石油烴對(duì)海洋微藻的毒性效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、石油烴導(dǎo)致的海洋環(huán)境污染是全球性的重大環(huán)境問(wèn)題之一，海洋生態(tài)系統(tǒng)不可避免會(huì)受到石油烴毒性作用的明顯影響。海洋微藻是海洋食物鏈的基礎(chǔ)，提供了海洋的主要初級(jí)生產(chǎn)力，它不僅驅(qū)動(dòng)著整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，而且對(duì)調(diào)節(jié)全球氣候變化起著重要的作用。海洋微藻是海洋浮游生物的主要組成部分，海洋微藻種群和群落的動(dòng)態(tài)變化一旦受到破壞將會(huì)危及其它海洋生物及整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)。大量研究表明，石油類污染物對(duì)海洋微藻的生長(zhǎng)有顯著影響，但現(xiàn)有的資料主要側(cè)重

2、于細(xì)胞密度、初級(jí)生產(chǎn)力以及少量的生理生化指標(biāo)的探討，在種群動(dòng)態(tài)和種間關(guān)系定量化、光合作用特征和細(xì)胞過(guò)氧化及抗氧化能力研究方面，尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)說(shuō)明石油烴對(duì)海洋微藻的作用機(jī)理。因此，研究石油烴脅迫下不同海洋微藻種群動(dòng)態(tài)和種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系對(duì)短期急性毒性和長(zhǎng)期亞急性毒性響應(yīng)差異及其作用機(jī)制是十分必要的。
　　本文以三種海洋微藻：綠藻門的餌料藻青島大扁藻（Platymonas helgolandica var. tsingtaoensis）、

3、金藻門的餌料藻球等鞭金藻（Isochrysis galbana）、硅藻門的赤潮微藻小新月菱形藻（Nitzschia closterium f. minutissima）為受試生物，在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了石油烴對(duì)三種微藻急性和亞急性毒性效應(yīng)，并探討了石油烴脅迫下海洋微藻種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、光合作用特征和細(xì)胞過(guò)氧化、抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量的變化，初步探明了海洋微藻對(duì)石油烴脅迫的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果如下：
　　1.石油烴對(duì)海洋微藻的急性毒性作用

4、研究
　?。?）石油烴對(duì)海洋微藻的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。三種海洋微藻的石油烴脅迫96h EC50值分別為：青島大扁藻13.84 mg/L，球等鞭金藻18.83 mg/L，小新月菱形藻6.73 mg/L。對(duì)石油烴毒性敏感性大小順序?yàn)椋盒⌒略铝庑卧澹厩鄭u大扁藻＞球等鞭金藻。
　?。?）三種海洋微藻的葉綠素a含量受到不同程度的抑制。小新月菱形藻的葉綠素a含量受石油烴抑制的敏感性較青島大扁藻和球等鞭金藻高。
　?。?）三種海洋

5、微藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到石油烴急性作用的不同影響。除青島大扁藻0.5 mg/L石油烴處理組qP值顯著增加外，三種微藻的Fv/Fm，ETR，qP等參數(shù)均受到了不同程度的抑制。
　?。?）在較低濃度石油烴脅迫下，除球等鞭金藻的Fv/Fm和qP參數(shù)外，三種微藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)受石油烴抑制的敏感性明顯高于同一處理組的葉綠素 a含量的變化，因此，葉綠素?zé)晒鈪?shù)更適合作為石油污染急性毒性海洋浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力監(jiān)測(cè)的參考依據(jù)。
　　2.石油

6、烴對(duì)海洋微藻種群動(dòng)態(tài)的影響
　?。?）亞急性毒性劑量石油烴脅迫對(duì)三種海洋微藻的邏輯斯蒂模型有顯著的影響。青島大扁藻和球等鞭金藻處理組的環(huán)境承載力 K值比對(duì)照組間顯著降低，且隨著石油烴濃度的增大而減小，瞬時(shí)最大增長(zhǎng)率r值均比對(duì)照組顯著降低。兩者三個(gè)處理組生長(zhǎng)曲線達(dá)到拐點(diǎn)時(shí)間均比對(duì)照組推遲。
　?。?）在相同的相對(duì)石油烴濃度脅迫下，小新月菱形藻的環(huán)境承載力下降最多，敏感性最高。而從三種微藻的邏輯斯蒂模型參數(shù)及其生長(zhǎng)曲線拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)

7、間來(lái)看，小新月菱形藻比青島大扁藻和球等鞭金藻能更早更快地進(jìn)入種群穩(wěn)定期，存在占據(jù)種群相對(duì)優(yōu)勢(shì)的能力。
　　3.石油烴對(duì)海洋微藻種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的影響
　?。?）混合培養(yǎng)對(duì)兩種微藻種群生長(zhǎng)的邏輯斯蒂模型參數(shù)及其生長(zhǎng)曲線拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間有顯著影響。青島大扁藻-小新月菱形藻和球等鞭金藻-小新月菱形藻混合培養(yǎng)后的三種海洋微藻環(huán)境承載力 K值均有顯著降低。但小新月菱形藻在兩個(gè)組合中均表現(xiàn)出瞬時(shí)最大生長(zhǎng)率r值和生長(zhǎng)曲線拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間Tp上的優(yōu)勢(shì)性

8、。
　?。?）不同起始生物量比例對(duì)兩種海洋微藻種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系有顯著的影響。本研究中，在空白對(duì)照試驗(yàn)組中，起始生物量上的優(yōu)勢(shì)，不是長(zhǎng)期培養(yǎng)下海洋微藻成為優(yōu)勢(shì)種的決定性因素。但相對(duì)起始生物量較高的種群，能夠在石油烴毒性脅迫下占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。
　　4.石油烴對(duì)海洋微藻光合作用的影響
　?。?）三種海洋微藻葉綠素a含量受到亞急性毒性劑量石油烴的顯著影響，葉綠素a含量顯著降低，且隨石油烴濃度的提高和作用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。小新月菱形

9、藻的葉綠素a含量變化受到石油烴的影響最為顯著。
　　（2）青島大扁藻、球等鞭金藻和小新月菱形藻的各項(xiàng)葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到石油烴的不同影響。從Fm/Fv、Yield、ETR、qP、NPQ參數(shù)的變化來(lái)看，青島大扁藻和球等鞭金藻受石油烴脅迫程度比小新月菱形藻弱。
　?。?）小新月菱形藻的RuBPCase活性在整個(gè)試驗(yàn)周期各石油烴處理濃度均比對(duì)照組顯著降低。球等鞭金藻和青島大扁藻在實(shí)驗(yàn)初期RuBPCase活性變化不明顯，后期顯著降低。

10、
　?。?）小新月菱形藻在石油烴脅迫下，光合作用各項(xiàng)參數(shù)反映出的受害程度明顯大于青島大扁藻和球等鞭金藻，這可以考慮是其相對(duì)敏感性高，種群環(huán)境承載力受影響較大的原因。
　　5.石油烴對(duì)海洋微藻的過(guò)氧化及抗氧化酶和抗氧化物質(zhì)的影響
　?。?）三種微藻MDA含量受石油烴脅迫后顯著升高，石油烴對(duì)海洋微藻的脂質(zhì)過(guò)氧化作用顯著。青島大扁藻MDA含量上升最多，小新月菱形藻相對(duì)較少。
　　（2）石油烴脅迫下的三種海洋微藻SOD、

11、GPx、GR活性均出現(xiàn)波動(dòng)，呈先升高后降低的趨勢(shì)，說(shuō)明石油烴脅迫作用下，三種海洋微藻抗氧化酶的保護(hù)作用被激活，但在長(zhǎng)期脅迫作用下會(huì)抗氧化酶活力下降，三種微藻均受到石油烴的傷害。
　?。?）低濃度石油烴對(duì)青島大扁藻和小新月菱形藻的GSH含量影響不顯著，1/596h EC50石油烴處理組的球等鞭金藻GSH含量在實(shí)驗(yàn)中期上升最明顯。
　?。?）長(zhǎng)期亞急性毒性劑量石油烴對(duì)三種海洋微藻的細(xì)胞過(guò)氧化、抗氧化酶和抗氧化物質(zhì)有顯著影響，海洋