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1.4浮游藻类对多环芳烃富集的意义
藻类对PAHs富集的重要意义表现在:①富集程度决定多环芳烃在细胞作用位点的浓度。而浓度是决定PAHs对藻类毒性大小的决定性因素;②PAHs在浮游藻类中的富集可在一定程度上减少对其它生物的直接影响:③藻类对多环芳烃的富集是毒物物理转移的重要途径.可通过食物链在高浓度水平上转移多环芳烃;④藻类能通过缩短污染物与浮游藻类间的距离而提高目标PAHs的生物有效性,对PAHs的降解产生促进作用。目前有关藻类对PAHs富集的相关研究开展不多。较早的有SOTO等研究了衣藻对萘的富集和释放,发现藻培养在含萘质量浓度为30 mg/L的培养基密闭试管中,到7d达到最高富集量,此时把藻转移到纯净培养基中,藻能迅速释放出萘。洪有为等发现中肋骨条藻和菱形藻可快速地吸附菲和荧蒽,随着培养时间的延长.培养液中菲和荧蒽的含量呈逐渐下降趋势。
1.5实验方法
应用了unisense氧微电极和pH微电极,所使用的氧微电极尖端直径都为10微米、PH电极的尖端直径都为100微米,所使用的电极都经过了两点矫正法获取了相应的标准曲线,其中的氧气浓度以及pH是在定制通入的流动海水的系统中,结合解剖显微镜测试束毛藻周围环境剖面的氧气浓度以及pH值,了解藻类对PAHs的降解机理和环境因子对降解过程的影响。
2藻类对多环芳烃的降解
2.1藻类对多环芳烃的降解特征及机制
与细菌和真菌等微生物相比,浮游藻类对水体中PAHs降解的相关研究开展的较少。比较早的有CERNIGLIA等在1982年的研究,研究表明l8个不同门类的微藻,包括蓝藻、硅藻、绿藻、红藻等均对萘(NAP)均具有一定的降解能力,推测其分解代谢的基本途径为:萘首先代谢为水杨酸,再转化为邻苯二酚。随后进入三羧酸循~(TCA1进一步氧化开环彻底降解为二氧化碳和水,实现完全降解,其具体代谢途径见图2。
NARRO等的研究成果表明,Agmenellum qua.druplicatum PR一6可以通过单加氧酶途径把菲降解成为9一甲氧基菲、单羟基菲和反式一9,10一双羟基菲,且以后者为主要代谢产物:SCHOENY等的研究结果则表明羊角月牙藻、纤维藻、莱茵衣藻、眼虫藻等可以不同程度地降解苯并。
浮游藻类对多环芳烃的降解,主要通过2种方式实现:①以多环芳烃作为唯一碳源和能源;②多环芳烃与其它有机物质以共代谢方式被降解。研究表明,藻体细胞首先通过生物转化将PAHs转化成易代谢的分子,然后通过矿化作用将有机代谢产物转化成无机矿物质。JUHASZ等的研究表明,羊角月牙藻通过类似于细菌的双加氧酶途径降解苯并芘。CHAN等2006年研究了羊角月牙藻对菲、芘和荧蒽的降解行为。发现单加氧和双加氧途径同时存在于羊角月牙藻细胞内。罗丽娟等的研究成果进一步证实了羊角月牙藻细胞中既存在单加氧酶,也存在双加氧酶,对低环PAHs主要是采用单加氧酶系统进行代谢,即藻体细胞通过单加氧酶,加一个氧原子到苯环上形成环氧化物,转化为反式一二氢二醇后进一步矿化:而对高环芳烃则主要采用双加氧酶系统进行代谢,通常认为,藻类主要是利用双加氧酶进攻苯环形成邻苯二酚,而后邻苯二酚通过邻位或间位双加氧酶的作用裂解为粘康酸半醛或粘康酸,从而使苯环断裂。催化邻苯二酚内开环即邻位裂解的酶是邻苯二酚1,2一双加氧酶,而催化邻苯二酚外开环即间位裂解的酶是邻苯二酚2,3一双加氧酶。藻类降解PAHs的机理示意图具体见图3。
2.2环境因素对藻类降解PAHs的影响
藻类对PAHs的降解受到诸多环境因素影响,如光照、温度、pH值、PAHs、营养盐和金属离子浓度等(见图3),而降解的难易程度则取决于降解酶的适应程度和多环芳烃化学结构的复杂性。
2.2.1光照对水体中藻类的光合作用及其对多环芳烃降解率的影响
光照是藻类降解PAHs的一个重要影响因子.研究表明,PAHs不仅会对水体中藻类种群结构和藻细胞的形态产生影响,还对藻类的光合系统中电子传递产生影响。同时能使类囊体膜氧化.并最终累积在光合膜上,影响藻类的光合作用。作为一种光敏化物质,PAHs引起的生物学效应通常与紫外线的辐射和由此引起的光敏化作用有关。唐学玺等的研究表明,PAHs对浮游藻类DNA的伤害作用会由于紫外线的辐射处理而加剧,这种伤害加重效应是由于紫外线辐射处理会引起PAHs的光敏化作用,从而引发对生物有氧化伤害作用的活性氧的大量产生,加剧PAHs对浮游藻类的伤害。