典型重金属(Cd 2+ 、Pb 2+ )和有机污染物（BaP、BDE-47）对长牡蛎的复合毒性效应研究
发布时间：2021-05-13 20:07
近年来,随着海上运输业的发展以及工业废水、生活污水的大量排放,我国近岸海域污染日益加重,严重威胁着海洋生态环境安全。其中,重金属污染具有持续时间长、不易分解的特点,且能够通过食物链转移并逐级放大,进而威胁人类健康。持久性有机污染物亦具有长期残留性、生物蓄积性和长距离迁移性等特点,对生物体具有致癌、致畸和致突变性等毒性作用。在海洋环境中,多种污染物通常同时共存并相互作用,因此其对海洋生物不仅具有单一毒性,而且还能产生联合毒性作用。然而,目前有关重金属和有机污染物对海洋生物联合毒性的研究较少,如何评估复合污染对海洋生物的毒性以及解析其致毒机理等问题亟待进一步研究。长牡蛎（Crassostrea gigas）隶属于软体动物门双壳纲,广泛分布于我国北方近岸海域。由于其种群数量大,营固着和滤食性生活方式,对污染物具有较强的富集能力,被认为是一种较为理想的海洋环境监测生物。本研究以长牡蛎作为实验对象,探讨了典型重金属（镉、铅）和有机污染物（BaP、BDE-47）单一及复合污染对长牡蛎的急性（早期发育阶段）和亚慢性（成体）毒性效应,从而为环境监测和生态风险评价提供科学依据。同时,采集环渤海和北黄海潮...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 研究综述
1.1 海洋环境中重金属的来源及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.1.1 重金属的来源及危害
1.1.2 重金属对双壳贝类的毒性效应研究进展
1.2 海洋环境中有机污染物的来源及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.2.1 有机污染物的来源及危害
1.2.2 有机污染物对双壳贝类的毒性效应研究进展
1.3 复合污染及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.3.1 复合污染的概念、效应及机理研究
1.3.2 重金属和有机污染物对双壳贝类的复合污染
1.4 环渤海重金属和有机物污染状况
1.4.1 重金属污染
1.4.2 有机物污染
1.5 海洋监测技术及生物标志物的应用
1.5.1 海洋监测技术
1.5.2 生物标志物的应用
1.5.3 生物标志物指数法（IBR）在海洋环境评价中的应用
1.6 计划研究的目的、思路和创新性
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究思路
1.6.3 创新性
2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎早期发育的影响
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.2.1 亲贝培育与幼虫采集
2.2.2.2 单一及复合浓度设置与水体中重金属的测定
2.2.2.3 胚胎发育毒性试验
2.2.2.4 胚胎遗传毒性试验
2.2.2.5 D形幼虫急性毒性试验
2.2.2.6 复合毒性作用评价
2.2.2.7 数据统计与分析
2.3 结果
2.3.1 重金属暴露浓度
2.3.2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎胚胎发育的毒性效应
2.3.3 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎幼虫死亡率的影响
2.3.4 复合毒性作用评价
2.4 讨论
2.4.1 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎胚胎发育的毒性效应
2.4.2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
2.4.3 复合毒性作用
2.5 结论
3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎早期发育的影响
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.2.2.1 亲贝培育与幼虫采集
3.2.2.2 单一及复合浓度设置与水体中有机物的测定
3.2.2.3 胚胎发育毒性试验
3.2.2.4 胚胎遗传毒性试验
3.2.2.5 D形幼虫急性毒性试验
3.2.2.6 复合毒性作用评价方法
3.3 数据统计与分析
3.4 结果
3.4.1 水体中有机物污染物的浓度
3.4.2 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎胚胎的毒性效应
3.4.3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
3.4.4 复合毒性作用评价结果
3.5 讨论
3.5.1 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎胚胎的毒性效应
3.5.2 BaP和BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
3.5.3 复合毒性作用
3.6 结论
4 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应研究
4.1 前言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 室内暴露和样品采集
4.2.3 组织中重金属含量的测定
4.2.4 组织切片样品的制备
4.2.5 生物标志物的测定
4.2.6 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价重金属单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应
4.3 数据统计与分析
4.4 结果与讨论
4.4.1 长牡蛎鳃和消化腺组织对Cd~(2+)和Pb~(2+)的富集量及生物富集因子（BCF）
4.4.2 Cd~(2+)和Pb~(2+)单一及复合暴露（28 d）后长牡蛎鳃和消化腺组织的病理变化
4.4.3 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎鳃和消化腺组织抗氧化酶活性和脂质过氧化水平的影响
4.4.4 IBR指数评价
4.5 结论
5 BaP、BDE47单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应研究
5.1 前言
5.2 实验材料与方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 室内暴露和样品采集
5.2.3 组织中有机污染物含量的测定
5.2.4 组织切片样品的制备
5.2.5 生物标志物的测定
5.2.6 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价有机物单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应
5.3 数据统计与分析
5.4 结果与讨论
5.4.1 长牡蛎鳃和消化腺组织对BaP和BDE-47 的富集量及生物富集因子（BCF）
5.4.2 BaP和BDE-47 单一及复合暴露（28 d）后长牡蛎鳃和消化腺组织的病理变化
5.4.3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎鳃和消化腺组织抗氧化酶活性和脂质过氧化水平的影响
5.4.4 IBR指数评价
5.5 结论
6 综合生物标志物指数法（IBR）评估环渤海和黄海北部潮间带不同海域长牡蛎对环境压力的生物响应
6.1 前言
6.2 实验材料与方法
6.2.1 采样点布设
6.2.2 生物样品采集和预处理
6.2.3 重金属元素测定
6.2.4 生物质量评价
6.2.5 暴露生物标志物的测定
6.2.5.1 空气暴露耐受力（stress on stress response，SOS）
6.2.5.2 抗氧化酶活性及脂质过氧化水平
6.2.5.3 血细胞溶酶体膜稳定性及DNA损伤水平测定
6.2.5.4 效应生物标志物的测定
6.2.5.5 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价方法
6.3 数据统计与分析
6.4 结果
6.4.1 海水的基本理化性质
6.4.2 长牡蛎组织中重金属的含量及金属污染指数（MPI）
6.4.3 暴露生物标志物
6.4.3.1 空气暴露耐受力
6.4.3.2 抗氧化酶活性及脂质过氧化水平
6.4.3.3 溶酶体膜稳定性和DNA损伤水平
6.4.4 效应生物标志物
6.4.5 主成分分析（PCA）
6.4.6 综合生物标志物响应指数（IBR）分析
6.5 讨论
6.6 结论
7 基于iTRAQ技术的长牡蛎应对环境压力的响应机制研究
7.1 前言
7.2 实验准备
7.3 蛋白质的提取及定量
7.4 蛋白还原烷基化及酶解
7.5 蛋白iTRAQ标记
7.6 肽段富集及LC-MS/MS分离鉴定
7.7 蛋白定性和定量
7.8 数据分析
7.9 结果与讨论
7.10 结论
8 结论与研究展望
8.1 本研究的主要结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯并[a]芘、菲在缢蛏体内的生物富集与释放[J]. 李磊,沈新强,李超,王云龙,蒋玫,许高鹏. 水产学报. 2015(07)
[2]苯并[a]芘在两种海洋生物体内的富集动力学比较[J]. 李磊,蒋玫,沈新强,王云龙,吴庆元,牛俊翔,许高鹏. 中国环境科学. 2015(01)
[3]三疣梭子蟹体内苯并[a]芘的富集动力学[J]. 许高鹏,蒋玫,李磊,袁骐,吴庆元,牛俊翔,沈新强. 海洋渔业. 2014(04)
[4]Zinc and copper bioaccumulation in fi sh from Laizhou Bay, the Bohai Sea[J]. 刘金虎,曹亮,黄伟,张传涛,窦硕增. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2014(03)
[5]基于综合生物标志物响应指数法评估近岸海洋环境压力——以广西西部沿海为例[J]. 邢永泽,周浩郎,吴斌,阎冰. 应用生态学报. 2013(12)
[6]苯并芘B[a]P对泥蚶组织EROD、GST酶活力和MDA含量的影响[J]. 肖国强,张炯明,邵艳卿,柴雪良,吴洪喜,刘博,方军,滕爽爽. 海洋科学. 2013(08)
[7]镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响[J]. 于庆云,王悠,徐彦,周斌,唐学玺. 生态毒理学报. 2013(04)
[8]Cr6+、Mn7+和Zn2+对脊尾白虾幼虾的单一毒性和联合毒性[J]. 张彩明,陈应华. 海洋环境科学. 2013(02)
[9]渤海湾持久性有机污染物的分布特征及来源解析[J]. 王芹,张秋丰,胡跃城,石海明,尹翠玲,李玲. 海洋环境科学. 2013(02)
[10]Distribution and Accumulation Characteristics of Heavy Metals in Sediments in Southern Sea Area of Huludao City, China[J]. WANG Yan,LIU Ruhai,FAN Dejiang,YU Ping,WANG Jinyu,TANG Aikun. Chinese Geographical Science. 2013(02)
博士论文
[1]苯并[a]芘对栉孔扇贝分子毒理学机制的研究[D]. 苗晶晶.中国海洋大学 2010
[2]几种重金属和有机污染物对文蛤Meretrxi meretrix生态毒理效应的研究[D]. 王清.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
[3]苯并（α）芘对栉孔扇贝血细胞免疫毒性机制的研究[D]. 刘静.中国海洋大学 2009
硕士论文
[1]汞和镉对紫贻贝（Mytilus edulis）的单一与联合作用效应[D]. 潘京津.中国海洋大学 2015
[2]联合应用2种双壳类的生物标志物评价北部湾底栖环境质量[D]. 王群.中国海洋大学 2014
[3]生物标志物指数法评价人为活动对东山湾底栖环境的无机污染压力[D]. 王志峰.中国海洋大学 2013
[4]鲤鱼对羟基多溴联苯醚的生物富集行为研究[D]. 张国龙.大连理工大学 2012
[5]基于系列生物标志物的北部湾潮间带底栖环境质量评价[D]. 程凤莲.中国海洋大学 2012
[6]镉—苯并[α]芘复合污染对菲律宾蛤仔毒性效应的研究[D]. 王琳.中国海洋大学 2010
[7]铅和镉两种重金属对中华绒螯蟹的毒性效应研究[D]. 于丰军.华东师范大学 2005
本文编号：3184628
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 研究综述
1.1 海洋环境中重金属的来源及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.1.1 重金属的来源及危害
1.1.2 重金属对双壳贝类的毒性效应研究进展
1.2 海洋环境中有机污染物的来源及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.2.1 有机污染物的来源及危害
1.2.2 有机污染物对双壳贝类的毒性效应研究进展
1.3 复合污染及其对双壳贝类的毒性效应研究
1.3.1 复合污染的概念、效应及机理研究
1.3.2 重金属和有机污染物对双壳贝类的复合污染
1.4 环渤海重金属和有机物污染状况
1.4.1 重金属污染
1.4.2 有机物污染
1.5 海洋监测技术及生物标志物的应用
1.5.1 海洋监测技术
1.5.2 生物标志物的应用
1.5.3 生物标志物指数法（IBR）在海洋环境评价中的应用
1.6 计划研究的目的、思路和创新性
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究思路
1.6.3 创新性
2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎早期发育的影响
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.2.1 亲贝培育与幼虫采集
2.2.2.2 单一及复合浓度设置与水体中重金属的测定
2.2.2.3 胚胎发育毒性试验
2.2.2.4 胚胎遗传毒性试验
2.2.2.5 D形幼虫急性毒性试验
2.2.2.6 复合毒性作用评价
2.2.2.7 数据统计与分析
2.3 结果
2.3.1 重金属暴露浓度
2.3.2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎胚胎发育的毒性效应
2.3.3 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎幼虫死亡率的影响
2.3.4 复合毒性作用评价
2.4 讨论
2.4.1 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎胚胎发育的毒性效应
2.4.2 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合暴露对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
2.4.3 复合毒性作用
2.5 结论
3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎早期发育的影响
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.2.2.1 亲贝培育与幼虫采集
3.2.2.2 单一及复合浓度设置与水体中有机物的测定
3.2.2.3 胚胎发育毒性试验
3.2.2.4 胚胎遗传毒性试验
3.2.2.5 D形幼虫急性毒性试验
3.2.2.6 复合毒性作用评价方法
3.3 数据统计与分析
3.4 结果
3.4.1 水体中有机物污染物的浓度
3.4.2 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎胚胎的毒性效应
3.4.3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
3.4.4 复合毒性作用评价结果
3.5 讨论
3.5.1 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎胚胎的毒性效应
3.5.2 BaP和BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎D形幼虫死亡率的影响
3.5.3 复合毒性作用
3.6 结论
4 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应研究
4.1 前言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 室内暴露和样品采集
4.2.3 组织中重金属含量的测定
4.2.4 组织切片样品的制备
4.2.5 生物标志物的测定
4.2.6 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价重金属单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应
4.3 数据统计与分析
4.4 结果与讨论
4.4.1 长牡蛎鳃和消化腺组织对Cd~(2+)和Pb~(2+)的富集量及生物富集因子（BCF）
4.4.2 Cd~(2+)和Pb~(2+)单一及复合暴露（28 d）后长牡蛎鳃和消化腺组织的病理变化
4.4.3 Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合污染对长牡蛎鳃和消化腺组织抗氧化酶活性和脂质过氧化水平的影响
4.4.4 IBR指数评价
4.5 结论
5 BaP、BDE47单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应研究
5.1 前言
5.2 实验材料与方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 室内暴露和样品采集
5.2.3 组织中有机污染物含量的测定
5.2.4 组织切片样品的制备
5.2.5 生物标志物的测定
5.2.6 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价有机物单一及复合污染对长牡蛎的毒性效应
5.3 数据统计与分析
5.4 结果与讨论
5.4.1 长牡蛎鳃和消化腺组织对BaP和BDE-47 的富集量及生物富集因子（BCF）
5.4.2 BaP和BDE-47 单一及复合暴露（28 d）后长牡蛎鳃和消化腺组织的病理变化
5.4.3 BaP、BDE-47 单一及复合污染对长牡蛎鳃和消化腺组织抗氧化酶活性和脂质过氧化水平的影响
5.4.4 IBR指数评价
5.5 结论
6 综合生物标志物指数法（IBR）评估环渤海和黄海北部潮间带不同海域长牡蛎对环境压力的生物响应
6.1 前言
6.2 实验材料与方法
6.2.1 采样点布设
6.2.2 生物样品采集和预处理
6.2.3 重金属元素测定
6.2.4 生物质量评价
6.2.5 暴露生物标志物的测定
6.2.5.1 空气暴露耐受力（stress on stress response，SOS）
6.2.5.2 抗氧化酶活性及脂质过氧化水平
6.2.5.3 血细胞溶酶体膜稳定性及DNA损伤水平测定
6.2.5.4 效应生物标志物的测定
6.2.5.5 综合生物标志物响应指数法（IBR）评价方法
6.3 数据统计与分析
6.4 结果
6.4.1 海水的基本理化性质
6.4.2 长牡蛎组织中重金属的含量及金属污染指数（MPI）
6.4.3 暴露生物标志物
6.4.3.1 空气暴露耐受力
6.4.3.2 抗氧化酶活性及脂质过氧化水平
6.4.3.3 溶酶体膜稳定性和DNA损伤水平
6.4.4 效应生物标志物
6.4.5 主成分分析（PCA）
6.4.6 综合生物标志物响应指数（IBR）分析
6.5 讨论
6.6 结论
7 基于iTRAQ技术的长牡蛎应对环境压力的响应机制研究
7.1 前言
7.2 实验准备
7.3 蛋白质的提取及定量
7.4 蛋白还原烷基化及酶解
7.5 蛋白iTRAQ标记
7.6 肽段富集及LC-MS/MS分离鉴定
7.7 蛋白定性和定量
7.8 数据分析
7.9 结果与讨论
7.10 结论
8 结论与研究展望
8.1 本研究的主要结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯并[a]芘、菲在缢蛏体内的生物富集与释放[J]. 李磊,沈新强,李超,王云龙,蒋玫,许高鹏. 水产学报. 2015(07)
[2]苯并[a]芘在两种海洋生物体内的富集动力学比较[J]. 李磊,蒋玫,沈新强,王云龙,吴庆元,牛俊翔,许高鹏. 中国环境科学. 2015(01)
[3]三疣梭子蟹体内苯并[a]芘的富集动力学[J]. 许高鹏,蒋玫,李磊,袁骐,吴庆元,牛俊翔,沈新强. 海洋渔业. 2014(04)
[4]Zinc and copper bioaccumulation in fi sh from Laizhou Bay, the Bohai Sea[J]. 刘金虎,曹亮,黄伟,张传涛,窦硕增. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2014(03)
[5]基于综合生物标志物响应指数法评估近岸海洋环境压力——以广西西部沿海为例[J]. 邢永泽,周浩郎,吴斌,阎冰. 应用生态学报. 2013(12)
[6]苯并芘B[a]P对泥蚶组织EROD、GST酶活力和MDA含量的影响[J]. 肖国强,张炯明,邵艳卿,柴雪良,吴洪喜,刘博,方军,滕爽爽. 海洋科学. 2013(08)
[7]镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响[J]. 于庆云,王悠,徐彦,周斌,唐学玺. 生态毒理学报. 2013(04)
[8]Cr6+、Mn7+和Zn2+对脊尾白虾幼虾的单一毒性和联合毒性[J]. 张彩明,陈应华. 海洋环境科学. 2013(02)
[9]渤海湾持久性有机污染物的分布特征及来源解析[J]. 王芹,张秋丰,胡跃城,石海明,尹翠玲,李玲. 海洋环境科学. 2013(02)
[10]Distribution and Accumulation Characteristics of Heavy Metals in Sediments in Southern Sea Area of Huludao City, China[J]. WANG Yan,LIU Ruhai,FAN Dejiang,YU Ping,WANG Jinyu,TANG Aikun. Chinese Geographical Science. 2013(02)
博士论文
[1]苯并[a]芘对栉孔扇贝分子毒理学机制的研究[D]. 苗晶晶.中国海洋大学 2010
[2]几种重金属和有机污染物对文蛤Meretrxi meretrix生态毒理效应的研究[D]. 王清.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
[3]苯并（α）芘对栉孔扇贝血细胞免疫毒性机制的研究[D]. 刘静.中国海洋大学 2009
硕士论文
[1]汞和镉对紫贻贝（Mytilus edulis）的单一与联合作用效应[D]. 潘京津.中国海洋大学 2015
[2]联合应用2种双壳类的生物标志物评价北部湾底栖环境质量[D]. 王群.中国海洋大学 2014
[3]生物标志物指数法评价人为活动对东山湾底栖环境的无机污染压力[D]. 王志峰.中国海洋大学 2013
[4]鲤鱼对羟基多溴联苯醚的生物富集行为研究[D]. 张国龙.大连理工大学 2012
[5]基于系列生物标志物的北部湾潮间带底栖环境质量评价[D]. 程凤莲.中国海洋大学 2012
[6]镉—苯并[α]芘复合污染对菲律宾蛤仔毒性效应的研究[D]. 王琳.中国海洋大学 2010
[7]铅和镉两种重金属对中华绒螯蟹的毒性效应研究[D]. 于丰军.华东师范大学 2005
本文编号：3184628
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