徐夢(mèng)　于敏

摘 要：主要進(jìn)行多環(huán)芳烴對(duì)藻類影響研究的概述，包括多環(huán)芳烴對(duì)藻類生長(zhǎng)、抗氧化系統(tǒng)和光合系統(tǒng)的影響，藻類對(duì)多環(huán)芳烴的富集和降解作用，以及藻類對(duì)多環(huán)芳烴的代謝作用等方面內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴；藻類；毒性效應(yīng)

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.05.019

多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是指分子中含有2個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔?，分為芳香稠環(huán)型及芳香非稠環(huán)型2大類。其中，芳香稠環(huán)型PAHs分子中，相鄰的苯環(huán)至少有2個(gè)共用的碳原子，如萘（Nap）、蒽（An）、菲（Phe）、芘（Pyr）、苯并[a]芘（Bap）等，而芳香非稠環(huán)型PAHs分子中相鄰的苯環(huán)之間只有一個(gè)碳原子相連，如聯(lián)苯、三聯(lián)苯等[1]。多環(huán)芳烴是目前環(huán)境中普遍存在的污染物質(zhì)，為持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants，POPs）之一。多環(huán)芳烴大多是石油、煤等化石燃料，含碳?xì)浠衔锏奈镔|(zhì)（木材、天然氣、汽油、重油、有機(jī)高分子化合物、紙張、作物秸稈、煙草等）經(jīng)不完全燃燒或在還原性氣氛中經(jīng)熱分解而生成的。多環(huán)芳烴對(duì)生物及人類的毒害效應(yīng)，主要表現(xiàn)為參與生命體代謝作用，進(jìn)而產(chǎn)生致癌、致畸、致突變等毒性效應(yīng)和生物難降解的特性。而環(huán)境中多環(huán)芳烴的主要來(lái)源，主要是人類活動(dòng)所為。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的有毒有機(jī)化學(xué)物質(zhì)通過(guò)工業(yè)和生活污水排放入海，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了極大威脅。尤其是持久性有毒有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)極高，迫切需要開(kāi)展相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作。因此，運(yùn)用水生生物為受試對(duì)象的毒性試驗(yàn)研究，在評(píng)價(jià)化學(xué)品的環(huán)境效應(yīng)方面，具有重要的作用[2]。藻類作為水環(huán)境中主要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定起著十分重要的作用。在水生生態(tài)毒理學(xué)研究中，藻類能對(duì)環(huán)境變化做出快速響應(yīng)，并通過(guò)食物鏈傳遞，對(duì)更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物產(chǎn)生影響。由于藻類測(cè)試具有敏感性高、速度快和費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，在污染物急性毒性試驗(yàn)中，藻類也被視為理想的受試生物[3]。當(dāng)藻類受到多環(huán)芳烴等持久性有機(jī)污染物的影響，也許會(huì)導(dǎo)致以藻類為食的水生動(dòng)物的病變，可能會(huì)影響整個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至由于食物鏈的傳遞，影響人類的健康。所以，研究多環(huán)芳烴等持久性有機(jī)污染物對(duì)藻類的影響，對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖和生態(tài)環(huán)境都具有重要的意義。

筆者主要對(duì)多環(huán)芳烴對(duì)藻類的影響進(jìn)行概述。現(xiàn)有研究中，多環(huán)芳烴對(duì)藻類的影響，主要集中在多環(huán)芳烴對(duì)藻類生長(zhǎng)、抗氧化系統(tǒng)和光合系統(tǒng)的影響，藻類對(duì)多環(huán)芳烴的富集和降解作用，以及藻類對(duì)多環(huán)芳烴的代謝作用等方面。

1 PAHs對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響

王亞等[4]研究指出，隨著培養(yǎng)液蒽濃度的逐漸提高，米氏凱倫藻的生長(zhǎng)量越來(lái)越小，抑制作用越加明顯，而蒽對(duì)米氏凱倫藻的興奮效應(yīng)不是很明顯。這可能是由于蒽破壞了米氏凱倫藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響其光合色素含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性，從而降低了其光合作用強(qiáng)度，使藻類生長(zhǎng)受到抑制[5]。王麗平等[6]采用靜態(tài)試驗(yàn)方法，研究出熒蒽對(duì)中肋骨條藻（Skeletonema costatum）和三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的72 h-EC50值分別為（18±2.9） μg·L-1和（103±9.1）μg·L-1，證明熒蒽能抑制中肋骨條藻和三角褐指藻的生長(zhǎng)。洪有為和袁東星[7]發(fā)現(xiàn)高濃度的熒蒽能抑制中肋骨條藻（Skeletonema costatum）和菱形藻（Nitzschia sp.）的生長(zhǎng)及細(xì)胞分裂。

2 PAHs對(duì)藻類抗氧化系統(tǒng)的影響

在正常環(huán)境條件下，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除維持動(dòng)態(tài)平衡。然而，在逆境條件下，動(dòng)態(tài)平衡將被打破。植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)是決定植物細(xì)胞對(duì)氧化脅迫抗性的關(guān)鍵因素，它能清除體內(nèi)的活性氧和膜脂過(guò)氧化所產(chǎn)生的有毒產(chǎn)物，以利于植物在逆境中的生存。當(dāng)藻類受到脅迫時(shí)，會(huì)影響微藻體內(nèi)的活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，使微藻體內(nèi)的活性氧清除能力下降，引起微藻體內(nèi)活性氧的大量產(chǎn)生和積累，如超氧自由基、氫氧自由基、單態(tài)氧、過(guò)氧化氫等。由于這些自由基的性質(zhì)非?；钴S，能對(duì)生物體的膜系統(tǒng)產(chǎn)生危害，進(jìn)而抑制藻類的生長(zhǎng)[8]。Aksmann A等[9]研究了不同有效光合輻射（PAR）和二氧化碳（CO2）水平條件下，蒽和菲對(duì)綠藻（Scenedesmus armatus）生長(zhǎng)、光合作用及SOD活性的影響。于娟等[8]指出隨著蒽濃度的增加，小新月菱形藻和亞心形扁藻的非酶性系統(tǒng)中的類胡蘿卜素（CAR）和還原型谷胱甘肽（GSH）含量下降，酶性系統(tǒng)的超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性也下降。當(dāng)加入抗氧化劑GSH時(shí)，蒽對(duì)兩種海洋微藻的傷害作用得以緩解。這說(shuō)明，蒽使海洋微藻的抗氧化系統(tǒng)破壞，影響體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除的平衡，加劇膜脂過(guò)氧化作用，對(duì)藻的膜系統(tǒng)產(chǎn)生傷害。王麗平等[6]指出熒蒽的暴露濃度和脅迫時(shí)間對(duì)中肋骨條藻細(xì)胞的超氧化物歧化酶（SOD）沒(méi)有明顯影響，對(duì)三角褐指藻細(xì)胞的SOD也沒(méi)有明顯影響，只在短期暴露時(shí)間內(nèi)（36 h）明顯升高，而后又恢復(fù)至原始水平；但是，熒蒽對(duì)這兩種海洋硅藻細(xì)胞的丙二醛（MDA）含量都有明顯影響，表明熒蒽脅迫明顯增強(qiáng)了兩種海洋硅藻細(xì)胞的膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用，可能會(huì)對(duì)藻細(xì)胞膜的功能產(chǎn)生一定的影響。呂建濤等[10]研究表明赤潮異彎藻的類胡蘿卜素對(duì)菲、芘和蒽的毒性最敏感，而在這3種多環(huán)芳烴中，菲對(duì)赤潮微藻類胡蘿卜素的降解作用最大。

3 PAHs對(duì)藻類光合系統(tǒng)的影響

光合作用是植物賴以生存的重要能量來(lái)源，所以，光合系統(tǒng)能否正常運(yùn)作，直接關(guān)系藻類的生存。關(guān)于多環(huán)芳烴（PAHs）對(duì)藻類光合系統(tǒng)的影響，現(xiàn)有研究還較少。田繼遠(yuǎn)等[11]提出，隨著蒽濃度的不斷升高，2種海洋微藻（小新月菱形藻、亞心形扁藻）的葉綠素a（Chla）和類胡蘿卜素（Caro）含量稍有所下降，這可能是因?yàn)檩炷芷茐娜~綠體質(zhì)膜和葉綠素分子，從而抑制希爾反應(yīng)，破壞光合系統(tǒng)Ⅱ，使得葉綠體光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞活性下降的原因。何藝等[12]試驗(yàn)結(jié)果表明，熒蒽顯著促進(jìn)了披針舟形藻的光能轉(zhuǎn)化效率、電子傳遞活性、碳同化反應(yīng)強(qiáng)度和實(shí)際光合效率，但對(duì)其PSⅡ反應(yīng)中心的熱耗散能力及潛在的最大光合能力則無(wú)顯著影響。結(jié)合熒蒽對(duì)披針舟形藻生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)，可推測(cè)熒蒽盡管能抑制藻細(xì)胞的分裂，但對(duì)其單個(gè)細(xì)胞的光合效率不僅沒(méi)有抑制反而還有促進(jìn)作用。這可能是因?yàn)闊奢煸谝种圃孱惿L(zhǎng)的同時(shí)促進(jìn)膜脂質(zhì)過(guò)氧化而干擾其代謝，因藻體光合系統(tǒng)的自我保護(hù)能力而沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)光合作用的抑制，反而產(chǎn)生促進(jìn)作用。

4 藻類對(duì)多環(huán)芳烴的富集和降解

藻類能通過(guò)吸附、吸收、富集和降解等過(guò)程去除多環(huán)芳烴，且不同的種類對(duì)多環(huán)芳烴及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的降解能力不同。洪有為等[13]發(fā)現(xiàn)中肋骨條藻和菱形藻可快速地吸附菲和熒蒽，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，培養(yǎng)液中的菲和熒蒽的含量呈逐漸下降的趨勢(shì)。Lei等[14]研究表明，在7 d培養(yǎng)內(nèi)，兩種淡水微藻Selenastrum capricornutum和Chlorella vulgaris可將培養(yǎng)液中48%～78%的熒蒽和芘移除。Kirso U等[15]研究了褐藻、紅藻、綠藻以及輪藻中的幾種代表種對(duì)苯并芘（Benzo [a] pyrene）的生物富集和遷移轉(zhuǎn)化，該研究表明藻類對(duì)苯并芘的富集水平和遷移轉(zhuǎn)化能力存在物種特異性，并且藻類對(duì)致癌性PAHs在環(huán)境中的歸處具有重要作用。

5 藻類對(duì)多環(huán)芳烴的代謝作用

目前，有關(guān)藻類對(duì)多環(huán)芳烴的代謝過(guò)程的研究還比較少。有研究者推測(cè)，藻類對(duì)多環(huán)芳烴的代謝與細(xì)菌代謝多環(huán)芳烴的方式類似[15]。Kirso等[15]研究證明綠藻能代謝溶液中59.6%的苯并芘，輪藻能降解42.1%，而褐藻只能代謝4.2%。在試驗(yàn)初期能檢測(cè)到二醇、苯醌、酚等氧化產(chǎn)物，但試驗(yàn)后期不能檢測(cè)到這些產(chǎn)物。綠藻在金色光照射下能將苯并芘代謝為二氫二醇-苯并芘，而在白光照射下的代謝產(chǎn)物是二氫二醇-苯并芘和苯醌的混合物，但綠藻、黃藻、藍(lán)綠藻根本不能代謝苯并芘。該研究進(jìn)而表明，不是所有的藻類都能對(duì)所有多環(huán)芳烴進(jìn)行代謝活動(dòng)。同時(shí)，Kirso等[15]還使用加入相應(yīng)酶抑制劑的方法，證明了鄰二酚氧化酶、過(guò)氧化物酶（POD）以及細(xì)胞色素酶P450在綠藻對(duì)苯并芘的氧化降解過(guò)程中起到了重要作用。

6 其 他

除以上影響外，還有報(bào)道指出UV-B輻射導(dǎo)致多環(huán)芳烴對(duì)藻類產(chǎn)生光敏毒性效應(yīng)[4，16-18]，多環(huán)芳烴導(dǎo)致藻體內(nèi)DNA損傷[16]等。

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