Pb-nanoTiO2復(fù)合生物毒性及其對水環(huán)境容量影響研究.pdf

1、在2015年1月1日施行的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》的背景下，我國污染物總量控制被提到一個全新的高度，以水環(huán)境容量為理論基礎(chǔ)的污染物總量控制研究具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文以重金屬水環(huán)境容量為研究對象，研究鉛（Pb）和納米材料（nano-TiO2）兩種物質(zhì)在水體中的復(fù)合生物毒性以及其對環(huán)境容量的影響，證明nano-TiO2會改變Pb的生物富集量以及其毒性。研究觀察了nano-TiO2與Pb復(fù)合對斑馬魚甲狀腺和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的影響，

2、采用數(shù)學(xué)模型分析Pb暴露和Pb與nano-TiO2混合暴露中各指標(biāo)差異，用差異性分析結(jié)果修正傳統(tǒng)水環(huán)境容量計算模型。具體研究內(nèi)容如下：選用受精后2小時的斑馬魚（Danio rerio）胚胎分別置于Pb（0,5,10,20，and30μg/L）單獨(dú)暴露液和Pb與nano-TiO2（0.1mg/L）混合暴露液中暴露6天。測定其甲狀腺激素（T3和T4）水平，甲狀腺激素相關(guān)基因表達(dá)（tshβ、tg和TTR）、神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)基因（α-tubulin

3、、 mbp、gfap和shha）表達(dá)以及運(yùn)動行為學(xué)指標(biāo)。將差異數(shù)據(jù)代入matlab軟件結(jié)合 Logistic模型，計算修正參數(shù)γ，進(jìn)而提出更科學(xué)的Pb水環(huán)境容量計算方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在Pb低濃度（5μg/L）單獨(dú)暴露時，斑馬魚體內(nèi)已經(jīng)可以檢測出Pb富集（6.13±0.29μg/g dw），表明重金屬低濃度也存在生物富集現(xiàn)象，應(yīng)受到關(guān)注。甲狀腺和神經(jīng)相關(guān)基因表達(dá)出現(xiàn)顯著性差異，其中，tshβ基因出現(xiàn)上調(diào)，tg、TTR

4、、α-tubulin、mbp、gfap和shha的mRNA表達(dá)水平顯著下調(diào)，表明Pb在低濃度時具有干擾內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)的能力。進(jìn)一步研究運(yùn)動速度等行為學(xué)指標(biāo)，結(jié)果表明Pb會通過干預(yù)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育而影響斑馬魚的運(yùn)動行為，降低其在水體中的運(yùn)動速度。⑵斑馬魚在Pb和nano-TiO2混合暴露時，魚體內(nèi)的Pb富集量在20μg/L組相較于Pb單獨(dú)暴露組即出現(xiàn)顯著性增加，甲狀腺激素水平出現(xiàn)了比Pb單獨(dú)暴露時更顯著的下降。在混合暴露時tshβ基因表達(dá)水

5、平相比單獨(dú)暴露時更早出現(xiàn)了顯著性上調(diào)，tg基因由于補(bǔ)償機(jī)制出現(xiàn)上調(diào)，其它基因（TTR、α-tubulin、mbp、gfap和shha）均表現(xiàn)出顯著性下調(diào)。運(yùn)動學(xué)結(jié)果在5μg/L組即表現(xiàn)出差異。實驗結(jié)果顯示nano-TiO2可以增加Pb對甲狀腺和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的干擾水平，誘導(dǎo)更嚴(yán)重的發(fā)育缺陷。結(jié)果同時證明了納米材料具有作為環(huán)境污染物載體的潛在環(huán)境風(fēng)險。⑶依據(jù)毒理學(xué)實驗中各指標(biāo)差異結(jié)果，采用Logistic模型計算Pb復(fù)合效應(yīng)差異校正系數(shù)γ，