检索结果-南通市图书馆

基于高光谱成像技术的斜生四链藻(T. obliquus)碳水化合物和蛋白质判别研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

光谱学与光谱分析 2023年第12期43卷 3732-3741页

作者：楚秉泉李成峰丁黎郭正彦王世宇孙伟杰金唯一何勇浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 杭州方回春堂集团有限公司浙江杭州311500

微藻工厂化养殖为天然碳水化合物、蛋白质等生产提供了重要途径,但较高的养殖成本始终是限制微藻大规模商业化发展的瓶颈之一。由于微藻生长速度很快且其胞内代谢信息时刻都在发生变化,开发快速无损的微藻生长代谢监测手段用以实时获取... 详细信息

微藻工厂化养殖为天然碳水化合物、蛋白质等生产提供了重要途径,但较高的养殖成本始终是限制微藻大规模商业化发展的瓶颈之一。由于微藻生长速度很快且其胞内代谢信息时刻都在发生变化,开发快速无损的微藻生长代谢监测手段用以实时获取微藻生产过程中感兴趣指标变化信息,可以据此及时调整培养条件,保障微藻高效优质生产。关于微藻生长代谢信息快速无损检测的研究多集中在微藻油脂及其特性、色素等方面,对于同作为微藻重要营养成分的碳水化合物、蛋白质等却少有报道。本研究以斜生四链藻(Tetradesmus obliquus)为研究对象,利用可见/近红外高光谱成像(HSI)技术结合化学计量学方法,提出基于HSI的微藻碳水化合物和蛋白质反演判别方法。对比研究标准化(autosacling)、标准正态化(SNV)等12种预处理方法对原始高光谱数据的处理效果;采用竞争自适应重加权采样算法(CARS)、区间随机蛙跳算法(iRF)和模拟退火算法(SA)进行特征波段选择;结合多元线性回归(MLR)、偏最小二乘(PLS)、支持向量机回归(SVR)以及随机森林回归(RFR)对微藻生物量、碳水化合物和蛋白质含量进行反演判别。结果表明,斜生四链藻生物量预测模型采用矢量归一化(VN)预处理方式结合CARS-MLR算法效果最优,决定系数(Rp2)为0.967,剩余预测偏差(RPD)为6.212;碳水化合物的最优预测模型为原始光谱(raw)结合iRF-RFR算法,Rp2和RPD分别为0.995和36.156;蛋白质判别模型采用WT预处理结合SA-RFR算法构建的效果最佳,Rp2和RPD分别为0.909和10.116。基于优化模型和HSI技术对藻液中各组分的空间分布及丰度进行了可视化展示。研究结果有望为微藻工厂化养殖过程中生长信息的快速无损获取提供理论参考和技术支撑。

关键词：高光谱成像化学计量学斜生四链藻碳水化合物蛋白质

维普期刊数据库

斜生四链藻对水中四环素的胁迫响应及去除作用

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

安徽农业大学学报 2023年第2期50卷 289-296页

作者：杨俊陈正杰王海烽谢正鑫唐俊安徽农业大学资源与环境学院合肥230036 农业农村部合肥农业环境观测试验站合肥230036

四环素由于其低生物降解性和水溶性而在水环境中持续存在,对生态环境安全造成较高的潜在风险。为探讨水环境中残留的四环素与藻类的相互作用,以斜生四链藻为研究对象,考察了斜生四链藻对水中不同浓度四环素(0.5、1.0、1.5、2.5、4.0和6.... 详细信息

四环素由于其低生物降解性和水溶性而在水环境中持续存在,对生态环境安全造成较高的潜在风险。为探讨水环境中残留的四环素与藻类的相互作用,以斜生四链藻为研究对象,考察了斜生四链藻对水中不同浓度四环素(0.5、1.0、1.5、2.5、4.0和6.0 mg·L^(-1))的胁迫响应及去除作用。结果表明,各浓度四环素处理组均对斜生四链藻的生长产生抑制作用,最高抑制率达到了72.99%,四环素对斜生四链藻的半数效应质量浓度(96 h-EC50)和抑制效应为80%质量浓度(96 h-EC_(80))分别为2.46和6.9 mg·L^(-1)。在相同浓度四环素胁迫下,斜生四链藻的光合色素含量和F_(v)/F_(m)值呈现出和斜生四链藻细胞密度变化相同的趋势,与对照组相比,6.0 mg·L^(-1)浓度处理组中斜生四链藻的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在96 h的抑制率分别是87.32%、66.91%和87.58%,F_(v)/F_(m)值降幅达到了77.4%。在低、中、高浓度四环素(0.5、1.5和6.0 mg·L^(-1))胁迫下暴露96 h,斜生四链藻的丙二醛(MDA)含量整体呈现出先上升再下降的趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量均受到不同程度的诱导作用,6.0mg·L^(-1)浓度处理组暴露96 h时,SOD活性为对照组的1.25倍,GSH含量为对照组的1.53倍。在斜生四链藻初始OD690值为0.15,四环素浓度为4.0 mg·L^(-1)的条件下,48 h内斜生四链藻对四环素的去除率为90%,对照组的去除率为19%。研究结果为四环素对水体初级生产者的生态毒性提供了新资料,同时也为水体中残留四环素的生态修复提供了新的方向。

关键词：四环素斜生四链藻急性毒性去除作用

维普期刊数据库

基于拉曼-稳定同位素探针技术的光质调控斜生四链藻增殖代谢研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于拉曼-稳定同位素探针技术的光质调控斜生四链藻增殖代谢研究

作者：占智豪浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,可再生农业、生态农业等新型农业发展类型正逐渐成为农业研究的热点话题。微藻作为一种生长快速的水生光合自养单细胞生物,在循环生物经济和可持续发展等方面具有重要作用。然而,在探究光质对微藻增殖代谢方面... 详细信息

随着我国经济的快速发展,可再生农业、生态农业等新型农业发展类型正逐渐成为农业研究的热点话题。微藻作为一种生长快速的水生光合自养单细胞生物,在循环生物经济和可持续发展等方面具有重要作用。然而,在探究光质对微藻增殖代谢方面尚存空白,这严重制约了微藻产业的快速发展。本研究以斜生四链藻为研究对象,探究了不同光质对于微藻各生理指标和生长状况的影响;通过结合稳定同位素标记和共聚焦显微拉曼光谱技术分析了光质对于代谢活性的指示作用并实现了细胞内同位素取代的空间可视化。主要研究内容及结论如下:（1）不同光质组条件下120 h内斜生四链藻的生长状况,通过几个关键的理化指标反应微藻不同光质培养条件的物质积累及增殖情况变化。不同光质组中,各指标都随时间稳定上升（p藻各生长指标相关的关系。该部分从统计学角度验证了前文提到的各指标之前的关系。例如光质对于光敏色素的影响导致叶绿素a和类胡萝卜素含量及其细胞平均含量、所占干重比例等均具有极显著的正相关性（R>0.95）;蛋白质含量与表征细胞代谢活性的中性脂质比例、细胞干重、OD也呈现极显著的正相关性（p斜生四链藻的生物量积累的可行性;细胞计数与蛋白质等平均含量的极显著负相关性（p生的代谢偏向不同,白光环境倾向于促进细胞的生长和增殖,尤其在于提升细胞密度,而其他环境下的增殖速度更低,也因此具有更高的单个细胞色素含量、蛋白质含量等。（2）主要研究了稳定同位素探针的标记可行性和实现了微藻类胡萝卜素胞内空间分布可视化。对于斜生四链藻细胞,根据已有文献将其形状简化为长椭球并通过每组100个细胞的体积测定得到了一个细胞周期内细胞体积尺寸的周期性变化,并对比了C组和对照组的分裂增殖水平,以证明本研究的稳定同位素探针不具有足以显著影响细胞分裂增殖等代谢活动的同位素效应（显著性分析结果p>0.9）。提出了全谱积分比值法+阈值分割+插值法可视化的方法,发现全谱积分比值法能够得到完整的细胞轮廓并得到相关分子键的相对定量,据此可以测定相关生物分子的胞内分布和相对含量。合理设定的阈值分割可以将背景去除,经过插值之后可以与明场图形成更好的对比效果;基于以上方法对CH摆动键、C-C拉伸键、C=C拉伸键完成各光质组的可视化分析。同位素组观察到与处理时间线性相关的拉曼色素峰红移（R>0.9）。该结果证明微藻细胞可以有效持续地吸收作为唯一碳源的C原子并使其作为原料参与细胞内关键色素的合成。（3）实现了基于类胡萝卜素等光合色素分子键（即C=C拉伸键和C-C拉伸键、CH摆动键）的同位素取代情况可视化;利用拉曼红移峰积分面积与原峰位置的比值,实现了斜生四链藻细胞同位素标记情况的定量。首先定位到965-966cm的C–H平面外摆动键、1003-1006cm的CH摆动键、1154-1159cm的C–C拉伸键、1192cm的C-CH伸缩振动、1440cm的C-CH伸缩振动、1517-1524cmC=C拉伸键的共六个色素拉曼峰的红移。通过对拉曼光谱的去基线、平滑处理、小波变换、标准化、求平均之后获得可用于横向比较的、清晰简明的光谱曲线,对照文献分辨出可应用于进一步分析的色素信息的光谱信号。通过比较新产生的拉曼红移峰与色素分子键原有位置的拉曼峰,得到两者的比值,建立白、红、蓝、紫四个光质组七天的同位素标记比率,并通过Q-TOF进行定量验证。进一步通过在拉曼红移峰与原有拉曼峰位置的信号强度做比,得到比率进行细胞空间分布可视化。在今后的研究中,需要探究更多指标进行验证,以得到更深层次的代谢信息并与之建立联系。

关键词：同位素斜生四链藻拉曼光谱光合作用

低频超声协同氮胁迫促进斜生四链藻生长及脂质积累的实验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

低频超声协同氮胁迫促进斜生四链藻生长及脂质积累的实验研究

作者：姚金洁广西大学

学位级别：硕士

生物柴油是一种新型的生物燃料,具有可再生、不产生二次污染等优点,具备代替化石能源的发展潜力。微藻作为生物柴油的优良生产原料之一,因其生长速度快、适应性强、光合效率高及脂质含量高等特点而受到了广泛关注。微藻生长与脂质积累... 详细信息

生物柴油是一种新型的生物燃料,具有可再生、不产生二次污染等优点,具备代替化石能源的发展潜力。微藻作为生物柴油的优良生产原料之一,因其生长速度快、适应性强、光合效率高及脂质含量高等特点而受到了广泛关注。微藻生长与脂质积累之间的矛盾是微藻生产生物柴油的主要问题,故同步提升微藻的生物量及脂质含量是研究的难点和热点。本研究以斜生四链藻(Tetradesmus obliquus)为研究对象,通过逐步优化光自养-双重胁迫两阶段培养策略,同步促进了微藻生长及脂质积累。首先探究了氮源及氮浓度对微藻生长及脂质积累的影响,经综合分析优选出第一培养阶段中最佳培养条件及第二培养阶段中最佳的氮胁迫条件;然后在第二培养阶段中基于氮胁迫条件逐步优选了最佳的超声参数,同步促进了微藻的生长及脂质积累;最后进一步探究了最佳双重胁迫条件下微藻的生理响应机制。主要研究成果如下:(1)尿素是斜生四链藻的最佳培养氮源。尿素最有利于微藻的生长,其次为硝酸钠,而氯化铵不利于微藻的生长。在尿素为氮源、氮浓度为17.65 m M的培养条件下,微藻的生物量及平均生物量生产力最高,分别为0.959 g·L、102.25 mg·L·d,而其脂质含量及脂质生产力仅为24.70%及25.90 mg·L·d;此外,微藻吸收尿素的效果较好,氮消耗量及氮吸收率高达101.95 mg·L及40.78%。经综合分析,优选出尿素为氮源、氮浓度为17.65 m M为第一阶段培养的最佳条件。(2)氮限制(25 mg N·L)条件能提升微藻的脂质含量及脂质生产力。在第二培养阶段中,不同氮胁迫条件直接影响微藻的生长及脂质积累效果,氮限制条件下微藻的综合效果最佳,其脂质含量及脂质生产力分别为28.84%及32.13 mg·L·d,生物量也高达1.06 g·L。经综合分析,优选出氮限制(25 mg N·L)条件为第二阶段培养的最佳氮胁迫条件。(3)适当的双重胁迫能同步促进微藻生长及脂质积累。在第二培养阶段中,低频超声协同氮胁迫的最佳双重胁迫条件为:超声功率200 W、超声时长1 min、超声频次3次/d及氮限制胁迫(25 mg N·L)。在最佳双重胁迫条件下,微藻的生物量、平均生物量生产力、脂质含量及脂质生产力均能达到最大值,分别为1.52 g·L、125.73 mg·L·d、41.20%及86.97 mg·L·d;此外,双重胁迫还具有双重性,过度的双重胁迫会对微藻的生长及脂质积累产生负面影响。(4)适当的双重胁迫通过调控细胞内碳流的走向、增强抗氧化防御能力及促进微藻细胞分散,从而达到同步促进微藻生长及脂质积累的效果。在适当的双重胁迫下,微藻细胞内的碳流倾向于合成脂质,提升了脂质积累的速度,饱和脂肪酸占比提升至30.77%,而蛋白质及光合色素的合成受到了抑制;微藻细胞内的抗氧化酶的活性明显升高,超氧化物歧化酶(123.75 U·mg)活性及过氧化氢酶(27.48 U·mg)活性均处于较高水平,微藻通过增强抗氧化防御能力缓解了氧化损伤,从而增强了抗逆性。此外,双重胁迫降低了胞外聚合物(37.87 mg·g)的含量,保证了细胞形态的完整性,同时有效降解微藻分泌的蛋白质物质,还保持较高的zeta电位(-16.08 m V),进一步说明适当的双重胁迫有效促进了微藻的分散,进而促进了微藻的生长。

关键词：低频超声氮胁迫双重胁迫斜生四链藻生长脂质

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

氮素对斜生四链藻生长的影响研究

甘肃科技 2023年第9期39卷 59-64,75页

作者：袁婷魏群马湘蒙姚金洁何润滢广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004

为优化斜生四链藻生长的氮源培养条件,研究了尿素、硝酸钠及氯化铵等3种氮源及其氮浓度对斜生四链藻生长的影响,并对氮源及氮浓度与微藻生理指标进行相关性分析。结果表明:尿素最有利于斜生四链藻生长,硝酸钠次之,氯化铵较差;以尿素为... 详细信息

为优化斜生四链藻生长的氮源培养条件,研究了尿素、硝酸钠及氯化铵等3种氮源及其氮浓度对斜生四链藻生长的影响,并对氮源及氮浓度与微藻生理指标进行相关性分析。结果表明:尿素最有利于斜生四链藻生长,硝酸钠次之,氯化铵较差;以尿素为氮源时,微藻的生物量、蛋白质、脂肪酸成分C16∶0(棕榈酸)及叶绿素a与氮浓度呈正相关,而脂质含量与脂肪酸成分C18∶1(油酸)与氮浓度呈负相关;当尿素的氮浓度为17.65 mmol/L时,经8天的培养微藻的生长效果最佳,其生物量及生物量生产力高达0.96 g/L与102.25 mg/L·d,脂质生产力、蛋白质和叶绿素a含量均处于较高水平,分别为25.90 mg/L/d、25.11 mg/L及6.51 mg/L。

关键词：斜生四链藻氮源氮浓度生理指标

维普期刊数据库博看期刊

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

碳源诱导下斜生四链藻脂质积累的实验研究

碳源诱导下斜生四链藻脂质积累的实验研究

作者：弥雨薇广西大学

学位级别：硕士

微藻生物柴油作为一种可再生的清洁能源,被认为是传统化石燃料的理想替代品。作为微藻细胞组成的关键营养元素,碳约占总细胞含量的50%,并极大地影响微藻的生长代谢。现有的研究主要集中于单一碳源对微藻生长的影响,而对微藻生长与收获... 详细信息

微藻生物柴油作为一种可再生的清洁能源,被认为是传统化石燃料的理想替代品。作为微藻细胞组成的关键营养元素,碳约占总细胞含量的50%,并极大地影响微藻的生长代谢。现有的研究主要集中于单一碳源对微藻生长的影响,而对微藻生长与收获效率的综合评估比较缺乏。本课题以富含脂质的斜生四链藻作为研究对象,首先探究在光/暗交替环境中充足单一碳源的消耗与碳固定效率对微藻生长及其絮凝效率的影响;然后分析混合碳源对微藻有效生物质积累的影响并深入探讨微藻细胞自絮凝机理;最后为进一步优化培养成本,将微藻培养耦合废水净化,分析混合碳源添加方式对微藻有效生物质积累与废水净化效率的影响,并将碳源的最优添加策略应用于封闭式柱状反应器进行微藻的扩大化培养,验证该策略的可行性。主要研究成果如下:(1)不同单一碳源对微藻的生长及其絮凝效率影响有所差异。有机碳源的碳固定主要发生在暗环境中,其中葡萄糖的碳固定效率与生物量最高,分别为1.22 g C·L与1.99 g·L,但较低的絮凝效率(13.97%)导致有效生物质回收较差(0.28 g·L)。以甘油为碳源的有效生物质回收量最高,达到0.36 g·L,这主要得益于高的微藻自絮凝效率(89.63%)。(2)微藻对甘油与葡萄糖混合碳源的利用存在协同效应。甘油与葡萄糖混合碳源的消耗能够相互提供代谢途径的中间体,从而为脂质的积累提供更多的乙酰辅酶A前体。微藻生长的指数期以消耗葡萄糖(65.5%)为主,最终达到最优的脂质含量、脂质生产力与有效生物质积累量,分别为34.11%、25.28 mg·g·d与0.91 g·L。(3)微藻的自絮凝效应主要归因于藻细胞之间的电荷中和与桥接作用。碳源刺激细胞分泌EPS中的色氨酸类蛋白与疏水组分C—(C/H)是提升絮凝效率的关键物质。絮凝效率最高(86.30%)的醋酸钠+碳酸氢钠实验组结合型EPS色氨酸类蛋白荧光强度为8.90*10R.U.·g,且疏水组分中C—(C/H)比例最高(55.72%)。另外,C=O与S=O官能团是自絮凝效应的重要结合位点,有机碳源的添加明显刺激了该类官能团的积累,C=O官能团占比8.20%-12.70%,同时S=O官能团振幅明显变强。(4)间隔1 d的碳源添加方式是最优营养源引入策略。斜生四链藻的生物量、脂质含量、脂质生产力与有效生物质积累均达到最高,分别为1.53 g·L、38.04%、29.76 mg·g·d和1.21 g·L;废水中TN与TP去除率分别为91.65%与97.42%,最终浓度仅为8.74 mg·L与0.19 mg·L。(5)应用碳源优化策略在封闭式柱状反应器进行微藻的扩大化培养,斜生四链藻的最终生物量(1.49 g·L)、脂质生产力(28.45 mg·g·d)、有效生物质(1.13 g·L)与烧瓶中培养的结果相似,废水净化效率较高,最终TN(4.28 mg·L)与TP(0.13 mg·L)浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。另外,优化培养所获得微藻细胞的C16-18脂肪酸含量(97.41%)丰富,且各项生物柴油指标均符合美国ASTM D6751与欧洲EN 14214生物柴油质量标准。

关键词：斜生四链藻碳源生物量脂质有效生物质自絮凝

多氯代二苯硫醚在绿藻中的富集特征和毒性效应

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多氯代二苯硫醚在绿藻中的富集特征和毒性效应

作者：杨文慧安徽大学

学位级别：硕士

多氯代二苯硫醚(Polychlorinated diphenyl sulfides,PCDPSs)是一类结构与多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)类似的含硫新型有机污染物(Emerging organic contaminants),被称为“类二噁英”类物质。PCDPSs已在各类环境样品中检出,且对水生生物具有多种明显毒性效应,带来潜在水环境风险。但目前有关PCDPSs在绿藻中的毒性效应和富集特征的研究鲜见报道。本论文以八种PCDPSs为研究对象,研究PCDPSs对斜生四链藻的毒性效应(生长抑制、氧化应激和超微结构损伤),并揭示PCDPSs在斜生四链藻中的富集能力。主要内容和结论如下:(1)PCDPSs对斜生四链藻的生长抑制实验结果表明,低浓度暴露组PCDPSs会略微促进斜生四链藻的生长;中、高浓度暴露组中,斜生四链藻的生长受到PCDPSs的明显抑制,表现出剂量-效应相关。同一化合物相同暴露浓度下,斜生四链藻的生长抑制效应随着时间的延长而明显加强,表现出时间-效应相关。五种中、低氯代的PCDPSs同系物对斜生四链藻的抑制较为明显,4-Mon-CDPS、4,4’-Di-CDPS、2,2’,4-Tri-CDPS、2,4,4’-Tri-CDPS和2,4,4’,5-Tetra-CDPS的EC值分别为0.86、0.56、0.38、0.32、0.62 mg/L。而三种高氯代的PCDPSs(2,3,3’,4,5,6-Hexa-CDPS、2,2’,3,3’,4,5,6-Hepta-CDPS和2,3,3’,4,4’,5,6-Hepta-CDPS)虽亦可抑制藻类生长,但毒性较弱,因此未获取其EC。(2)斜生四链藻细胞中光合色素含量受PCDPSs暴露浓度影响显著,尤其是叶绿素a。PCDPSs对斜生四链藻细胞中的叶绿素b和类胡萝卜素的含量也有影响,但其响应不及叶绿素a明显。其中,0.5 mg/L的4,4’-Di-CDPS和2,4,4’-Tri-CDPS对叶绿素a的消极影响最为明显。此外,PCDPSs亦会影响斜生四链藻的抗氧化酶活力及水平,4,4’-Di-CDPS(0.5 mg/L)、2,4,4’-Tri-CDPS(0.5 mg/L)和2,4,4’,5-Tetra-CDPS(0.5 mg/L)对抗氧化酶活力的影响最为明显,表明这几种PCDPSs能对斜生四链藻造成更严重的氧化损伤。(3)PCDPSs对斜生四链藻细胞内活性氧的影响研究结果表明,4-Mon-CDPS和2,4,4’-Tri-CDPS暴露后藻细胞中的活性氧含量明显增加,并且ROS分布实验结果表明,随PCDPSs浓度逐渐升高,藻细胞内部活性氧的分布范围更广泛,荧光强度更强。扫描电镜研究显示,2,4,4’-Tri-CDPS(0.5 mg/L)处理的斜生四链藻细胞表面凹陷现象严重,粘连现象较对照组更为明显。透射电镜结果显示,PCDPSs暴露后,藻细胞中叶绿体和类囊体的损害程度加大,藻的细胞膜结构遭到破坏,藻细胞的代谢能力减弱,这使得藻细胞中的脂质颗粒含量增加,从而逐渐影响藻细胞的正常生理活动。(4)生物富集实验结果表明,随着暴露时间的延长,八种PCDPSs在藻细胞中的浓度均逐渐升高。在第36 h左右,PCDPSs的浓度逐渐到达平衡状态。八种PCDPSs暴露72h时,PCDPSs在藻细胞中的富集浓度在14.24～57.55μg/g lipid之间。藻细胞对2,4,4’,5-Tetra-CDPS的富集能力最强,而对2,3,3’,4,4’,5,6-Hepta-CDPS最弱。八种PCDPSs的生物富集因子值在2.32×10～6.64×10 L/kg lipid之间。绿藻对低、中氯代PCDPSs的生物富集能力较强,且BCFs随氯原子数目增加而逐渐增大。但就三种高氯代PCDPSs而言,log K和分子体积过大,这导致其富集能力随氯原子数目的增加而降低。

关键词：多氯代二苯硫醚斜生四链藻氧化应激超微结构损伤生物富集

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

含氧多环芳烃对水生生物的毒性效应研究

含氧多环芳烃对水生生物的毒性效应研究

作者：王悦南京理工大学

学位级别：硕士

含氧多环芳烃(OPAHs)是一类多环芳烃(PAHs)衍生物,研究表明某些OPAHs的遗传毒性、致突变和致癌作用超过了其母体PAHs,目前对OPAHs的研究主要集中于其在大气中的分布及健康毒性,但近几年在水体中也检出OPAHs,我们需警惕和预防OPAHs对水... 详细信息

含氧多环芳烃(OPAHs)是一类多环芳烃(PAHs)衍生物,研究表明某些OPAHs的遗传毒性、致突变和致癌作用超过了其母体PAHs,目前对OPAHs的研究主要集中于其在大气中的分布及健康毒性,但近几年在水体中也检出OPAHs,我们需警惕和预防OPAHs对水环境稳态和水生生物的危害。因此本文选取8种已在水环境中被检测到的OPAHs,包括1-茚酮(1-INDA)、1-萘甲醛(1-NLD)、9-芴酮(9-FL)、苊醌(1,2-ACQ)、9,10-蒽醌(ATQ)、2-甲基蒽醌(2-MAQ)、苯并蒽酮(BEZO)和苯并[a]蒽-7,12-二酮(BAQ),分别以斜生四链藻(浮游植物)、大型溞(无脊椎浮游动物)、斑马鱼(脊椎动物)为受试对象进行毒理学研究,探究OPAHs对水环境的潜在危害,具体结果如下:(1)研究了8种OPAHs对斜生四链藻的96 h生长抑制作用,结果表明8种OPAHs均会抑制藻细胞生长,且具有剂量-效应关系。根据半数效应浓度(EC)确定几种OPAHs的毒性大小排序为BEZO>2-MAQ>1,2-ACQ>9-FL>1-NLD>1-INDA,而ATQ和BAQ在其溶解度范围内未对藻细胞生长造成半数抑制。进一步研究了毒性最强的BEZO(96 h-EC值为0.0277 mg/L)对斜生四链藻的影响,研究发现≥18μg/L BEZO会诱导藻细胞产生活性氧(ROS)从而造成严重的氧化损伤,破坏生物膜的通透性和完整性,并且会使叶绿素含量显著降低从而影响光合作用。(2)以大型溞为受试生物,发现大部分OPAHs会对大型溞造成急性毒性效应且存在明显剂量-效应关系,毒性大小排序为BEZO>2-MAQ>9-FL>1,2-ACQ>1-NLD>1-INDA,而ATQ和BAQ在其溶解度范围内未对大型溞活动能力造成半数抑制。大型溞对BEZO最敏感(48 h-EC值为0.0231 mg/L),因此进一步研究了低浓度BEZO对大型溞的亚致死毒性作用。结果发现BEZO(≥200 ng/L)会影响大型溞的生长发育,且会抑制卵子的成熟,降低产卵频率从而导致子代数量减少,这将不利于种群的繁衍。此外,研究发现BEZO会降低大型溞的滤食率以及对机体造成氧化损伤。(3)通过研究8种OPAHs对斑马鱼成鱼及胚胎的急性毒性,发现斑马鱼在胚胎时期对于各OPAHs的敏感性高于成鱼,因此我们重点研究了OPAHs对胚胎的毒性。除ATQ外,其余7种OPAHs均会对斑马鱼胚胎造成急性毒性且存在明显的剂量-效应关系,根据半数致死浓度(LC)确定毒性大小排序为BEZO>BAQ>2-MAQ>9-FL>1,2-ACQ>1-NLD>1-INDA。进一步研究了毒性最强的BEZO(96 h-LC值为0.0107 mg/L)对斑马鱼胚胎-幼鱼阶段的毒性,发现≥100 ng/L BEZO会对鱼造成严重的氧化损伤,通过抑制乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性干扰神经信息传导,从而导致幼鱼无法控制其生理和行为反应,降低斑马鱼心跳频率,并且诱导斑马鱼出现充血、心包水肿、卵黄囊水肿、发育延迟、尾巴畸形以及脊柱弯曲等异常情况。综上所述,8种OPAHs中有7种都会在溶解度范围内对至少一种水生生物造成半数抑制/致死效应,大型溞和斑马鱼敏感性通常更高。不同结构OPAHs毒性差异巨大且大部分OPAHs毒性与其疏水性有良好的相关性,其中6种OPAHs会对水环境造成高/中度危害。这为我们更全面地认识OPAHs的水生生态毒性和评估环境浓度下OPAHs对水体造成的环境风险提供理论基础。

关键词：含氧多环芳烃水生生态毒性斜生四链藻大型溞斑马鱼