太湖沉積物重金屬的生物有效性及毒性研究.pdf

1、本論文首先調(diào)查了太湖表層沉積物中重金屬分布特征和賦存形態(tài)，以鎘(Cd)為目標研究物，研究了不同Cd暴露濃度和暴露時間對底棲生物和沉水植物的氧化脅迫效應，旨在揭示其在水生生物體內(nèi)的致毒機制，選擇敏感的生物標志物，同時研究了Cd在生物體內(nèi)的富集，為評價Cd的水環(huán)境生態(tài)安全提供一定的科學依據(jù)。主要研究結果如下：
　　 (1)評價了太湖表層沉積物中重金屬的污染現(xiàn)狀，同時，使用薄膜擴散梯度技術(DGT)和BCR三步提取法評價了Cu、Zn、

2、Ni和Cd的生物可利用性。結果表明：重金屬在太湖北部富集嚴重，BCR提取結果表明，Cu和Zn的生物有效性較高，Ni和Cd的較低，以殘渣態(tài)為主。Cu、Zn和Ni的還原態(tài)含量與沉積物中Fe(Cu:r=0.602，p＜0.05;Zn:r=0.678，p＜0.05;Ni:r=0.772,p＜0.01)、Mn(Cu:r=0.801,p＜0.01;Zn:r=0.882,p＜0.01;Ni:r=0.882,p＜0.01)含量顯著性相關；氧化態(tài)濃度與總

3、有機碳(TOC)含量的相關性也很好(Cu:r=0.863，p＜0.01；Zn:r=0.887，p＜0.01；Ni:r=0.896，p＜0.01)，然而，未發(fā)現(xiàn)Cd的這種相關性。多元線性回歸分析結果表明，DGT測定能夠反映pH和TOC對重金屬生物有效性的影響。
　　 (2)通過實驗室模擬方法，將河蜆暴露于不同濃度Cd污染太湖沉積物中，研究河蜆肝臟抗氧化酶活性、谷胱甘肽含量、脂質(zhì)過氧化及金屬硫蛋白含量的變化；同時研究了河蜆軟體組織中

4、Cd富集量及其水環(huán)境中Cd的分布規(guī)律，采用DGT和BCR形態(tài)分析法分別測定沉積物中Cd有效形態(tài)和釋放規(guī)律。結果表明，超氧化物歧化酶(SOD)和還原型谷胱甘肽(GSH)比過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)等更敏感，它們在抗氧化防御的第一個階段發(fā)揮了重要作用，有望成為早期預警生物標志物，丙二醛(MDA)和金屬硫蛋白(MT)響應滯后但是測定結果穩(wěn)定，具有成為早期預警生物標志物的潛力。當沉積物中Cd含量為0.

5、91mg/kg時，生物體內(nèi)就出現(xiàn)了效應，是該試驗濃度組中的最低可觀察效應濃度。隨著加標濃度增大，DGT和BCR測得Cd濃度值增高，上覆水中Cd含量增加，河蜆體內(nèi)Cd富集量增多，暴露14d和28d后，DGT及BCR兩種方法獲得的有效態(tài)濃度值與河蜆軟體組織Cd富集均顯著相關，r2值均在0.9以上。
　　 (3)將苦草暴露于Cd污染太湖沉積物中，研究了苦草葉片抗氧化系統(tǒng)和葉綠素含量對Cd的響應，苦草葉片和根部Cd富集量，并且分析了BC

6、R提取濃度與苦草組織Cd富集量之間的關系。結果表明：Cd誘導了苦草葉片組織中自由基的生成，且自由基的信號強度與POD活性呈正相關，揭示金屬Cd誘導機體生成活性氧（ROS），導致的氧化脅迫可能是重要的致毒機制；SOD、POD和MDA均是隨Cd暴露濃度的增大，其活性或含量是先增后減的，與對照組相比，在低濃度下就有了顯著性差異，說明它們對環(huán)境中Cd的脅迫是敏感的，可以考慮作為敏感生物標志物；同樣Cd含量在0.91mg/kg時，苦草組織就出現(xiàn)了

7、效應，是該實驗濃度組中的最低可觀察效應濃度；隨著Cd加標濃度增大，苦草體內(nèi)Cd富集量增多，并且與沉積物中Cd濃度具有很好的相關性；BCR測得Cd濃度值與苦草葉片和根部Cd富集量有很好的相關性，r2值均在0.96以上。
　　 (4)研究了不同暴露時間，河蜆肝臟抗氧化防御系統(tǒng)對Cd的響應，軟體組織中Cd富集量與暴露時間的關系。研究結果如下：SOD、MDA和GSH在較短的暴露時間內(nèi)，與對照相比，就出現(xiàn)了顯著性差異，比CAT和GSSG要