全 文 ：第 1 卷第 l 期
1 2 01 年 2月
安 全 与 环 境 学 报
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文章编号 : 1 9 00一 6 49 0《 2 0一 】1 0一以〕。 1一 03
表面活性剂对斜生栅藻的
生态毒性研究 关
申 琼 ’ , 王 冰 z , 杨 宝灵 2 , 王塔娜 2 ,
杨 阳 2 , 姜长 阳 ` , 张树彪 2
( 1 辽宁师范大学生命科学学院 , 辽宁大连 , 1 16 0 29 ;
2 大连民族学院生命科学学院国家 民委 一 教育部重点
实验室 ,辽 宁大连 , 1 1660 0)
通常情况下 ,研究毒性化合物对生物生 长 的影 响及机制
主要采用生 物量 、 细胞表 面特性及酶活性等方法 [ 5侧 。 本文
采用水生生物毒性标准试验方法 〔7 〕 , 以 3 种常用 的表 面活性
剂对斜生栅藻的生物量 及过氧化物酶活性 的影响为指标 , 研
究 3 种化合物的细胞毒性 , 并对其毒性机制进行分析 , 以期为
评价其生 态风险提供理沦依据 。
摘 要 : 以斜生栅藻 ( s ce 刀浏 已sm us 。 ibl qu us )为受试生物 , 采用藻类急性
毒标准方法研究十六烷基 三甲基澳化 钱 ( C T A )B 、 一1一 二烷基苯 磺酸钠
( L A )S 和辛基苯基聚氧乙烯醚 ( T X 一 100) 3 种较 常用的表 面活性剂对
藻类的生态毒性 。 通过斜生栅藻的密度及过 氧化物酶 活性 的测定对
其作用机制进行探讨 。 结果表明 , 在 E C S。附近 , 表面活性 剂浓度越 大
其毒性越强 ,不 同离子型表面活性剂对斜生栅藻毒性从大到小为阳离
子 ( C T A B ) 、 阴离子 ( L As) 、非离子 ( T x 一 10 0) 。 表面活性 剂毒性作用机
制 主要是被吸 附在藻细胞的磷脂 双分 子膜结构表面 ,从 而引起膜结构
的破坏和功能 的丧失 , 进而导致细胞死 亡 。
关键词 : 植物学 ; 斜生栅藻 ; 毒性机理 ; C T A B ; L A ;S T X 一 10
中图分类号 : X5 文献标识码 : A
D o l : 10
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0 引 言
十六 烷基 二 甲 基嗅化钱 ( C队 B ) 、 十 二烷 基 苯磺 酸钠
(l 人 )S 及辛基苯基聚氧乙烯醚 ( T x 一 10 )分别隶属 于阳离 子 、
阴离子及非离子型表 面活性剂 , 厂一泛应 用于纺 织 、 油 田开 采 、
洗涤剂等领域 。 表面活性 剂在众多领域 的应用 日益广泛 , 其
消费量也逐渐增大 。 由于其随生活污水和 仁业废水的排放进
入环境 , 常造成海洋和湖泊等水体的污染 。 对 于表 面活性剂
对环境的污染 , 国内外广大学者给予了高度关 注 , 但对其污染
机制以 及具体毒害程度 的相关报道却很少 [ ’川 。
藻类 是水体中主要 的初级生 产者 , 它们在光照下 吸收水
体中的无机营养盐类和二氧化碳 , 合成有机物 , 是水生态系统
中物质循 环和能量流动中的最基础环节 。 通过各种途径进人
水体的污染物首先作用于初级生产者 , 因此藻类是评价化学
物质对水生生 物影响的主要环节 之一 , 而斜生栅藻为 甲型中
污带的典烈指示生物 。
1 材料与方法
1
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1 试验材料
斜生栅藻 ( cS e ne 面m o ob il qu us )取 自大连黑石礁市政排 污
口 , 经分离纯化而得 。
十六 烷基三 甲基嗅化钱 ( C T A B ) 、 十二烷 基苯磺 酸 钠
( LA )S
、辛基苯基 聚氧 乙烯醚 ( xT 一 1 00) 均 为分析纯 , 纯度 )
9 8 %
。 化学结构式 见表 1 。
HP G 一 28 0 B 型光照培养箱 ; x s 一 20 1 型生 物显微镜 ; sA -
30 v 型全立式高压灭菌锅 ; 7 21 型分光光度计 ; vA an it J 一 E 型
冷冻离心机 。
1
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2 试验方法
藻细胞预培养 : 设定全 自动光照 培养箱的光 照强度为
3 50 h
, 温度 (25 士 1) ℃ , 光暗 比 L : D = 12 h : 12 h 。 每天人工
定时振荡 5 次 , 培养基 参照 D a u t 。 ( K a y。 和 p i e h a rd 19 9 5 ) 配
方 [ “ } 。 试验前 2 一 3 d 接种试验藻种 , 使其达到对数 生长 期 ,
然后 开 始进行毒性试验 。 藻细胞浓度 调 整 至 约为 5 x l了
个 / m L 。 根据预试验确定化合物的半致死浓度 ( E CS。 )范围 , 再
配置一定化合物浓度 的混合液 , 每组做 3 个平行样 。 培养 48
h
、
7 2 h 后取样测定藻细胞密度及过氧化物酶 ( PO )D 活性 。
1
.
3 分析 测定方法
1
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3
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1 藻细胞密度测定
采用 7 or l 型血球计数板对藻细胞进行计数 , 每天定 时测
藻细胞密度 , 并调 节藻液 p H 值为 8 . 3 , 以免 影 响藻细 胞生 长
及试验结果 。
1
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3
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2 PO D 活性测定
用 比色法测定过氧化物酶 活性 , 具体方法参 见文献仁9 〕 ,
并加 以修改 。 PO D 活性具体测定方法 : 取 20 m L 藻液 4 0 0 0
洲 m i n离心 一0 m i n , 弃上清液 , 加人 5 m L 2 0 mm o l/ L K H Z P仇 , 用
匀浆器研磨 ,再次离心 , 取 3 m L 上 清液加入 比色皿中 , 再加人
1 m L 反应混合液混匀 , 在 4 7 0 n m 处测 吸收值 。 从而得出所含
藻细胞中过氧化物酶可氧化愈创木 酚的微摩尔数 。
表 1 C T A B 、 L A S 、 T x 一 10 化学结构式
T a b le I C恤m i e a l s t r u c t u r e o f C T A B , L A S , T X 一 10 0
阳离子表面活性剂
C T AB
阴离 子表面活性剂
L AS
非离子表面活性剂
飞X 一 1《M)
化学结构式 价似 群asN 倒 o 丫 /婚HC S H 一7 ~S O 3N a
二 收稿 日期 : 2 0 10 一 04 一 19
作者简介 : 申琼 , 硕士研究生 ,从事植物生理生化研究 ; 张树彪 (通信作者 ) , 教授 ,博 士 , 从事非病毒基 因载体 和生物学 活性物质研究 , : sb @
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n u
.
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u
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e n 。
基金项 目 : 国家 自然科学基金项 目 ( 2 087 60 27 ) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划 ( N c E T 一 08 一 0 6 54)
Vol
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1 1 N o 安 全 与 环 境 学 报 第1 卷第1 期
2结果与讨论
2
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1 表面 活性剂对斜生栅藻密度 的影 响
图1 为藻细胞密度与化合物质量浓度的关系曲线 。 图I
表 明 , 随着化合物质量浓度 的增加 , 斜生栅藻 的藻细胞密度受
到不同程度的影 响 。 在一定浓度范 围内 , 化合物对藻类具 有
明显抑制作用 , 这种作用具有剂量 一 效应关 系 。 根 据化合物
质量浓度 ( x) 与细胞密度 (川做线性 回归方程 , 求得当藻细胞
密度降低 50 % 时化合物质量浓度即 E CS。值 , 见表 2 。
一般认为 ,化 学污染物对生物体产生影 响主 要通过 以下
步骤 : l) 污染物溶于水中 ; 2) 污染物被细胞壁或细胞膜 吸附 ;
3) 污染物通 过被动 吸收跨膜进 入细胞 内〔`川 。 Ahn 等 [川 以及
王修林等 [ ’ 2一认 为 , 表面活 性剂具有抑藻作用 主要是 由于其被
吸附在藻细胞的原生质 膜表 而 , 从 而引起膜结构的破坏 和功
能的丧失 , 进 而导致细胞死亡 。 栅藻细胞带有负 电荷 , 所 以与
其他类 型的表面活性剂相 比 , 具有 正离子的头 基的季按盐类
阳离子表面活性剂更 容易吸 附于栅藻的表 面 , 对藻细胞膜 的
结构和功能造成破坏 。 这可能是 季铰盆类阳 离子表面活性剂
的抑制藻效果强于其他类型表 面活性剂的主要原 因 。
2
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2 表面活性剂对斜生栅藻过氧化物酶 ( P O D )的活性影响
图 2 为过氧化物酶活性与化合物质 量浓 度的关系 曲线 。
图 2 表 明 , 随着化合物质最浓度增大 ,过 氧化物酶活性呈下 降
趋势 ,这 可能 是由于化合物质 量浓度越大对细胞膜 及酶活性
的破坏越大 。 当表 面活性剂 质量浓度较低时 , 可 以诱导保护
酶和过氧化物酶活性升高 , 清除细胞中 由于 表面活 性剂伤害
产生的超氧 自山基 , 维持细胞 的正 常生理功能 。 但在高质 量
浓度时 , 山于产生的过氧化物超过其 自身消除过 氧化物 的能
力范围 , 使细胞受到伤害 , 甚至死亡 〔 `3 〕 。 在 c TA B 对过氧化物
酶活性 影响的图中可以看 出 , 在 72 h 的酶活性 比 48 h 酶活性
低 , 这是 由于随时间的延 民 , 化合物 引 ,A B 的效应 累积 , 对酶
活性的破坏力加大 , 而在 L A S 与 xT 一 10 对 酶活性影 响时 , 72
h 的酶活性大 于 48 h 的酶活性 , 由于时问越长诱 导 的 POI ) 酶
活性越强 ,可 以大量清除细胞中的过 氧化物 , 维持细胞正常 的
生理机能 ,这也表 明后两种化合物对藻 细胞的毒性较低 。
3 结 论
l) 在 E CS。附近 ,表 面活性剂浓度 对斜生栅藻 的生物 量和
过氧化物酶 的活性影 响呈剂量 一 效应关 系 。
2) 表面活性剂离 子型 与其毒性从大到小关 系为 阳离子
( C T A B )
、 阴离子 ( LA S ) 、 非 离子 ( T x 一 or o ) 。 表面活 性剂毒性
大小是 由其 头部与细胞膜 的结合力强弱而决定 的 。
3 ) 表面活性剂对斜生 栅藻 的密度 及过氧化物酶的活性
的影 响主要 是由于季按盐吸附在细胞的磷脂双分子膜结构表
面 , 引起膜结构的破坏和功能的丧失 ,进 而破坏 叶绿素 与酶结
构 , 从 而影响藻细胞光合作用及酶活性 ,最终 导致 细胞死亡 。
表 2 3 种化合物在 璐s h , 7 2 h 的 E C邪值
《对藻类 生物毒性 ) m g’ l 一 ’
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5 o v a l u e o f t h r e e c o m po
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72 h o u r ( ia g a e t o x i c i t y )
时问 / 卜六烷 基三 甲基 }一 二烷基苯磺酸钠 辛基苯基聚氧
h 澳化钱 ( C T A B ) (LA S ) 乙烯醚 ( .l X 一 10 0 )
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图 1 藻细胞密度变化
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图 2 过氧化 物酶活性变化
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