石油烴對海洋微藻的毒性效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、石油烴導(dǎo)致的海洋環(huán)境污染是全球性的重大環(huán)境問題之一，海洋生態(tài)系統(tǒng)不可避免會受到石油烴毒性作用的明顯影響。海洋微藻是海洋食物鏈的基礎(chǔ)，提供了海洋的主要初級生產(chǎn)力，它不僅驅(qū)動著整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，而且對調(diào)節(jié)全球氣候變化起著重要的作用。海洋微藻是海洋浮游生物的主要組成部分，海洋微藻種群和群落的動態(tài)變化一旦受到破壞將會危及其它海洋生物及整個海洋生態(tài)系統(tǒng)。大量研究表明，石油類污染物對海洋微藻的生長有顯著影響，但現(xiàn)有的資料主要側(cè)重

2、于細(xì)胞密度、初級生產(chǎn)力以及少量的生理生化指標(biāo)的探討，在種群動態(tài)和種間關(guān)系定量化、光合作用特征和細(xì)胞過氧化及抗氧化能力研究方面，尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)說明石油烴對海洋微藻的作用機(jī)理。因此，研究石油烴脅迫下不同海洋微藻種群動態(tài)和種間競爭關(guān)系對短期急性毒性和長期亞急性毒性響應(yīng)差異及其作用機(jī)制是十分必要的。
　　本文以三種海洋微藻：綠藻門的餌料藻青島大扁藻（Platymonas helgolandica var. tsingtaoensis）、

3、金藻門的餌料藻球等鞭金藻（Isochrysis galbana）、硅藻門的赤潮微藻小新月菱形藻（Nitzschia closterium f. minutissima）為受試生物，在實驗室條件下研究了石油烴對三種微藻急性和亞急性毒性效應(yīng)，并探討了石油烴脅迫下海洋微藻種間競爭關(guān)系、光合作用特征和細(xì)胞過氧化、抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量的變化，初步探明了海洋微藻對石油烴脅迫的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果如下：
　　1.石油烴對海洋微藻的急性毒性作用

4、研究
　?。?）石油烴對海洋微藻的生長有明顯的抑制作用。三種海洋微藻的石油烴脅迫96h EC50值分別為：青島大扁藻13.84 mg/L，球等鞭金藻18.83 mg/L，小新月菱形藻6.73 mg/L。對石油烴毒性敏感性大小順序為：小新月菱形藻＞青島大扁藻＞球等鞭金藻。
　?。?）三種海洋微藻的葉綠素a含量受到不同程度的抑制。小新月菱形藻的葉綠素a含量受石油烴抑制的敏感性較青島大扁藻和球等鞭金藻高。
　?。?）三種海洋

5、微藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到石油烴急性作用的不同影響。除青島大扁藻0.5 mg/L石油烴處理組qP值顯著增加外，三種微藻的Fv/Fm，ETR，qP等參數(shù)均受到了不同程度的抑制。
　?。?）在較低濃度石油烴脅迫下，除球等鞭金藻的Fv/Fm和qP參數(shù)外，三種微藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)受石油烴抑制的敏感性明顯高于同一處理組的葉綠素 a含量的變化，因此，葉綠素?zé)晒鈪?shù)更適合作為石油污染急性毒性海洋浮游植物初級生產(chǎn)力監(jiān)測的參考依據(jù)。
　　2.石油

6、烴對海洋微藻種群動態(tài)的影響
　?。?）亞急性毒性劑量石油烴脅迫對三種海洋微藻的邏輯斯蒂模型有顯著的影響。青島大扁藻和球等鞭金藻處理組的環(huán)境承載力 K值比對照組間顯著降低，且隨著石油烴濃度的增大而減小，瞬時最大增長率r值均比對照組顯著降低。兩者三個處理組生長曲線達(dá)到拐點時間均比對照組推遲。
　?。?）在相同的相對石油烴濃度脅迫下，小新月菱形藻的環(huán)境承載力下降最多，敏感性最高。而從三種微藻的邏輯斯蒂模型參數(shù)及其生長曲線拐點出現(xiàn)時

7、間來看，小新月菱形藻比青島大扁藻和球等鞭金藻能更早更快地進(jìn)入種群穩(wěn)定期，存在占據(jù)種群相對優(yōu)勢的能力。
　　3.石油烴對海洋微藻種間競爭關(guān)系的影響
　　（1）混合培養(yǎng)對兩種微藻種群生長的邏輯斯蒂模型參數(shù)及其生長曲線拐點出現(xiàn)時間有顯著影響。青島大扁藻-小新月菱形藻和球等鞭金藻-小新月菱形藻混合培養(yǎng)后的三種海洋微藻環(huán)境承載力 K值均有顯著降低。但小新月菱形藻在兩個組合中均表現(xiàn)出瞬時最大生長率r值和生長曲線拐點出現(xiàn)時間Tp上的優(yōu)勢性

8、。
　　（2）不同起始生物量比例對兩種海洋微藻種間競爭關(guān)系有顯著的影響。本研究中，在空白對照試驗組中，起始生物量上的優(yōu)勢，不是長期培養(yǎng)下海洋微藻成為優(yōu)勢種的決定性因素。但相對起始生物量較高的種群，能夠在石油烴毒性脅迫下占據(jù)一定的優(yōu)勢。
　　4.石油烴對海洋微藻光合作用的影響
　?。?）三種海洋微藻葉綠素a含量受到亞急性毒性劑量石油烴的顯著影響，葉綠素a含量顯著降低，且隨石油烴濃度的提高和作用時間的延長而降低。小新月菱形

9、藻的葉綠素a含量變化受到石油烴的影響最為顯著。
　　（2）青島大扁藻、球等鞭金藻和小新月菱形藻的各項葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到石油烴的不同影響。從Fm/Fv、Yield、ETR、qP、NPQ參數(shù)的變化來看，青島大扁藻和球等鞭金藻受石油烴脅迫程度比小新月菱形藻弱。
　?。?）小新月菱形藻的RuBPCase活性在整個試驗周期各石油烴處理濃度均比對照組顯著降低。球等鞭金藻和青島大扁藻在實驗初期RuBPCase活性變化不明顯，后期顯著降低。

10、
　?。?）小新月菱形藻在石油烴脅迫下，光合作用各項參數(shù)反映出的受害程度明顯大于青島大扁藻和球等鞭金藻，這可以考慮是其相對敏感性高，種群環(huán)境承載力受影響較大的原因。
　　5.石油烴對海洋微藻的過氧化及抗氧化酶和抗氧化物質(zhì)的影響
　?。?）三種微藻MDA含量受石油烴脅迫后顯著升高，石油烴對海洋微藻的脂質(zhì)過氧化作用顯著。青島大扁藻MDA含量上升最多，小新月菱形藻相對較少。
　?。?）石油烴脅迫下的三種海洋微藻SOD、

11、GPx、GR活性均出現(xiàn)波動，呈先升高后降低的趨勢，說明石油烴脅迫作用下，三種海洋微藻抗氧化酶的保護(hù)作用被激活，但在長期脅迫作用下會抗氧化酶活力下降，三種微藻均受到石油烴的傷害。
　?。?）低濃度石油烴對青島大扁藻和小新月菱形藻的GSH含量影響不顯著，1/596h EC50石油烴處理組的球等鞭金藻GSH含量在實驗中期上升最明顯。
　　（4）長期亞急性毒性劑量石油烴對三種海洋微藻的細(xì)胞過氧化、抗氧化酶和抗氧化物質(zhì)有顯著影響，海洋