硅藻表面砷毒效應(yīng)的腐殖酸介導(dǎo)作用.pdf

1、砷(As)所造成的水污染與生物分子毒效應(yīng)是當(dāng)前環(huán)境污染過程與毒理學(xué)研究的科學(xué)問題之一，同時(shí)水體腐殖酸(Humicacid，HA)存在增加了砷污染毒效應(yīng)的復(fù)雜性，因此迫切需要研究人類開發(fā)利用類金屬過程中的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，以保障生態(tài)安全。本文研究砷主要存在形態(tài)三價(jià)砷[As(Ⅲ)]在腐殖酸介導(dǎo)下對(duì)典型指示生物硅藻的毒效應(yīng)及其胞壁界面相互作用機(jī)制，通過測(cè)定EC50、葉綠素a濃度和活性氧濃度明確砷毒效應(yīng)，采用吸附等溫線與掃描電鏡(SEM)觀察腐殖酸

2、在硅質(zhì)細(xì)胞壁的聚集行為，利用傅里葉紅外光譜(FTIR)與電泳光散射等技術(shù)研究腐殖酸對(duì)細(xì)胞壁性質(zhì)的影響機(jī)理，探討腐殖酸對(duì)砷的硅藻毒效應(yīng)介導(dǎo)機(jī)制，主要研究結(jié)論如下:
　　(1)腐殖酸濃度介導(dǎo)下As(Ⅲ)對(duì)硅藻毒效應(yīng)差異。當(dāng)腐殖酸濃度≤20mgL-1時(shí)，對(duì)硅藻的生長具有輕微促進(jìn)作用;當(dāng)腐殖酸濃度≥40mgL-1，則會(huì)抑制硅藻生長。20mgL-1HA對(duì)As(Ⅲ)的毒性調(diào)控能力最強(qiáng)，腐殖酸介導(dǎo)作用強(qiáng)弱與硅藻種類相關(guān)，不同硅藻耐受性存在差異，

3、舟形藻Naviculasp.、谷皮菱形藻Nitzschiapale、與梅尼小環(huán)藻Cyclotellameneghiniana對(duì)As(Ⅲ)的EC50值分別提高了1.75倍、2.82倍以及2.87倍。腐殖酸介導(dǎo)作用差異機(jī)理在于改變硅藻細(xì)胞內(nèi)活性氧含量，10和20mgL-1HA介導(dǎo)下，As(Ⅲ)處理(10μM)的舟形藻Naviculasp.中活性氧含量分別下降了12.64％以及5.95％。
　　(2)腐殖酸與As(Ⅲ)產(chǎn)生絡(luò)合作用并影響

4、砷在細(xì)胞界面分布。20mgL-1HA、1-100μMAs(Ⅲ)時(shí)，As(Ⅲ)-HA絡(luò)合條件平衡常數(shù)(DHA)為460-3050LkgDOC-1(logDHA=2.66-3.48)，絡(luò)合率為0.91％-6.0％，As(Ⅲ)-HA絡(luò)合程度隨As(Ⅲ)濃度升高而降低，同時(shí)砷濃度高于50μM時(shí)，As(Ⅲ)-HA絡(luò)合趨于飽和。三維熒光光譜(EEMs)分析As(Ⅲ)-HA絡(luò)合對(duì)腐殖酸特定組分的熒光淬滅作用的可知，隨著As(Ⅲ)濃度升高，高分子腐殖質(zhì)

5、(Ex=330-380nm，Em=420-460nm)和芳香氨基酸腐殖物質(zhì)（Ex=250-270nm，Em=430-480nm）兩類熒光峰團(tuán)強(qiáng)度均有顯著降低。腐殖酸介導(dǎo)下As(Ⅲ)離子的胞壁分布亦產(chǎn)生變化，胞壁砷與胞內(nèi)砷濃度分別降低了20.1％與20.2％。
　　(3)硅藻吸附態(tài)腐殖酸產(chǎn)生的表面特性及界面聚集作用機(jī)制。硅藻對(duì)腐殖酸具有較強(qiáng)的吸附能力，當(dāng)腐殖酸在環(huán)境濃度(0-20mgL-1)時(shí)符合線性吸附模型HAads=KH×[HA

6、]，亨利吸附常數(shù)KH為2.35+0.55×10-8Lcell-1。腐殖酸濃度高于60mgL-1后吸附趨于飽和，與Langmuir吸附模型具有較高的吻合度(R2=0.995)，飽和吸附量達(dá)3.31×10-6mgcell-1。硅藻表面SEM圖表明界面吸附態(tài)腐殖酸能夠遮蔽硅殼表面的六邊形微孔，并形成包裹絮狀層，從而降低了細(xì)胞膜滲透性。同時(shí)，F(xiàn)TIR分析表明羧基基團(tuán)(-COOH-)是腐殖酸與砷在硅藻表面吸附的共同作用基團(tuán)，吸附態(tài)腐殖酸占用了砷離