【摘要】：隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟建設的快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高,來自工業(yè)、農業(yè)和日常生活的各類污染物會不可避免地匯入海洋,導致海洋成為幾乎所有污染物的終極“匯”集地。納米二氧化鈦是應用廣泛且毒性較低的納米材料之一,它極易在水環(huán)境中凝聚并沉積到泥沙表面。因此與其他生物相比,生活在潮間帶的濾食性貝類暴露在納米粒子中的風險更高。除此之外,全球氣候變化導致海洋生態(tài)系統(tǒng)正面臨著多重環(huán)境脅迫,海洋酸化是其中之一。鑒于pH值是影響納米顆粒分散和聚集行為的關鍵因素之一,且海水酸化與納米二氧化鈦污染同時存在于自然界中,因此闡明納米顆粒在海水酸化條件下對海洋生物的復合生態(tài)毒性效應刻不容緩。本研究以典型沿海經(jīng)濟貝類——厚殼貽貝Mytilus coruscus為研究對象,基于生態(tài)毒理學方法,首次系統(tǒng)地揭示了厚殼貽貝在海水酸化條件下應對納米二氧化鈦污染的生理適應機制,為科學評估納米顆粒的海洋環(huán)境風險提供了理論依據(jù)。厚殼貽貝于不同粒徑(25 nm和100 nm)和濃度(0.1,1和10 mg L~(-1))納米二氧化鈦溶液中連續(xù)暴露21天后,采用流式細胞儀(Flow Cytometry)檢測厚殼貽貝血淋巴細胞免疫參數(shù)的變化。在整個實驗中,隨著納米二氧化鈦粒徑的減小和濃度的增加,貽貝總細胞數(shù)目、吞噬活性、非特異性酯酶活性、溶酶體含量、線粒體含量和線粒體膜電位大體呈現(xiàn)降低趨勢,而細胞死亡率和活性氧產(chǎn)量則受到明顯誘導。進一步的分析結果表明,小粒徑(25 nm)納米顆粒在高濃度(10 mg L~(-1))暴露條件下對大多數(shù)血細胞參數(shù)均具有明顯的協(xié)同作用。通過加富CO_2的方式模擬并分析了在未來海洋酸化(pH 7.3)情況下,不同濃度納米二氧化鈦(25 nm,2.5和10 mg L~(-1))的14天連續(xù)室內養(yǎng)殖對厚殼貽貝個體能量代謝的影響。研究發(fā)現(xiàn),納米二氧化鈦對機體清除率、吸收率、耗氧率和氧氮比的抑制效應要顯著高于酸化(pH 7.3),而排氨率和糞便有機物比例的變化趨勢則剛好相反。在暴露后期,酸化(pH 7.3)會加劇納米顆粒對厚殼貽貝能量收支的負面影響,嚴重時個體呈負生長。為了探明納米二氧化鈦和海洋酸化導致厚殼貽貝生長與代謝變慢的影響機制,本研究評估了貽貝鰓/消化腺抗氧化能力和血細胞免疫防御在未來海洋酸化(pH 7.3)情況下對不同濃度納米二氧化鈦(25 nm,2.5和10 mg L~(-1))暴露條件的響應。實驗持續(xù)21天,包括前14天的酸化和納米顆粒暴露期和后7天的正常養(yǎng)殖環(huán)境恢復期。納米二氧化鈦和海水酸化(pH 7.3)的脅迫環(huán)境明顯激活了厚殼貽貝鰓和消化腺組織中過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽-硫-轉移酶的活性,但隨著暴露時間延長,超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,表明機體應對壓力的調節(jié)能力有限。丙二醛含量在整個暴露期間逐漸上升說明厚殼貽貝的抗氧化系統(tǒng)遭到了破壞,且酸化(pH 7.3)會加重機體在納米顆粒暴露環(huán)境下的脂質過氧化損傷程度。總得來說,鰓組織的氧化應激反應比消化腺組織更為敏感。在實驗的恢復期,厚殼貽貝對大部分生理指標無法恢復到對照組水平,說明機體受到的負面影響在短時間內不可逆。納米二氧化鈦和海水酸化(pH 7.3)的脅迫環(huán)境明顯導致了血細胞吞噬活性、非特異性酯酶活性和溶酶體含量的降低,而細胞死亡率和活性氧產(chǎn)量的變化趨勢則剛好相反,以上擾動在一定程度上直接導致了血細胞總數(shù)目的減少,意味著厚殼貽貝的免疫防御功能會被顯著削弱,不太可能對應激源作出有效的免疫應答。高濃度納米二氧化鈦(25 nm,10 mg L~(-1))對血細胞免疫功能的抑制效應比低pH(7.3)更顯著,但二者的顯著交互作用僅存在于暴露實驗后期(第7和14天)。在實驗的恢復期,血細胞總數(shù)、細胞死亡率、吞噬活性和溶酶體含量均被觀察到輕微的恢復現(xiàn)象。綜上所述,納米二氧化鈦暴露會抑制厚殼貽貝的個體能量代謝,破壞鰓和消化腺組織的抗氧化系統(tǒng),削弱血細胞免疫防御能力;且高濃度的小粒徑納米二氧化鈦(25 nm,10 mg L~(-1))和海水酸化(pH 7.3)對厚殼貽貝相關生理生化指標具有顯著交互作用和短期遺留效應。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X171.5
【圖文】：

如圖 3-1C 所示，納米二氧化鈦的主要晶相為銳鈦礦（70%）和金紅石（30%），與產(chǎn)品信息一致。通過透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）確定了納米二氧化鈦形狀為典型不規(guī)則球體（圖3-1A&B）。基于 TEM 圖像的顆粒尺寸直方圖顯示了相對不均勻的顆粒組合物，其中大部分顆粒的粒徑為20-30nm（圖3-1D）。

32-2 不同濃度納米二氧化鈦（0, 2.5 和 10 mg L-1）和不同海水 pH（7.3 和 8.1）條件厚殼貽貝個體清除率（CR,A）、吸收率（AE, B）和糞便有機物比例（E, C）的影-2. Clearance rate (CR,A),Absorption efficiency (AE, B) and Faecal organic weight ra. coruscus exposed to six combinations of nano-TiO2(0, 2.5 and 10 mg L-1) and pH (7.38.1) for 14 days.氧率（RR）、排氨率（ER）和氧氮比貽貝的耗氧率（RR）、排氨率（ER）和氧氮比均受到納米二氧化鈦和海響，且在實驗期間觀察到二者對 RR（第 1 和 3 天），ER（第 7 天）和3, 7 和 14 天）的顯著交互作用（表 3-3，圖 3-3 A，B & C，P < 0.05）。下， ER 均隨著納米顆粒濃度的增加而顯著升高；但由低 pH 引起的 ER

-3 不同濃度納米二氧化鈦（0, 2.5 和 10 mg L-1）和不同海水 pH（7.3 和 8.1）露 14 天對厚殼貽貝耗氧率（RR, A）、排氨率（ER, B）和氧氮比（C）的影響。-3. Respiration rate (RR, A), ammonia excretion rate (ER, B) and O:N ratio (C) of Mto six combinations of nano-TiO2(0, 2.5 and 10 mg L-1) and pH (7.3 and 8.1) for 14

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本文編號：2781953