多氯代二苯硫醚在绿藻中的富集特征和毒性效应

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多氯代二苯硫醚(Polychlorinated diphenyl sulfides,PCDPSs)是一类结构与多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)类似的含硫新型有机污染物(Emerging organic contaminants),被称为“类二噁英”类物质。PCDPSs已在各类环境样品中检出,且对水生生物具有多种明显毒性效应,带来潜在水环境风险。但目前有关PCDPSs在绿藻中的毒性效应和富集特征的研究鲜见报道。本论文以八种PCDPSs为研究对象,研究PCDPSs对斜生四链藻的毒性效应(生长抑制、氧化应激和超微结构损伤),并揭示PCDPSs在斜生四链藻中的富集能力。主要内容和结论如下:(1)PCDPSs对斜生四链藻的生长抑制实验结果表明,低浓度暴露组PCDPSs会略微促进斜生四链藻的生长;中、高浓度暴露组中,斜生四链藻的生长受到PCDPSs的明显抑制,表现出剂量-效应相关。同一化合物相同暴露浓度下,斜生四链藻的生长抑制效应随着时间的延长而明显加强,表现出时间-效应相关。五种中、低氯代的PCDPSs同系物对斜生四链藻的抑制较为明显,4-Mon-CDPS、4,4’-Di-CDPS、2,2’,4-Tri-CDPS、2,4,4’-Tri-CDPS和2,4,4’,5-Tetra-CDPS的EC50值分别为0.86、0.56、0.38、0.32、0.62 mg/L。而三种高氯代的PCDPSs(2,3,3’,4,5,6-Hexa-CDPS、2,2’,3,3’,4,5,6-Hepta-CDPS和2,3,3’,4,4’,5,6-Hepta-CDPS)虽亦可抑制藻类生长,但毒性较弱,因此未获取其EC50。(2)斜生四链藻细胞中光合色素含量受PCDPSs暴露浓度影响显著,尤其是叶绿素a。PCDPSs对斜生四链藻细胞中的叶绿素b和类胡萝卜素的含量也有影响,但其响应不及叶绿素a明显。其中,0.5 mg/L的4,4’-Di-CDPS和2,4,4’-Tri-CDPS对叶绿素a的消极影响最为明显。此外,PCDPSs亦会影响斜生四链藻的抗氧化酶活力及水平,4,4’-Di-CDPS(0.5 mg/L)、2,4,4’-Tri-CDPS(0.5 mg/L)和2,4,4’,5-Tetra-CDPS(0.5 mg/L)对抗氧化酶活力的影响最为明显,表明这几种PCDPSs能对斜生四链藻造成更严重的氧化损伤。(3)PCDPSs对斜生四链藻细胞内活性氧的影响研究结果表明,4-Mon-CDPS和2,4,4’-Tri-CDPS暴露后藻细胞中的活性氧含量明显增加,并且ROS分布实验结果表明,随PCDPSs浓度逐渐升高,藻细胞内部活性氧的分布范围更广泛,荧光强度更强。扫描电镜研究显示,2,4,4’-Tri-CDPS(0.5 mg/L)处理的斜生四链藻细胞表面凹陷现象严重,粘连现象较对照组更为明显。透射电镜结果显示,PCDPSs暴露后,藻细胞中叶绿体和类囊体的损害程度加大,藻的细胞膜结构遭到破坏,藻细胞的代谢能力减弱,这使得藻细胞中的脂质颗粒含量增加,从而逐渐影响藻细胞的正常生理活动。(4)生物富集实验结果表明,随着暴露时间的延长,八种PCDPSs在藻细胞中的浓度均逐渐升高。在第36 h左右,PCDPSs的浓度逐渐到达平衡状态。八种PCDPSs暴露72h时,PCDPSs在藻细胞中的富集浓度在14.24~57.55μg/g lipid之间。藻细胞对2,4,4’,5-Tetra-CDPS的富集能力最强,而对2,3,3’,4,4’,5,6-Hepta-CDPS最弱。八种PCDPSs的生物富集因子值在2.32×10~3~6.64×10~4 L/kg lipid之间。绿藻对低、中氯代PCDPSs的生物富集能力较强,且BCFs随氯原子数目增加而逐渐增大。但就三种高氯代PCDPSs而言,log Kow和分子体积过大,这导致其富集能力随氯原子数目的增加而降低。
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