無機砷在牟氏角毛藻中的化學行為及其毒理效應.pdf

1、砷是一種較常見且持久性的污染物，可以被海洋生物富集并通過食物鏈傳遞，海產(chǎn)品中的高含量砷已引起人們的普遍關注。砷在海洋環(huán)境中有多種存在形態(tài)，主要分為無機砷和有機砷兩大類，其對海洋生物的毒性作用受砷形態(tài)的影響，不同砷形態(tài)的化合物毒性各不相同，現(xiàn)在一般認為砷的毒性級別是無機砷＞有機砷，無機砷中 As（III）＞As（V），但是對于不同生物砷化物的毒性也存在一定特異性。牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）作為海洋浮游植物中的優(yōu)勢

2、種群，可以對環(huán)境變化快速響應，是研究海洋環(huán)境污染與全球氣候變化的重要生物種類，具有重要的研究價值。本文研究了無機砷As（III、V）暴露及其與海水酸化耦合對牟氏角毛藻生長、光合的影響，查明了牟氏角毛藻對無機砷的富集與轉化及其基因組DNA甲基化水平的變化。主要結果如下:
　　1、無機砷暴露對牟氏角毛藻生長、光合作用的影響。（1）對其生長的影響：As（III）暴露使牟氏角毛藻生長率隨著時間呈下降趨勢，暴露濃度低于1000μmol/L時

3、，牟氏角毛藻生長率隨砷濃度的升高呈下降趨勢；濃度高于1000μmol/L時，在初期牟氏角毛藻生長率隨砷濃度升高而升高，隨著實驗進行，生長率下降。300μmol/L As（III）暴露48h時，藻體生長率降至0以下。（2）對其葉綠素a含量和葉綠素熒光參數(shù)的影響：As（III）暴露使牟氏角毛藻葉綠素 a含量隨時間下降，但是變化不顯著（P＞0.05）；而隨著砷濃度升高，葉綠素a含量整體呈下降趨勢；As（III）暴露濃度低于70μmol/L條件

4、下，牟氏角毛藻最大光能轉化效率（Fv/Fm）和實際光能轉化效率（Yield）隨時間變化不顯著，但砷濃度高于70μmol/L時對藻細胞熒光參數(shù)有顯著的抑制作用。As（V）暴露同樣導致牟氏角毛藻的生長率隨著時間呈下降趨勢。低濃度As（V）對牟氏角毛藻生長率無明顯影響，且As(III)暴露濃度在120μmol/L時，藻的生長率迅速下降，在濃度為300μmol/L時又緩慢上升。但在實驗濃度范圍內(nèi)，As（V）暴露時，牟氏角毛藻生長率均大于0；而對

5、葉綠素a含量和葉綠素熒光參數(shù)都無顯著影響。結果表明，無機砷As（III）和As（V）對牟氏角毛藻的生長具有不同的影響，其抑制作用表現(xiàn)為As（III）＞As（V）。
　　2、無機砷與海水酸化共同作用對牟氏角毛藻生長、光合作用的影響。（1）As（III）與海水酸化共同作用對牟氏角毛藻生長、光合作用的影響：As（III）暴露與海水酸化耦合作用于牟氏角毛藻時，藻的生長率隨CO2濃度升高而升高，但是升高的趨勢隨As（III）濃度的增加越來越

6、弱。當海水酸化單獨作用時，牟氏角毛藻中葉綠素a的含量和熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield無顯著變化；當與As（III）共同作用條件下，通入1000ppm CO2時，藻體中葉綠素a含量隨時間變化波動較大，且隨As（III）濃度升高熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield明顯下降，但下降的趨勢減弱。（2）As（V）與海水酸化共同作用對牟氏角毛藻生長、光合作用的影響：As（V）暴露與海水酸化耦合作用時，藻的生長率和葉綠素a含量在砷試驗范圍內(nèi)無顯著變化，而葉

7、綠素熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield在As（V）暴露96h時表現(xiàn)為隨CO2濃度增大而顯著下降。結果表明，海水酸化可以促進牟氏角毛藻的生長，無機砷與海水酸化共同脅迫時，這種促進作用減弱；在低濃度無機砷時，葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm和Yield降低，但是所有實驗中As（III）對藻細胞生長和葉綠素熒光參數(shù)的抑制作用均比As（V）強。
　　3、牟氏角毛藻對無機砷的生物富集與形態(tài)轉化。As（III）暴露時，牟氏角毛藻對砷的富集量總體上隨 As

8、（III）濃度的增大而增加，但是在 As（III）濃度為100μmol/L時下降。牟氏角毛藻中砷的富集量y（μg/105cells）與暴露 As（III）的濃度 x(μmol/L)可推導為二次多項式y(tǒng)=8×107x2+0.004x+3.3143。在96h，在較低暴露濃度組（50-300μmol/L），藻細胞中As（V）占總砷的比例隨著暴露濃度的升高呈增加的趨勢；但在高濃度組（500-7000μmol/L），隨著暴露濃度增加藻細胞中 As

9、（V）的比例變化不明顯，但1000μmol/L暴露組為最大值。As（V）暴露時，牟氏角毛藻中砷的富集量y（μg/105cells）與暴露 As（ V）的濃度 x(μmol/L)也可推導為二次多項式方程y=-1×10-5x2+0.078x+13.015，在實驗濃度范圍內(nèi)富集量最大值達171.10μg/105cells。牟氏角毛藻對As（V）形態(tài)的轉化作用不明顯。
　　4、無機砷暴露對藻細胞基因組DNA甲基化水平的影響。研究表明，一定