山东北部三个典型养殖海湾氨基脲的时空分布及对刺参的生物毒性效应研究

发布时间：2020-03-17 20:09

【摘要】：环境污染物影响海洋环境,损害海洋生物资源,危害人体健康。目前氨基脲被称为一种新型的海洋环境污染物,氨基脲最终在海水和沉积物中达到动态平衡,并在海洋生物体内累积。因此摸清海洋环境中氨基脲含量水平及分布特征,理清其对海洋生物的毒性效应是采取相应保护措施的前提。本论文以氨基脲为研究对象,以建立的液相色谱-串联质谱法为技术手段,开展了氨基脲在山东北部三个典型养殖海湾的时空分布研究,探寻了影响分布特征的关键因素,旨在为海洋环境监管及水产养殖提供理论支持。鉴于刺参是水产品中单一经济总量最大的养殖品种,从半数致死浓度、组织结构影响、氧化胁迫及神经毒性方面评价了氨基脲对刺参的生物毒性;同时刺参中氨基脲的检出率是最高的,因此对氨基脲在刺参中的低浓度残留分布和消除特征进行了研究,以期促进刺参养殖业的健康可持续发展。具体研究结果如下:1.本论文优化了前处理条件、液相色谱及质谱条件,建立了海水、沉积物和海洋生物体中氨基脲测定的液相色谱-串联质谱法。采用HLB固相萃取柱对海水样品进行富集净化,具有较好的回收率。沉积物和海洋生物体样品用乙酸乙酯提取两次可达到较好的回收率,通过正己烷液液萃取可达到较好的净化效果。海水、沉积物、贝类和海参样品中的基质效应可以忽略不计。通过保留时间和离子丰度比两种方法定性。海水中氨基脲检测限为0.010μg/L,沉积物和海洋生物体中检测限均为0.50μg/kg,上述3类样品的批内相对标准偏差在4.59%-7.65%之间,批间相对标准偏差在4.08%-8.97%之间,表明该方法灵敏度高、重现性好,可对上述样品进行高效分离及准确定性、定量分析。2.开展了氨基脲在山东北部三个典型养殖海湾海水中的时空分布研究,并对海水中氨基脲的分布特征及影响因素进行了分析探讨。在金城湾、四十里湾和莱州湾西部各设置15个站位,总共进行了47航次的调查取样,共分析海水样品705个。总的浓度分布趋势为:在靠近河流入湾口出现高值区,在湾的中部或湾外氨基脲的含量相对较低。浓度呈现几个典型的变化区域,一是条带状高区,二是点源发散状高区,三是浓度低区。典型站位的浓度峰值出现在育苗期(3月和4月)和水产动物疾病多发的高温期(8月和9月),呈现双峰型的变化规律。同时分析了水产养殖活动、径流输入、季节变化、海水中自然降解等因素对氨基脲分布规律的影响,推测水产养殖活动对海水中氨基脲的分布起主导作用。3.开展了氨基脲在山东北部三个典型养殖海湾沉积物中的分布研究,并对影响因素进行了探讨,共分析沉积物样品210个。在金城湾、四十里湾和莱州湾西部的沉积物样品中均未检出氨基脲。氨基脲水溶性高,更易以溶解态存在于海水中,不易从水相迁移至沉积物相并在沉积物中附着。三个湾区海水中浓度水平相对较低,最高浓度值(0.093μg/L)仅为潮河口最高值(70.6μg/L)的1/759,海水中较低的氨基脲浓度可能导致沉积物中吸附量更少;同时沉积物有机碳百分含量在0.2029-0.2306之间,推测较低的有机碳含量导致氨基脲不易在沉积物上吸附和分配。氨基脲在沉积物-水两相的分配行为表明:沉积物对氨基脲的吸附以表面吸附为主,分配作用较弱,有机碳标化的分配系数仅为5.60,也表明氨基脲难以迁移至沉积物相,推测上述行为最终使得沉积物中氨基脲未检出。4.开展了山东北部三个典型养殖海湾贝类中氨基脲的时空分布和生物累积因子研究,共分析贝类样品69个。所有测定值均小于“山东省水产品质量安全监督抽查”任务中规定的上报值(1.00μg/kg),贝类中氨基脲的生物累积因子在4.47-18.9之间,氨基脲含量与壳长呈现正相关关系。室内试验表明氨基脲在三个湾区优势藻小新月菱形藻、扁藻和叉鞭金藻中的富集系数在145.3-200.0之间,表明藻类可以富集环境中的氨基脲,推测贝类可能通过滤食藻类累积氨基脲。5.根据急性毒性试验,推导了氨基脲在刺参中的半数致死浓度LC_(50)值,96 h LC_(50)为3.72 g/L(以盐酸氨基脲计),95%置信区间为3.43 g/L-4.02 g/L。氨基脲在三个浓度水平下(1/5 LC_(50)、1/25 LC_(50)和1/50 LC_(50))均能对刺参呼吸树、肠道和肌肉的组织结构产生一定影响。在1/5 LC_(50)组,呼吸树病变严重,肠道组织基本解体,平滑肌病变紊乱;在1/25 LC_(50)组和1/50 LC_(50)组,呼吸树、肠道和肌肉组织均呈现病变缓慢且逐步积累的现象。刺参对氨基脲的毒性作用表现为毒物兴奋效应,抗氧化酶和神经传导关键酶活性均显示先升高后降低的趋势,即先诱导后抑制,1/5 LC_(50)组刺参中毒反应最为明显。1/25 LC_(50)组SOD、CAT、GSH-Px及AChE酶活性最高,其次是1/5 LC_(50)组和1/50 LC_(50)组,最终均趋于对照组水平,推测可能与刺参免疫疲劳有关。6.分析了刺参中低浓度氨基脲的残留分布特征,理清了不同来源引起的低浓度氨基脲的变化趋势。非药源氨基脲,第140 d时体壁未检出,平均消除速率为0.0073μg/kg/d;药源氨基脲,第160 d时体壁未检出,平均消除速率为0.0064μg/kg/d。跟踪监测至180 d时,非药源氨基脲和药源氨基脲在刺参体壁内均未检出,半衰期分别为1045.7 h和1224.2 h,药源大于非药源。内脏的富集和消除速率相对较快,但内脏中氨基脲残留量大于体壁,所以降至未检出所需时间更长。在投喂过呋喃西林或暴露于一定浓度氨基脲的刺参,需经较长时间净化后才能降至未检出。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X55;X171.5

【相似文献】