全 文 ：收稿日期: 2002- 05- 24
基金项目: 苏州科技学院科研资金资助项目(2002,工 5)
作者简介: 高为( 1956- ) ,女,湖南常德人,工程师 1
有机酸抑制斜生栅藻生长的毒性效应
高 为1, 包东平1, 程 鑫2
( 1.苏州科技学院环境科学与工程系,江苏苏州 215011; 21 苏州市沃特生物环保技术工程有限公司,江苏 苏州 215011)
摘要: 采用国际标准指示生物 ) ) ) 斜生栅藻研究了有机酸类的急性毒性效应。讨论了酸类的毒性程度与其分子结构的关系。结果显示: 96 h
的 EC50值芳香族酸的毒性大于脂肪酸的毒性,且衍生物的毒性均比母体的毒性强。而含碳原子较少、水溶性较大的酸,毒性较弱。
关键词: 有机酸类; 斜生栅藻; 急性毒性
中图分类号: R99416 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 6929( 2003)01- 0041 - 02
Toxic Effect of Restrain Growth of Scenedesnus Obliquus by Organic Acid
GAO Wei
1
, BAO Dong-ping
1
, CHENG Xin
2
( 1. Environmental Science and Engineering Department, Suzhou Institute of Science and Technology, Suzhou 215011, China;
2. Suzhou Water Bio-Environment Protection Engineering Co. Ltd. , Suzhou 215011, China)
Abstract: By means of biological monitoring method, using international standard indicator organism, scenedesnus obliquus, the acute toxicity of
many organic acids are studied. The varying degrees of toxic acids with the relation to their molecular structure have also been discussed. The
results showed that the toxicity of aromatic acid, expressed in median effective concentration ( EC50) in 96 h, is much stronger than the fatty acid
and the toxicity of some tested derivatives is much stronger than that of mother substances. The toxicity is slightly weak for the acids with short
carbon chains and for the acids soluble in the water.
Key words: organic acid; Scenedesnus Obliquus ; acute toxicity
测试水体污染程度的研究, 文献 [1]报道很多。阎海等[2]
研究了苯酚及 4 种氯取代物的毒性程度。笔者利用水生藻
类的生理和生化特点, 系统地测试有机酸类对斜生栅藻
( Scenedesnus Obliquus )生长的抑制作用, 研究了毒物对水环境
的毒害程度,并对毒性强度进行了理论探讨。
1 试验材料
111 标准生物指示物的选定
选用斜生栅藻(中国预防科学院环卫工程研究所提供)
作为生物指示物,用水生 4 号培养基( HB - 4)培养。
112 斜生栅藻的培养
在 1 000 mL锥形瓶中放入 300~ 400 mL培养基, 接种斜
生栅藻使其呈淡绿色。( 24? 1) e 恒温静置培养,每天搅拌 3
~ 4 次,光照强度为3 000 lx, 光B暗= 16B8。
113 受试物的选定
醋酸及其衍生物,苯甲酸及其衍生物, 双羧基酸, 没食子
酸,喹啉酸等 18 种,所有选定的受试物均为标准化学试剂。
2 试验方法
受试物均配制成 1 molPL的母液或饱和溶液备用。试验
按几何级数设置 7个浓度组和 1 个空白对照组。
将培养好的斜生栅藻 (细胞浓度为 215 @ 105 个PmL) 50
mL和受试物 50 mL, 置于100 mL烧杯中,搅匀。( 24 ? 1) e 恒
温、光照一次性培养 96 h。同时作平行空白实验。每天搅拌
3~ 4 次。每 24 h 取样一次,用分光光度计在 650 nm 波长测
量吸光度。
列出受试物各试验浓度以及与之相应的最终生物测试
结果对照表。以光密度为指标, 可求得受试物浓度、反应的
百分数及其浓度对数和机率单位 4 项数值对照表。以浓度
对数值为横坐标, 机率单位为纵坐标作出浓度反应曲线图,
由趋近线方程 Y= aX + b 求得试验条件下的 EC50值, 亦即藻
类生长繁殖抑制 50%的浓度。
3 试验结果与处理
试验测得 18种有机酸对斜生栅藻的半数有效浓度 EC50
值列入表1(测试结果的处理方法同文献 [3] )。由表 1 可见,
依 96 h的 EC50值,毒性由大到小顺序为: 2, 4 - 二羟基苯甲酸
>间硝基苯甲酸> 对氯苯甲酸> 二乙三胺五醋酸 > 喹啉酸
>对硝基苯甲酸 >草酸 > 对羟基苯甲酸> 没食子酸> 酒石

第 16 卷 第 1期
环 境 科 学 研 究
Research of Environmental Sciences

Vol. 16, No. 1, 2003
DOI：10.13198/j.res.2003.01.43.gaow.011
酸> 水杨酸> 对氨基苯甲酸> A-氯苯氧乙酸 > 柠檬酸> 苯
甲酸> 乙醇酸> 甲酸> 冰醋酸。
表 1 毒物 96 h 的半数有效浓度(EC50)
Table 1 The median effective concentration
of intoxicant in 96 hours
毒物 趋近线方程 相关系数
R 2
EC50P
( mmol#L- 1 )
苯甲酸 Y = 211X + 410 0198 219
对氯基苯甲酸 Y = 117X + 010 0192 112
对羟基苯甲酸 Y = 213X + 418 0195 112
对硝基苯甲酸 Y = 212X + 419 0192 111
间硝基苯甲酸 Y = 115X + 513 0. 97 017
2, 4 -二羟基苯甲酸 Y = 113X + 516 0189 014
对氯苯甲酸 Y = 217X + 515 0197 017
冰醋酸 Y= 618X + 0121 0198 518
柠檬酸 Y = 311X + 313 1100 215
甲酸 Y = 210X + 317 0193 415
乙醇酸 Y = 214X + 319 0197 312
A- 氯苯氧乙酸 Y = 613X+ 2. 9 0193 2. 0
水杨酸 Y = 118X+ 4. 6 0197 119
酒石酸 Y= 2. 5X + 4. 3 0. 97 1. 8
没石子酸 Y= 1. 0X + 4. 8 0. 94 1. 8
草酸 Y = 113X + 419 0197 111
二乙三胺五醋酸 Y = 113X + 512 0199 0173
喹啉酸 Y = 117X + 511 0198 0192
4 结果分析
毒性机理有 2种, 即反应性和非反应性毒性。反应性化
学毒物有特殊的分子结构, 其毒性较大,该试验所用的化学
物质都属于非反应性物质。人们对非反应性理论提出了许
多经验模型,纵观模型中影响毒物毒性的诸多因素, 如毒物
分子的偶极性(极化度)、分子间与分子内氢键的形成、给出
质子的能力和接受质子的能力、分子体积、溶解度(分配系
数)等等无不与毒物的分子组成与结构有着密切关系。据此
不难通过测试某类代表性毒物的毒性, 并对毒物毒性与其分
子组成及结构关系作出分析说明, 则可对其他类似物、同系
物、衍生物等的毒性强度进行评估。
从以上数据处理的结果可以看出, 芳香族酸的毒性大于
脂肪酸的毒性。这是因为芳香族酸的酸性较强, 脂溶性增
大, 因而毒性较大。而脂肪酸含碳原子较少, 水溶性较大, 所
以毒性较弱。
对于苯甲酸及其衍生物之间的毒性,可以进一步进行分析,
结果是: 2,4 -二羟基苯甲酸> 间硝基苯甲酸> 对氯苯甲酸> 对
硝基苯甲酸> 对羟基苯甲酸>对氨基苯甲酸>苯甲酸。
由于苯环上取代基的吸电子能力和基团的离去能均影
响有机物对生物的毒性[4]。不同取代基, 对生物的毒性强度
也不同。氯原子的电负性很强, 具有吸电子的能力, 因而可
使氯原子与碳原子之间的 D键的电子云向氯原子方向偏移。
氯原子这种吸电子效应可沿着 D键传递下去,使羧酸根负离
子的电荷分散而更加稳定, 有利于羧酸的离解, 因而酸性增
强, 毒性增大。苯甲酸中引入吸电子硝基, 使苯环大 P键中
的 P电子移向氮原子轨道,所以静态共扼效应也使环上的 P
电子移向硝基。使苯环上的电子云降低, 因 p , P- 共扼效应
而使苯甲酸的酸性增强,毒性增大。羟基的引力也可使苯甲
酸的酸性增大,且羟基上的氢可与羧基上的氧形成分子内氢
键, 极化度增强,毒性增大。氨基是斥电子基, 引入氨基可使
甲酸的极化度增加, 酸性减小, 脂溶性增大, 毒性加强。2, 4
-二羟基苯甲酸可和苯环上的 P电子共扼, 吸引 P电子而
使另一硝基活化,表现出较大的离去倾向而使苯甲酸的毒性
加大。
间硝基苯甲酸的毒性略大于对硝基的毒性,这是因为前
者的 ) NO2 处于非共扼的间位, 吸电子减弱, 酸性减弱, 脂溶
性增大,毒性加强。
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220 - 261.
(上接第 9页)
线布置不少于 5个, 以满足总量控制的需求。对于
盐度、密度有分层的河流、河口,或污染物(如石油类
等)可能有垂向浓度分布不均的情况下,实测应考虑
采用分层采样, 以提高通量的估算精度。
参考文献:
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42 环 境 科 学 研 究 第 16卷