内分泌系统及神经内分泌体系对机体产生多重影响。近来有研究表明，它主要通过以下作用机制产生环境内分泌干扰效应。1 3 2 1 改变激素的合成及代谢壬基酚可通过干扰激素合成及代谢影响正常的内分泌功能。9 5 的睾酮由睾丸间质细胞( 1 e y d i g c e l l ) 合成，胆固醇进入细胞线粒体经2 0 a 羟化酶和双裂解酶作用变为孕酮，再经两条途径进一步转化为睾酮，其中之一是经孕酮1 7 a羟化酶催化为1 7 a 孕酮，再由雄烯二醇转化为睾酮。睾酮进入靶组织内，在5 a 还原酶的作用下，可进一步转变为活性更强的双氢睾酮，然后再与其受体结合而发挥作用。壬基酚能抑制体外孕酮1 7 a 羟化酶活性，也能直接抑制大鼠体内孕酮1 7 a 羟化酶的活性，减少该途径睾酮的合成，从而在一定程度上降低血浆睾酮水平，但是该机制对血浆睾酮水平影响非常小。此外，体外实验发现壬基酚抑制大鼠离体肝脏微粒体5 a 还原酶话性，进而可能影响双氢辜酮合成，达到干扰雄激素的作用。1 3 2 2 通过受体结合介导壬基酚化学结构与e 2 相似，可竞争性抑制e 2 与靶器官的e r 结合。壬基酚与e r 结合后形成配体受体复合物与d n a 结合区的d n a 反应元件结合，诱导或抑制靶基困的转录，启动一系列雌激素依赖性生理生化过程。1 3 2 3 作用于细胞信号传导通路壬基酚可通过影响细胞信号传递途径发挥作用。如：壬基酚抑制c a 2 + 流入血管平滑肌细胞l 型c a 2 + 通道，引起冠脉血管内皮松弛。它也可抑制骨骼肌内质网c a 2 + - m d + a t p a s e 的活性，阻止a t p a s e 的磷酸化，使磷酸化的9壬基酚对水生生物抗氧化酶的影响研究a t p a s e 处于低稳定态，干扰钙信号通路。它还可以抑制大鼠翠丸细胞内质网c a 2 + a t p a s e 的活性，破坏细胞的c a 2 + 内环境。另外，壬基酚还能阻止乙酰胆碱神经递质诱发的化学信号跨膜传递。1 3 2 4 通过改变激素的生物利用率来调节激素水平类激素不溶于水，进入血液后大多与血浆蛋白结合而运输到达靶位点。血液中性激素水平与负责转运性激素的血浆蛋白结合能力有关。血浆中存在一种与睾酮有很高亲和力的人性激素