四种石油分散液对栉孔扇贝和刺参的急性毒性研究

选择栉孔扇贝（Chlamys farreri）和刺参（Apostichopus japonicus）作为受试生物,采用半静态试验法测定了原油、燃料油分散液（WAF）以及添加消油剂后的乳化液（DWAF）对两种生物的毒性效应。采用概率单位算法并利用SPSS 13.0进行数据处理,计算出96h-LC₅₀。结果表明,4种石油烃对栉孔扇贝和刺参的96h-LC₅₀为:DWAF_燃料油（1.14 mg/L,0.16 mg/L）> DWAF_原油（1.39 mg/L,0.74 mg/L）> WAF_燃料油（1.80 mg/L,4.10 mg/L）> WAF_原油（3.40 mg/L,6.44 mg/L）。4种石油分散液对两种生物均有明显致毒效应;轻质油（燃料油）的毒性效应较重质油（原油）大;加入消油剂后石油烃毒性增强,并且对刺参的毒性增强更明显,建议使用栉孔扇贝和刺参共同评估海洋溢油生态损害。     

重金属离子胁迫对赤潮微藻的急性毒性

重金属污染和赤潮都是较为突出的海洋环境问题,为给相关研究提供基础试验数据,在实验室条件下研究了Cu2+、Cd2+、Zn2+对米氏凯伦藻和微小原甲藻的急性毒性效应. 通过2种藻的EC₅₀(半数抑制浓度)比较了其敏感性差异,分析了不同浓度重金属胁迫对微藻的影响;同时,利用TEM (transmission electronic microscopy,透射电镜技术)和FCM (flow cytometry,流式细胞术)研究了重金属Cu2+的急性毒性胁迫在亚细胞水平上对米氏凯伦藻的损伤. 其中,Cu2+、Cd2+、Zn2+对微小原甲藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为0.514和0.276 mg/L、0.835和1.215 mg/L及4.376和7.976 mg/L;对米氏凯伦藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为1.881和1.881 mg/L、5.405和6.268 mg/L及13.134 和18.732 mg/L. 结果表明:2种微藻的种群相对增长率随着胁迫浓度的增加而下降,3种重金属离子的毒性表现出Cu2+>Cd2+>Zn2+的趋势,微小原甲藻对重金属胁迫更敏感;Cu2+胁迫可使米氏凯伦藻细胞体积增大,内容物复杂程度增高,但叶绿素a的MFI(mean fluorescence intensity,平均荧光强度)的变化不明显;Cu2+胁迫对藻膜结构的损伤较明显,但对线粒体及叶绿体的结构影响不明显.      

吐纳麝香对东海原甲藻的毒性作用机制

为研究吐纳麝香(AHTN)对海洋微藻的毒性作用机制,以东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)为受试对象,测定5种浓度的AHTN(1,10,50,200和400μg/L)对微藻的生长、光合色素含量、细胞形态结构、细胞膜通透性、抗氧化系统和光合系统的影响.结果表明,AHTN显著抑制东海原甲藻的生长,对东海原甲藻具有高毒性(96h-EC₅₀=48.21μg/L),其毒性作用机制为抑制光合色素产生,破坏其细胞结构和细胞膜完整性,诱发抗氧化系统响应,影响光合作用性能.其中,1μg/L AHTN处理对东海原甲藻生长有促进作用,1和10μg/L AHTN处理促进光合色素合成,并使超氧化物歧化酶活性和部分光合参数升高.低浓度AHTN(1μg/L)可能会诱导东海原甲藻赤潮爆发,高浓度AHTN(10~400μg/L)则会抑制该藻种群生长,从而对海洋生态系统产生潜在威胁.     

溢油分散剂及其乳化原油对海洋微藻的急性毒性效应评价

以96 h半致死效应浓度(96 h-EC50)为指标,比较测定了3种溢油分散剂(oil spill dispersant,OSD)、原油的水溶性成分(water accommodated fraction,WAF)以及OSD乳化作用下原油的水溶性成分(dispersed water accommodated fraction,DWAF)对海洋微藻的急性毒性效应。结果表明:所测试3种OSD中,RSA-11型和ZHY-2型的毒性明显低于RSS-6型的毒性;而RSA-11型OSD的毒性高于组成该OSD单一表面活性剂的毒性,呈现明显的协同作用;同时,OSD与原油共存时的DWAF的毒性既高于OSD单独存在时,也高于原油单独存在时WAF的毒性,表明溢油时加入OSD会增强原油对海洋微藻的毒性。     

纳米TiO2对中肋骨条藻和杜氏盐藻的毒性效应研究

纳米材料的广泛应用增加了其进入海洋环境的风险,目前急需探明纳米材料的毒性效应和致毒机理。本文选用常见的纳米TiO₂ （nano-TiO₂）作为实验材料,通过进行微藻的生长抑制实验,测定微藻叶绿素的含量和脂质过氧化水平,探究了nano-TiO₂对两种海洋微藻中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和杜氏盐藻（Dunaliella salina）的毒性效应。同时利用扫描电镜观测了微藻对nano-TiO₂的吸附作用,并初步研究了nano-TiO₂的沉降效应。结果表明,nano-TiO₂对海洋微藻S.costatum和D.salina的生长和光合作用均有抑制,且对两种微藻的毒性大小相似;nano-TiO₂会被微藻吸附,对微藻产生氧化损伤,抑制微藻的生长和光合作用,是nano-TiO₂对微藻产生毒性的主要原因;因nano-TiO₂在实验介质中会发生沉降,实际所有实验结果均在低于原设定浓度下获得。     

壬基酚对胶州湾典型微藻的毒性效应

以胶州湾常见优势藻种中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)为受试生物,考察了壬基酚(NP)对两种海洋微藻的急性毒性效应,同时以超氧化歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量为指标,研究了两种海洋微藻细胞内抗氧化系统对NP氧化胁迫的响应。结果表明,NP对中肋骨条藻和旋链角毛藻生长抑制的96 h-EC50分别为0.13 mg/L和0.22 mg/L,中肋骨条藻对NP的毒性更为敏感。当中肋骨条藻培养体系中NP浓度在0.04～0.16 mg/L和旋链角毛藻培养体系中NP浓度在0.05～0.20 mg/L时,两种海洋微藻体内SOD活性均呈现出先诱导上升后抑制降低的变化趋势,MDA含量则随NP浓度的增大而增大;而在低浓度NP(<0.05 mg/L)胁迫下,96 h实验周期内,两种微藻细胞内SOD活性和MDA含量与不添加NP的对照组相比无显著差异(P>0.05),表明低浓度的NP胁迫下微藻体内诱导产生的抗氧化酶能够及时清除活性氧自由基,防止细胞受到损伤。暴露实验72 h后,两种微藻细胞内的SOD活性和MDA含量与NP作用浓度呈现显著的浓度-效应关系,这表明微藻细胞内SOD活性和MDA含量可以作为生物标志物用于近海水体中NP生态风险评价。     

诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应

基于室内培养实验,研究了海洋环境污染物诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应。结果表明,实验浓度范围内,3种微藻生物量都随时间增加而增大,符合Logistic生长模型;诺氟沙星对3种微藻毒性效应差别较大,对新月菱形藻的毒性效应最低,EC₂₀（concentration for 20% of maximal effect）和EC₀₅（concentration for 5% of maximal effect）分别为25.36 mg/L和1.76 mg/L;对盐生杜氏藻的毒性效应较低,EC₂₀和EC₀₅分别为10.54 mg/L和1.25 mg/L;对小球藻的毒性效应最高,EC₂₀和EC₀₅分别为5.33 mg/L和0.01 mg/L;诺氟沙星对三种海洋微藻的抑制率增幅均随浓度增加趋缓。另外,在1 mg/L的浓度下,新月菱形藻的B_f值略高于对照组,这可能与毒性兴奋效应有关;小球藻的指数增长期随着诺氟沙星浓度的增大有着明显缩短的趋势。基于物种敏感性分布,得到诺氟沙星污染物对海洋生态系统的预测非效应浓度（predicted no effect concentration,PNEC）为0.096 mg/L。     

抗生素对微藻的毒性作用和卤代烃释放的影响

探究了磺胺二甲基嘧啶(SMZ)和氧四环素(OTC)对中肋骨条藻的毒性作用及挥发性卤代烃(VHCs)释放的潜在作用.结果表明:10mg/L SMZ和OTC在暴露中后期抑制中肋骨条藻的生长,对藻细胞密度、叶绿素a浓度和最大光化学效率(F_v/F_m)的最大抑制率达到最大值,分别为90.74%,91.25%,83.46%和87.16%,87.04%,87.43%.抗生素暴露下可溶性蛋白含量明显较对照组低;过氧化氢酶活性随抗生素浓度的增加和暴露时间的延长呈现先升高后降低的趋势,表明2种抗生素高浓度暴露对微藻生长均有明显的毒性作用,其中SMZ毒性抑制作用高于OTC.抗生素暴露诱导藻细胞内活性氧(ROS)的产生量增加.另外,抗生素的添加对VHCs的释放表现出不同程度的促进作用,可能是由于卤过氧化物酶(HPO)催化H₂O₂进行卤化反应产生抗氧化应激的VHCs,避免过量ROS对藻细胞造成损伤.由此说明,微藻3种VHCs的释放对抗生素的响应受到微藻的生物量及HPO酶催化机制共同控制.     

纳米铜粉对中肋骨条藻的毒性效应

以中肋骨条藻作为受试藻种,研究铜离子、纳米铜和微米铜对它的毒性效应.结果表明,3种铜试剂在不同程度上都会抑制中肋骨条藻的生长,藻密度和叶绿素的增加值与铜试剂加入量基本呈负相关.在整个实验周期96h内,当Cu2+浓度大于0.1mg/L时会对藻产生很大的抑制作用,而纳米铜浓度大于0.15mg/L会严重影响藻密度和叶绿素,在24h内当微米铜浓度低于2mg/L时会促进藻的生长,在96h时高浓度(>1mg/L)会抑制其生长.纳米铜对中肋骨条藻的毒性作用一方面是溶出的铜离子,另一方面是纳米粒子本身.     

3种多环芳烃对3种赤潮微藻类胡萝卜素含量的影响研究

通过实验生态学的方法,研究了3种多环芳烃-菲、芘和蒽对3种赤潮微藻-赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻类胡萝卜素含量的影响.结果表明:低浓度的菲、芘和蒽处理使3种赤潮微藻的类胡萝卜素含量有所提高,而高浓度处理则降低藻细胞内的类胡萝卜素含量.菲、芘和蒽处理对赤潮异弯藻类胡萝卜素含量的96 h半抑制剂量分别为0.098、0.124和0.139 mg/L,对中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.120、0.147和0.155 mg/L,对亚历山大藻的96 h半抑制剂量分别为0.128、0.153和0.162 mg/L.在3种赤潮微藻中,赤潮异弯藻的类胡萝卜素对菲、芘和蒽的毒性最敏感,而在3种多环芳烃中,菲对赤潮微藻类胡萝卜素的降解作用最大.     

端足类河蜾蠃蜚对原油的敏感性

溢油发生后,端足类生物迅速消失并显示出非常高的初始死亡率。为定量评估原油对端足类生物的毒性影响,本文开展了原油水溶性组分(WAF)和原油与分散剂混合的水溶性组分(CEWAF)对端足类生物河蜾蠃蜚(Corophium acherusicum)的急性毒性实验,并结合收集的原油对海洋生物的急性毒性数据,利用物种敏感性分布曲线(species sensitivity distribution,SSD)评价河蜾蠃蜚对原油的敏感性。结果表明：WAF和CEWAF的96 h半致死浓度(LC₅₀)分别为4.11 mg/L,0.85 mg/L;在WAF和CEWAF的SSD曲线中,河蜾蠃蜚的物种累积概率均低于30%。综上所述,端足类河蜾蠃蜚对原油敏感性较高。     

UV-B辐射增强和蒽对3种赤潮微藻生长的相互作用

通过实验生态学的方法,研究了赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的生长对UV-B辐射增强和蒽处理的响应.结果表明:低剂量的UV-B辐射和低浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长有刺激作用,而高剂量的UV-B辐射处理和高浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长均显示出抑制作用.UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为1.63、2.34和2.58 J/m2,蒽处理对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.078、0.119和0.112 mg/L.在刺激浓度的蒽处理的同时,添加刺激剂量的UV-B辐射条件下,3种赤潮微藻的生长同样表现出了抑制作用.     

溢油胁迫下孔石莼碳氮稳定同位素的变化

为了研究溢油对海岸潮间带重要的大型绿藻孔石莼（Ulva Pertusa）的影响,本文探究了在180#燃料油的原油分散液（WAF）胁迫下,孔石莼的生长速率、叶绿素a以及碳氮稳定同位素的变化。在低WAF浓度（1.43 mg/L、2.87 mg/L和4.30 mg/L）胁迫下,对孔石莼的生长具有促进作用,生长速率均高于对照组,同时叶绿素a和碳氮稳定同位素均呈现上升的趋势;而高浓度WAF（5.72 mg/L和7.17 mg/L）会抑制藻类生长,导致生长速率低于对照组,而叶绿素a含量却高于对照组,孔石莼的δ15N和δ13C相比对照组偏负。对于孔石莼来说,C、N稳定同位素变化的趋势比叶绿素a更明显,这表明在溢油胁迫下,孔石莼的C、N稳定同位素能够更好更快速地评价溢油胁迫毒性大小,因此可以作为海洋环境监测和评价的一种新手段。     

润滑油对蒙古裸腹溞的急慢性毒性效应

为了解石油烃污染对水生生物生长、繁殖和发育的影响,采用实验生态学方法研究了润滑油对蒙古裸腹溞Moina mongolica的急性毒性和慢性毒性。结果表明:润滑油对蒙古裸腹溞的24 h LC₅₀、48 h LC₅₀、72 h LC₅₀和96 h LC₅₀分别为7.98 mg/L、5.81 mg/L、4.99 mg/L和3.04 mg/L,安全浓度为0.92 mg/L。润滑油浓度18 mg/L时,蒙古裸腹溞的存活时间最短、存活率最低,但在其他试验浓度下没有明显的变化规律,其种群增长参数也没有体现出明显的变化规律,说明润滑油对蒙古裸腹溞毒性相对较弱。     

Competition of bloom-forming marine phytoplankton at low nutrient concentrations

Competition of three bloom-forming marine phytoplankton (diatom Skeletonema costatum, and dinoflagellates Prorocentrum minimum and Alexandrium tamarense) was studied through a series of multispecies cultures with di erent nitrate (NaNO3) and phosphate (NaH2PO4) levels and excess silicate to interpret red tide algae succession. S. costatum outgrew the other two dinoflagellates in nitrate and phosphate replete cultures with 10 mol/L Na2SiO3. Under nitrate limited (8.82 mol/L NaNO3) conditions, the growth of S. costatum was also dominant when phosphate concentrations were from 3.6 to 108 mol/L. Cell density of the two dinoflagellates only increased slightly, to less than 400 and 600 cells/mL, respectively. Cell density of S. costatum decreased with time before day 12, and then increased to 4000 cells/mL (1.5 mg/L dry biomass) at NaNO3 concentrations between 88.2 and 882 mol/L with limited phosphate (0.36 mol/L NaH2PO4) levels. In addition, P. minimum grew well with a maximal cell density of 1690–2100 cells/mL (0.5–0.6 mg/L dry biomass). Although S. costatum initially grew fast, its cell density decreased quickly with time later in the growth phase and the two dinoflagellates were dominant under the nitrate-limited and high nitrate conditions with limited phosphate. These results indicated that the diatom was a poor competitor compared to the two dinoflagellates under limited phosphate; however, it grew well under limited nitrate when growth of the dinoflagellates was near detection limits.     

溶藻菌Halomona Sp.DH-e无菌滤液对东海原甲藻抗氧化系统的影响及急性毒性检验

为探究溶藻菌Halomona Sp.DH-e无菌滤液对东海原甲藻的作用机制及其发酵产物安全性,测定了在该菌作用下东海原甲藻抗氧化系统的变化,同时对发酵产物进行了生物急性毒性试验。结果表明,当东海原甲藻细胞在受到溶藻菌DH-e的无菌滤液处理后,细胞活性氧（reactive oxygen species,ROS）含量会急剧上升,随着藻细胞抗氧化系统激活,藻细胞内丙二醛（MDA）含量增加,超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）活性增强;溶藻菌发酵产物在96 h内对斑马鱼的半致死浓度LC₅₀ > 100 mg/L,发酵产物最大剂量5 000 mg/kg·bw下小鼠14 d的死亡率为0,半致死剂量LD₅₀ > 5 000 mg/kg·bw,由实验结果看见溶藻菌Halomona Sp.DH-e发酵产物属低毒或无毒物质。     

Cd(Ⅱ)对8种海洋微藻生长的影响

采用一次培养实验方法,研究了Cd(Ⅱ)对8种常见海洋微藻生长的影响.结果表明:高浓度的Cd(Ⅱ)抑制8种微藻生长;而50μg/L、100μg/L的Cd(Ⅱ)分别对大扁藻、中肋骨条藻的生长具有促进作用.在Logistic生长模型的基础上,结合Lorentz方程和GaussAmp方程,引入Cd(Ⅱ)浓度项,建立新的方程来描述Cd(Ⅱ)存在条件下海洋微藻的生长过程;并且通过对实验数据的非线性拟合,验证该方程是合理的.该方程不仅可以根据海洋微藻的生长情况,推测相应海区的Cd(Ⅱ)污染物浓度;而且也可以预测不同浓度Cd(Ⅱ)条件下,相应海区的海洋微藻的生长情况.