典型有机磷阻燃剂磷酸三苯酯（TPhP）对海洋青鳉鱼的世代毒性研究

论文摘要

有机磷酸酯（Organophosphate esters,OPEs）常作为一类重要的阻燃剂广泛用于建材、电子设备、交通运输工具及家具纺织品中。由于传统阻燃剂,如多溴联苯醚类（Brominated flame retardants,BFRs）在世界范围内逐渐被禁用,促使OPEs迅速取代BFRs,产量及消费量迅猛增加。OPEs多以物理添加而非化学键合的方式应用于各种材料中,极易从各种产品中释放进入环境,因而成为一类新型污染物。其中磷酸三苯酯（Triphenyl phosphate,TPhP）是一种常见且高产量的有机磷酸酯阻燃剂（Organophosphorus flame retardants,OPFRs）。TPhP相较于其他OPFRs而言具有更高的亲脂性,因而极易在底泥及生物体内富集。海洋作为陆源污染物的重要汇储库,多数陆源污染物随着江、河流入海洋。越来越多的研究报道在近海水体、海洋鱼类及远洋底泥中均检测到有较高浓度的TPhP。但迄今为止,关于TPhP对海洋生物的毒理研究却十分有限。为探究TPhP对海洋生物的毒性效应,本研究选择海洋模式物种——海洋青鳉鱼（Marine medaka,Oryzias melastigma）作为受试生物。海洋青鳉鱼具有个体小、世代周期短、产卵率高、胚胎对污染物敏感度高等特性而成为新兴的海洋模式物种,被广泛应用于海洋生态毒理研究中。本研究通过对海洋青鳉鱼进行亚慢性暴露及两个世代慢性暴露考察了TPhP对海洋青鳉鱼存活、发育、繁殖及代谢的影响,并通过实时荧光定量（Real-time quantitative polymerase chain reaction,q-PCR）在基因表达水平初步探究TPhP的致毒机理。并且,本研究综合得到的毒理数据对TPhP对海洋鱼类的影响进行初步的生态风险评估。主要研究内容和结论如下:（1）通过对海洋青鳉鱼胚胎进行为期20 d的亚慢性暴露得到胚胎发育期半数致死浓度（LC50）、最小有效应浓度（Lowest observable effect concentration,LOEC）及最大无效应浓度（No observed effect concentration,NOEC）分别为98.3、10及<10 μg/L。而通过全世代慢性暴露得到的慢性致死LOEC和NOEC分别为5和<5 μg/L。（2）两个世代慢性暴露结果表明TPhP对海洋青鳉鱼软骨/骨骼、心脏、肝脏发育及性别分化均有显著影响。在海洋青鳉鱼胚胎暴露时期,第一个世代（F0）第5天（5 dpf）的心率随着暴露浓度升高而增加,第8天（8 dpf）心率随着浓度的升高而呈现低浓度促进,高浓度抑制的趋势。在第二个世代（F1）时,5 dpf与8 dpf的心率均随着暴露浓度的升高而降低。新孵化出膜的仔鱼出现心包囊肿与胸鳍翻折的畸形效应,成鱼时期则出现脊柱弯曲及体长缩短,并且畸形率在两个世代中均随着暴露浓度的升高而增加。此外,成鱼肝体指数（HSI）在F0与F1世代中均随着暴露浓度的升高而降低。而在性别比例方面,TPhP导致成年雌鱼与雄鱼性别比例（F/M）随着暴露浓度的增加而升高。（3）30 d繁殖测试结果表明TPhP暴露对海洋青鳉鱼成鱼繁殖力造成显著影响。随着TPhP暴露浓度的升高,30d累计产卵量降低,而且30d产卵事件与单次产卵量均受到TPhP暴露的抑制。比较两个世代,F1代繁殖力受到的抑制比F0代更加显著。（4）两个世代慢性暴露表明TPhP在海洋青鲱鱼不同生长阶段及性别间的代谢与转化存在差异。总体表现为30 d幼鱼和成鱼对TPhP转化为DPhP的转化率（DPhP/TPhP）比仔鱼高出一个数量级,仔鱼又比胚胎高出一个数量级;且雌鱼对TPhP转化率高于雄鱼。两个世代全鱼及肝脏中的生物富集系数（BCF）也存在世代与性别差异。F0代全鱼BCF为3.88～18.43,F1代全鱼BCF为5.25～7.97,雄鱼BCF高于雌鱼;F0代成鱼肝脏中BCF为11.57～128.25,F1代肝脏BCF为336.78～516.16,雄鱼肝脏BCF也比雌鱼高。（5）TPhP导致海洋青鳉鱼软骨/骨骼发育相关基因Runx2、BMP2与BMP4表达上调,这可能是导致骨骼发育畸变的原因之一。另外,电子传递蛋白COX-2及CYP1A表达上调,可能是导致心脏发育异常的原因之一。VTG常作为类雌激素污染物暴露的生物指标,在雄性肝脏中表达显著上调,说明TPhP很可能是一种类雌激素干扰物。这一结果与雌雄比例上升、繁殖力下降共同说明了TPhP具有类雌激素效应,将影响鱼类的繁殖与发育。（6）综合考虑所获得毒理数据及目前的海洋环境浓度对TPhP进行初步风险评估,表明在目前环境浓度下TPhP对海洋鱼类暂时无显著风险。但随着使用量的迅速增加,TPhP的环境浓度可能进一步增加,TPhP对海洋鱼的毒害风险也可能增加,因此,需要进行持续观测与评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第1章 绪论
•   1.1 有机磷酸酯阻燃剂
•     1.1.1 有机磷酸酯阻燃剂概述
•     1.1.2 有机磷酸酯阻燃剂环境行为
•   1.2 磷酸三苯酯概述
•     1.2.1 磷酸三苯酯理化性质
•     1.2.2 磷酸三苯酯的使用与分布
•     1.2.3 磷酸三苯酯的毒性效应
•   1.3 海洋青鳉鱼概述
•   1.4 研究内容及意义
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 研究意义
•     1.4.3 技术路线
• 第2章 TPhP对海洋青鳉鱼暴露测试实验
•   2.1 引言
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 材料与仪器
•     2.2.2 暴露储备液配制
•   2.3 实验动物培养
•   2.4 实验方法
•     2.4.1 20 d胚胎亚慢性暴露
•     2.4.2 两个世代慢性暴露
•   2.5 数据处理
• 第3章 TPhP对海洋青鳉鱼的发育毒性
•   3.1 引言
•   3.2 实验结果与讨论
•     3.2.1 TPhP对海洋青鳉鱼胚胎亚慢性致死毒性
•     3.2.2 TPhP对海洋青鳉鱼慢性致死毒性
•     3.2.3 TPhP的软骨与骨骼发育毒性
•     3.2.4 心脏发育
•     3.2.5 性别分化
•     3.2.6 肝脏发育
•   3.3 本章小结
• 第4章 TPhP对海洋青鳉鱼的繁殖毒性
•   4.1 引言
•   4.2 研究方法
•     4.2.1 两个世代成鱼30d繁殖测试
•   4.3 实验结果与讨论
•     4.3.1 TPhP暴露对累积产卵量的影响
•     4.3.2 TPhP暴露对产卵事件的影响
•     4.3.3 TPhP暴露对单次产卵量的影响
•   4.4 本章小结
• 第5章 海洋青鳉鱼对TPhP的富集与代谢
•   5.1 引言
•   5.2 研究方法
•     5.2.1 材料与仪器
•     5.2.2 样品收集
•     5.2.3 固相萃取
•     5.2.4 鱼体组织中TPhP及代谢产物DPhP的提取
•     5.2.5 HPLC-MS/MS检测
•   5.3 实验结果与讨论
•     5.3.1 暴露液中TPhP的浓度
•     5.3.2 胚胎-仔鱼阶段对TPhP的生物富集与代谢
•     5.3.3 30 dph幼鱼对TPhP的生物富集与代谢
•     5.3.4 成鱼对TPhP的生物富集与代谢
•     5.3.5 TPhP与DPhP在成鱼肝脏中的浓度
•     5.3.6 两个世代成鱼新产胚胎中TPhP的浓度
•     5.3.7 TPhP生物转化与富集效应
•   5.4 本章小结
• 第6章 TPhP对海洋青鳉鱼的致毒机理
•   6.1 引言
•   6.2 调控基因表达测定
•   6.3 实验结果与讨论
•     6.3.1 软骨与骨骼发育相关基因表达
•     6.3.2 心脏发育相关基因表达
•     6.3.3 繁殖相关基因表达
•   6.4 本章小结
• 第7章 TPhP的环境风险评估
•   7.1 引言
•   7.2 风险评估方法
•   7.3 风险评估结果与讨论
•   7.4 本章小结
• 第8章 总结与展望
•   8.1 总结
•   8.2 展望与不足
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 钟代银

导师: 史大林,洪海征

关键词: 磷酸三苯酯,海洋青鳉鱼,世代毒性,致毒机理,风险评估

来源: 厦门大学

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: 厦门大学

分类号: X171.5

总页数: 119

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