题名 | 微/纳米塑料颗粒对大型溞和斑马鱼的毒性机制研究 |
作者 | OLUNIYI OLATUNJI FADARE
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答辩日期 | 2020-06
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 赵丽霞
; 郭良宏
; 万斌
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关键词 | 微/纳米塑料
Corona Formation, Ddt, Humic Substances, Micro/nanoplastics
毒性作用
腐殖质
蛋白冠
滴滴涕
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学位名称 | 理学博士
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其他题名 | A dissertation submitted to the University of Chinese Academy of Sciences in partial fulfillment of the requirement
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学位专业 | 环境科学
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英文摘要 | 目前,人们对水体中微/纳米塑料(M / NP)的潜在环境影响以及对生态食物链的干扰效应观点迥异,原因在于尚缺乏M/NP 的一些重要健康和环境数据。本文以两种水生动物,大型溞(Daphnia magna)和斑马鱼(Danio rerio)为模型,考察比较了水介质中微/纳米塑料颗粒(M / NP)的毒性,同时也研究了水生生态系统中的一些环境因素对毒性的影响。
首先,采用动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对两种市售的聚苯乙烯微塑料颗粒(MPP -1000 nm)和纳米塑料颗粒(NPP-100nm)进行了充分表征。之后,通过检测4 个应激反应和解毒基因(CAT,GST,HSP70 和P-GP)的基因表达丰度以及幼体的存活来评估和比较这两种塑料颗粒对大型溞幼体的毒性差异,以及腐殖酸的影响。结果发现,NPP 比MPP 毒性明显更大。10 mg / LNPP 在96 h 内可导致70%以上的幼体死亡,而MPP(高达400 mg/ L)的暴露均不会导致幼体死亡。基因表达研究显示,NPP 引起所有基因的上调表达,而HA 的存在则明显降低了这些基因表达的变化程度,大型溞幼体的存活也出现明显的好转。因此,得出结论,环境相关浓度的HA 对NPP 毒性有非常明显的保护作用。采用荧光示踪和动态光散射技术,
研究发现HA 通过吸附在NPP 上形成冠状层,防止NPP 的团聚或沉淀,使得NPP 在D.magna 幼体中的分布模式十分类似于MPP,从而减轻了对机体的毒性。这些结果表明,环境因素在NPP 毒性评估和环境风险评估中的重要性不容忽视。
在此基础上,本文进一步评估和比较了三种不同类型的腐殖质(HSs),即天然有机物(NOM)、富里酸(FA)和腐殖酸(HA)对NPP 毒性和冠状层形成的影响。首先,在为期一周的研究中发现,单独的NPPs 暴露能诱导所有与排毒、氧化应激和内分泌活性相关的基因上调表达。NOM 和HA 的存在导致基因上调表达的减弱,而FA 却加强了基因的上调表达。采用SDS-PAGE 和LC-MS / MS 技术分析NPP 上吸附的D. magna 分泌蛋白(生态冠状层(EC))和体蛋白匀浆(蛋白质冠状层(PC))的成分差异,发现EC 中存在高丰度的与免疫防御、细胞维持和逃脱捕食相关的蛋白,而PC 中主要为脂质转运蛋白、抗氧化和内分泌相关蛋白。这些结果,为NPP 毒性受HS 影响的机制提供了有意义的信息。
最后,本文研究了NPP 与亲脂性有机化合物,二氯二苯基三氯乙烷(DDT),对斑马鱼胚胎仔鱼发育的联合毒性作用。急性毒性实验结果显示,DDT 单独暴露组的胚胎仔鱼死亡率约为35%,单独NPP 暴露无毒性影响。而共同暴露96 小时后,所有胚胎仔鱼死亡(死亡率100%),说明DDT 与NPP 存在明显的协同毒性作用。共同暴露还能导致明显的胚胎仔鱼生长减缓和发育缺陷。
综上,本文研究发现,NPP 对水生生物,尤其是浮游动物具有一定的毒性作用,而水环境中的成分(如:腐殖质)对这种毒性作用影响巨大。NPP 本身可作为一种载体,与其他环境污染物形成协同毒性作用。因此,本文的研究结果提示对环境中微纳米塑料的环境风险评估必须充分考虑环境中的其他因素的影响。 |
页码 | 136
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43549] |
专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
OLUNIYI OLATUNJI FADARE. 微/纳米塑料颗粒对大型溞和斑马鱼的毒性机制研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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