基于文蛤生物标志物的尾水—海水混合体系综合污染评价

发布时间：2018-07-21 15:59

【摘要】：城市污水处理厂(MSTPs)尾水的不断排放对受纳水体生态系统健康的威胁越来越严重。采用生物学方法研究尾水对生物的复合污染,直观反映其综合毒性,进而判定受纳水体总体水质,要比单纯检测污染物含量或浓度更具有实际意义。因此,本研究以2013年秋季采自团岛污水处理厂排污口的尾水(TME)为原料,文蛤(Meretrix meret ix)为模式生物,设置了尾水体积比(EVR)分别为0%、1%、5%、10%、20%、30%和40%的梯度实验,室内暴露培养15d,同步测定文蛤体内8种生物标志物(血细胞的溶酶体膜稳定性(LMS)和微核千分率(MF)；鳃和内脏中谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、还原型谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽还原酶(GR)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、金属硫蛋白(MTs)、丙二醛(MDA)随TME浓度和暴露时间的变化特征,根据生物标志物响应的灵敏性和相关性分析,筛选出适于指示尾水受纳海域水质的敏感生物标志物,建立综合评价受纳海域水质的生化指标体系,进而计算得到综合生物标志物响应(IBRv2)指数,用于区分混有不同体积尾水的海水污染程度。最后,根据健康状态指数(HSI)提出的生物健康状态分类依据,建立了基于IBRv2指数的尾水-海水混合体系污染分级标准,并成功应用于本研究中设置的不同TME浓度梯度的污染程度评价。所得到的主要结论如下：(1)不同体积比的市政尾水暴露3d时即表现出敏感响应的生物标志物主要有：LMS(降低39.28%55.62%)、鳃和内脏GPx、内脏GSH、内脏MDA,这些生物标志物可作为尾水短期暴露的敏感生物标志物；研究期间MF(最高增加316.50%)、鳃和内脏MTs变化显著,可作为指示尾水污染的敏感标志物；GR和AChE在暴露期间的变化不明显。(2)尾水的暴露对文蛤鳃和内脏造成了不同程度的氧化损伤,鳃组织在EVR 1%、30%和40%下受到氧化损伤,内脏组织除了EVR 20%处理组保持对照水平,其它处理组均受到尾水的氧化损伤。GSH氧化还原系统、MTs、AChE的联合解毒作用,共同抵抗尾水中复杂污染物的胁迫,暴露末期文蛤鳃和内脏均未发生脂质过氧化。(3)虽然在文蛤暴露于TME期间进行了多期生物标志物分析,但是只有第9、12d有较多种类的生物标志物对TME浓度具有灵敏的相关性响应,满足构建基于生物标志物的复合污染体系评价指标体系要求。由此建立了针对两个暴露时间的评价指标体系各1套：第9d——血细胞LMS、内脏GPx、内脏MTs和内脏AChE(评价指标体系Ⅰ,EIS-Ⅰ)；第12d——血细胞LMS、血细胞MF、鳃GSH和鳃AChE(评价指标体系Ⅱ,EIS-Ⅱ)。(4)根据上述评价指标体系中生物标志物的响应值,计算得到TME浓度0%、1%、5%、10%、20%、30%和40%的混合体系对应的IBRv2指数值如下：第9d0.00、0.61、1.32、1.37、1.48、2.28、2.65；第12d0.00、0.79、0.80、1.45、1.72、1.76、2.64。IBRv2指数值越大,表明污染压力越大,可见,IBRv2指数法可清晰分辨混合体系中的尾水污染水平。(5)根据HSI提出的不同生物健康状态对应的生物标志物响应幅度,以及评价指标体系中生物标志物在零浓度组的实测值,确定生物标志物在每级健康状态水平上的临界值,由此计算得到IBRv2指数值作为综合反映混合体系污染程度的分级阈值(0.29、0.96、2.23),进而将综合污染水平划分为清洁、轻污染、中污染和重污染4个等级。在本研究所设置的TME浓度梯度下,混合体系的EVR≥40%时,水质为重污染等级：EVR≤5%时,水质为轻污染等级；而5%EVR40%时,水质为中等污染。
[Abstract]:The biological method is used to study the complex pollution of the tail water to organisms , which can directly reflect the comprehensive toxicity , and then determine the overall water quality of the receiving water body , which is more practical than simply detecting the pollutant content or concentration .
Based on the sensitivity and correlation analysis of biological marker response , the biochemical index system suitable for indicating the water quality in the water - receiving sea area was established , and the comprehensive biomarker response ( IBRv2 ) index was established .
During the study , MF ( the highest increase of 316 . 50 % ) , the change of gill and visceral MTs were significant , which could be used as a sensitive marker indicating tail water pollution .
( 2 ) The exposure to tail water caused different degrees of oxidative damage to the gill and viscera of the clam . The gill tissues were damaged by oxidative damage of tail water at 1 % , 30 % and 40 % .
( 4 ) The values of IBRv2 corresponding to the hybrid systems of 0 % , 1 % , 5 % , 10 % , 20 % , 30 % and 40 % were calculated as follows : 9d0 . 00 , 0.61 , 1.32 , 1 . 37 , 1 . 48 , 2 . 28 , 2 . 65 ;
( 5 ) The value of biological markers in the mixed system can be clearly distinguished by the IBRv2 index method . ( 5 ) According to the biological marker response amplitude corresponding to the different biological health conditions , and the biological markers in the evaluation index system are classified into four levels of clean , light pollution , medium pollution and heavy pollution .
While 5 % EVR 40 % , the water quality was medium pollution .
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】