【摘要】：污染物復(fù)合暴露對(duì)生物體的毒性危害是目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。全氟辛烷基磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3)是一類持久性有機(jī)污染物,對(duì)生物具有肝臟、神經(jīng)、生殖和發(fā)育等毒性。由于PFOS在日常加工產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用,以及在土壤,水體和生物體中的廣泛檢出,對(duì)人們的健康造成了嚴(yán)重的危害,其毒性也是近年來人們研究的熱點(diǎn)。納米氧化鋅(Nano-ZnO)是一種典型的納米金屬氧化物,其獨(dú)特的化學(xué)特性使其使用量日益增加。NanoZnO可以通過皮膚進(jìn)入生物體,并在體內(nèi)富集,其對(duì)生物的毒害作用也引起了人們的重視。由于環(huán)境中PFOS和Nano-ZnO的排放量日益增多,它們?cè)谒械臐撛诠泊嫘栽龃?探究其對(duì)水生生物的復(fù)合暴露毒性及其作用機(jī)制變得十分必要。本文研究了PFOS和Nano-ZnO復(fù)合暴露對(duì)斑馬魚的發(fā)育毒性、甲狀腺毒性和生殖毒性的影響及其致毒機(jī)制。為污染物復(fù)合暴露對(duì)魚類毒性影響的應(yīng)急處理提供了基礎(chǔ)研究,同時(shí)為污染物水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)急毒實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出,96 h PFOS和Nano-ZnO的LC50值分別為3.502 mg/L和60 mg/L。同時(shí),設(shè)計(jì)PFOS與Nano-ZnO等效應(yīng)復(fù)合暴露以及(P 0.4+Z 50),(P 0.8+Z 50)和(P 1.6+Z 50)復(fù)合暴露組進(jìn)行96 h胚胎發(fā)育毒性實(shí)驗(yàn)。另外將胚胎暴露于(P 0.2+Z 50),(P 0.4+Z 50)和(P 0.8+Z 50)復(fù)合暴露組和等效應(yīng)復(fù)合暴露組中14 d后,考察Nano-ZnO的加入對(duì)PFOS誘導(dǎo)甲狀腺毒性的影響,分析聯(lián)合毒性類型和可能的致毒機(jī)制。最后利用(P 0.05+Z 1.7),(P 0.1+Z 3.4)和(P 0.2+Z6.75)處理組來考察等效應(yīng)暴露對(duì)斑馬魚親本代生殖毒性和子代胚胎質(zhì)量的影響。本文探討了污染物對(duì)斑馬魚從孵化到性成熟內(nèi)各個(gè)發(fā)育時(shí)期相應(yīng)毒性指標(biāo)影響,研究成果如下:(1)PFOS和Nano-ZnO單獨(dú)暴露均可以引起胚胎的急性毒性,PFOS和Nano-ZnO復(fù)合暴露后導(dǎo)致胚胎急性毒性增強(qiáng)。Nano-ZnO的加入顯著增強(qiáng)了PFOS對(duì)幼魚死亡率和畸形率誘導(dǎo),抑制胚胎的孵化率和心率。復(fù)合暴露同時(shí)誘導(dǎo)幼魚體內(nèi)氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡反應(yīng)增強(qiáng)。Nano-ZnO的出現(xiàn)激活了PFOS對(duì)氧化應(yīng)激酶(SOD、GPx與MDA)和細(xì)胞凋亡酶(Caspase-3與Caspase-9)活性誘導(dǎo),上調(diào)了細(xì)胞凋亡相關(guān)基因(p53,Bax,Bcl-2,caspase-3與caspase-9)的表達(dá),同時(shí)抑制了氧化應(yīng)激相關(guān)基因(SOD1、Cat與GPx1a)的表達(dá)。復(fù)合暴露后毒性增強(qiáng)的原因可能是由于PFOS的獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),改變了細(xì)胞膜的通透性,使小粒徑大分子污染物(Nano-ZnO)更容易進(jìn)入膜內(nèi),進(jìn)而影響體內(nèi)一些重要的酶活性和激素分泌平衡,導(dǎo)致Nano-ZnO細(xì)胞內(nèi)殘留量增加,最終誘導(dǎo)胚胎的發(fā)育毒性增強(qiáng)。(2)Nano-ZnO與PFOS兩種復(fù)合暴露類型均增強(qiáng)了幼魚14 d的發(fā)育毒性,(P 0.8+Z 25)和(P 0.8+Z 50)mg/L復(fù)合暴露組顯著提高幼魚的死亡率和畸形率,同時(shí)抑制了幼魚的體長。Nano-ZnO的加入使得PFOS對(duì)幼魚體內(nèi)T3含量誘導(dǎo)顯著增強(qiáng),同時(shí)抑制了T4含量。Nano-ZnO的加入顯著的抑制了TSHβ與TRα基因的表達(dá),上調(diào)了TRβ、Deio1、Deio2、NIS與CRH基因的表達(dá),同時(shí)抑制TG、TTR基因和蛋白的表達(dá),但對(duì)TPO基因表水平?jīng)]有影響。研究結(jié)果表明,PFOS與Nano-ZnO相互作用進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi),干擾幼魚甲狀腺軸的功能,影響碘的吸收,合成、運(yùn)輸和甲狀腺激素核受體的綁定,破壞HPT軸作用位點(diǎn),破壞體內(nèi)甲狀腺激素平衡從而對(duì)幼魚的生長發(fā)育造成一系列的危害,這可能是PFOS與Nano-ZnO復(fù)合暴露增強(qiáng)幼魚甲狀腺毒性的原因。(3)復(fù)合暴露能夠提高親本代斑馬魚累積死亡數(shù)量,抑制成魚體重與體長的發(fā)育,降低產(chǎn)卵量與胚胎中卵蛋白的含量。但并不影響成魚性腺指數(shù)值,說明復(fù)合暴露不影響斑馬魚卵巢與精巢的重量。復(fù)合暴露影響精巢和卵巢內(nèi)成熟細(xì)胞的生成,誘導(dǎo)肝臟和腸器官的細(xì)胞空穴及間隙增大。復(fù)合暴露組中的成魚外周血細(xì)胞中彗星尾距值和微核率隨著暴露濃度的升高,也顯現(xiàn)增加狀態(tài),說明Nano-ZnO能增強(qiáng)PFOS對(duì)斑馬魚血細(xì)胞DNA的損傷程度。(P 0.1+Z 3.4)和(P0.2+Z 6.75)復(fù)合處理組能夠顯著降低雄魚體內(nèi)T的含量,不影響雌魚體內(nèi)T的含量。而對(duì)雌魚體內(nèi)E2的含量抑制作用明顯,但對(duì)雄魚體內(nèi)E2含量沒有影響,說明復(fù)合暴露影響斑馬魚體內(nèi)性激素的分泌。Nano-ZnO單獨(dú)暴露對(duì)Vtg1基因的表達(dá)沒有顯著影響,但與PFOS復(fù)合暴露后能顯著地抑制斑馬魚肝臟組織內(nèi)Vtg1基因的表達(dá),進(jìn)而影響子代胚胎中卵黃蛋白含量。復(fù)合暴露同時(shí)提高子代幼魚死亡率,降低卵受精率和孵化率,對(duì)子代幼魚體長和畸形率沒有顯著影響。復(fù)合暴露后生殖毒性增強(qiáng)的可能原因是由于污染物通過影響有機(jī)體內(nèi)性激素的分泌來影響動(dòng)物體的性器官成熟、副性征發(fā)育及維持性功能等作用。綜上所述,環(huán)境中Nano-ZnO的存在會(huì)干擾PFOS對(duì)斑馬魚的發(fā)育毒性,甲狀腺毒性和生殖毒性,且聯(lián)合毒性作用增強(qiáng)。因此,進(jìn)行污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),不能僅僅從單一污染物的毒性出發(fā),還要考慮復(fù)合污染物的相互作用趨勢(shì),從而做出合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,保護(hù)公眾的生命健康。
[Abstract]:The toxicity of pollutants to organisms is the focus of attention at present. Perfluorooctane sulfonate (PFOS, C8F17SO3) is a class of persistent organic pollutants, which have liver, nerve, reproductive and developmental toxicity to organisms. Because PFOS is widely used in daily processing products, and in soil The extensive detection of soil, water and organism has caused serious harm to people's health, and its toxicity is also a hot spot in recent years. The nano Zinc Oxide (Nano-ZnO) is a typical nano metal oxide. Its unique chemical properties make it use more and more.NanoZnO to enter the organism through skin and in body. The toxicity of PFOS and Nano-ZnO in the environment is increasing, and the potential coexistence of them in the water is increasing. It is very necessary to explore the compound exposure toxicity of the aquatic organisms and its mechanism of action. This paper studies the combined exposure of PFOS and Nano-ZnO to zebrafish. The effects of developmental toxicity, thyroid toxicity and reproductive toxicity and its toxic mechanism provide a basic study for the emergency treatment of the effects of compound exposure to fish on the toxicity of fish, and provide a scientific basis for the analysis of the ecological risk of pollutant water. According to the results of the acute toxicity test, the LC50 values of 96 h PFOS and Nano-ZnO are 3.502 mg/L and 60 mg, respectively. /L. also designed PFOS and Nano-ZnO effect compound exposure and (P 0.4+Z 50), (P 0.8+Z 50) and (P 1.6+Z 50) composite exposure group for 96 h embryo development toxicity test. The effects of thyroid toxicity, combined toxicity types and possible toxic mechanisms were analyzed. Finally, the effects of equal effect exposure on the reproductive toxicity and offspring embryo quality of zebrafish were investigated using (P 0.05+Z 1.7) (P 0.1+Z 3.4) and (P 0.2+Z6.75) treatment group. The results were as follows: (1) the exposure of PFOS and Nano-ZnO could cause acute toxicity of embryo. After PFOS and Nano-ZnO combined exposure, the acute toxicity of the embryo was enhanced by the addition of.Nano-ZnO, which significantly enhanced the mortality and deformity rate induced by PFOS, and inhibited the hatchability and heart rate of the embryo. Exposure to oxidative stress and cell apoptosis induced by exposure to.Nano-ZnO increased the activation of PFOS to the activity of oxidative stress kinase (SOD, GPx and MDA) and apoptosis enzyme (Caspase-3 and Caspase-9), up regulation of apoptosis related genes (p53, Bax, Bcl-2, caspase-3 and caspase-9), and inhibition of oxidative stress. The expression of gene (SOD1, Cat and GPx1a). The cause of toxicity enhancement after the compound exposure may be due to the unique chemical properties of PFOS, which changes the permeability of the cell membrane, which makes the small size large molecular pollutants (Nano-ZnO) more easily entered into the membrane, and then affects some important enzyme activities and hormone secretion in the body, resulting in the internal residue of Nano-ZnO cells. (2) the developmental toxicity of two species of Nano-ZnO and PFOS increased the developmental toxicity of 14 d in young fish, and (P 0.8+Z 25) and (P 0.8+Z 50) mg/L compound exposure group significantly increased the mortality and malformation rate of young fish, and inhibited the addition of.Nano-ZnO in young fish to PFOS for T3. The content of.Nano-ZnO was significantly enhanced and the expression of TSH beta and TR alpha gene was inhibited significantly by the addition of T4 content, and the expression of TR beta, Deio1, Deio2, NIS and CRH genes was up-regulated, and the expression of TG, TTR gene and protein were inhibited, but the TPO gene surface level was not affected. In the membrane, it interferes with the function of the juvenile thyroid axis, affecting the absorption, synthesis, transportation and binding of the thyroid hormone nuclear receptor, destroying the HPT axis action site, destroying the thyroid hormone balance in the body and causing a series of harm to the growth and development of the young fish, which may be the primary toxicity of PFOS and Nano-ZnO to the hypothyroidism of young fish. (3) complex exposure can increase the number of cumulative deaths in the parent zebrafish, inhibit the growth of body weight and body length, reduce the amount of egg production and egg protein in the embryo, but do not affect the value of the adult gonadal finger, indicating that the compound exposure does not affect the weight of the ovaries and the sperms of the zebrafish. In the compound exposure group, the comet tail distance and micronucleus rate also increase with the increase of exposure concentration, indicating that Nano-ZnO can enhance the damage degree of PFOS to the DNA of zebrafish blood cells. (P 0.1+Z 3.4) and (P0.2+Z 6.75) compound treatment group It can significantly reduce the content of T in the male body and not affect the content of T in the female fish, but the inhibitory effect on the content of E2 in the female fish is obvious, but it has no effect on the E2 content in the male fish, which indicates that the compound exposure affects the secretion of sex hormone in the zebrafish body, and the.Nano-ZnO alone exposure has no significant influence on the expression of the Vtg1 base, but with the PFOS compound storm. After exposure, the expression of Vtg1 gene in the liver tissue of zebrafish was inhibited significantly, and the yolk protein content in the offspring embryos was affected. The compound exposure increased the mortality of the juvenile fish, reduced the fertilization rate and hatchability of the eggs, and had no significant influence on the length and the malformation rate of the offspring. The possible reasons for the enhancement of reproductive toxicity after the compound exposure were the possible reasons for the increase of reproductive toxicity. The presence of Nano-ZnO in the environment may interfere with the developmental toxicity of PFOS to zebrafish, thyroid toxicity and reproductive toxicity, and combined toxicity, and thus contaminate the body. Risk assessment can not only start from the toxicity of a single pollutant, but also consider the interaction trend of compound pollutants, so as to make a reasonable risk assessment and protect the health of the public.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X171.5

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本文編號(hào)：2175234