【摘要】：煤炭開采和利用會導(dǎo)致大量砷釋放進(jìn)入地表環(huán)境�；茨鲜惺堑湫偷拿禾抠Y源型城市,研究淮南市土壤中砷的來源、分布和賦存狀態(tài),為淮南土壤污染修復(fù)和質(zhì)量評價提供對照和參考樣本,對類似區(qū)域砷污染控制具有指導(dǎo)意義。砷的毒性危害巨大,砷中毒可以引起機(jī)體免疫應(yīng)答和氧化應(yīng)激的產(chǎn)生,胰島素途徑是機(jī)體內(nèi)一條高度保守的信號途徑,在先天免疫和氧化應(yīng)激等方面均發(fā)揮調(diào)控作用。研究胰島素途徑在抗砷脅迫中的作用及機(jī)制,對砷中毒的緩解具有重要意義。本文根據(jù)淮南土地的利用途徑將其劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、煤礦區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)4大功能區(qū),研究了淮南市不同功能區(qū)土壤中砷的含量,探索了砷與土壤化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系,揭示了砷在土壤中的賦存形態(tài),評價了潛在生態(tài)風(fēng)險和健康風(fēng)險。建立了基于秀麗隱桿線蟲的抗砷脅迫模型,首先利用熱激模擬“發(fā)熱”反應(yīng),激活先天免疫調(diào)節(jié)功能,研究熱激處理后線蟲對砷耐受度的變化,探討關(guān)鍵基因daf-2、hsf-1、daf-16的作用機(jī)制及下游熱休克蛋白HSP-4、HSP-6、HSP-16.2、HSP-60和HSP-70的響應(yīng)情況。其次,選用抗氧化劑辣椒素激活氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)功能,研究辣椒素處理后線蟲在砷脅迫條件下壽命、不同品系存活時間、ROS含量(H202和02-的水平)、脂褐質(zhì)積累等生理指標(biāo)的變化,探索關(guān)鍵基因daf-2、skn-1、daf-16的作用機(jī)制及下游抗氧化酶超氧化物歧化酶-3(SOD-3)、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶-4(GST-4)和谷氨酰半胱氨酸合成酶-1(GCS-1)的表達(dá)情況。主要結(jié)論如下：1.淮南市不同功能區(qū)砷的富集特征有明顯的區(qū)別,不同功能區(qū)砷含量差異巨大,均高于淮南土壤背景值和中國土壤背景值,呈現(xiàn)從生活區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)到煤礦區(qū)、工業(yè)區(qū)逐漸增加的趨勢。其原因主要是由于不同功能區(qū)人為污染輸入源和自然源的不同,而人為污染輸入源是主要的污染來源。淮南市土壤中砷的賦存形態(tài)以殘?jiān)鼞B(tài)和Fe-Mn氧化態(tài)為主,分別占48.3%和21.5%,有機(jī)結(jié)合態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和可交換態(tài)分別占11.6%、11.0%和7.6%。根據(jù)風(fēng)險評估指數(shù)法,淮南土壤中砷具有中等風(fēng)險。2.利用生態(tài)風(fēng)險評價體系和健康風(fēng)險評價模型評估顯示淮南市土壤中砷的生態(tài)風(fēng)險和健康風(fēng)險均較高。生態(tài)風(fēng)險評價表明,由于煤炭的開采、運(yùn)輸和利用,煤礦區(qū)和工業(yè)區(qū)為中重度污染水平；健康風(fēng)險評價表明工業(yè)區(qū)超出可接受范圍。工業(yè)區(qū)和煤礦區(qū)是重點(diǎn)防控區(qū)域。3.熱激可以激活胰島素途徑先天免疫調(diào)節(jié)功能,顯著提高線蟲對砷脅迫的耐受度。秀麗隱桿線蟲48h LCso分析表明熱激可以將線蟲對砷的耐受度提高51.0%。缺失hsf-1、daf-16、hsp-4和hsp-16.2基因砷耐受度會降低；hsf-1基因過表達(dá)能夠恢復(fù)熱激對砷耐受度的提高。熱激可以促進(jìn)DAF-16轉(zhuǎn)錄因子入核的時間和比率,上調(diào)daf-16和hsf-1基因下游熱休克蛋白(HSPs)的表達(dá)。提示熱激處理能增強(qiáng)核心轉(zhuǎn)錄因子DAF-16的活性,增加下游HSP-4、HSP-6、HSP-16.2和HSP-70的表達(dá),減少砷脅迫下蛋白質(zhì)錯誤折疊和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體應(yīng)激損傷發(fā)生。4.辣椒素可以激活胰島素途徑氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)功能,有效減輕砷暴露下線蟲的氧化損傷,對砷暴露下線蟲有保護(hù)作用。研究以砷中毒引起氧化應(yīng)激為切入點(diǎn),辣椒素作為抗氧化劑能夠增加砷暴露下線蟲的生存時間、降低ROS含量、減少脂褐質(zhì)積累,并延緩衰老。利用不同線蟲轉(zhuǎn)基因品系和熒光技術(shù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示辣椒素可以活化DAF-16和SKN-1因子,兩者獨(dú)立平行發(fā)揮作用,共同提高下游抗氧化酶SOD-3、GST-4和GCS-1的表達(dá)�；谏鲜鲅芯�,建議對淮南市工業(yè)區(qū)和煤礦區(qū)土壤的砷污染情況予以特別關(guān)注,提出胰島素途徑可以作為砷中毒治療的靶向途徑,基于胰島素通路的藥物治療砷中毒具有良好的應(yīng)用前景,建議砷暴露后應(yīng)用辣椒素作為一種輔助治療方式。此外,需要長期對相關(guān)功能區(qū)土壤砷污染情況和環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行監(jiān)測,積極開展抗砷脅迫作用機(jī)理研究的基因篩選工作。為我國砷中毒的預(yù)防和治療提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R595.2;X53

【參考文獻(xiàn)】

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1 李朝敢,張樹球,農(nóng)嵩,盧彩珍;海爾福對砷中毒小鼠血液生化指標(biāo)的影響[J];中國地方病防治雜志;2001年02期

2 胡省英;冉偉彥;;土壤環(huán)境中砷元素的生態(tài)效應(yīng)[J];物探與化探;2006年01期

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1 夏艷秋;姜黃素體外抗癌作用與IGF-1通路的關(guān)系及其機(jī)制研究[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2746975