硅藻表面砷毒效應的腐殖酸介導作用.pdf

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

2、在硅質細胞壁的聚集行為，利用傅里葉紅外光譜(FTIR)與電泳光散射等技術研究腐殖酸對細胞壁性質的影響機理，探討腐殖酸對砷的硅藻毒效應介導機制，主要研究結論如下:
　　(1)腐殖酸濃度介導下As(Ⅲ)對硅藻毒效應差異。當腐殖酸濃度≤20mgL-1時，對硅藻的生長具有輕微促進作用;當腐殖酸濃度≥40mgL-1，則會抑制硅藻生長。20mgL-1HA對As(Ⅲ)的毒性調控能力最強，腐殖酸介導作用強弱與硅藻種類相關，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。腐殖酸介導作用差異機理在于改變硅藻細胞內活性氧含量，10和20mgL-1HA介導下，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)產生絡合作用并影響

4、砷在細胞界面分布。20mgL-1HA、1-100μMAs(Ⅲ)時，As(Ⅲ)-HA絡合條件平衡常數(shù)(DHA)為460-3050LkgDOC-1(logDHA=2.66-3.48)，絡合率為0.91％-6.0％，As(Ⅲ)-HA絡合程度隨As(Ⅲ)濃度升高而降低，同時砷濃度高于50μM時，As(Ⅲ)-HA絡合趨于飽和。三維熒光光譜(EEMs)分析As(Ⅲ)-HA絡合對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

5、(Ex=330-380nm，Em=420-460nm)和芳香氨基酸腐殖物質（Ex=250-270nm，Em=430-480nm）兩類熒光峰團強度均有顯著降低。腐殖酸介導下As(Ⅲ)離子的胞壁分布亦產生變化，胞壁砷與胞內砷濃度分別降低了20.1％與20.2％。
　　(3)硅藻吸附態(tài)腐殖酸產生的表面特性及界面聚集作用機制。硅藻對腐殖酸具有較強的吸附能力，當腐殖酸在環(huán)境濃度(0-20mgL-1)時符合線性吸附模型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，從而降低了細胞膜滲透性。同時，F(xiàn)TIR分析表明羧基基團(-COOH-)是腐殖酸與砷在硅藻表面吸附的共同作用基團，吸附態(tài)腐殖酸占用了砷離