物理刺激下斑馬魚運(yùn)動(dòng)異常行為及控制對(duì)策.pdf

1、近年來(lái)，水體突發(fā)污染事故頻頻發(fā)生，傳統(tǒng)理化監(jiān)測(cè)方法已不能滿足對(duì)水質(zhì)毒性進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的要求，因而生物監(jiān)測(cè)應(yīng)運(yùn)而生。生物在線監(jiān)測(cè)不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，最重要的是可以直接反映出水體對(duì)人類和水生動(dòng)物的綜合毒性大小。魚類是生物監(jiān)測(cè)中最早也是最為廣泛使用的指示生物，斑馬魚因其體型小、繁殖快、易于飼養(yǎng)管理、與人類基因同源性高等優(yōu)點(diǎn)成為最常用的魚類指示生物之一。斑馬魚行為學(xué)研究是其在水質(zhì)預(yù)警中發(fā)揮重要作用的基礎(chǔ)。
　　水質(zhì)毒性生物監(jiān)測(cè)儀

2、（Real-time Toxicity Biomonitor,RTB）是由深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司自主研發(fā)的一款水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)儀器，以斑馬魚作為指示生物，對(duì)水體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保障供水安全。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，安裝環(huán)境中的光照和噪聲都會(huì)對(duì)斑馬魚的運(yùn)動(dòng)行為產(chǎn)生影響，導(dǎo)致儀器誤報(bào)警。此外，斑馬魚還會(huì)出現(xiàn)由非毒性因素引起的活性降低現(xiàn)象，也會(huì)引發(fā)儀器誤報(bào)警，這些都不利于RTB的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　為此，本課題著重研究了聲、光、電三種物理刺激對(duì)斑

3、馬魚運(yùn)動(dòng)行為的影響，以擬定對(duì)安裝環(huán)境中光照和噪聲大小的要求，為采取措施消除干擾提供依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。還研究了幾種污染物暴露前后斑馬魚對(duì)聲、光、電刺激的運(yùn)動(dòng)行為反應(yīng)強(qiáng)度的差異，用以研究報(bào)警檢驗(yàn)的可行性，輔助確認(rèn)報(bào)警的真實(shí)性。本論文得到如下主要成果：
　　斑馬魚對(duì)20 Hz至2000 Hz內(nèi)聲壓級(jí)大于80 dB的聲音刺激和光照強(qiáng)度2000 lx以內(nèi)的光照刺激都能產(chǎn)生一定強(qiáng)度大小的運(yùn)動(dòng)行為反應(yīng)。聲光短期刺激下斑馬魚出現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)次突增、高度變化

4、等現(xiàn)象。斑馬魚在聲音刺激時(shí)間內(nèi)的最大速度比刺激前平均水平增加15 mm/s以上，光照刺激內(nèi)最大速度增幅度在30 mm/s以上，最大轉(zhuǎn)次增加10次/t以上。
　　斑馬魚在80 dB和90 dB的白噪聲持續(xù)刺激下，速度和轉(zhuǎn)次較刺激前略有降低，而在70 dB刺激下前后差別不大。斑馬魚在自然光照周期中表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律性，在環(huán)境黑暗而背景燈常亮的條件下，這種晝夜節(jié)律性將減弱至消失，當(dāng)背景燈亮度大于100 lx時(shí)，當(dāng)天晝夜節(jié)律性就基本消失

5、。
　　聲光短期刺激下運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生驟變并需數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘才能恢復(fù)到刺激前水平，會(huì)導(dǎo)致儀器誤報(bào)警。綜合考慮要求環(huán)境中噪聲值低于80 dB，超標(biāo)時(shí)應(yīng)需要采取消音減噪措施；要求RTB盡量安裝在弱光、無(wú)光照周期性變化的環(huán)境中，且需在外門玻璃窗上使用遮光膜，運(yùn)行時(shí)RTB門務(wù)必關(guān)嚴(yán)，避免漏光。
　　二價(jià)鎘、六價(jià)鉻、溴氰菊酯和敵敵畏暴露下，斑馬魚對(duì)聲光電刺激的運(yùn)動(dòng)行為反應(yīng)強(qiáng)度降低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，將光照刺激報(bào)警檢驗(yàn)刺激值設(shè)為500 l

6、x，報(bào)警檢驗(yàn)閾值設(shè)為：最大速度差25 mm/s，平均速度差10 mm/s；聲音刺激報(bào)警檢驗(yàn)刺激值設(shè)為50 Hz、90 dB，閾值設(shè)為：最大速度差20 mm/s，平均速度差15 mm/s；電刺激報(bào)警檢驗(yàn)刺激值設(shè)為10 V，閾值設(shè)為：速度最大值80 mm/s，平均值60 mm/s，轉(zhuǎn)次最大值20次/t，平均值15次/t。通過(guò)在RTB內(nèi)加裝報(bào)警檢驗(yàn)單元，在儀器報(bào)警時(shí)給予斑馬魚設(shè)定強(qiáng)度的物理刺激，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)分析其運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度是否達(dá)到