高 翔, 丁光輝, 錢怡婷, 姜玲玲, 熊德琪

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消油劑處理120#燃料油對(duì)海水青鳉()胚胎抗氧化酶活性影響的研究

高 翔, 丁光輝, 錢怡婷, 姜玲玲, 熊德琪

(大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧大連 116026)

以海水青鳉()胚胎為研究對(duì)象, 比較了120#燃料油分散液(water-accommodated fractions, WAFs)與乳化液(biologically enhanced water-accommodated fractions, BE-WAFs)的急性毒性效應(yīng), 并研究了不同濃度(40、100、250 mg/L)下WAFs、BE-WAFs對(duì)胚胎內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)活性的影響。結(jié)果表明: 在受到石油烴的氧化脅迫后, 海水青鳉胚胎內(nèi)3種抗氧化酶活性變化明顯。隨著石油烴濃度的升高和暴露時(shí)間的延長(zhǎng), 3種酶表現(xiàn)出程度不同的誘導(dǎo)效應(yīng)和抑制效應(yīng)。其中受石油烴污染影響最為明顯的為SOD酶; 而GST酶則對(duì)消油劑單獨(dú)暴露表現(xiàn)較為敏感。實(shí)驗(yàn)證明, 海水青鳉體內(nèi)SOD酶活性對(duì)石油烴污染反應(yīng)最為敏感, 適合作為監(jiān)測(cè)石油烴污染程度的生物標(biāo)志物。

海水青鳉(); 石油烴; 消油劑; 抗氧化酶; 120#燃料油

近年來(lái), 隨著海上石油開采和運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展, 各類溢油事故頻發(fā), 石油烴的大量輸入使海洋生物和海洋生態(tài)系統(tǒng)都受到了前所未有的威脅[1-2]。石油烴能夠通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)富集, 進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)健康造成持續(xù)的負(fù)面影響, 危害極大[3-4]。為了在短時(shí)間內(nèi)將溢油事故的影響降到最低, 海事部門將噴灑消油劑作為處理海上溢油事故的常用應(yīng)急措施, 以加速油滴分散[5]。本研究選取的120#船用燃料油為國(guó)內(nèi)常用的船用燃油, 屢次出現(xiàn)在中國(guó)近海的溢油事故當(dāng)中[6-7]。其在波浪作用下形成的分散液以及與消油劑共同作用形成的乳化液也成為了中國(guó)海上溢油的污染源之一。

目前大多數(shù)國(guó)內(nèi)外研究表明, 溢油經(jīng)過(guò)消油劑處理后, 水中溶解或分散態(tài)的油濃度更高, 從而增加了對(duì)生物的暴露毒性[8-10]。也有一些學(xué)者認(rèn)為溢油分散劑會(huì)使石油的生物毒性降低, 如黃逸君等[11]通過(guò)對(duì)中國(guó)近海常見(jiàn)的10種浮游撓足類生物的72 hLC50的研究, 得到對(duì)海洋撓足類的毒性大小順序?yàn)閃AF> DWAF>消油劑; Hemmer等[12]研究發(fā)現(xiàn), 路易斯安那原油在加入溢油分散劑Corexit 9500A后, 對(duì)糠蝦的急性毒性有所降低; Long和Holdway[13]研究得到Bass原油WAF及使用Corexit 9527消油劑后的DWAF對(duì)章魚魚卵孵化的48h半抑制濃度分別為0.39×10–6和1.83×10–6; Gulec[14]在對(duì)Corexit 9527 的研究中發(fā)現(xiàn), 在原油水溶性成分中添加消油劑后, 對(duì)生物的半致死濃度大為降低。

抗氧化酶活性的變化可為污染物脅迫下機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)提供敏感信息。超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)三種酶作為水生生物抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分, 對(duì)污染物脅迫十分敏感。因此, 常被作為分子生物標(biāo)志物廣泛用于環(huán)境污染的早期預(yù)警[9, 15-16]。而目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)海水中石油烴的毒性效應(yīng)的研究主要集中在浮游植物和成年魚貝類[17-23], 對(duì)生物胚胎涉及較少。而胚胎處于生物生長(zhǎng)發(fā)育的初期, 對(duì)污染物的響應(yīng)更加敏感。鑒于此研究現(xiàn)狀, 本研究以國(guó)內(nèi)常用的船用120#燃料油作為受試油品, 選擇海洋模式生物——海水青鳉()胚胎作為受試生物, 從生物抗氧化酶入手研究消油劑處理溢油對(duì)海洋生物所造成的毒性效應(yīng)。旨在探討其生理指標(biāo)作為生物標(biāo)志物的可行性, 為開展海洋環(huán)境的生物監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù), 并為消油劑的優(yōu)化管理使用以及其海洋生態(tài)安全性評(píng)估提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 受試生物

本實(shí)驗(yàn)選擇海水青鳉胚胎作為受試生物。實(shí)驗(yàn)所用海水青鳉均已于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)數(shù)代, 性狀穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中海水青鳉胚胎均在正常受精后2~3 h內(nèi)收集。為保證其活性正常, 胚胎取得后首先靜水培養(yǎng)48 h, 觀察并選擇活性正常的個(gè)體用于實(shí)驗(yàn)。

1.2 主要儀器與試劑

主要儀器: 勻漿儀(美國(guó)PRO200型)、酶標(biāo)儀(MDC-SpectraMax M5型)、恒溫磁力攪拌器(GL- 3250A型)、光照培養(yǎng)箱(MGC-400B型)、萬(wàn)分之一電子分析天平(FA1004型)、基因研究型純水儀(FJY2002-UVF-P型)、數(shù)控超聲清洗器(KQ5200DE型)、高速冷凍離心機(jī)(Legend Micro 17R)、水浴槽(DK-8D)。

主要試劑: SOD檢測(cè)試劑盒(南京建成生物工程研究所); CAT檢測(cè)試劑盒(南京建成生物工程研究所); GST檢測(cè)試劑盒(南京建成生物工程研究所); 考馬斯亮藍(lán)蛋白測(cè)定試劑盒(南京建成生物工程研究所); 紅外測(cè)油專用四氯化碳(天津光復(fù)精細(xì)化工研究所)。

1.3 受試溶液的制備

1.3.1 實(shí)驗(yàn)所用油品及消油劑

本研究選擇120#船用燃料油(RMD15)作為實(shí)驗(yàn)油品, 來(lái)源于中國(guó)船舶燃料有限責(zé)任公司。所選消油劑為北京威業(yè)源生物科技有限公司生產(chǎn)的微普緊急泄露處理液, 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求[24], 是交通部海事局認(rèn)可的合格消油劑產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)所用消油劑由大連市海事局提供。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)海水

實(shí)驗(yàn)海水取自大連市星海灣, 經(jīng)沉淀過(guò)濾后用于實(shí)驗(yàn)。鹽度31.35, 電導(dǎo)率47.3 ms/cm, pH 8.13。

1.3.3 120#燃料油分散液(WAFs)及乳化液(BE-WAFs)的制備

120#燃料油分散液(簡(jiǎn)稱WAFs)的制備: 將120#燃料油與過(guò)濾海水按質(zhì)量體積比25 g/L混合, 置于下口瓶中封口避光, 磁力攪拌器低速攪拌18 h, 控制渦度為25%~30%(即漩渦高度為總體系高度的25%~30%)。靜置6 h后, 分離下層水相即為WAFs母液。將母液置于4℃環(huán)境中避光保存, 實(shí)驗(yàn)前稀釋至所需濃度。

120#燃料油乳化液(簡(jiǎn)稱為BE-WAFs)的制備: 將120#燃料油與過(guò)濾海水按質(zhì)量體積比25 g/L混合, 并向體系中加入質(zhì)量為油品質(zhì)量20%的消油劑, 攪拌靜置后, 分離下層水相即為BE-WAFs母液。置于4℃環(huán)境中避光保存, 實(shí)驗(yàn)前稀釋至所需濃度。

1.3.4 WAFs及BE-WAFs中總石油烴(total petroleum hydrocarbon, 簡(jiǎn)稱TPH)的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)參照HJ 637-2012所介紹的紅外分光光度法測(cè)定母液中的總石油烴濃度[25]: 1)用CCl4萃取水體中的石油烴; 2)將萃取液通過(guò)活化的硅酸鎂進(jìn)行吸附脫除動(dòng)植物油類; 3)將所得萃取液轉(zhuǎn)移至比色皿, 置于紅外測(cè)油儀中, 以CCl4作參比溶液, 于2930、2960、3030 cm–1處測(cè)量其吸光度2930、2960、3030, 計(jì)算石油烴濃度。計(jì)算公式為:

式中,為溶劑中石油烴濃度;、、、為校正系數(shù);0、V分別為萃取溶劑體積和樣品體積;萃取液稀釋倍數(shù)。

1.4 暴露實(shí)驗(yàn)

按照預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將120#燃料油WAFs、BE-WAFs設(shè)置為3個(gè)濃度水平: 每個(gè)濃度組共計(jì)投放海水青鳉胚胎約2.0 g, 并分為3個(gè)平行組進(jìn)行暴露。胚胎置于6孔板中, 在28℃±1℃, 光暗比為14 h︰10 h條件下,采用半靜態(tài)法進(jìn)行培養(yǎng), 每24 h更換一半受試液。暴露時(shí)長(zhǎng)為96 h, 之后為恢復(fù)期。分別于暴露24、48、96 h和恢復(fù)24、96 h后進(jìn)行取樣和測(cè)定分析。

1.5 酶含量的測(cè)定

將提取的海水青鳉胚胎用預(yù)冷的生理鹽水清洗, 除去雜質(zhì)。用濾紙吸干水分并稱重約0.1 g, 置于1.5 mL離心管中, 并加入9倍質(zhì)量的0.86%生理鹽水進(jìn)行稀釋。然后用勻漿儀將其沖搗為10%胚胎勻漿, 并在4℃環(huán)境下, 以3000 r/min(約為644 g)的速度離心10 min, 取上清液, 置于4℃環(huán)境中保存。

SOD、CAT、GST酶活性及蛋白質(zhì)含量(考馬斯亮藍(lán)法)的測(cè)定均按照試劑盒方法進(jìn)行操作。測(cè)定組織中酶活性時(shí), 所采用單位為: U·mgprot–1, 表示每毫克蛋白質(zhì)中的活力單位。

1.6 數(shù)據(jù)處理

1.6.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Means±SD)表示, 并采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析:≤0.05時(shí)認(rèn)為差異顯著;≤0.01時(shí)認(rèn)為差異極顯著。

1.6.2 誘導(dǎo)率及抑制率計(jì)算方法

誘導(dǎo)率=(i–)/×100% 抑制率=(–s)/×100%

式中,i為受誘導(dǎo)后酶的活性;s為受抑制后酶的活性;為對(duì)照組酶的活性。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 WAFs與BE-WAFs各濃度組TPH含量

按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將WAFs、BE-WAFs設(shè)置為3個(gè)濃度水平: 40、100、250 mg/L。采用逐級(jí)稀釋的方式分別將WAFs、BE-WAFs母液(油水質(zhì)量體積比: 25 g/L)稀釋至所設(shè)置的濃度水平, 并對(duì)各組TPH含量進(jìn)行測(cè)定。各濃度組TPH含量如下表所示。

表1 WAFs及BE-WAFs各濃度水平TPH含量

2.2 WAFs與BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎SOD酶活性的影響

不同濃度的WAFs對(duì)海水青鳉胚胎的SOD酶活性的影響結(jié)果如圖1-A所示。由圖可知: 整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中海水對(duì)照組的SOD酶活性基本不變。WAFs中的40、100 mg/L濃度組在暴露24 h后SOD活性即開始增大, 并同時(shí)在96 h達(dá)到最大值, 且100 mg/L濃度組SOD活性在暴露階段始終較其他兩組更高, 其峰值為海水空白組的194.85 %, 停止暴露24 h后, 100、40 mg/L/濃度組的SOD活性均恢復(fù)到正常水平; 對(duì)250 mg/L濃度組而言, 酶活性變化幅度明顯小于其他兩組, 在暴露48 h之后, 酶活性達(dá)到最大值, 并在96 h時(shí)有所下降, 經(jīng)過(guò)恢復(fù)期恢復(fù)到正常水平。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知: 3組濃度組SOD酶活性隨時(shí)間的變化基本上都遵循先升高后降低的規(guī)律, 時(shí)間-效應(yīng)變化比較明顯。其中, 250 mg/L濃度組的峰值出現(xiàn)時(shí)間較其他濃度組更早。在恢復(fù)階段, 3組SOD活性均恢復(fù)到空白組水平。

注: 圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(=9), SOD活力單位為U·mgprot-1; “*”表示對(duì)該組數(shù)據(jù)和相應(yīng)對(duì)照組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析結(jié)果表明差異顯著(≤0.05), “**”表明差異極顯著(≤0.01); 圖中字母表示各時(shí)間點(diǎn)之間的組間差異顯著性, 下同。

Note: Error bar: mean ± SD (= 9); unit of SOD: U·mgprot?1; “*”: significant differences between this treatment group and its control group in one-way analysis of variance (≤0.05); “**”: extremely significant differences between this treatment group and its control group in one-way analysisof variance (≤0.01); letters in the figure indicate difference between the treatment groups with different durations of exposure.

BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎SOD酶活性的影響結(jié)果如圖1-B所示。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 海水空白組與消油劑空白組SOD酶活性水平基本一致。在暴露階段, 40、100 mg/L濃度組SOD酶活性變化趨勢(shì)基本一致, 在暴露24 h至96 h酶活性呈現(xiàn)線性上升, 并于96 h達(dá)到峰值, 分別為海水空白組的189.2 %和201.03%,在結(jié)束暴露后迅速回落; BE-WAFs中250 mg/L濃度組SOD酶活性在暴露24 ～96 h階段酶活性呈現(xiàn)降低趨勢(shì), 經(jīng)過(guò)恢復(fù)期后逐漸恢復(fù)到正常水平。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知: 在暴露階段, 40、100 mg/L濃度組的SOD酶活性受到誘導(dǎo), 且上升幅度與暴露時(shí)間呈線性關(guān)系, 組間差異較大, 時(shí)間-效應(yīng)比較明顯; 250 mg/L濃度組的SOD酶活性則在暴露階段一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)恢復(fù)期, 各濃度組SOD酶活性與空白組基本一致。

通過(guò)WAFs與BE-WAFs中SOD酶活性的比較, 可以看到: 消油劑空白組中SOD酶活性波動(dòng)并不明顯, 且活性大小與空白組基本一致; WAFs與BE-WAFs的40、100 mg/L濃度組SOD酶活性變化規(guī)律相似, 且BE-WAFs中SOD酶活性較WAFs偏高; 而BE-WAFs的250 mg/L濃度組SOD酶活性相對(duì)于WAFs卻明顯偏低。

2.3 WAFs與BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎CAT酶活性的影響

不同濃度的WAFs對(duì)海水青鳉胚胎的CAT酶活性的影響結(jié)果如圖2-A所示。由圖可知: 整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中海水對(duì)照組的CAT酶活性基本不變。在暴露24 h后, 各濃度組的CAT酶活性基本呈現(xiàn)線性上升的趨勢(shì), 并在96 h時(shí)達(dá)到峰值, 誘導(dǎo)率分別為33.38%、48.02%、22.44%; 在停止暴露24 h后酶活性下降到空白組水平, 之后略有上升并趨于一致。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知: 在WAFs3個(gè)濃度組中, 海水青鳉胚胎的CAT酶活性均出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì), 尤其以40、100 mg/L濃度組的時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系更加明顯。當(dāng)恢復(fù)96 h后完成恢復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí), 3組濃度的CAT酶活性基本趨于一致。

不同濃度的BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎的CAT酶活性的影響結(jié)果如圖2-B所示。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 消油劑空白組CAT酶活性水平基本與海水空白組保持一致。在暴露階段, 40、100 mg/L濃度組中CAT的酶活性均隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而升高, 上升幅度十分明顯且與其余組別差異較大, 其峰值分別達(dá)到了海水空白組的158.07%和168.49%, 停止暴露后酶活性水平開始回落并最終恢復(fù)到正常水平; 250 mg/L濃度組CAT酶活性暴露后上升幅度較小, 在48 h即達(dá)到峰值, 其誘導(dǎo)率為14.46 %, 并在暴露96 h出現(xiàn)酶活抑制現(xiàn)象; 在恢復(fù)階段逐漸回升并與空白組趨于一致。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知: 40、100 mg/L濃度組的CAT酶活性隨時(shí)間的變化基本上遵循先升高后回落的規(guī)律, 時(shí)間-效應(yīng)比較明顯; 250 mg/L濃度組在暴露初期呈現(xiàn)上升趨勢(shì), 峰值出現(xiàn)時(shí)間早于其他濃度組, 并在暴露后期出現(xiàn)酶活抑制現(xiàn)象。當(dāng)完成恢復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí), 3組的CAT酶活性已趨于一致, 并與海水空白組相持平。

通過(guò)對(duì)比WAFs與BE-WAFs中CAT酶活性水平, 可以知道: 在暴露初期, BE-WAFs濃度組中, 40、100 mg/L濃度組的海水青鳉胚胎的CAT酶活性均高于WAF中的對(duì)應(yīng)濃度組, 并隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng), 差異逐漸明顯; 暴露階段消油劑的添加使得250 mg/L濃度組CAT酶活性在暴露后期出現(xiàn)下降趨勢(shì), 這可能由于其中的石油烴含量過(guò)高且作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)從而導(dǎo)致胚胎產(chǎn)生中毒反應(yīng)。

2.4 WAFs與BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎GST酶活性的影響

不同濃度的WAFs對(duì)海水青鳉胚胎的GST酶活性的影響結(jié)果如圖3-A所示。由圖可知: 實(shí)驗(yàn)中海水空白組的GST酶活性基本不變。在暴露24 h后, 各濃度組GST酶活性變化不大, 直到48 h后才出現(xiàn)較為明顯的升高, 并同時(shí)在暴露96 h時(shí)達(dá)到峰值。在暴露階段, 100 mg/L濃度組酶活性始終較40、250 mg/L濃度組更高。停止暴露24 h后, 各濃度組的GST活性明顯下降, 且略低于海水空白組水平, 恢復(fù)期后各濃度組酶活性恢復(fù)正常水平。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知: WAFs各濃度組中GST酶活性隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng), 呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì), 時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系較明顯, 其中尤以100 mg/L濃度組最為顯著; 當(dāng)恢復(fù)96 h完成恢復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí), 實(shí)驗(yàn)組GST酶活性已恢復(fù)到空白組水平。

BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎的GST酶活性的影響結(jié)果分析如圖3-B所示。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 空白組GST酶活性基本保持不變, 而消油劑空白組在暴露期出現(xiàn)升高趨勢(shì), 96 h時(shí)誘導(dǎo)率達(dá)到17.92 %。暴露階段BE-WAFs的40、100 mg/L濃度組呈現(xiàn)相同的趨勢(shì), 其GST活性均較空白組偏高并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)愈加顯著, 其中以100 mg/L濃度組誘導(dǎo)率更高, 96 h時(shí)已達(dá)到44.4 %; 而250 mg/L濃度組則出現(xiàn)先誘導(dǎo)后抑制的現(xiàn)象。在結(jié)束暴露后, 3個(gè)濃度組的酶活性均恢復(fù)到正常水平。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知; BE-WAFs中40、100 mg/L濃度組海水青鳉胚胎中GST酶活性隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng), 均呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì), 時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系明顯; 250 mg/L濃度組則出現(xiàn)先升后降的規(guī)律, 但是酶活性波動(dòng)幅度有限。當(dāng)完成恢復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí), 各組GST酶活性趨于正常。

將WAFs與BE-WAFs中GST酶活性水平進(jìn)行對(duì)比, 可以發(fā)現(xiàn): 在暴露初期相較于WAFs, BE-WAFs的40、100 mg/L濃度組GST酶活性受誘導(dǎo)更加顯著, 并隨著時(shí)間的延長(zhǎng), 差別愈加明顯; BE-WAFs中250 mg/L濃度組GST在暴露前期受到誘導(dǎo), 活性明顯高于WAFs組, 而后于暴露96 h時(shí)受到抑制, 低于空白組水平, 這可能與高濃度石油烴長(zhǎng)時(shí)間暴露, 毒性影響超出生物耐受閾值有關(guān)。

2.5 120#燃料油WAFs、CE-WAFs暴露下酶活性變化規(guī)律比較

為了直觀地對(duì)比不同濃度下120#燃料油WAFs、CE-WAFs暴露對(duì)SOD、CAT、GST3種酶活性影響, 將暴露期間胚胎內(nèi)各種酶活性變化情況列于表中, 由表2可見(jiàn):

(1) 當(dāng)海水青鳉胚胎暴露于WAFs后, 體內(nèi)SOD、CAT、GST酶活性發(fā)生明顯變化: 暴露初期, 3種抗氧化酶活性受到石油烴誘導(dǎo)而明顯上升。這主要是由于海水青鳉胚胎在受到較低濃度石油烴產(chǎn)生的氧化脅迫后, 體內(nèi)活性氧含量增加, 使機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài), 從而產(chǎn)生適應(yīng)性誘導(dǎo)反應(yīng)[26]。這是生物體應(yīng)對(duì)外源污染物引起氧化壓力的一種自我保護(hù)調(diào)節(jié)機(jī)制[27]。在對(duì)鱸魚()、鯔魚()、華貴櫛孔扇貝、翡翠貽貝()、菲律賓蛤仔()和毛蚶()的研究中曾經(jīng)得出相似的結(jié)論[28-33]。

(2) 在BE-WAFs的暴露試驗(yàn)中, 水體中石油烴含量上升使得誘導(dǎo)效應(yīng)更加顯著(表現(xiàn)為峰值升高、峰值出現(xiàn)時(shí)間提前)。暴露前期3種酶活性呈現(xiàn)上升趨勢(shì), 且誘導(dǎo)率隨石油烴濃度升高而增大。隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng), 在BE-WAFs中250 mg/L濃度組3種抗氧化酶的活性均出現(xiàn)了不同程度的下降。這是由于當(dāng)石油烴持續(xù)作用產(chǎn)生的氧化脅迫超出了機(jī)體適應(yīng)性反應(yīng)的抵御能力時(shí), 會(huì)使生物體產(chǎn)生中毒反應(yīng), 進(jìn)而抑制抗氧化酶的合成, 導(dǎo)致酶活性降低。呂福榮等[34]研究消油劑處理0#柴油對(duì)馬糞海膽()的毒性效應(yīng), 趙元鳳、沈盎綠等[35-36]分別研究石油烴污染對(duì)毛蚶()和斑馬魚()抗氧化酶活性的影響, Cheung等[37]研究苯并[a]芘暴露對(duì)翡翠貽貝()的抗氧化系統(tǒng)的影響, Richardson等[38]研究多環(huán)芳烴暴露下的貽貝()體內(nèi)抗氧化酶的變化, 都得到了相似的結(jié)論。

表2 WAFs、BE-WAFs對(duì)酶活性影響的比較

(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 3種酶表現(xiàn)出的誘導(dǎo)或抑制程度均不相同。其中以對(duì)SOD酶的誘導(dǎo)最為明顯, 其次為CAT酶, 而對(duì)GST酶的誘導(dǎo)則出現(xiàn)一定的滯后性, 誘導(dǎo)程度也最小; 從抑制率來(lái)看, 在加入消油劑后, 250 mg/L濃度組的3種酶均出現(xiàn)酶活抑制現(xiàn)象, 其中以SOD酶活性出現(xiàn)抑制的時(shí)間最早, 抑制率最大, GST酶次之, CAT酶受到的抑制最小。由此可見(jiàn): 3種抗氧化酶中SOD酶對(duì)石油烴暴露最為敏感, 也最適合作為監(jiān)測(cè)石油烴污染的指標(biāo)。王曉艷、蔣鳳華等[39-40]的研究結(jié)果也分別驗(yàn)證了這一結(jié)論。

(4) 在消油劑單獨(dú)暴露的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn): GST相較于SOD、CAT表現(xiàn)出更大的敏感性, 在暴露階段持續(xù)受到誘導(dǎo), 活性呈現(xiàn)線性上升趨勢(shì); 而在對(duì)SOD、CAT的消油劑單獨(dú)暴露實(shí)驗(yàn)中, 沒(méi)有出現(xiàn)這一現(xiàn)象。這可能是由于消油劑空白組中含有的石油烴降解微生物導(dǎo)致的。研究表明: 谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)在PAHs降解菌中起著重要的作用, Lloyd等人[41-42]已經(jīng)將GST酶作為分子探針用于鑒別PAHs降解菌的存在。

3 結(jié)論

本文研究了120#號(hào)燃料油WAFs、BE-WAFs對(duì)海水青鳉胚胎中SOD、CAT、GST3種抗氧化酶活性的影響, 得到如下結(jié)論:

(1) 機(jī)體中的抗氧化酶既可以在石油烴暴露下產(chǎn)生適應(yīng)性誘導(dǎo)使活性上升, 也可以受毒性抑制導(dǎo)致活性下降; 石油烴濃度越高, 產(chǎn)生的誘導(dǎo)或抑制效應(yīng)越強(qiáng)。

(2) BE-WAFs中抗氧化酶活性的誘導(dǎo)或抑制效應(yīng)均高于對(duì)應(yīng)濃度的WAFs。說(shuō)明消油劑的添加使得石油烴污染對(duì)海水青鳉胚胎的氧化脅迫進(jìn)一步增強(qiáng)。

(3) 石油烴暴露后, 3種抗氧化酶活性變化的劑量-效應(yīng)和時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系顯著。尤其以SOD表現(xiàn)最為敏感, 適合作為監(jiān)測(cè)石油烴污染的生物標(biāo)志物。

(4) GST酶在消油劑單獨(dú)暴露中出現(xiàn)一定程度的活性變化, 表現(xiàn)較為敏感。表明GST酶對(duì)于該生物型消油劑的污染監(jiān)測(cè)具有一定價(jià)值。

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Effects of dispersant and #120 fuel oil exposure on antioxidant enzyme activity ofembryos

GAO Xiang, DING Guang-hui, QIAN Yi-ting, JIANG Ling-ling, XIONG De-qi

(Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

In this paper, we consider the acute toxicities of #120 fuel oil water-accommodated fractions (WAFs) and biologically enhanced water-accommodated fractions (BE-WAFs) onembryos. Specifically, in our study, we investigated the effects of WAFs and CE-WAFs with different concentrations on the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione S-transferase (GST). The results show that the activities of SOD, CAT, and GST vary significantly after experiencing oxidative stress from petroleum hydrocarbons. With increasing the TPH concentration and duration of exposure, the activities of SOD, CAT, and GST showed various degrees of inductive and inhibitory effects. Of the three enzymes, the activity of SOD varied most significantly when exposed to petroleum hydrocarbons. GST also showed sensitivity when exposed to a dispersant alone. These study results indicate that the SOD inhas the highest sensitivity to pollution from petroleum hydrocarbons and is suitable for use as a biomarker for monitoring marine oil pollution.

; petroleum hydrocarbons; dispersant; antioxidant enzyme; #120fuel oil

(本文編輯: 康亦兼)

[National Natural Science Foundation of China, No.41276105/ D0608; Application Basic Research Project of Ministry of Transport, No.2013329225250; Fundamental Research Funds for the central Universities, No.3132015081]

Dec. 24, 2015

X55

A

1000-3096(2016)08-0018-09

10.11759/hykx20151224001

2015-12-24;

2016-03-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41276105/D0608); 交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2013329225250); 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(3132015081)

高翔(1988-), 男, 山東濰坊人, 主要從事環(huán)境毒理學(xué)方面研究, 電話: 18640968956, E-mail: neo880205@163.com; 熊德琪, 通信作者,博士, 教授, 電話: 0411-84729615, E-mail: xiongdq@dlmu.edu.cn