海水重金屬單一及復(fù)合污染對(duì)雙殼類金屬硫蛋白的影響和非生物因子的干擾.pdf

1、重金屬具有親脂性、難降解性和高富集性，容易在海洋生物體內(nèi)積累，通過食物鏈進(jìn)行放大，海水中微量濃度的重金屬即可引起生物機(jī)體的氧化應(yīng)激和氧化損傷甚至導(dǎo)致生物死亡。因此，尋找能夠快速、準(zhǔn)確監(jiān)測海洋環(huán)境中重金屬污染水平的方法，對(duì)于及時(shí)掌握海水污染程度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)十分必要。
　　運(yùn)用生物標(biāo)志物法監(jiān)測海水重金屬污染，能夠反映海水中多重金屬對(duì)生物的混合效應(yīng)，靈敏度高且專一性較強(qiáng)。海洋雙殼類金屬硫蛋白(MTs)即是重金屬毒性監(jiān)測中常用的一類生

2、物標(biāo)志物。但是，相同重金屬對(duì)不同物種MTs的誘導(dǎo)規(guī)律存在較大差異，即使同一物種其不同組織MTs對(duì)重金屬暴露的響應(yīng)程度也不相同，顯示在重金屬生物監(jiān)測方面應(yīng)選擇適宜的生物種類和組織類型。定量監(jiān)測海水重金屬污染水平則需要獲得重金屬濃度—MTs誘導(dǎo)量及暴露時(shí)間—MTs誘導(dǎo)量的響應(yīng)關(guān)系方程。另外，由于海水溫度、pH值、鹽度等因子的波動(dòng)會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生直接或間接的干擾，影響其體內(nèi)MTs的水平，造成海域現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果的不準(zhǔn)確性。
　　本研究以中國沿海

3、海域常見的雙殼類生物——菲律賓蛤仔（Ruditapesphilippinarum）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別選用含單一重金屬離子Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的人工海水對(duì)蛤仔進(jìn)行暴露培養(yǎng)，通過測定重金屬在鰓和內(nèi)臟中的總含量及可溶性含量變化，分析其在蛤仔組織中的富集規(guī)律;根據(jù)蛤仔鰓和內(nèi)臟中MTs的水平隨暴露濃度和時(shí)間的變化，選擇適用于指示單一重金屬污染的組織類型，并確定指示重金屬污染的最佳濃度范圍和暴露時(shí)間。研究結(jié)果表明:蛤仔內(nèi)臟比鰓更容易

4、蓄積海水中的Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+，50μg/L Cu2+、100μg/L Zn2+、50μg/LCd2+、5μg/L Hg2+分別暴露5d后蛤仔鰓對(duì)4種重金屬的BCF值分別為53.6、280.8、20.6、282.8，內(nèi)臟的BCF值分別為676.8、268.1、47.4、565.6。進(jìn)入鰓和內(nèi)臟中的Cu2+和Cd2+主要以游離態(tài)形式存在，而Zn2+、Hg2+暴露下，亞細(xì)胞組分中的Zn、Hg主要以不溶形式存在。組織內(nèi)富集

5、金屬Cu、Cd、Hg與相應(yīng)組織中MTs含量之間的關(guān)系呈冪函數(shù)關(guān)系或負(fù)指數(shù)關(guān)系，而Zn的蓄積與MTs之間的關(guān)系可以用直線方程表征。蛤仔內(nèi)臟MTs對(duì)Cu2+暴露更為敏感，而鰓MTs則更適合指示海水Zn2+、Cd2+或Hg2+等重金屬污染水平。
　　在研究重金屬單—暴露的基礎(chǔ)上，分別將上述重金屬離子2種或4種混合，研究復(fù)合污染下蛤仔MTs的響應(yīng)規(guī)律，并與單一金屬暴露相比較，探討2種或4種重金屬對(duì)蛤仔MTs的聯(lián)合誘導(dǎo)效應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明:雙

6、重金屬和四重金屬聯(lián)合與對(duì)照組相比均能顯著誘導(dǎo)蛤仔鰓和內(nèi)臟MTs的合成。（Cu2+-Zn2+）聯(lián)合暴露5d，蛤仔鰓和內(nèi)臟MTs含量隨混合金屬濃度升高表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，隨著(Cu2+-Zn2+)混合濃度的增大，其對(duì)鰓MTs的聯(lián)合誘導(dǎo)表現(xiàn)為協(xié)同—相加—拮抗效應(yīng)，對(duì)內(nèi)臟MTs則表現(xiàn)為協(xié)同—拮抗效應(yīng)。較低濃度(Cd2+-Hg2+)聯(lián)合暴露響對(duì)MTs的誘導(dǎo)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高濃度組，隨著（Cd2+-Hg2+）混合濃度的增大，其對(duì)鰓MTs的聯(lián)合誘導(dǎo)

7、表現(xiàn)為協(xié)同—相加—拮抗效應(yīng)，對(duì)內(nèi)臟MTs則表現(xiàn)為協(xié)同—拮抗效應(yīng)。在4種重金屬離子聯(lián)合暴露下，重金屬濃度較低時(shí)，對(duì)鰓MTs聯(lián)合誘導(dǎo)效應(yīng)表現(xiàn)為相加作用，隨著濃度增大則轉(zhuǎn)變?yōu)檗卓棺饔?，而?duì)內(nèi)臟MTs的聯(lián)合誘導(dǎo)均表現(xiàn)為拮抗作用。
　　研究非生物因子對(duì)蛤仔MTs的干擾程度，對(duì)復(fù)合污染下蛤仔MTs的響應(yīng)值隨海水溫度、鹽度、pH值的變化趨勢進(jìn)行了初步探索，辨析這些因子的干擾作用并采取適宜方法對(duì)測定結(jié)果加以校正，以便于在消除非生物因子影響的前提下

8、進(jìn)行重金屬綜合污染水平評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:上述非生物因子中溫度、鹽度變化對(duì)MTs的響應(yīng)值影響較大，pH值的影響相對(duì)較小。①在蛤仔適宜生長的海水溫度范圍(5～20℃)內(nèi)，無論是低濃度還是高濃度重金屬污染區(qū)，鰓、內(nèi)臟的MTs含量均隨溫度升高而增加，同等污染水平在20℃時(shí)對(duì)MTs的誘導(dǎo)量最高。高、低濃度污染區(qū)的鰓MTs含量以及高濃度污染區(qū)的內(nèi)臟MTs含量，與溫度之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性，可直接采用內(nèi)插法，將MTs含量實(shí)測值轉(zhuǎn)換為15℃時(shí)的校正值。②蛤

9、仔MTs對(duì)重金屬暴露的響應(yīng)值受鹽度影響呈“階梯”狀變化。如果以鹽度30時(shí)的測定值作為基準(zhǔn)值，以下情況無需進(jìn)行校正:重污染區(qū)、鹽度為20～35時(shí)，鰓MTs含量;鹽度在20～35范圍內(nèi)時(shí)，低污染、重污染區(qū)內(nèi)臟MTs含量。其他鹽度范圍下，所測定的鰓或內(nèi)臟MTs均需采用內(nèi)插法進(jìn)行校正。③蛤仔MTs對(duì)重金屬的響應(yīng)受海水pH值的影響較小。以pH8.0的測定值作為基準(zhǔn)，如果采用鰓MTs含量指示重金屬綜合污染水平，在海水pH為7.5～9.0（低污染區(qū)）