多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼中对映体选择性富集及毒性的影响

论文摘要

农药作为农作物稳产丰收的重要保障,是现代农业生产中有害生物防治最直接、最经济和最有效的措施,具有不可替代的作用。但是,随着农药使用量急剧增加,加之施药方法不合理,给生态环境和人类健康带来众多负面影响。手性农药所占农药的比例逐年提高,由于手性对映体在生物活性、毒性及降解、代谢行为等方面往往存在对映体差异,因此手性农药在环境中的立体选择性行为逐渐引起人们的重视。同时随着纳米技术的迅猛发展,一些具有独特性质的纳米材料在生物医学,环境治理等诸多领域得到了广泛的应用,这些纳米材料不可避免的会进入到环境,也使得环境中手性农药和纳米材料共存的可能性大大增加。因此在对映体水平上研究纳米材料对手性农药在生物体中富集及毒性效应的影响才能更为准确真实地评估二者在环境中共存可能带来的环境风险。本研究选用手性农药茚虫威和多壁碳纳米管（MWCNTs）为研究对象,以斑马鱼为受试生物,开展多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的选择性富集和毒性的影响研究。主要内容及结果如下:（1）建立了茚虫威对映体在斑马鱼和水中高效液相色谱串联质谱检测方法。结果表明,在0.0025-1 mg/L范围内线性关系良好,基质效应不明显,茚虫威两个对映体在斑马鱼中的添加回收率均在81.2-96.5%之间,相对标准偏差在2.42-9.01%之间;在水中的添加回收率为80.5-94.6%之间,相对标准偏差在5.12-9.37%之间。LOD为0.0001 mg/L,LOQ为0.005 mg/L。（2）基于上述方法开展茚虫威与多壁碳纳米管单一与联合长期暴露试验,研究MWCNTs对茚虫威在斑马鱼内富集及清除的影响。结果表明,斑马鱼对茚虫威的富集具有显著的对映选择性,优先富集茚虫威峰2,BCF值在28天时达到了305.14;而几乎不富集茚虫威峰1,BCF值仅为22.81;EF值则从暴露初期的0.537上升到0.931。另外,茚虫威与0.05mg/L MWCNTs和0.5mg/L MWCNTs联合暴露后,斑马鱼对茚虫威对映体的选择性富集并没有发生改变,同样优先富集茚虫威峰2,EF值分别从暴露初期的0.571和0.625上升到0.923和0.926,说明MWCNTs对斑马鱼对手性农药茚虫威富集的对映选择性没有影响。但是与茚虫威峰2单独暴露组相比,在茚虫威峰2与0.5mg/L MWCNTs联合暴露组中,MWCNTs的存在显著增加了茚虫威峰2的富集浓度,BCF值在第28天时达到了504.61,说明MWCNTs会增加斑马鱼对茚虫威峰2的富集能力。在清除阶段,茚虫威对映体的平均降解半衰期为1.30天,表明茚虫威对映体在斑马鱼体内的清除过程非常快,并且MWCNTs对斑马鱼体内茚虫威的清除没有影响。在试验过程中,没有发现茚虫威对映体之间相互转化的现象。（3）通过研究斑马鱼脑和肝脏组织中抗氧化酶活性及氧化应激生物标志物含量的变化情况,来评价茚虫威和MWCNTs单一以及联合暴露的毒性效应。结果表明,茚虫威会对斑马鱼产生氧化应激毒性,并且表现出对映选择性。如茚虫威会诱导斑马鱼肝脏中CAT活性的显著上升,且茚虫威外消旋体与茚虫威对映体诱导的CAT活性上升存在显著性差异,在暴露第28天时,茚虫威峰1诱导的CAT活性上升显著高于茚虫威外消旋体和茚虫威峰2。与对照组相比,单独暴露于MWCNTs中的斑马鱼脑及肝脏也会产生氧化应激毒性。茚虫威与MWCNTs联合暴露的试验结果说明,MWCNTs会改变茚虫威在斑马鱼体内的毒性;如在暴露第14天时,单独暴露于茚虫威外消旋体、茚虫威峰1、茚虫威峰2中斑马鱼肝脏中SOD活性的大小为茚虫威峰2>茚虫威峰1>茚虫威外消旋体,而与高浓度MWCNTs联合暴露后,SOD的活性为茚虫威峰1>茚虫威外消旋体>茚虫威峰2。本研究通过研究多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的选择性富集及毒性的影响,为今后评价纳米材料和手性农药的联合暴露对水生生物和生态环境带来的潜在风险提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 手性及手性农药
•     1.1.1 手性及手性农药的相关概念
•     1.1.2 手性农药的环境行为及生态毒性的研究进展
•   1.2 茚虫威
•     1.2.1 基本性质
•     1.2.2 茚虫威的研究进展
•   1.3 多壁碳纳米管及其应用
•     1.3.1 纳米材料概况
•     1.3.2 碳纳米管
•     1.3.3 碳纳米管生态毒性的研究进展
•   1.4 斑马鱼
•     1.4.1 斑马鱼简介
•     1.4.2 斑马鱼在毒理学中的应用及研究进展
•   1.5 本文的研究目的及研究内容
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
•   1.6 技术路线
• 第二章 多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的生物富集
•   2.1 试验仪器与试验材料
•     2.1.1 主要仪器
•     2.1.2 试验材料
•     2.1.3 药品试剂
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 暴露试验
•     2.2.2 样品前处理
•       2.2.2.1 斑马鱼样品前处理
•       2.2.2.2 水样前处理
•     2.2.3 色谱及质谱条件
•     2.2.4 手性残留分析方法评价
•     2.2.5 数据处理
•       2.2.5.1 对映体分数的计算
•       2.2.5.2 生物富集系数的计算
•       2.2.5.3 降解动力学分析
•   2.3 试验结果
•     2.3.1 方法验证
•     2.3.2 多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的富集影响
•     2.3.3 茚虫威对映体的转化行为研究
•     2.3.4 茚虫威在斑马鱼体内的清除
•   2.4 结果分析与讨论
• 第三章 多壁碳纳米管对茚虫威在斑马鱼体内的氧化应激
•   3.1 试验仪器与试验材料
•     3.1.1 主要仪器
•     3.1.2 试验材料
•     3.1.3 药品试剂
•   3.2 试验方法
•     3.2.1 暴露试验
•     3.2.2 抗氧化酶活性及丙二醛含量测定
•     3.2.3 数据处理
•   3.3 试验结果
•     3.3.1 斑马鱼脑及肝脏中抗氧化酶活性的变化
•       3.3.1.1 茚虫威对抗氧化酶活性的影响
•       3.3.1.2 多壁碳纳米管对抗氧化酶活性的影响
•       3.3.1.3 多壁碳纳米管与茚虫威联合暴露对CAT酶活性的影响
•       3.3.1.4 多壁碳纳米管与茚虫威联合暴露对SOD酶活性的影响
•     3.3.2 斑马鱼脑及肝脏中MDA含量的变化
•       3.3.2.1 茚虫威对MDA含量的影响
•       3.3.2.2 多壁碳纳米管对MDA含量的影响
•       3.3.2.3 多壁碳纳米管与茚虫威联合暴露对MDA含量的影响
•     3.3.3 氧化应激的对映选择性
•     3.3.4 多壁碳纳米管对茚虫威对映选择性的影响
•   3.4 结果分析与讨论
• 第四章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾波

导师: 梁宏武

关键词: 茚虫威,多壁碳纳米管,斑马鱼,对映选择性,生物富集与毒性

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 内蒙古大学

分类号: X171.5

总页数: 79

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