多環(huán)芳烴在赤潮微藻光合作用中所起作用的研究?

唐學(xué)璽，王 明，張 珺，張煥新，張智鵬，劉騁躍

（1.中國(guó)海洋大學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266003；2.國(guó)立群山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，韓國(guó)群山573701）

多環(huán)芳烴在赤潮微藻光合作用中所起作用的研究?

唐學(xué)璽1，王 明1，張 珺2，張煥新1，張智鵬1，劉騁躍1

（1.中國(guó)海洋大學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266003；2.國(guó)立群山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，韓國(guó)群山573701）

采用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)的方法，研究了3種多環(huán)芳烴-菲、芘和蒽對(duì)3種赤潮微藻-赤潮異彎藻、亞歷山大藻和中肋骨條藻光合速率的影響。結(jié)果表明：較低濃度的菲、芘和蒽處理使3種赤潮微藻的光合速率有所提高，而較高濃度處理則降低了藻細(xì)胞的光合速率。3種多環(huán)芳烴-菲、芘和蒽脅迫對(duì)赤潮異彎藻光合速率的96 h·EC50分別為0.089、0.110和0.124 mg·L-1，對(duì)中肋骨條藻的96 h半抑制劑量分別為0.103、0.127和0.138 mg·L-1，對(duì)亞歷山大藻的96 h半抑制劑量分別為0.116、0.131和0.141 mg·L-1，說(shuō)明3種多環(huán)芳烴對(duì)赤潮微藻均表現(xiàn)出一定的毒性效應(yīng)，其中菲的毒性作用最強(qiáng)。UV-B輻射（0.3 J·m-2的輻射劑量）和多環(huán)芳烴的聯(lián)合作用一方面增強(qiáng)了菲、芘和蒽對(duì)3種赤潮微藻光合效率的抑制作用，導(dǎo)致光合速率明顯降低，另一方面在一定程度上改變了3種多環(huán)芳烴毒性作用的強(qiáng)弱，使芘的毒性作用變得最強(qiáng)。

UV-B輻射；多環(huán)芳烴；赤潮異彎藻；亞歷山大藻；中肋骨條藻；光合作用

在工業(yè)尚不發(fā)達(dá)的時(shí)期，人類產(chǎn)生的污染物較少，進(jìn)入海洋的各種物質(zhì)隨之被海洋分解和凈化，海洋自身并沒(méi)有發(fā)生顯著的變化，因此長(zhǎng)期以來(lái)海洋是地球上最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)之一。但是自1980年代起，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，產(chǎn)生并排入海洋的污染物越來(lái)越多，海洋污染日趨嚴(yán)重，極大地限制了海洋資源的可持續(xù)利用和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants，簡(jiǎn)稱POPs）指的是能夠長(zhǎng)期存在于環(huán)境中，具有很長(zhǎng)的半衰期，且能通過(guò)食物鏈放大，對(duì)人類健康及環(huán)境造成嚴(yán)重影響的有機(jī)化合物。多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡(jiǎn)稱PAHs）是海洋環(huán)境中普遍存在的持久性有機(jī)污染物之一，能夠在海洋生物體內(nèi)富集和放大［1-5］，不但對(duì)海洋生物產(chǎn)生毒害，而且還能危及人類健康。此外，多環(huán)芳烴還是一類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，能夠干擾生物激素的正常產(chǎn)生和釋放，影響生物的生殖和種群的繁衍與穩(wěn)定。

PAHs是廣泛存在的具有毒性，誘變和致癌作用的污染物，在自然條件下難以降解且其持久性隨著分子量的增大而增加。因?yàn)槠鋸V泛存在，耐降解以及潛在的生物富集和致癌性而受到廣泛關(guān)注。此外，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中PAHs能夠通過(guò)最上層水體的感光氧化作用和沉積物微生物的活動(dòng)降解，但其在沉積物的廣泛存在表明富集現(xiàn)象控制著降解過(guò)程，因而一些PAHs可能顯示相似的發(fā)展動(dòng)力學(xué)。

臭氧減少是由于人類活動(dòng)向大氣中排入氯氟烴（如氟里昂）和含溴鹵化烷烴（哈龍）等氣體引起的，臭氧層破壞已成為當(dāng)前全球面臨的環(huán)境問(wèn)題之一。自1970年代以來(lái)就開始受到世界各國(guó)的關(guān)注。1985年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)，南極上空在9～10月平均臭氧含量減少50%左右，并周期性出現(xiàn)。北極臭氧層耗損也很明顯。臭氧層減薄導(dǎo)致的紫外線B波段（UV-B）輻射增強(qiáng)，已對(duì)全球產(chǎn)生了顯著的生態(tài)學(xué)效應(yīng)［6-7］。有關(guān)UV-B輻射增強(qiáng)和多種污染物對(duì)海洋微藻的聯(lián)合作用已有報(bào)道。結(jié)果顯示，營(yíng)養(yǎng)鹽（N，P和Fe）的缺乏和UV-B輻射對(duì)海洋微藻的生長(zhǎng)具有交互抑制作用［8-10］。唐學(xué)璽等［11］和Gala等［12］的研究指出，UV-B輻射和PAHs的聯(lián)合作用一方面顯著加劇了海洋微藻DNA的傷害程度，另一方面大大抑制了海洋微藻的生長(zhǎng)和生理過(guò)程。海洋浮游微藻是引發(fā)赤潮的主要生物，其分泌的赤潮藻毒素能夠直接導(dǎo)致海洋生物死亡，甚至能夠通過(guò)食物鏈傳遞造成人類食物中毒。鑒于UV-B輻射和PAHs對(duì)微藻的交互影響，UV-B輻射和PAHs對(duì)赤潮藻以及赤潮的發(fā)生都可能存在十分重要的作用。

本文在前期工作的基礎(chǔ)上［13-14］，繼續(xù)選用3種赤潮微藻-亞歷山大藻、赤潮異彎藻和中肋骨條藻為材料，開展菲、芘和蒽和UV-B輻射對(duì)其光合作用的單獨(dú)和耦合效應(yīng)研究，為揭示UV-B輻射增強(qiáng)和PAHs對(duì)海洋生物乃至海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)藻種

中肋骨條藻（Skeletonema costatum）、赤潮異彎藻（Heterosigma akashiwo）和亞歷山大藻（Alexandrium tamarense Balech）來(lái)自于中國(guó)海洋大學(xué)海洋生態(tài)學(xué)研究室，三者均屬赤潮微藻。

1.2微藻培養(yǎng)

用于微藻培養(yǎng)的培養(yǎng)液采用f／2營(yíng)養(yǎng)鹽配方，3種赤潮微藻均在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期接種。接種密度均為0.2× 104cell·mL-1。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，控制培養(yǎng)溫度：（19±1）℃；光照強(qiáng)度：3000lx；光暗周期：12∶12。每組實(shí)驗(yàn)設(shè)4個(gè)平行樣。

1.3 UV-B輻射

首先建立UV-B輻射體系。紫外B燈由北京曙光電源廠生產(chǎn)，UV-B型紫外輻射強(qiáng)度儀由北京師范大學(xué)生產(chǎn)。用乙酸纖維素薄膜（上海生化試劑公司，厚度為0.12 mm）包被紫外B燈，以除去280 nm的短波輻射。在正式實(shí)驗(yàn)前，整個(gè)體系需連續(xù)照射72 h，以消除薄膜濾過(guò)作用的不穩(wěn)定性。為防止薄膜老化，所用薄膜每隔1周更換1次。

輻射過(guò)程中，保持輻射強(qiáng)度為1.25μW·cm-2，通過(guò)控制輻射時(shí)間調(diào)整輻射劑量。參照蔡恒江等［15］的研究結(jié)果，選擇UV-B輻射劑量為0.3 J·m-2，每天以紫外B燈取代日光燈管照射處理。

1.4 PAHs暴露實(shí)驗(yàn)

將3種多環(huán)芳烴溶于丙酮配成一定濃度的母液，于4℃避光保存。根據(jù)預(yù)備實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，配置含有0、0.03、0.06、0.09、0.12和0.15 mg·L-1菲、芘和蒽的培養(yǎng)液。3種赤潮微藻在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期接種，接種密度為0.2×104cell·mL-1。一次性培養(yǎng)96 h后取樣，分別測(cè)定其光合速率。

1.5光合速率的測(cè)定與計(jì)算

采用黑白瓶定氧法測(cè)定。用虹吸法將黑白瓶裝滿經(jīng)過(guò)不同劑量UV-B輻射處理的藻液，藻液加入前充分爆氣，使其CO2和空氣中CO2處于平衡狀態(tài)，然后塞緊瓶塞，使之進(jìn)行光合作用。反應(yīng)過(guò)程中光源為40 W的白色日光燈，光強(qiáng)控制為3000lx（～60μmol·m-2·s-1），溫度設(shè)置為（19±1）℃，反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為50 min。反應(yīng)終止后用YSI DO200型溶氧儀測(cè)定溶氧濃度，計(jì)算單位水體中氧的增加量，以此表示單位水體中藻的凈光合速率，并計(jì)算相對(duì)光合速率：

相對(duì)光合速率=（處理組凈光合速率／對(duì)照組凈光和速率）×100%。

1.6數(shù)據(jù)分析

以單因素方差分析分析分別檢驗(yàn)不同濃度下，菲、芘和蒽對(duì)3中赤潮藻光合速率的影響。數(shù)據(jù)分析前分別以Levene’s檢驗(yàn)和Shapiro-Wilk檢驗(yàn)驗(yàn)證方差齊性和正態(tài)性。顯著性水平設(shè)定為α=0.05，數(shù)據(jù)分析采用IBM SPSS 19.0（SPSS Inc，U.S.）進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1菲、芘和蒽暴露條件下赤潮異彎藻光合速率的變化

菲、芘和蒽暴露條件下赤潮異彎藻光合速率的變化顯示出一定的規(guī)律性（見圖1），在本實(shí)驗(yàn)選擇的最低處理濃度，即0.03 mg·L-1暴露下，菲對(duì)赤潮異彎藻的光合速率沒(méi)有明顯的影響（P＞0.05），芘和蒽處理使赤潮異彎藻的光合速率都有所提高（P＜0.05），與對(duì)照組相比差異顯著，顯示出二者在低濃度下的刺激作用。其次，當(dāng)處理濃度提高到0.06 mg·L-1時(shí)，菲處理對(duì)赤潮異彎藻的光合速率明顯降低，與對(duì)照組相比差異極顯著（P＜0.01），芘和蒽處理對(duì)赤潮異彎藻的光合速率沒(méi)有顯著的影響（P＞0.05）。隨著處理濃度的繼續(xù)提高，赤潮異彎藻的光合速率明顯下降，與對(duì)照組相比差異顯著（P＜0.01），說(shuō)明高濃度的PAHs暴露對(duì)赤潮異彎藻光合作用有顯著抑制作用。根據(jù)相對(duì)光合速率的變化求得菲、芘和蒽對(duì)赤潮異彎藻光合速率的96 h· EC50分別為0.089、0.110和0.124 mg·L-1。

圖1 3種多環(huán)芳烴處理對(duì)赤潮異彎藻光合速率的影響Fig.1 The effects of three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons treatment on photosynthetic rate of Heterosigma akashiwo

2.2菲、芘和蒽暴露條件下中肋骨條藻光合速率的變化

在3種多環(huán)芳烴-菲、芘和蒽暴露條件下中肋骨條藻光合速率的變化同樣顯示出類似的規(guī)律性（見圖2）。在本實(shí)驗(yàn)選擇的最低暴露濃度（0.03 mg·L-1）條件下，菲、芘和蒽引起中肋骨條藻的光合速率有所提高，與對(duì)照組相比差異顯著（P＜0.05）。其次，隨著處理濃度的不斷提高，中肋骨條藻的光合速率逐漸下降。當(dāng)濃度大于0.06 mg·L-1時(shí)，與對(duì)照組相比光合速率的下降極顯著（P＜0.01），說(shuō)明高濃度的PAHs暴露對(duì)中肋骨條藻的光合作用有顯著抑制作用。根據(jù)相對(duì)光合速率的變化求得菲、芘和蒽對(duì)中肋骨條藻光合速率的96 h·EC50分別為0.103、0.127和0.138 mg·L-1。

圖2 3種多環(huán)芳烴處理對(duì)中肋骨條藻光合速率的影響Fig.2 The effects of three polycyclic aromatic hydrocarbons treatment on photosynthesis rate of Skeletonema costatum

2.3菲、芘和蒽暴露條件下亞歷山大藻光合速率的變化

菲、芘和蒽暴露條件下，亞歷山大藻光合速率的變化見圖3。在本實(shí)驗(yàn)選用的較低處理濃度（0.03和0.06 mg·L-1）暴露條件下，3種多環(huán)芳烴-菲、芘和蒽對(duì)亞歷山大藻光合速率的影響總體上不明顯，有時(shí)甚至出現(xiàn)提高的現(xiàn)象。當(dāng)濃度達(dá)到0.09 mg·L-1時(shí)，蒽處理對(duì)亞歷山大藻的光合速率仍然沒(méi)有明顯影響，與對(duì)照組相比差異不顯著（P＞0.05）。當(dāng)菲、芘和蒽處理濃度提高到最高0.15 mg·L-1時(shí)，亞歷山大藻的光合速率出現(xiàn)明顯下降，與對(duì)照組相比差異極顯著（P＜0.01），這充分說(shuō)明高濃度的PAHs暴露對(duì)亞歷山大藻的光合作用有顯著抑制作用。根據(jù)相對(duì)光合速率的變化求得菲、芘和蒽對(duì)亞歷山大藻光合速率的96 h· EC50分別為0.116、0.131和0.141 mg·L-1。

圖3 3種多環(huán)芳烴暴露條件下對(duì)亞歷山大藻光合速率的變化Fig.3 The effects of three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons on photosynthetic rate of Alexandrimu tamarense Balech

2.4 3種PAHs和UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下赤潮異彎藻光合速率的變化

菲、芘、蒽與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下赤潮異彎藻光合速率的變化見圖4。結(jié)果表明，UV-B輻射加重了3種PAHs在單獨(dú)暴露條件下對(duì)赤潮異彎藻光合速率的抑制效應(yīng)。與單獨(dú)暴露條件下的結(jié)果（見圖1）相比，赤潮異彎藻的光合速率顯著下降。芘和蒽在單獨(dú)暴露濃度為0.03 mg·L-1時(shí)，光合速率呈現(xiàn)出升高的現(xiàn)象（見圖1），但是當(dāng)附加0.3 J·m-2UV-B輻射后，光合速率呈現(xiàn)出降低的現(xiàn)象（見圖5）。另一方面，0.3 J·m-2的UV-B輻射引起了菲、芘和蒽對(duì)赤潮異彎藻毒性大小的改變，圖1、4比較發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)暴露條件下菲、芘和蒽對(duì)赤潮異彎藻毒性大小是菲＞芘＞蒽（見圖1），菲的毒性最大；在與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下，菲、芘、蒽對(duì)赤潮異彎藻毒性大小是芘＞菲＞蒽（見圖4），芘的毒性最大。

圖4 3種多環(huán)芳烴與UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下赤潮異彎藻光合速率的變化Fig.4 The joint effects of three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons and UV-B radiation on photosynthetic rate of Heterosigma akashiwo

2.5 3種PAHs和UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下中肋骨條藻光合速率的變化

菲、芘、蒽與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下中肋骨條藻光合速率的變化見圖5。結(jié)果表明，UV-B輻射同樣加重了3種PAHs在單獨(dú)暴露條件下對(duì)中肋骨條藻光合速率的抑制效應(yīng)。與單獨(dú)暴露條件下的結(jié)果（見圖2）相比，中肋骨條藻的光合速率顯著下降。3種PAHs在單獨(dú)暴露濃度為0.03 mg·L-1時(shí)，光合速率呈現(xiàn)出升高的現(xiàn)象（見圖2），但是當(dāng)附加0.3 J·m-2UV-B輻射后，光合速率呈現(xiàn)出降低的現(xiàn)象（見圖5）。另一方面，0.3 J·m-2的UV-B輻射引起了菲、芘和蒽對(duì)中肋骨條藻毒性大小的改變，圖2、5比較發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)暴露條件下菲、芘和蒽對(duì)中肋骨條藻毒性大小是菲＞芘＞蒽，菲的毒性最大（見圖2）；在與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下，菲、芘、蒽對(duì)中肋骨條藻毒性大小是芘＞菲＞蒽，芘的毒性最大（見圖5）。

圖5 3種多環(huán)芳烴與UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下中肋骨條藻光合速率的變化Fig.5 The joint effects of three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons and UV-B radiation on photosynthetic rate of Skeletonema costatum

2.6 3種PAHs和UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下亞歷山大藻光合速率的變化

菲、芘、蒽與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下亞歷山大藻光合速率的變化見圖6。結(jié)果表明，UV-B輻射仍然加重了3種PAHs在單獨(dú)暴露條件下對(duì)亞歷山大藻光合速率的抑制效應(yīng)。與單獨(dú)暴露條件下的結(jié)果（見圖3）相比，亞歷山大藻的光合速率顯著下降（見圖6）。另一方面，0.3 J·m-2的UV-B輻射引起了菲、芘和蒽對(duì)亞歷山大藻毒性大小的改變，圖3、6比較發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)暴露條件下菲、芘和蒽對(duì)亞歷山大藻毒性大小是菲＞芘＞蒽，菲的毒性最大（見圖3）；在與UVB輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合暴露條件下，菲、芘、蒽對(duì)亞歷山大藻毒性大小是芘＞菲＞蒽，芘的毒性最大（見圖6）。

圖6 3種多環(huán)芳烴與UV-B輻射聯(lián)合暴露條件下亞歷山大藻光合速率的變化Fig.6 The joint effects of three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons and UV-B radiation t on photosynthetic rate of Alexandrimu tamarense Balech

3 討論

3.1 3種多環(huán)芳烴對(duì)赤潮微藻光合速率影響的差異性分析

不同類型的污染物對(duì)同一種生物的毒性往往顯示出很大的差異，即使是同一類型的污染物（有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥和多溴聯(lián)苯醚等），由于化學(xué)結(jié)構(gòu)不同其對(duì)生物的毒性大小也會(huì)出現(xiàn)較大差異。研究指出三苯基錫對(duì)海洋微藻的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三丁基錫［16］。有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)害蟲和其他非靶生物的毒性大小也不相同，這與它們?cè)诨瘜W(xué)結(jié)構(gòu)上的差異緊密相關(guān)［17］。鄒立等［18］研究了11種有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)海洋亞心形扁藻的毒性效應(yīng)并分析了構(gòu)效關(guān)系，指出這11種有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)扁藻的毒性大小各不相同，并與它們化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異密切相關(guān)。王娜等［19］報(bào)道了6種有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)浮游生物毒性大小的構(gòu)效關(guān)系，同樣證實(shí)有機(jī)磷農(nóng)藥的毒性大小主要取決于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)。多溴聯(lián)苯醚是一類新興的有機(jī)污染物，其對(duì)海洋生物的毒性大小差異顯著并與自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。研究表明，高溴代多溴聯(lián)苯醚的毒性往往大于低溴代多溴聯(lián)苯醚［20］。本文選用的3種PAHs對(duì)3種赤潮微藻（赤潮異彎藻、中肋骨條藻和亞歷山大藻）光合速率抑制作用的大小同樣顯示出一定的差異性，這可能與他們因化學(xué)結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致的毒性大小差異有關(guān)。這與作者前期以菲、芘、蒽為毒物，以赤潮微藻（赤潮異彎藻、中肋骨條藻和亞歷山大藻）為受試生物開展的關(guān)于對(duì)微藻生長(zhǎng)和類胡蘿卜素含量影響的研究結(jié)果一致［13-14］。

3.2多環(huán)芳烴和UV-B輻射對(duì)赤潮微藻的聯(lián)合效應(yīng)

有關(guān)多環(huán)芳烴和UV-B輻射對(duì)海洋生物的聯(lián)合作用在國(guó)內(nèi)外已有許多工作。Gala等［11］和唐學(xué)璽等［12］通過(guò)各自的研究指出，在多環(huán)芳烴（PAHs）單獨(dú)暴露條件下，浮游植物的DNA受到傷害，生長(zhǎng)和光合作用被抑制；當(dāng)附加UV-B輻射時(shí)，這種傷害和抑制效應(yīng)明顯加強(qiáng)。其機(jī)理［21-22］在于當(dāng)多環(huán)芳烴受到UV-B輻射時(shí)發(fā)生了光敏化，產(chǎn)生了對(duì)生物體有間接氧化傷害作用的活性氧自由基，繼而加劇了多環(huán)芳烴對(duì)海洋微藻的傷害效應(yīng)。另有研究表明，多環(huán)芳烴進(jìn)入生物體內(nèi)會(huì)選擇性地積累在細(xì)胞的溶酶體中，而當(dāng)生物體再次受到UV-B輻射時(shí)，積累在溶酶體中的多環(huán)芳烴又會(huì)發(fā)生光敏化作用，對(duì)溶酶體造成間接的氧化傷害［23-24］。對(duì)魚類的研究工作表明，多環(huán)芳烴往往會(huì)選擇性地積累在魚類鰓細(xì)胞中并產(chǎn)生毒性作用，而當(dāng)魚類繼續(xù)受到UV-B輻射時(shí)，其毒性可以上千倍地提高［25］。本文選擇的3種多環(huán)芳烴對(duì)3種赤潮微藻都表現(xiàn)出了較高的毒性，與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合作用時(shí)，毒性更大。蔡恒江等［15］的工作證實(shí)，0.3 J·m-2的UV-B輻射劑量單獨(dú)作用時(shí)，對(duì)這3種赤潮微藻（亞歷山大藻、中肋骨條藻和赤潮異彎藻）沒(méi)有表現(xiàn)出毒性作用。所以作者判斷，UV-B輻射很可能引發(fā)了3種多環(huán)芳烴的光敏化，導(dǎo)致了活性氧自由基的爆發(fā)產(chǎn)生，繼而造成了赤潮微藻的間接氧化傷害。

3.3聯(lián)合作用下多環(huán)芳烴毒性大小發(fā)生變化的原因

在單獨(dú)暴露條件下，3種多環(huán)芳烴對(duì)3種赤潮微藻毒性大小都是菲＞芘＞蒽，菲的毒性最大，蒽的毒性最小，芘的毒性位于其間；當(dāng)菲、芘和蒽分別與UV-B輻射（0.3 J·m-2）聯(lián)合作用時(shí)，對(duì)3種赤潮微藻的毒性大小依次是芘＞菲＞蒽，芘的毒性最大。毒性大小的改變很可能與菲、芘和蒽的光敏化差異密切相關(guān)。已證實(shí)，積累在生物體內(nèi)的多環(huán)芳烴在UV-B輻射條件下發(fā)生光敏化作用，進(jìn)而對(duì)生物體造成間接的氧化傷害［23-24］。文本選擇的菲、芘和蒽具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以三者在UV-B輻射暴露條件下發(fā)生光敏化的程度必然存在差異。因此推測(cè)，與菲和蒽相比，芘的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征可能更容易在UV-B輻射下發(fā)生光敏化，產(chǎn)生更多的有氧化傷害作用的活性氧自由基，因此表現(xiàn)出更高的毒性作用。

海洋生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，其中的污染物以不同性質(zhì)、不同種類、不同水平的復(fù)合體系共存。這些污染物之間可以通過(guò)矢量加和、協(xié)同或拮抗作用對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜的影響，導(dǎo)致生物群落和生物資源產(chǎn)生一系列不可逆的影響。闡明多種典型海洋污染物的復(fù)合作用對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的效應(yīng)和本質(zhì)是必須面對(duì)的一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。

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Study on the Effects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons on the Photosythesis in Red Tide Microalgae

TANG Xue-Xi1，WANG Ming1，ZHANG Jun2，ZHANG Huan-Xin1，ZHANG Zhi-Peng1，LIU Cheng-Yue1
（1.Ecology Laboratory，Ocean University of China，Qingdao 266003，China；2.College of Marine Science，Kunsan National University，Kunsan 573701，Korea）

The photosynthesis responses of Heterosigma akashiwo，Skeletonema costatum and Alexandrium tamarense Balech to polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）exposure treatment was studied by experimental ecology methods.The results showed that lower concentration of phenanthrene，pyrene and anthracene could promote the photosynthesis of Heterosigma akashiwo，Skeletonema costatum and Alexandrium tamarense Balech.However，higher concentration of phenanthrene，pyrene and anthracene exhibited inhibition to photosynthesis rate.The 96 h·EC50values of phenanthrene，pyrene and anthracene treatment to photosynthesis of Heterosigma akashiw were 0.89，0.110 and 0.124 mg·L-1respectively，and that to Skeletonema costatum were 0.103，0.127 and 0.138 mg·L-1and to Alexandrium tamarense Balech were 0.116，0.131 and 0.141 mg·L-1.The results indicated that three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons exhibited certain toxicity to red tide microalgae，and toxicity of phenanthrene was strongest.The combination of 0.3 J·m-2UV-B radiation and polycyclic aromatic hydrocarbons intensified the inhibition to photosynthesis rate，which declined more significantly than single exposure in polycyclic aromatic hydrocarbons in three species of red tide microalgae.On the other hand，it changed the three PAHs toxicity in a certain extent，which was strongest in pyrene.

UV-B radiation；Polycyclic Aromatic Hydrocarbons；Heterosigma akashiwo；Alexandrium tamarense Balech；Skeletonema costatum；photosynthesis

Q 89

A

1672-5174（2014）10-080-06

責(zé)任編輯 高 蓓

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)-山東省人民政府海洋科學(xué)研究中心聯(lián)合資助項(xiàng)目（U1406403）資助

2014-08-03；

2014-08-28

唐學(xué)璽（1965-），男，教授，博導(dǎo)，主要從事海洋生態(tài)毒理學(xué)的研究工作。E-mail：tangxx＠ouc.edu.cn