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六溴环十二烷与三丁基氯化锡对海洋生物的联合毒性效应研究

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第一章 绪 论

1 溴化阻燃剂的海洋污染研究进展

2 有机锡化合物的海洋污染研究进展

3 有毒污染物的联合毒性研究进展

4 本研究的意义、主要内容与技术路线

第二章 HBCD与TBTCl对海洋生物的联合急性毒性

1 HBCD与TBTCl对明亮发光杆菌的联合急性毒性

2 HBCD与TBTCl对亚心形扁藻的联合急性毒性

3 HBCD与TBTCl对短角长腹剑水蚤的联合急性毒性

4 HBCD与TBTCl对中华假磷虾的急性毒性

5 HBCD与TBTCl对翡翠贻贝的急性毒性

6 HBCD与TBTCl对红鳍笛鲷的急性毒性

7 讨论与小结

第三章 HBCD与TBTCl单独及联合暴露对扁藻的毒性效应

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论与小结

第四章 HBCD与TBTCl单独及联合暴露对翡翠贻贝的毒性效应

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论与小结

第五章 HBCD与TBTCl单独及联合暴露对红鳍笛鲷的毒性效应

1 材料和方法

2 结果与分析

3 讨论与小结

第六章 研究结论、创新点及展望

1 主要结论

2 创新点

3 展望

参考文献

攻读博士期间发表的与学位论文相关的文章

与论文相关的成果：

其它成果：

致谢

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摘要

六溴环十二烷（HBCD）和三丁基氯化锡（TBTCl）是近年来在海洋环境中广泛引起关注的有机污染物，其中HBCD于2013年被联合国《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止在全球使用，而三丁基锡（TBT）等有机锡化合物于2003年被IMO海洋环境保护委员会禁止在船只防污系统中作为生物灭杀剂使用。混合污染物的生态毒理学效应研究作为近年来环境科学的关注热点，通过研究污染物对生物和生态系统的联合毒性效应，并揭示相关生物标志物对污染物胁迫的响应机制，对于化合污染物的生态风险评价与管理不仅可提供重要基础数据和方法手段，更为人类和生态系统的长期健康发展提供科学保障，是“可持续发展战略”的一种重要的技术支撑。因此本研究利用急性毒性实验和多种生物标志物并采用不同的污染物暴露途径，对HBCD和TBTCl对发光菌、单细胞藻类、桡足类、双壳贝类和鲷科鱼类的单独及联合毒性作用进行了相关探讨，以便深入阐明两种化合物胁迫对海洋生物的毒性效应及联合毒性特征，为持久性有机污染物（POPs）的风险评价和管理提供科学依据。结果表明：
　　1.分别选择明亮发光杆菌、亚心形扁藻、短角长腹剑水蚤、中华假磷虾、翡翠贻贝和红鳍笛鲷进行急性毒性实验，结果显示不同生物的敏感程度有很大差异，TBTCl胁迫的耐受性分别为明亮发光杆菌（15min EC50=80.39~84.07μg/L）>亚心形扁藻（96h EC50=50.49~60.58μg/L）>红鳍笛鲷（96h LC50=19.91~20.68μg/L）>中华假磷虾（96h LC50=7.66～7.94μg/L）>翡翠贻贝（72h LC50=5.01~5.82μg/L）>短角长腹剑水蚤（96h LC50=0.20~0.22μg/L），对HBCD胁迫的耐受性分别为红鳍笛鲷、翡翠贻贝、亚心形扁藻（LC50、EC50>100 mg/L）>中华假磷虾（96h LC50=37.04～38.95 mg/L）>短角长腹剑水蚤（96h LC50=9.39~9.40 mg/L）>明亮发光杆菌（EC50=112.01~135.13μg/L）。同时采用毒性单位法、相加指数法和混合物毒性指数法评价了化合物的联合毒性，结果表明HBCD和TBTCl混合物对明亮发光杆菌、中华假磷虾和短角长腹剑水蚤的联合作用为协同作用，对亚心形扁藻为拮抗作用。
　　2.选择亚心形扁藻为生物材料进行96h毒性暴露实验，结果显示HBCD（10μg/L、100μg/L和1000μg/L）、TBTCl（0.2μg/L、0.8μg/L和3.2μg/L）以及混合物（5.1μg/L、50.4μg/L和501.6μg/L）均可明显影响亚心形扁藻的生理生长，其中对生物量均以抑制作用为主，对叶绿素a、叶绿素b和叶绿素含量的影响则表现为明显的促进效应。对光合作用速率，低浓度组HBCD促进，高浓度组抑制；而TBTCl则以促进作用为主。对相对呼吸率，HBCD和TBTCl均表现为低浓度促进、高浓度抑制的作用特征。暴露初期，HBCD和TBTCl对扁藻ATPase酶活性、GST酶活性、SOD酶活性和MDA含量的影响呈诱导和抑制波动变化的规律，96h时两种化合物对ATPase酶活性和GST酶活性均以抑制效应为主，对SOD酶的活性和MDA含量以诱导效应为主。联合毒性评价结果表明，HBCD和TBTCl混合物的联合作用结果随剂量和时间有较大变化，其中96h时高浓度组混合物对亚心形扁藻各指标的联合作用结果均表现为拮抗作用（q<0.85）。
　　3.选取翡翠贻贝为生物材料进行96 h溶液暴露实验，结果显示翡翠贻贝体内氯化三丁基锡（TBTCl）的富集水平与暴露溶液浓度呈线性相关，0.2μg/L、0.4μg/L和0.8μg/L浓度组的拟合方程分别为y=0.01248*x+0.04267（R2=0.909）、y=0.008*x+0.027（R2=0.952）和y=0.00364*x+0.004836（R2=0.772）。暴露24h后鳃组织中SOD活性、MDA含量和GPx活性均明显降低，而肝组织SOD活性和GPx活性与对照组比较没有显著变化。Spearman秩相关分析表明肝GPx活性与TBTCl溶液暴露浓度呈显著的负相关（Rs=-0.42），肝MDA含量与TBTCl溶液也呈显著的负相关（Rs=-0.33），而鳃MDA含量与TBTCl溶液暴露浓度呈显著的正相关（Rs=-0.60）。随暴露时间延长，污染物胁迫对翡翠贻贝 SOD酶活性表现为诱导作用，HBCD胁迫对翡翠贻贝MDA含量的影响不大，而TBTCl组MDA含量可显著升高。
　　4.选取扁藻-翡翠贻贝为模拟食物链进行96h摄食暴露实验，结果显示HBCD和TBTCl单独及联合暴露可导致翡翠贻贝溶酶体NRRT明显下降，并且浓度越高下降越明显；HBCD单独暴露可显著降低翡翠贻贝的呼吸率，TBTCl对翡翠贻贝呼吸率的影响随时间呈波动变化，其中48h时0.8μg/L和3.2μg/L浓度组均受到显著的促进作用；HBCD对翡翠贻贝GSSG含量的影响先抑制再诱导最后再抑制、对GST活性和GSH含量表现为抑制作用，TBTCl对GSSG含量的影响呈剂量和时间依赖性、对GSH含量也表现为抑制作用、对GST活性影响不明显。液暴露组和摄食暴露组对翡翠贻贝 SOD酶活性的影响基本一致，随暴露时间延长 SOD酶活性均被显著诱导，差别在于溶液暴露方式的毒性效应作用更快。HBCD胁迫对翡翠贻贝MDA含量的影响不大，而TBTCl组MDA含量可显著升高。联合毒性评价结果表明，HBCD和TBTCl的联合作用结果与暴露剂量、时间和生物标志物均存在明显的相关性，其中摄食组96 h时低浓度（5.1μg/L）胁迫对呼吸率、GSH和GSSG为拮抗作用（q<0.85），对GST和MDA为增强作用（q>1.15），对SOD为相加作用（0.851.15），对SOD、GSSG和GSH为拮抗作用（q<0.85）。
　　5.选取红鳍笛鲷为生物材料进行96h溶液暴露实验，结果显示TBTCl胁迫组红鳍笛鲷肝脏SOD活性呈“抑制-诱导-抑制”的变化规律，MDA含量则显著下降；而鳃组织 SOD活性被显著诱导，MDA含量呈先诱导后被抑制的变化规律。HBCD溶液胁迫时，肝SOD活性先升高后降低，MDA含量变化不明显；鳃SOD活性和MDA含量变化均不明显。低浓度（0.2μg/L和0.8μg/L）TBTCl溶液胁迫对红鳍笛鲷脑 AChE活性有明显的抑制作用，但高浓度组（1.6μg/L和3.2μg/L）表现为先促进后抑制的影响。联合毒性评价结果表明，混合物毒性不仅与各组分浓度配比及浓度范围有关，也与暴露时间的变化有很大关系。本研究中12h时高浓度（108.3μg/L）HBCD和TBTCl混合物组对红鳍笛鲷SOD活性、MDA含量和AChE活性的联合作用结果均表现为拮抗作用（q<0.85），而96h时均表现为增强作用（q>1.15）。
　　6.选取红鳍笛鲷作为生物材料进行连续3d（1次/d）的人工灌胃实验，结果显示7d时10 mg/kg HBCD组和5.80 mg/kg混合处理组红鳍笛鲷肝胰脏指数都高于对照组，表明HBCD可能导致肝脏重量增加。同时0.8 mg/kg处理组TBTCl对红鳍笛鲷肝组织SOD活性有显著的抑制作用、对MDA含量有显著的促进作用，而血清中SOD活性和MDA含量呈波动变化，且变化水平较肝组织更为明显，揭示肝脏对毒物的代谢机制与血液存在较大差别。从GST活性变化看，TBTCl对肝脏和血清GST活性主要表现为抑制作用；HBCD对肝脏GST的作用表现为先诱导后抑制，对血清GST活性的影响不大。TBTCl对肝脏EROD活性表现为“抑制-诱导-抑制”的变化规律，且存在明显的剂量-效应关系；而HBCD对肝脏EROD活性的影响表现为先诱导后抑制的变化规律。另外本研究中还发现，HBCD对红鳍笛鲷 VTG的诱导水平不明显，且与暴露水平和时间均不存在相关性。联合毒性评价结果表明，36h时高浓度HBCD和TBTCl混合物组对红鳍笛鲷SOD酶活性、MDA含量、GST活性、EROD活性和VTG含量的联合作用以拮抗作用（q<0.85）为主，而其它暴露时间HBCD和TBTCl之间的联合作用则存在明显的时间和剂量依赖性。

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