【摘要】：由長江向我國東部沿海水域排放的重金屬含量遠遠高于其他河流的排放量。而近岸分布的國家二級保護動物,江豚(Neophocaena asiaeorintalis),長期暴露在重金屬環(huán)境中,其健康可能會受到影響。對于這一問題,本論文開展了以下幾方面研究:①首先以江蘇呂四沿海生態(tài)系統(tǒng)為切入點,采集了 10份海水樣、29種江豚的食物(包括魚類、蝦蟹類、頭足類、腹足類)及16份江豚肌肉樣,分析了重金屬在海水、江豚及其食物體內的富集現(xiàn)狀、重金屬從海水到生物體的富集強度和重金屬從食物到江豚累積的生物放大效應。然后基于風險評價模型對江豚體內重金屬富集風險給予了評價;②考慮到我國東部沿海重金屬排放量大,發(fā)達地區(qū)海域重金屬污染相對嚴重的特點,長江口及附近海域的江豚種群在長期的暴露過程中,可能已富集了較高含量的重金屬。較高含量的重金屬富集也會成為影響江豚健康的風險因素。因此,本研究增加了兩個海域的江豚種群(長江口附近的寧波種群、遠離長江口海域的平潭種群),以這3個種群(呂四,寧波,平潭)的3種器官(56份肝臟,57份腎臟,53份肌肉)為工具分析了江豚體內9種重金屬富集量的地域性差異;③雖然目前沒有明顯的證據表明江豚已受到重金屬暴露導致的傷害,但是,當攜帶不利變異的個體被暴露在多種重金屬污染的環(huán)境中,而由于不利變異可能導致與重金屬毒性解毒功能的MTs (Metalthionein,金屬硫蛋白)的表達受到抑制,使生物體遭受毒害。目前,有關鯨豚類MTs基因多態(tài)性的研究幾乎空白,因此,缺少有關MTs蛋白表達受抑制的相關信息,阻礙了研究者對鯨豚類物種死亡原因的探究。MTs基因多態(tài)性及其與重金屬富集的關聯(lián)性研究是揭示一定累積含量的重金屬是否會對生物體產生毒害作用的第一步。研究初步分析了金屬硫蛋白基因家族成員(MT2, MT4)的多態(tài)性與組織重金屬富集含量的關系。主要結果如下:(1)海水中重金屬的含量符合我國海水Ⅰ類水質標準,例如,本研究檢測As的含量為0.0021μg/ml、Cd的含量為0.0004 μg/ml、Cu的含量為0.0013μg/ml等。所有被測物種(江豚及其29種食物)9種重金屬的平均含量及種間的變異系數(shù)為,Mn (5.36±5.58μg/gww,C.V=1.04),Cu (6.85±7.73 μg/gww,C.V=1.13),Cd (0.49±0.85 μg/gww,C.V=1.73),Zn (17.48±15.43 μg/gww,C.V=0.88),Hg (0.10±0.11 μg/g ww C.V=1.08),Cr (1.66±0.98 μg/g ww C.V=0.59),As (3.65±3.46 μg/gww,C.V=0.95),Ni (0.25±0.19 μg/gww,C.V=0.73),Pb (0.13±0.11 μg/gww,C.V=0.85)。其中,Zn 的平均累積量最大,其次是Cu,Mn。此外,Cd的變異度相對最高,Cr的變異度相對最低。(2)這9種重金屬從海水向江豚及其食物的富集強度(Bioconcentration factor, BCF),表現(xiàn)為必須重金屬(Mn,Zn,Cu)的BCF值均比較大,暗示這3種重金屬比較容易在各物種體內富集。而非必須金屬Hg, Pb僅在江豚和個別食物體內程現(xiàn)出易被富集的特性。比如Hg,脊尾白蝦Palaemon carincauda,中華管鞭蝦Solenocera crassicornis的BCF值僅為47和41,江豚的BCF值則為1245,比其他物種都要高。再如Pb,除了海鰻Muraenesox cinereus,其具有最高的BCF值以外,江豚的BCF值次之,也高達1348。(3)雖然本研究在營養(yǎng)級(TLs)與各物種的重金屬富集含量間未檢測到顯著的正相關關系(p0.05),暗示這9種重金屬在這30個物種構成的食物鏈上的生物放大效應目前還不明顯,然而已有個別重金屬含量出現(xiàn)了隨著營養(yǎng)級上升而增加的趨勢(As,P值接近0.05)。此外,研究還發(fā)現(xiàn)非必須重金屬Hg和Pb在多個物種到江豚的被取食途徑上更易發(fā)生生物放大效應,即生物放大因子,BMF1。就Hg而言,在這29條取食途徑中就有16個物種(55.17%)直接被江豚取食會發(fā)生明顯的生物放大。另外有12個物種(41.3%)直接被江豚取食會發(fā)生明顯的Pb的生物放大。有9個物種(31.03%)直接被江豚取食會發(fā)生明顯的Zn的生物放大,本研究認為,給江豚帶來風險的重金屬可能是Hg、Pb,Zn的累積;(4)基于RfD和TRV這兩個數(shù)據集的風險評價結果存在一定的差異,其中,基于數(shù)據集RfD (對人類進行風險評價的參考值)提示江豚對于多種重金屬的暴露風險普遍比較高,暗示以呂四為代表的我國東部沿海江豚可能已經受到了重金屬暴露的風險�；赥RV (基于模式動物的風險評價參考值)評價的結果反映出目前江豚種群對As的暴露存在一定的風險�？傮w看來,目前我國東部沿海江豚已經受到了重金屬暴露的風險,但風險較小。(5)總體上3個種群肝臟中Zn、Cu、Mn, Hg,的含量比較高,腎臟中Cd 的含量比較高(Kruskal-Wallis test,Dunn's Multiple Comparisons Test,p0.05)。腎中富集的As、Cu、Hg,Zn在3個海域種群間存在顯著性差異。肝臟中富集的Cr、Hg,Mn在3個種群間存在顯著性差異。另外,肌肉中富集的As、Cr,Hg在3個種群間也存在顯著性差異。通過多重比較(LSD)分析我們發(fā)現(xiàn)結果和預期的一樣,即,寧波和呂四種群有著較高的富集含量。值得注意的是寧波種群,其3種組織中的Hg含量都顯著的高于其他兩個種群,且在重金屬富集特征上已明顯的區(qū)別與其他兩個種群。從重金屬慢性暴露的長期性來考慮,應當關注寧波海域Hg,As的污染。(6)金屬硫蛋白基因MT2, MT4的基因多態(tài)性很低。且只在MT4基因上發(fā)現(xiàn)了兩個明顯的SNP (單核苷酸多態(tài)性)位點。即MT4 (344 G/A,476 A/G)。攜帶344 GG/476AA基因型的個體在肝臟中累積了顯著高含量的Zn, Mn。因此,研究發(fā)現(xiàn)的MT4這兩個SNP位點可能與Zn和Mn的累積有關。為了今后更好的評價江豚種群對重金屬暴露的毒害效應,這兩個SNP位點的功能仍需進一步了解。本研究最終認為,我國東部沿海江豚種群可能已經受到了一定的風險。該研究基于稀有實驗材料開展了海洋獸類重金屬暴露的健康風險研究,為我國沿海重金屬污染現(xiàn)狀提供了有關高營養(yǎng)級物種的暴露資料。豐富了基于生物監(jiān)測環(huán)境污染的評價方法。開展了金屬硫蛋白基因多態(tài)性與海洋獸類重金屬累積關系的首次探究,雖然需要更多努力,但也可為相關研究提供參考。
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X820.4;X171.5;S917.4
【圖文】：

通過對這一指標的判斷，Ｖｅｎｋａｔｒａｍａｎａｎ邋ｅｔ邋ａｌ邋（２０１５）認為Ｔｉｒｕｍａｌａｉｒａｊａｎ逡逑河河口的沉積物未受到重金屬的污染＾＾通過５步的抽提檢測，發(fā)現(xiàn)重金屬主逡逑要富集在最終殘留相中，不易被生物體所利用。該方法的策略框架如圖２。另外，逡逑亦有簡化的抽提步驟，僅利用ＨＣ１或ＥＤＴＡ對樣本溶液進行抽提，然后過濾，并逡逑對上清液進行檢測［２５］。逡逑ｉｆ本粉辨逡逑￣ｉＭ邋Ｍｇｏｉ，邋ｍｎ逡逑ｉ心邐｜逡逑ｙｆ邐＼邐＿殘余d熘刑扇隋義

本文編號：2758696