土壤中的1,3,6,8-四溴咔唑在蚯蚓体内的积累及生态毒性

  多卤代咔唑（polyhalogenated carbazoles,简称PHCZs）是一类含氮杂环化合物。PHCZs可长时间存在于环境中,并具有类二恶英活性,从而引起广泛的关注。目前,有关此类化合物来源、环境分布及迁移转化以及生物积累及放大等的研究均十分匮乏。土壤是PHCZs类物种重要的源和汇:一方面,土壤是PHCZs类物质可能的天然产地;另一方面,由于高疏水性,其他来源PHCZs通过迁移转化可沉积在土壤中。因此,有关土壤中PHCZs的生物积累及毒性研究对于评价这类物质的生态风险有重要意义。本论文以典型疏水性PHCZs类物质1,3,6,8-四溴咔唑(1,3,6,8-tetrabromocarbazole,简称1368-BCZ;log Kow=6.85)为研究对象,以底栖生物赤子爱胜蚓（Eisenia Foetida）为模式生物,研究土壤中的1368-BCZ在蚯蚓体内的积累及其生态毒性。主要研究结果如下:1.通过蚯蚓干粉末和人工土壤吸附水溶液中的1368-BCZ的吸附等温线得到1368-BCZ在土壤相和水相中的分配系数以及在蚯蚓相和水相中的分配系数分别为2367和5.73?103,根据平衡分配模型预测吸附平衡状态下的蚯蚓积累1368-BCZ的生物积累因子（Bioaccumulation factor,简称BAF）为6.21,生物-沉积物（土壤）积累因子（Bio-soil accumulation Factor,简称BSAF）为2.42以及生物浓缩因子（Bioconcentration factor,简称BCF）为9.06,表明1368-BCZ在蚯蚓体内有较大积累潜力。2.蚯蚓暴露于两种加标浓度（20 ng/g和100 ng/g）的人工土壤中28天,蚯蚓体内1368-BCZ富集动力学符合一级动力学过程。人工土壤加标浓度为20 ng/g dw时,蚯蚓対1368-BCZ的吸收速率为0.92 gsoil-dwoil-dw g-1earthworm-dwarthworm-dw d-1,清除速率为0.085 d-1。人工土壤加标浓度为100 ng/g dw时,蚯蚓吸收1368-BCZ的速率为0.36gsoil-dwoil-dw g-1earthworm-dwarthworm-dw d-1,清除速率为0.091 d-1。3.28天暴露结束时,1368-BCZ在蚯蚓体内的富集已达平衡。在此状态下,20 ng/g dw组的BAF和BSAF分别是10.06和2.7,100 ng/g dw组的BAF和BSAF分别为和4.18和1.12,蚯蚓积累1368-BCZ的过程和土壤中该物质的浓度相关,BAF和BSAF随浓度的升高呈现下降的趋势。以上结果表明,土壤中1368-BCZ的解吸过程与土壤中该物质的浓度相关。随着土壤中1368-BCZ浓度较高时解吸速率降低,导致其生物有效性降低。4.1368-BCZ对蚯蚓体内谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）和乙酰胆碱酯酶（AChE）活性均有影响。结果显示,100 ng/g浓度组暴露第5天,GSH的含量达到最高点,为4.9 nmol/mgprot,分别是空白组和20 ng/g dw组的2.13倍和2.08倍。暴露第3天和第5天,实验组SOD活力与空白组相比出现显著性差异（P<0.01）。GPx及CAT活力在两种剂量下与空白组相比无显著性差异。而在100ng/g暴露第10天和第14天时,MDA含量与空白组相比有显著性增高（P<0.05）,但在暴露后期（>14 d）MDA含量恢复至空白水平。这说明100 ng/g浓度下1368-BCZ对蚯蚓会产生一定的氧化损伤,但是这种损伤可以通过蚯蚓的自我调节作用恢复。1368-BCZ对乙酰胆碱酯酶的作用主要表现为抑制作用,但是没有表现出剂量效应。抑制率最大点出现在20 ng/g浓度组的第10天,抑制率为27%。说明1368-BCZ对蚯蚓有一定的神经毒性作用。

 

浙江工业大学浙江省

 

页数：64

 

【学位级别】：硕士

 

文章目录

 

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

    1.1 前言

    1.2 1,3,6,8-四溴咔唑简介

    1.3 赤子爱胜蚓作为土壤质量指示生物的应用

    1.4 蚯蚓富集疏水性有机物的模型

        1.4.1 平衡分配模型

        1.4.2 速率模型

        1.4.3 蚯蚓富集疏水性有机物的进展

    1.5 蚯蚓抗氧化系统和乙酰胆碱酯酶在评价土壤污染中的应用

        1.5.1 抗氧化系统的简介

        1.5.2 乙酰胆碱酯酶的简介

        1.5.3 蚯蚓抗氧化系统和乙酰胆碱酯酶的研究进展

    1.6 课题的研究内容、目的和意义

第二章 实验材料及方法

    2.1 试剂与仪器

        2.1.1 实验试剂

        2.1.2 实验仪器

    2.2 实验方法

        2.2.1 实验室蚯蚓培养条件

        2.2.2 人工土壤、蚯蚓粉末对1,3,6,8-四溴咔唑吸附实验

        2.2.3 急性毒性试验(滤纸接触法)

        2.2.4 蚯蚓积累试验(人工土壤法)

        2.2.5 蚯蚓脂肪含量的测定

        2.2.6 蚯蚓体内1,3,6,8-四溴咔唑的提取净化方法

        2.2.7 蚯蚓体内酶的检测方法

第三章 赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对1,3,6,8-四溴咔唑的富集规律

    3.1 蚯蚓粉末和人工土壤对1,3,6,8-四溴咔唑的吸附

    3.2 急性毒性试验

    3.3 赤子爱胜蚓体内1368-BCZ分析方法的回收率

    3.4 赤子爱胜蚓对1368-BCZ的富集

第四章 1,3,6,8-四溴咔唑对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)抗氧化系统和乙酰胆碱酯酶的影响

    4.1 谷胱甘肽(GSH)含量及其过氧化物酶(GPx)活力的变化

    4.2 SOD和 CAT活性的变化

    4.3 丙二醛(MDA)含量的变化

    4.4 乙酰胆碱酯酶活力的变化

    4.5 方差分析结果

第五章 结论与展望

    5.1 结论

    5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

    1 作者简历

    2 攻读硕士期间发表的学术论文

    3 参与的科研项目

学位论文数据集

 

期刊论文

 

[1]环境中卤代有机污染物的自然来源、背景浓度及形成机理[J]. 金梨娟,陈宝梁.  化学进展. 2017(09)

[2]非致死剂量的四溴双酚A胁迫下蚯蚓的生长和抗氧化防御反应[J]. 史雅静,徐晓宇,王宇,韩雪松,李田春,王玉荣,史雅娟.  生态毒理学报. 2017(05)

[3]新型污染物卤代咔唑的环境行为及生态毒理效应[J]. 林坤德,陈艳秋,袁东星.  环境科学. 2016(04)

[4]典型固废拆解区重金属和有机卤代污染物排放状况调查研究[J]. 李文洁,吴建,郑景敏,周炯.  环境科学与管理. 2016(01)

[5]2,2’,4,4’-四溴联苯醚对赤子爱胜蚓的抗氧化酶、代谢酶及其基因表达的影响[J]. 徐湘博,史雅娟,吕永龙,郑晓奇.  环境科学学报. 2014(11)

[6]蚯蚓蓄积疏水性有机污染物的过程及预测模型[J]. 史志明,徐莉,胡锋.  土壤学报. 2014(01)

[7]电子废物拆解地区人群头发中持久性卤代有机污染物（PHCs）的污染特征[J]. 郑晶,陈可慧,陈社军,彭晓武,任明忠,罗孝俊,于云江,麦碧娴,杨中艺.  环境科学学报. 2013(11)

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[9]外源污染物对蚯蚓毒理作用研究进展[J]. 徐冬梅,刘文丽,刘维屏.  生态毒理学报. 2009(01)

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