沉底重燃油污染对底栖生物海胆的跨代毒性效应及机制研究
发布时间：2020-09-11 10:36
近年来船舶溢油事故泄漏油品主要类型为船用重质燃料油(HFO)。HFO的密度高、黏度大,泄漏后在海洋环境中很容易发生沉降而形成沉底油。沉底HFO在自然条件下难以挥发或降解,回收困难,并且HFO中具有毒性的多环芳烃(PAHs)含量高,因此沉底HFO对海洋生态系统的影响时间较长,危害较大。沉底HFO主要对栖息于水体中较低层或海床上的物种造成长期的危害。本文利用室内流水式粘油砾石系统模拟海洋环境中沉底HFO的存在情况,并选择海洋底栖生物虾夷马粪海胆(Strongylocentrotus intermdius)作为受试生物。以“成体海胆—配子—子代”为主线,研究了沉底HFO释放到孔隙水中的PAHs在海胆性腺组织及其配子中的富集规律,并分析了沉底HFO暴露后对海胆繁殖性能及子代早期阶段生长发育的影响,以及对海胆性腺、卵细胞、精子和子代早期阶段的生物大分子损伤效应和总抗氧化能力的影响,进而探讨了沉底HFO对海胆的跨代毒性效应及作用机制,以期为评估沉底重燃油污染对海胆种群的损害程度提供支持。主要研究结果如下:(1)在21 d的暴露实验期间,研究用于模拟沉底HFO的室内流水式粘油砾石系统的孔隙水化学组分随时间和砾石粘油量的变化情况。结果发现不同粘油量(500、1000、2000、4000和8000 μg油/g砾石)砾石系统的孔隙水中总石油烃和PAHs浓度随时间呈指数形式降低,变化范围分别为44.2～752.9 μg/L和0.564～5.978 μg/L;孔隙水中最主要的PAHs为萘和菲,萘的相对含量随时间降低,而菲的相对含量随时间增高。室内流水式粘油砾石系统的孔隙水中总石油烃和PAHs浓度与实际海洋环境中的暴露浓度具有一致性,说明该系统可以有效地模拟实际海洋环境中沉底HFO的存在情况。(2)利用室内流水式粘油砾石系统进行21 d的暴露实验,研究该系统的孔隙水中PAHs浓度和海胆性别差异对其配子内PAHs的生物富集量的影响。暴露于不同粘油量的砾石系统孔隙水中21 d后,通过人工催产收集海胆卵细胞和精子,并测定性腺组织、卵细胞和精子中的PAHs浓度,结果发现雌、雄海胆性腺组织、卵细胞和精子中PAHs浓度与孔隙水中PAHs浓度呈正相关,其最大值分别为1079.5、921.0、350.0和170.4ng/g干重(DW);精子中PAHs含量显著低于卵细胞;当logKow(正辛醇-水分配系数)小于5.6时,海胆性腺组织、卵细胞和精子对PAHs的logBCF(生物富集因子)与PAHs的logKow基本呈正相关。结果说明沉底HFO释放到孔隙水的PAHs可以有效地被海胆性腺组织及其配子富集,并且海胆对PAHs的富集过程具有性别差异性。(3)以海胆的性腺指数、繁殖力、卵细胞尺寸、受精率、子代畸形率和生长率等生活史性状为测定指标,在考虑海胆性别差异和子代发育阶段差异的基础上,研究了沉底HFO对海胆的跨代毒性效应。暴露于不同粘油量的砾石系统孔隙水中21 d后,海胆的性腺重量、性腺指数和繁殖力均显著降低,其中繁殖力是较为敏感的指标,但卵细胞尺寸和受精率并未显著变化;24 hp仔代胚胎发育主要受父本的负面影响,而48 hpf仔代幼虫发育和体长主要受母本的负面影响;对于48 hpf仔代幼虫,沉底HFO的跨代毒性双亲本效应、母本效应、父本效应的EC50,以性腺组织PAHs富集量表示时,分别为646.3、879.4、1179.5 ng/g DW,以配子的PAHs富集量表示时,分别为 190.2、305.5、201.3 ng/gDW。(4)暴露于不同粘油量的砾石系统孔隙水中21 d后,研究海胆性腺组织、卵细胞、精子和子代早期阶段的生物大分子损伤效应(脂质过氧化、蛋白羰基化和DNA损伤)及总抗氧化能力的变化,并结合PAHs在海胆体内的富集量和生活史性状的变化情况,分别探究了沉底HFO对雄海胆和雌海胆的跨代毒性作用机制。结果发现海胆性腺组织生物大分子损伤程度增加,总抗氧化能力降低;卵细胞和精子的DNA损伤程度均增加,但卵细胞DNA损伤程度显著低于精子,而卵细胞的总抗氧化能力和脂质过氧化水平均高于精子;与父本暴露组相比,母本经沉底HFO暴露后,24 hpf子代的总抗氧化能力较高而DNA损伤程度较低;母本暴露组48 hpf子代的DNA损伤程度与父本暴露组无显著差异,但两者均高于对照组。结果表明父本经沉底HFO暴露后,导致精子DNA损伤程度增加,进而引起24 hpf子代畸形发育,而48 hpf仔代发育情况不仅与精子和卵细胞DNA损伤程度有关,还受卵细胞中多环芳烃含量的影响。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X55
【部分图文】：
与水中悬浮泥沙结合（如图１．１）；或者是溢油搁浅在岸边之后定的沉积物使其密度增大，当溢油在波浪或潮汐的作用下再次回到水中会发生沉降（如图１．２）。逡逑＿＿＿＿！■逦第一步：在波浪作用下，逡逑＼＼邋Ｌ逦悬浮的粗粒沉积物与漂浮逡逑ＸＪ邋Ｖｐ逦的溢油结合；逡逑＿二：：二＿＿邋＿＿邋第二步：颗粒物的粘附使逡逑Ｌ逦」逦栛油密度增大而沉降；逡逑逦逦第三步：沉降的溢油与砾逡逑％邋：逦＞＾＾十７逦石底质接触后下n虿⑶铱慑义襄危蹋保危剩文鼙谎诼瘛ｅ义贤迹欤榻恫ɡ俗饔们苛业乃蛞缬陀胄】帕Ｎ锝岷隙⑸两档母拍钅Ｐ湾义希椋纾澹保卞澹裕瑁邋澹悖铮睿悖澹穑簦酰幔戾澹恚铮洌澹戾澹铮驽澹瑁铮麇澹螅穑椋欤欤澹溴澹铮椋戾澹螅椋睿耄箦澹猓澹恚椋椋睿珏澹鳎椋簦桢澹螅酰螅穑澹睿洌澹溴澹穑幔颍簦椋悖欤澹箦澹椋铄澹簦睿澹幔颍螅瑁铮颍邋澹鳎幔簦澹蝈澹酰睿洌澹蝈澹螅簦颍铮睿珏澹鳎幔觯邋澹幔悖簦椋铮睿箦义弦
本文编号：2816566
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X55
【部分图文】：
与水中悬浮泥沙结合（如图１．１）；或者是溢油搁浅在岸边之后定的沉积物使其密度增大，当溢油在波浪或潮汐的作用下再次回到水中会发生沉降（如图１．２）。逡逑＿＿＿＿！■逦第一步：在波浪作用下，逡逑＼＼邋Ｌ逦悬浮的粗粒沉积物与漂浮逡逑ＸＪ邋Ｖｐ逦的溢油结合；逡逑＿二：：二＿＿邋＿＿邋第二步：颗粒物的粘附使逡逑Ｌ逦」逦栛油密度增大而沉降；逡逑逦逦第三步：沉降的溢油与砾逡逑％邋：逦＞＾＾十７逦石底质接触后下n虿⑶铱慑义襄危蹋保危剩文鼙谎诼瘛ｅ义贤迹欤榻恫ɡ俗饔们苛业乃蛞缬陀胄】帕Ｎ锝岷隙⑸两档母拍钅Ｐ湾义希椋纾澹保卞澹裕瑁邋澹悖铮睿悖澹穑簦酰幔戾澹恚铮洌澹戾澹铮驽澹瑁铮麇澹螅穑椋欤欤澹溴澹铮椋戾澹螅椋睿耄箦澹猓澹恚椋椋睿珏澹鳎椋簦桢澹螅酰螅穑澹睿洌澹溴澹穑幔颍簦椋悖欤澹箦澹椋铄澹簦睿澹幔颍螅瑁铮颍邋澹鳎幔簦澹蝈澹酰睿洌澹蝈澹螅簦颍铮睿珏澹鳎幔觯邋澹幔悖簦椋铮睿箦义弦
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