多环芳烃对海胆氧化反应的影响

多环芳烃对海胆氧化反应的影响

多环芳烃（pahs）广泛分布于人类环境中。其人为来源包括化工生产、运输、食品加工、原油开采等。随着工业的发展,越来越多的多环芳烃类有机物通过各种途径进入到海洋中。海上溢油发生后,石油或其他油类制品进入海洋后,降解产生多种多环芳烃,如菲、三甲基菲、蒽、二甲基蒽和苯并[a]芘等,这些污染物对海洋生物具有直接或潜在的生态风险。多环芳烃对脊椎动物如鱼类等已有相当多的毒性及相关机制报道,而无脊椎动物相关的研究却很少有所涉及中间球海胆(Strongylocentrotusintermendius)又叫虾夷马粪海胆,是我国重要的海珍品养殖品种之一,具有适应能力强、生长速度快、营养价值丰富等优点,国内外学者开展了关于中间球海胆的大量毒理学研究1材料和方法1.1表1:表1表2751型紫外可见分光光度计,上海精密仪表有限公司。菲、三甲基菲、蒽、二甲基蒽(纯度>96%)购自Sigma-Aldrich公司,其它常用试剂为国产,分析纯。1.2循环水养殖系统暂养海胆购自大连海宝渔业有限公司,直径1.5~2.0cm,采捕后加冰用泡沫箱运回到实验室,在实验室循环水养殖系统中暂养,每天投喂海带。海水为大连黑石礁海区砂滤后的海水,盐度30~31,温度15~16℃,pH7.8~8.0,溶解氧(DO)浓度>7mg/L,氨氮浓度<0.02mg/L,暂养1周后进行试验。1.3实验方法1.3.1配置实验溶液的方法蒽、二甲基蒽、菲及三甲基菲用丙酮溶液溶解,配置成高浓度的母液,使用时加入适量母液配置成一定浓度的海水溶液。1.3.2水的水质预疏放电导氧体的制备实验设置菲、三甲基菲、蒽和二甲基蒽浓度分别为0、10、20、50、100和150μg/L,实验设计3个重复和1个不加海胆的空白对照组。实验选用250mL的细口试剂瓶作为代谢瓶,预先记录每个瓶子的体积,放入不同浓度污染物的海水溶液中,通过预曝气保证海水溶解氧处于饱和状态,实验结束时溶解氧不低于4mg/L。实验根据预实验的结果,进行2~3h的实验,保证水中溶解氧和氨氮含量的变化在30%~50%,既保证了测定的准确性有保证水中溶解氧不会过低抑制氧气消耗。实验结束后用虹吸法采集水样,用碘量法和靛酚蓝法测定溶解氧和氨氮的含量。经过预实验发现使用丙酮做助溶剂(加入量50μL/L)与空白对照组之间没有显著差异,因此可以忽略丙酮对海胆呼吸耗氧率的影响。1.4呼吸消耗的氧原子数ocr/aer根据实验前后对照组和实验组中DO和NH式中,OCR为耗氧率(mg/(g·h)),DO式中,AER为海胆排氨率(μg/(g·h)),NO∶N值(呼吸消耗的氧原子数与排出氨态氮原子数之比)=OCR/AER。1.5处理数据用Excel和SPSS12.0进行数据处理。2结果2.1海胆对菲的排氨率和on的影响海胆单位体重耗氧率与海水中菲的浓度呈现一定的相关关系,菲浓度为10、20、50、100和150μg/L的耗氧率均显著低于对照组;海胆单位体重排氨率在菲浓度为20、50、150μg/L时显著高于对照组;O∶N随着菲浓度的升高(0~20μg/L)出现了显著下降,20~150μg/L浓度下O∶N只有对照组的28%~44%,说明海胆在菲的作用下体内能量物质的代谢方式发生了显著的变化。方差分析表明,菲对海胆的耗氧率、排氨率和O∶N具有显著的影响(P<0.01)见图1。2.2海胆耗氧率、排氨率变化海胆单位体重耗氧率与海水中三甲基菲的浓度呈现一定的相关关系,三甲基菲浓度为10、20、50、100和150μg/L的耗氧率均显著低于对照组(图2);海胆单位体重排氨率在三甲基菲浓度为20、50、100μg/L时显著高于对照组,在150μg/L排氨率又下降到对照组的水平;O∶N随着三甲基菲浓度的升高而下降,出现显著的剂量-效应关系,相关性方程为y=-0.0609x+12.029,相关系数R2.3对排氨率的影响蒽处理组海胆耗氧率与海胆对照组之间存在显著差异,说明海胆耗氧率在10~150μg/L浓度下的蒽溶液中受到了显著的影响,其耗氧率只有对照组的50%~61%。排氨率随蒽浓度升高而增加,在20μg/L时达到了最大值,之后又开始下降,可能是由于蒽的浓度太高对排氨率产生了一定的抑制作用。O∶N与耗氧率类似,处理组受到蒽的影响显著下降,并维持在较低的水平。见图3。2.4甲基溶液中氧率的变化二甲基蒽处理组海胆耗氧率与海胆对照组之间存在显著差异,说明海胆耗氧率在10~150μg/L浓度下的二甲基蒽溶液中受到了显著的影响,其耗氧率只有对照组的50%~61%。排氨率随二甲基蒽浓度升高而增加,出现了显著的正相关关系,y=0.0146x+1.8815,R3讨论3.1环境对生物生长的影响动物通过呼吸作用消耗氧气分解体内的有机物,产生二氧化碳,为机体组织器官活动提供能量,这一过程往往受到外界环境的影响,当外界条件发生变化不利于生物生存时,生物需要改变生存的策略,提高或降低有机物分解速率来适应外界环境的变化3.2芳香烃受体蛋白多环芳烃是重要的海洋环境污染物,对海洋生物各项生理指标均有很大的影响。多环芳烃主要作用于生物的多环芳烃受体蛋白(AhR),通过芳香烃受体蛋白进一步影响细胞色素酶(CYP1A)的活性,改变了生物的能量代谢途径。许多研究表明海洋生物在不利条件下(高温、高盐度)排氨率都会升高,利用蛋白质作为能量来源3.3动物子数的比值O∶N是指耗氧率中的氧原子数与排泄率中的氮原子数的比值,O∶N表示生物体内分解蛋白质与脂肪和碳水化合物的比值,O∶N比值大,表明动物消耗脂肪和碳水化合物多,蛋白质消耗的少3.44三种环芳烃的毒性比较按照张薇提出的抗氧化酶多种指标综合评价的方法4生物指标监测(1)4种多环芳烃对海胆耗氧率和O∶N具有显著的影响,并且在低浓度(