耿沙沙, 劉 晨, 張少寧, 周成旭, 葉央芳, 駱其君, 嚴(yán)小軍

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不同海洋微藻對石油污染的響應(yīng)差異

耿沙沙, 劉 晨, 張少寧, 周成旭, 葉央芳, 駱其君, 嚴(yán)小軍

(寧波大學(xué) 海洋學(xué)院, 浙江 寧波 315211)

微藻對油污染物的不同響應(yīng), 勢必造成其群落種類組成和結(jié)構(gòu)的變化, 進(jìn)一步影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的變遷。由于油污染對于浮游植物的影響具有污染源及生物響應(yīng)的多樣性、多維度性和復(fù)雜性, 產(chǎn)生影響的時效長但可顯示度低等特點(diǎn), 造成該研究領(lǐng)域的極大限制。作者以石油標(biāo)準(zhǔn)品20-3和3種石油化學(xué)品(雙酚、對苯二甲酸、對二甲苯)作為油污染源, 利用多孔板高通量檢測方法及大數(shù)據(jù)處理分析軟件Simca-P, 對中國沿海常見單種微型藻類的種群消長受油污染影響進(jìn)行了研究。以石油標(biāo)準(zhǔn)品20-3為油污染源, 分析了31株微藻增殖對不同油標(biāo)濃度的不同響應(yīng); 利用Simca-P軟件對3種不同濃度的石油化學(xué)品對4種典型微藻(柔弱角刺藻()、球等鞭金藻()、東海原甲藻()、劇毒卡羅藻())增殖的影響進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)果顯示: 不同種類微藻因油污種類及其濃度不同, 其響應(yīng)存在顯著差異。利用多孔板以及微藻的吸光特征, 可以高通量快速篩查不同微藻對不同油污及其不同濃度的響應(yīng)差異, 并利用計算機(jī)軟件對大數(shù)據(jù)的分析能力, 挖掘和比較不同微藻與不同油污之間的相互關(guān)系, 從而就油污染對微藻影響這種多維度復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行研究。

海洋微藻; 油污染; 種群增殖; 大數(shù)據(jù)

來源于生活污水、石油及其化學(xué)制品等的油污是海洋富營養(yǎng)化重要的有機(jī)污染源[1-2]。微型藻類構(gòu)成了海洋初級生產(chǎn)力, 其種類組成、生物量、種群消長以及群落結(jié)構(gòu)與海區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康密切相關(guān)。[3-7]。不同種類的微藻, 受復(fù)雜多樣的油污染源影響時, 其生理生化響應(yīng)是不同的, 并且在不同季節(jié)[8]、不同營養(yǎng)鹽環(huán)境條件下[9], 微藻群落中不同種類對油污染的響應(yīng)差異也顯著不同, 從而形成了不同微藻種間競爭能力的差異, 因此可能造成群落結(jié)構(gòu)演變進(jìn)而影響海洋生態(tài)系統(tǒng)[10]。在石油污染嚴(yán)重的海區(qū), 赤潮的發(fā)生概率增加, 雖然不同種類赤潮的發(fā)生機(jī)理各異, 但應(yīng)考慮海域油污染的影響[11-12]。

與其他生物種類受油污染而發(fā)生顯著的可見度反應(yīng)不同, 油污染對于浮游植物的影響具有污染源、生物響應(yīng)的多樣性、多維度性和復(fù)雜性等特點(diǎn), 而且產(chǎn)生影響的時效性長和可顯示度低[13-16]。

海洋富營養(yǎng)化問題中, 相對于無機(jī)營養(yǎng)鹽的大量研究而言, 關(guān)于油污染對海洋浮游植物影響的研究, 則在方法學(xué)、生理指標(biāo)、易感和耐受種類差異等方面都具有顯著的復(fù)雜性[17-19]。究其原因, 主要在于

石油污染或其他油污染是一類復(fù)雜的多源性污染物, 其組成成分在各時間各案例中都可能各不相同; 另一方面, 微藻種類繁多, 且彼此相互作用。油污染和微藻都屬于多維度變動, 研究其相互關(guān)系常出現(xiàn)大量復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)系, 因此造成該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究及方法學(xué)方面的極大困難。

作者利用自養(yǎng)微藻具有在可見光區(qū)吸光特征, 在多孔培養(yǎng)板上對大量不同微藻進(jìn)行同期高通量檢測, 分析不同微藻種類受油污影響的種群消長情況; 利用Simca-P軟件進(jìn)行多變量主成分分析, 研究不同微藻對典型油污的響應(yīng)特征及彼此差異, 以期為油污染影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的研究提供典型微藻案例以及方法學(xué)上的參考。

1 材料與方法

1.1 石油標(biāo)準(zhǔn)品及石油化學(xué)品

石油標(biāo)準(zhǔn)品為20-3石油標(biāo)準(zhǔn), 購自國家海洋局環(huán)境監(jiān)測中心, 產(chǎn)品規(guī)格為1 g/L。石油化學(xué)品為雙酚、對苯二甲酸、對二甲苯(分析純, Sigma, USA)。

1.2 藻種及其培養(yǎng)條件

微藻藻種取自寧波大學(xué)微藻種質(zhì)庫, 均為中國沿海分離純化種。室內(nèi)保種的微藻培養(yǎng)在f/2培養(yǎng)液中, 均為單種培養(yǎng)。用于檢測的微藻均為各微藻適宜條件下經(jīng)新鮮培養(yǎng)液培養(yǎng)至指數(shù)生長期時取樣研究的。微藻培養(yǎng)于光照培養(yǎng)室, 溫度18~20℃, 光照35~ 85μmol/(m2·s)(L︰D=12h︰12h)。本研究中所用微藻藻株信息見表1。