基于海灣沉積物重金屬有效態(tài)的文蛤生物標(biāo)志物篩選與生態(tài)毒性評(píng)價(jià).pdf

1、海洋沉積物中不同形態(tài)重金屬的化學(xué)穩(wěn)定性、遷移轉(zhuǎn)化速度和生物可利用性和潛在毒性存在很大差異,所以僅從重金屬總量進(jìn)行分析難以有效評(píng)價(jià)重金屬的對(duì)底棲生物的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)。目前,針對(duì)沉積物重金屬賦存形態(tài)的生物毒性研究多集中在生物富集與致死效應(yīng)方面。分子生物標(biāo)志物能夠快速有效地反映污染物與細(xì)胞靶分子的相互作用及其后果,且具有靈敏度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而,以往利用生物標(biāo)志物評(píng)價(jià)沉積物重金屬生態(tài)毒性評(píng)價(jià)研究,均以沉積物重金屬總量為基礎(chǔ)。未見(jiàn)有對(duì)亞致死

2、條件下沉積物重金屬賦存形態(tài)與生物標(biāo)志物關(guān)系的研究報(bào)道。
　　本研究在北部灣沿岸的港口區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、排污區(qū)等功能區(qū)設(shè)置11個(gè)站位,采集表層沉積物并測(cè)定其中7種重金屬(Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)各賦存形態(tài)(弱酸溶解態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài))的含量、總有機(jī)碳、粒徑等因子,以及同步測(cè)定的底棲雙殼類動(dòng)物文蛤(Meretrix meretrix)鰓和內(nèi)臟中各12種生化指標(biāo):超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷

3、胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)、硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS)、還原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、金屬硫蛋白(MTs)、乙酰膽堿酯酶(AChE)、氧化型與還原型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG)、總谷胱甘肽(tGSH)、氧化逆境指數(shù)(OSI)。在分析沉積物中各種重金屬總量及其賦存形態(tài)含量分布特征基礎(chǔ)上,通過(guò)文蛤生化指標(biāo)與沉積物中重金屬總量和有效態(tài)的相關(guān)性分析,分別確定對(duì)重金屬總量、有效態(tài)具有敏

4、感響應(yīng)的生化指標(biāo),由此篩選出2套用于指示研究區(qū)域重金屬生態(tài)毒性的生物標(biāo)志物組合,然后,分別計(jì)算可反映環(huán)境損害生物學(xué)響應(yīng)機(jī)制的綜合生物標(biāo)志物響應(yīng)(IBRv2)指數(shù),并對(duì)比其靈敏性和可靠性,確定有效的指標(biāo)體系,建立基于生物效應(yīng)的北部灣潮間帶沉積物重金屬綜合生態(tài)毒性評(píng)價(jià)模式。進(jìn)而對(duì)有效態(tài)重金屬用于生物標(biāo)志物篩選及生態(tài)毒性評(píng)價(jià)的效果進(jìn)行評(píng)估。所得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)北部灣潮間帶沉積物中重金屬的有效態(tài)含量空間分布與總量分布基本一致

5、(Cr除外),但個(gè)別站位有明顯差異。各站位沉積物7種重金屬中,Cr、Hg和As以殘?jiān)鼞B(tài)為主要存在形態(tài),Cd以有效態(tài)為主。有6個(gè)站位Pb、Zn和3個(gè)站位Cu以有效態(tài)為主,其余站位這3種重金屬均以殘?jiān)鼞B(tài)為主。有效態(tài)Hg、Cd和Cr的分布受沉積物中細(xì)顆粒和有機(jī)質(zhì)含量的影響,而各重金屬總量分布與沉積物物理化性質(zhì)無(wú)明顯關(guān)系。依據(jù)沉積物重金屬形態(tài)的傳統(tǒng)化學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果不盡一致,且均未充分考慮重金屬的生物學(xué)效應(yīng)以及污染物的綜合作用。
　　(2)文蛤

6、鰓和內(nèi)臟中的生化指標(biāo)對(duì)沉積物重金屬的響應(yīng)規(guī)律及敏感性因其種類、形態(tài)而異,存在明顯的組織差異性和空間差異性。生化指標(biāo)對(duì)重金屬有效態(tài)的響應(yīng)敏感性高于總量。與重金屬總量相比,其有效態(tài)含量能更好地反映沉積物的生物毒性效應(yīng)。文蛤谷胱甘肽抗氧化系統(tǒng)對(duì)多種重金屬的有效態(tài)有敏感響應(yīng),適于作為沉積物重金屬污染的生物標(biāo)志物。
　　(3)依據(jù)生化指標(biāo)對(duì)沉積物中重金屬總量的響應(yīng)關(guān)系,篩選得到的生物標(biāo)志物組合為:GSHg/GSSGg、OSIg、TBARSg

7、、GSTv、GSHv、GSHv/GSSGv(g、v分別代表鰓、內(nèi)臟),依據(jù)生化指標(biāo)對(duì)沉積物有效態(tài)響應(yīng)篩選出的生物標(biāo)志物組合為:GSHg/GSSGg、OSIg、GSTg、GSSGg、CATg、GSTv。與依據(jù)重金屬總量篩選出的生物標(biāo)志物組合相比,基于有效態(tài)篩選得到的生物標(biāo)志物組合具有更高的靈敏度和可信度,以其計(jì)算的綜合生物標(biāo)志物響應(yīng)指數(shù)( IBRv2A)對(duì)海灣沉積物重金屬綜合毒性的指示效果優(yōu)于前者(IBRv2T)。IBRv2A評(píng)價(jià)結(jié)果顯示

8、,北部灣潮間帶各站位沉積物重金屬的綜合生態(tài)毒性大小順序?yàn)?S5(營(yíng)盤(pán)漁港)>S1(流沙灣)>S6(西場(chǎng)鎮(zhèn)海岸)>S8(鹿耳環(huán)江)>S10(防城港西灣)>S9(防城港東灣)>S7(犀牛角海岸)>S3(樂(lè)民鎮(zhèn)海岸)>S4(鐵山港)>S11(月亮灣)>S2(江洪鎮(zhèn)海岸)。
　　(4)在對(duì)沉積物重金屬生態(tài)毒性評(píng)價(jià)時(shí),運(yùn)用基于有效態(tài)重金屬篩選建立的綜合生物標(biāo)志物指數(shù)法,較傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法更能反映沉積物重金屬的生態(tài)毒性效應(yīng),且具有靈敏可靠、方