基于ABM技术的典型水体重金属污染生物标记物研究

抗氧化系统作为一类重要的分子生物标记物，具有对重金属和有机污染物暴露和毒性效应的早期预警价值，对于野外水体重金属污染是否具有相应功能则缺乏足够认识。采用主动生物监测（ABM）技术，将指示生物主动转移到监测点，可以确保得到可比较的生物学样品，为该功能的识别提供重要的技术支撑。本项目基于ABM技术，以我国长三角地区典型重金属污染水域为研究对象，在分析污染现场水体重金属含量及其与指示生物-中华圆田螺体内抗氧化指标相关性的基础上，利用室内模拟试验考察田螺体内抗氧化系统对不同环境条件下重金属污染的响应，建立水体重金属含量与抗氧化指标的定量响应关系，筛选敏感抗氧化指标作为淡水水体重金属污染生物标记物；通过水体重金属含量-生物积累-抗氧化系统响应过程的分析，揭示抗氧化系统对野外水体重金属污染的响应机制。本项目的实施将为水体重金属污染的早期预警提供科学依据。

水体中较低浓度的污染可引起水生动物机体的氧化应激和氧化损伤，分子水平上的早期作用在保护生态系统方面具有预警价值，抗氧化防御系统分子生物标记物作为污染物暴露和毒性效应的早期预警指标受到广泛关注。淡水底栖生物铜锈环棱螺与中华圆田螺主要栖居在沉积物中，以摄食有机碎屑、细菌和藻类为生，在食物链中具有重要地位，因此可作为污染水体的指示物种。本项目以腹足纲田螺为指示生物，以自由基和抗氧化酶为生物标志物，选用主动生物监测(ABM )技术对生物标志物在重金属污染的毒性效应和预警功能进行研究。通过室内模拟培养，研究了重金属复合暴露铜锈环棱螺内脏重金属积累与底泥污染物的相关性、抗氧化防御系统的剂量-效应与时间-效应，另外选用EDTA和柠檬酸加入铜污染沉积物中，研究中华圆田螺抗氧化系统的变化规律。野外动态监测采用了ABM技术，以长三角地区典型污染水体为监测水域，测定生物体抗氧化系统指标，初步建立野外水环境污染预警体系。.室内模拟试验表明：在不同的时间和浓度影响下，Cu与Cd之间作用分别表现为协同、交互和相加作用；Cu与Zn之间可能存在拮抗作用；Zn与Cd之间存在可能存在拮抗作用。CAT与SOD活性变化趋势基本一致，且CAT与SOD激活率比其他指标更具有代表性；方差分析结果表明：抗氧化酶指标变化是由暴露浓度与处理时间综合作用形成的。EDTA和柠檬酸的添加给中华圆田螺带来的长期效应基本一致。野外动态监测结果表明：Cu与Zn之间可能存在拮抗作用，与室内结果一致；电子顺磁共振( EPR )图谱表明样品中存在的自由基为羟基自由基，其变化趋势与SOD活性具有一致性；以SOD、MDA、CAT、GST作为反映水污染的生理生化指标，运用综合生物标志物响应法( IBR )和多生物标志物污染指数法( MPI )，得出的评价指数可以用于诊断水体重金属污染，具有积极的应用意义。