全 文 ：第 17 卷
1 9 9 8年
第 2期
3 月
环 境 化 学
E N VI O R NM E N TA C L HE M I S T RY
Vo l
.
1 7
,
M a r e h
N 0
.
2
1 9 9 8
酚类化合物抑制斜生栅藻生长的毒性效应 ` ’
阎 海 叶常明 雷志芳
(中国科学院生态环境研究中心 , 北京 , 10 0 08 5)
摘 要
本文运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法 , 得出苯酚 、 邻饭苯酚 、 2 , 4一二
抓苯酚和五氛酚抑制斜生栅燕生长的 96 h 一E C 50 分别为 3 41 , 85 , 25 和 L S叱 · I一 ’ . 实
验结果表明 , 在 30 , 350 和 4 0 mg · l 一 ’三种苯酚初始浓度下 , 斜生栅藻都不具备降解
苯酚的能力 , 即使在培养基中基本没有无机碳源的情况下 , 斜生姗藻仍不具备降解苯
酚的能力 .
关健词 : 斜生栅藻 , 酚类化合物 , 毒性 , 降解 ,
酚类是有机工业中的重要有机化合物 lj[ , 有邻氯苯酚等 4 种酚类化合物 已被美国环
保局列为 1 2 9 种优先控制的有机污染物黑名单中 , 7种酚类被确定为中国优先控制的有
机污染物 z[] . 由此看出世界各国对于酚类化合物的污染都给予了普遍的关注 . 在环境中 ,
酚类化合物的光解和生物降解是其迁移和转化的主要途径田 , 在酚类的光解闭 、 生物降
解闭方面已有文献报道 , 另外 , 阎海等 LS〕通过实验发现蛋白核小球藻对邻苯二甲酸醋类具
有很强的降解能力 , 提出了藻类降解有机污染物的动力学方程 . 本文根据目前国内外的
研究进展 , 重点在苯酚等 4 种酚类抑制斜生栅藻生长的毒性效应和斜生栅藻对苯酚的降
解进行了研究 .
1 实验部分
1
.
1 实验材料
斜生栅藻 ( S ce en de s m us ob il q。 , ) 购 自中国科学院水生生物研究所 , 毒性和降解实
验藻细胞的初始浓度分别为 1护 个 · m l一 `和 1。` 个 · m l一 ` .
苯酚 : 分析纯 , 北京化工厂生产 . 邻氯苯酚 : 分析纯 , 天津天泰精细化学品有限公
司生产 . 2 , 4一二氯苯酚 : 化学纯 , 北京化工厂生产 . 五氯酚 : 化学纯 , 北京化工厂生产 .
1
.
2 实验方法
采用水生 4 号培养基 6[] , 温度 24 士 2℃ , 1h2 光照黑暗循环 , 光照强度 3 5 0 0 lu x . 应
用血球计数板在显微镜下进行藻细胞计数 .
初步实验酚类化合物浓度呈几何级数增加 , 用直线内插法初步计算出每种酚的 96 h -
1) 国家自然科学基金和国家重点水开放实验室基金联合资助项目 .
1 2 8环 境 化 学 1 7卷
E C
S。 .正式实验酚类浓度以初步确定的 96 h一 E C S。为中点 , 各向两边以等差数列形式延伸
2 个浓度 , 共 5 组浓度和 1组对照进行 , 实验重复 3次 .
2 结果与讨论
.2 1 毒性评价
.2 .1 1 实验结果
在初步实验的基础上进行的正式 实验结果显示 (见表 1 ) , 随着酚类浓度的增大 , 藻
细胞浓度逐渐减少 、 抑制斜生栅藻生长的作用加强 . 苯酚 、 邻氯苯酚 、 2 , 4 一二氯酚和五氯
酚浓度对数 x( ) 分别与机率单位 (户 的一元线性回归剂量反应方程分别为 :
苯酚 : y = 2 5 . 9 5一 8 . 2 7x r 一 一 0 . 9 9 9 ( l )
邻氯苯酚 : y 一 8 . 20 一 1 . “ x : - 一 。 . 9 46 ( 2)
2
,
4
一二氯酚 : y 一 17 . 80 一 9 . 13 二 r ~ 一 。 . 9 98 ( 3)
五氯酚 : y 一 12 、 5 6 一 .2 3 8x 二 - 一 0 . 9 97 ( 4)
表 1 酚类抑制斜 生栅藻生长的结果
T a b le 1 R e s u lt
s o
f p h
e n o ls o n in h ib i t i
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f 5
.
O b l ; g 刀 u s ’ g r o w t h
浓度 / m g · l一 ’ 25 0 30 0 3 50 40 0 45 0
苯酚
浓度对数 (二 )
藻细胞浓度 / 1 0 5 个 · m l 一 ,
反应率 / %
经验机率单位 (刃
54
I U U
。
2
.
4 8
3 7
.
10
6 8
.
0 1
5 4 70
2
.
5 4
2 6 1 5
4 7
.
9 4
4
.
94 8
2
.
60
1 5 5 0
2 8
.
4 1
4
.
4 3 2
2
.
6 5
9
.
3 0
1 7
,
0 5
4
.
0 5 2
40103497
.247断乐
浓度 / m g · 工一 ’ 5 0 1 0 0 1 5 0 2 00 2 50
18
:571
.219邓.4
邻氯苯酚
浓度对数 ( x)
藻细胞浓度 / 1 0 5 个 · m l一 ,
反 应率 / %
经验机率单位 (刃
5 0
.
5 0
1 0 0
l
,
7 0
2 9
.
80
5 9
.
0 1
5
.
2 30
2
.
0 0
2 6
.
4 5
5 2
、
38
5
.
0 6 1
2
.
30
1 3
.
25
2 6
.
24
4
.
3 67
2
.
4 0
8
.
60
1 7
.
0 3
4
.
0 5 1
浓度 / m g · }一 ’ 1 7 2 l 2 5 29 3 3
2
.
4 一二氯酚
浓度对数 ( x)
藻 细胞浓度 / 10 5 个 · m z一 1
反应率/ %
经验机率单位 ( 户
4 5
.
0 0
1 0 0
.
0 0
1
.
2 3
4 1
.
90
9 3 11
6
.
4 8 8
1
.
3 2
3 5
.
6 0
7 9
.
1 1
5
.
8 1 3
10 0 0
1
.
4 0
2 3
.
7 5
52
.
78
5
.
0 7 3
1
.
4 6
1 3 3 5
2 9
,
6 7
4 4 7 0
浓度 / m g · l 一 1 50 0 1 50 0 2 0 0 0
1
.
5 2
5
.
6 5
12
.
5 6
3
.
8 5 2
2 5 0 0
n
ù1.tù卜é勺J叹UO
:
1ù`
勺d叹曰.J峥00ó卜U五氛酚
浓度对数 ( x)
藻细胞浓度 / 10 5 个 · m l一 `
反应率 / %
经验机率单位 (夕
2
.
7 0
5 0
.
0 5
1 0 0
.
0 0
3 0 0
3 4
.
6 0
6 9
.
1 5
5
、
5 0 3
3
.
18
2 5
.
2 0
5 0
.
3 5
5
.
0 1 1
3
.
3 0
1 8
.
1 5
3 6
.
2 5
4
.
6 4 8
3
.
4 0
1 5
.
50
3 0
.
95
4
.
4 99
2
.
1
.
2 9 6h 半效应浓度 9 6h 一E C S 。的计算
运 用 上述方程 (l ) , ( 2) , ( 3) 和 ( 4) , 当机率单位 (户 为 5 时 , 计算出的苯酚 、 邻
氯苯酚 、 2 , 4 一二氯酚和五氯酚抑制斜生栅藻生长的 96 h 一 E C S。分别为 : 3 41 . 85 , 25 和 1 . 5
2期 阎海等 :酚类化合物抑制斜生栅藻生长的毒性效应 1 9 2
n rg
·
l
一 ’ , 说明抑制斜生栅藻生长的毒性由大到小的顺序为 : 五氯酚 > 2 , 4一二氯酚 > 邻氯
苯酚> 苯酚 , 表明酚类化合物对斜生栅藻的毒性随分子量和取代氯数目的增加而加大 .
2
.
.1 3 剂量反应方程的 X , 检验
剂量反应方程是否真实反应酚类化合物抑制斜生栅藻生长的毒性效应 , 对上述剂量
反应方程分别进行的尸 检验结果表明 (见表 2 ) , 查 X , 表 , 当自由度为 3 时 , X若. 。 5一 7 . 82 ,
而计算 X Z 分别为 。 . 07 4 , 5 . 76 5 , 0 . 793 和 。 . 7 06 , 因为 X ; . 。 5> X Z , 故上述剂量反应方程
都符合精度要求 , 计算出的 9 6h 一E C S。真实可靠 .
表 2 酚类浓度对数与机率单位一元剂量反应方程的 丫 检验
T a b le 2 X Z t e s t r e s u l t s o f r e a e t io n e q u a t io n s o f p h e n o ls
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4
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8 6 4 4
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0
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.
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0
。
1 6 6 3
1 0 0
1 00
1 00
1 00
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.
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4 7
.
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2
.
3 0
2 4 0
X
2
5
.
3 7 8
4
.
8 8 0
4
.
5 8 1
4
.
3 8 2
4
.
2 1 6
0
。
6 4 6 0
0
.
4 5 3 3
0 3 3 7 0
0
。
2 6 7 3
0
.
2 16 5
1 00
1 0 0
1 0 0
1 0 0
10 0
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7
.
0 5
5
.
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.…4丹100éOJō了二Z2 , 4一二氛酚 6
。
5 7 0
5
.
7 4 8
5
.
0 1 8
4
.
4 7 0
3 9 2 2
0
。
9 4 2 2
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。
7 7 2 7
0
.
5 0 6 0
0
。
2 9 7 6
0
。
1 4 0 5
10 0
10 0
10 0
10 0
10 0
9 3
.
1 1
7 9
.
1 1
5 2
.
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2 9 67
1 2
.
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。
4 6
1
。
5 2
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2
2
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3
。
0 0
3
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1 8
3
。
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3
。
4 0
6
.
1 3 4
5
。
4 2 0
4
.
9 9 2
4
.
7 0 6
4
.
4 6 8
0
.
8 70 8
0
.
6 63 3
0
。
4 9 7 3
0
.
3 8 5 3
0
。
2 96 0
10 0
10 0
1 0 0
10 0
10 0
X 2
0
.
0 0 1
0
.
0 4 6
0
.
0 0 1
0
.
0 1 3
0
.
0 1 3
0
.
0 7 4
1
.
3 6 6
2
.
0 0 6
1
.
1 2 3
0
.
0 1 2
1 2 5 8
5
.
7 6 5
0
.
2 2 6
0
.
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0
.
1 9 0
0
.
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0
.
1 8 4
0
.
7 9 3
0
.
0 2 9
0
.
3 5 6
0
.
0 1 5
0
.
2 1 9
0
.
0 8 7
0
.
7 0 6
x : 酚类浓度对数 . y : 计算机率单位. 户 : 查出反应率 . k : 对照反应率 . r : 实际反应率 .
2
.
2 降解
在进行毒性评价实验的基础上 , 分别选取大于 、 接近和小于 9 6h 一 E C S。的 3 0 , 35 。 和
40 om g
·
1
一 `三种苯酚初始浓度进行斜生栅藻降解实验 , 结果表 明 , 在 d8 时间内苯酚浓度
的变化率均小于 5% . 此后 , 在使斜生栅藻在含有 10 0 m g · 1一 ’ 苯酚的培养基中适应培养
1d0 后 , 用不含 N a H C O 。 的水生 4 号培养基配制 3 0 和 4 0 o m g · 1 ’ 两种苯酚浓度再次进
行降解实验 , 结果表明 , 在 d9 内苯酚浓度变化率仍小于 5% . 因此 , 料生栅藻在正常培
环 境 化 学 17卷
养和适应苯酚存在且在基本没有无机碳源的条件下 , 都不具备降解苯酚的能力 .
3 结论
( l) 苯酚 、 邻氯苯酚 、 2 , 4一二氯酚和五氯酚抑制斜生栅藻生长的 % h 一 E sC 。分别为 3 4 1 ,
85
,
25 和 1 . s m g · 1一 ` . 抑制斜生栅藻生长的毒性 由大到小的顺序为 : 五氯酚 > 2 , 4 一二氯
酚 > 邻氯苯酚 > 苯酚 . 酚类化合物对斜生栅藻的毒性随分子量和取代氯数 目的增加而加
大 . 剂量反应方程经 X , 检验 , 都完全符合精度要求 , 计算出的 96 h 一 E C 50真实可靠 ,
( 2) 斜生栅藻在正常培养和适应苯酚存在且在基本没有无机碳源的情况下 , 都不具
备降解苯酚的能力 . 尽管有小球藻能够降解多种酚类的文献报道 , 但本研究表明 , 斜生
栅藻不具备降解苯酚的能力 . 对于斜生栅藻是否能够降解其它酚类的研究正在进行之中 .
[ l 〕
仁2 ]
[ 3 〕
[ 4 〕
[ 5 〕
[ 6 〕
参 考 文 献
徐寿昌等主编 , 有机化学 . 高等教育出版社 , 1 9 9 。 , 2 14 一 21 9
金相灿著 , 有机化合物污染化学— 有毒有机物污染化学 . 清华大学出版社 , 1 9 9 0 , 10 一20 ; 25 0一 2 65王怡中等 , 在 iT o : 催化剂上苯酚光催化氧化反应— 降解产物的分布及反应途径 . 环境科学学报 , 1 9 9 5 , 15
( 4 )
; 4 7 2一 4 7 9
K l e k n e
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V e t a l
. , 氏 g r a d a t i o n o f P h e n o l s b y A lg a e . E ~ ~ . T 亡c h n 讨. , 1 99 2 , 13 留 4 9 3一 50 1
Y a n H a i e t a l
. ,
K i n e t i e s o f P h t h a l a t e E s t e r 压记 e g r a d a t i o n b y C似 or 亡l勿 只厂翻厉以。 , a . E , 。 ~ 用亡” 勿 I OT 刀 c盆yt
a
dn Ch翻 itS 即 , 19 95 , 1 4 ( 6 ) , 9 31一 9 3 8
周永欣等著 , 水生生物毒性实验方法 . 农业出版社 , 1 9 89 , 17 5一 17 6
1 9 9 6 年 1 0 月 1 8 日收到 .
T O X I C E F F E C T S O F P H E N O L S O N I N H I B IT IO N S
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及1 Z h i j泛n g
A e a d e m y o f cS i
e n e e s , 玫 iji n g , 10 0 0 8 5 )
A B S T R A C I
A s t a n d a r d m e t h o d o f a l g a l b io a s s a y f o r e v a l u a t i n g t h e t o x i e i t y o f t o x i e e h e m i
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p h e n o l o n i n h ib i t i o n o f 5
.
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.
K e y w o r d s
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