淡水微藻对环境雄激素的生物富集与降解作用研究

发布时间：2020-07-31 19:56

【摘要】：环境雄激素是一类典型的内分泌干扰物,它们能够干扰生物体内源性雄激素的发生、功能以及消除作用,从而对生物体产生不利影响。目前,在全世界的不同环境介质中都普遍检测到了环境雄激素的存在,生态环境健康面临着严重威胁。微藻作为水生态系统的初级生产者,广泛分布于各种水体中,能快速富集和降解水中的污染物。同时,微藻作为食物网的入口,会显著影响污染物的环境行为。然而,目前关于微藻与环境雄激素相互作用的研究仍相对较少,环境雄激素在食物网中如何进行迁移转化尚不清楚。因此,本论文选取了普遍存在于环境中的三种淡水微藻(普通小球藻Chlorella vulgaris、小环藻Cyclotella sp.、铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa)为受试藻种,分别研究了它们对4种不同环境雄激素(睾酮、雄烯二酮、群勃龙、甲基睾酮)单一作用下的耐受性。在此基础上,分别选取了一种典型的天然和人工合成的环境雄激素(睾酮和群勃龙),研究了三种微藻对它们的富集和降解能力,并简要分析了微藻对环境雄激素的降解动力学过程,旨为研究环境雄激素在水环境中的迁移转化奠定基础,为环境雄激素的生物修复提供科学依据。本论文取得的主要研究成果如下:1.微藻对环境雄激素的耐受性三种微藻对四种环境雄激素均具有较强的耐受性。不同的微藻细胞对相同的环境雄激素的耐受性存在差异,数据分析结果表明,三种微藻对睾酮的耐受性为:小环藻普通小球藻铜绿微囊藻;在对雄烯二酮和群勃龙的耐受性实验中,小环藻的耐受性显著高于其它两种微藻,普通小球藻与铜绿微囊藻对雄烯二酮和群勃龙的耐受性大小相近;三种微藻对甲基睾酮的耐受性大小依次为:铜绿微囊藻小环藻普通小球藻。相同的微藻细胞对不同的环境雄激素的耐受性也存在差异,研究结果表明,普通小球藻对四种不同环境雄激素的总体耐受性的差异无统计学意义;小环藻对四种环境雄激素的耐受性表现为雄激素浓度为1Omg/L时,对环境雄激素耐受性无显著差异,在20 mg/L和40 mg/L环境雄激素浓度组中,小环藻对群勃龙的耐受性显著高于其它三种环境雄激素;铜绿微囊藻对雄激素的耐受性表现为雄激素浓度为10 mg/L和20 mg/L时无显著性差异,但为40mg/L时,铜绿微囊藻对甲基睾酮的耐受性显著高于其它三种环境雄激素。2.微藻对环境雄激素的富集和降解作用三种微藻对环境雄激素均具有显著的富集和降解作用。雄激素浓度对微藻的富集和降解效应存在一定的影响,但总的趋势相同。不同种类微藻对环境雄激素的富集和降解能力不同,不同微藻对睾酮的富集能力表现为:铜绿微囊藻小环藻普通小球藻;对睾酮的降解能力由强到弱依次为:小环藻普通小球藻铜绿微囊藻。微藻对不同种类的雄激素的降解能力存在差异,本研究发现小环藻对睾酮和群勃龙均具有显著的降解能力,相同条件下,小环藻对睾酮降解能力大于群勃龙。3.微藻对环境雄激素的降解动力学本研究简要分析了微藻对环境雄激素的降解动力学过程,通过运用不同的动力学方程对实验结果数据拟合分析,结果表明,微藻对环境雄激素的降解过程主要受到细胞的种类、参与降解过程的藻细胞数目、不同阶段藻细胞增长速率r和藻细胞悬浮液环境雄激素浓度C的大小的影响。在藻细胞密度N增长的情况下,若藻-水体系中环境雄激素浓度较高,微藻对环境雄激素的降解速率主要受藻细胞数目N和生长速率r的影响,符合二级动力学方程:dc/dt=KNr(K为常数);随着降解过程的进行,藻细胞数目N持续增长,藻-水体系中的环境雄激素浓度不断降低,此时降解速率受到藻细胞数目 N的影响逐渐减小,反应(相对于N和r)是混合阶段反应,近似为一级或零级动力学方程:dc/dt=Kr或dc/dt=K(K为常数)。当藻细胞密度N不变的情况下,即生长速率r≠0,且藻-水体系中环境雄激素浓度较低时,微藻对环境雄激素的降解过程主要受到参与降解的藻细胞数目的影响,此时微藻对环境雄激素的降解过程符合指数衰减模型,降解速率是相对于藻-水体系中环境雄激素浓度C的一级动力学方程dc/dt=γC(λ为常数)。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S917.3

【参考文献】