物理刺激下斑馬魚運動異常行為及控制對策.pdf

1、近年來，水體突發(fā)污染事故頻頻發(fā)生，傳統(tǒng)理化監(jiān)測方法已不能滿足對水質(zhì)毒性進行實時、準確監(jiān)測的要求，因而生物監(jiān)測應(yīng)運而生。生物在線監(jiān)測不僅可以實現(xiàn)實時在線監(jiān)測，最重要的是可以直接反映出水體對人類和水生動物的綜合毒性大小。魚類是生物監(jiān)測中最早也是最為廣泛使用的指示生物，斑馬魚因其體型小、繁殖快、易于飼養(yǎng)管理、與人類基因同源性高等優(yōu)點成為最常用的魚類指示生物之一。斑馬魚行為學(xué)研究是其在水質(zhì)預(yù)警中發(fā)揮重要作用的基礎(chǔ)。
　　水質(zhì)毒性生物監(jiān)測儀

2、（Real-time Toxicity Biomonitor,RTB）是由深圳市水務(wù)（集團）有限公司自主研發(fā)的一款水質(zhì)生物監(jiān)測儀器，以斑馬魚作為指示生物，對水體進行實時監(jiān)測，保障供水安全。但在實際運行中發(fā)現(xiàn)，安裝環(huán)境中的光照和噪聲都會對斑馬魚的運動行為產(chǎn)生影響，導(dǎo)致儀器誤報警。此外，斑馬魚還會出現(xiàn)由非毒性因素引起的活性降低現(xiàn)象，也會引發(fā)儀器誤報警，這些都不利于RTB的穩(wěn)定運行。
　　為此，本課題著重研究了聲、光、電三種物理刺激對斑

3、馬魚運動行為的影響，以擬定對安裝環(huán)境中光照和噪聲大小的要求，為采取措施消除干擾提供依據(jù)和標準。還研究了幾種污染物暴露前后斑馬魚對聲、光、電刺激的運動行為反應(yīng)強度的差異，用以研究報警檢驗的可行性，輔助確認報警的真實性。本論文得到如下主要成果：
　　斑馬魚對20 Hz至2000 Hz內(nèi)聲壓級大于80 dB的聲音刺激和光照強度2000 lx以內(nèi)的光照刺激都能產(chǎn)生一定強度大小的運動行為反應(yīng)。聲光短期刺激下斑馬魚出現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)次突增、高度變化

4、等現(xiàn)象。斑馬魚在聲音刺激時間內(nèi)的最大速度比刺激前平均水平增加15 mm/s以上，光照刺激內(nèi)最大速度增幅度在30 mm/s以上，最大轉(zhuǎn)次增加10次/t以上。
　　斑馬魚在80 dB和90 dB的白噪聲持續(xù)刺激下，速度和轉(zhuǎn)次較刺激前略有降低，而在70 dB刺激下前后差別不大。斑馬魚在自然光照周期中表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律性，在環(huán)境黑暗而背景燈常亮的條件下，這種晝夜節(jié)律性將減弱至消失，當背景燈亮度大于100 lx時，當天晝夜節(jié)律性就基本消失

5、。
　　聲光短期刺激下運動參數(shù)發(fā)生驟變并需數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘才能恢復(fù)到刺激前水平，會導(dǎo)致儀器誤報警。綜合考慮要求環(huán)境中噪聲值低于80 dB，超標時應(yīng)需要采取消音減噪措施；要求RTB盡量安裝在弱光、無光照周期性變化的環(huán)境中，且需在外門玻璃窗上使用遮光膜，運行時RTB門務(wù)必關(guān)嚴，避免漏光。
　　二價鎘、六價鉻、溴氰菊酯和敵敵畏暴露下，斑馬魚對聲光電刺激的運動行為反應(yīng)強度降低。根據(jù)實驗結(jié)果統(tǒng)計，將光照刺激報警檢驗刺激值設(shè)為500 l

6、x，報警檢驗閾值設(shè)為：最大速度差25 mm/s，平均速度差10 mm/s；聲音刺激報警檢驗刺激值設(shè)為50 Hz、90 dB，閾值設(shè)為：最大速度差20 mm/s，平均速度差15 mm/s；電刺激報警檢驗刺激值設(shè)為10 V，閾值設(shè)為：速度最大值80 mm/s，平均值60 mm/s，轉(zhuǎn)次最大值20次/t，平均值15次/t。通過在RTB內(nèi)加裝報警檢驗單元，在儀器報警時給予斑馬魚設(shè)定強度的物理刺激，計算機系統(tǒng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)分析其運動行為強度是否達到