利用藻類熒光檢測(cè)霧霾的生物毒性研究

崔建升，趙德華，段莉麗，王立新，武 彤

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

利用藻類熒光檢測(cè)霧霾的生物毒性研究

崔建升1,2，趙德華1,2，段莉麗1,2，王立新1,2，武 彤1,2

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

霧霾中污染物成分復(fù)雜，單一評(píng)價(jià)某類污染物無(wú)法評(píng)估其綜合毒性。為了快速、準(zhǔn)確和全面地評(píng)價(jià)霧霾的綜合毒性，選用微藻葉綠素?zé)晒夥ㄟM(jìn)行生物毒性評(píng)價(jià)。以蛋白核小球藻和銅綠微囊藻為實(shí)驗(yàn)藻，以供暖期的霧霾為研究對(duì)象，分別使用溶液吸收法和濾膜稱重法采集霧霾吸收液和總懸浮顆粒物(TSP)。利用水樣熒光檢測(cè)儀檢測(cè)微藻在受到霧霾吸收液和總懸浮顆粒物浸出液脅迫時(shí)的各熒光參數(shù)(Y(Ⅱ)，NPQ，qP，ETR，F(xiàn)v/Fm)的變化情況，并進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，蛋白核小球藻在受到外源性霧霾暴露時(shí)表現(xiàn)較敏感，熒光參數(shù)下降明顯，尤其是參數(shù)NPQ在重度污染兩天的霧霾吸收液的影響下分別下降46.3%和40.2%，而銅綠微囊藻只有在總懸浮顆粒物浸出液干擾下才有明顯的表征。因此，選擇蛋白核小球藻的NPQ參數(shù)作為霧霾生物毒性的指標(biāo)是可行的。

環(huán)境毒理學(xué)；生物毒性；藻類熒光；霧霾；蛋白核小球藻；銅綠微囊藻

自2013年成為年度關(guān)鍵詞后，霧霾日益受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，這是由于它影響范圍廣，對(duì)人體的危害性大。霧霾的危害性主要來(lái)自于形成霧霾的細(xì)顆粒物(一般指PM2.5)，因PM2.5粒徑小、表面積大、活性強(qiáng)、易附帶有毒和有害物質(zhì)(例如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。由于細(xì)顆粒物所附帶的污染物種類較多，采用傳統(tǒng)的物理化學(xué)分析方法僅可分析單一污染物的濃度,并不能反映共存污染物間的復(fù)合生物效應(yīng)，也就難以直接評(píng)價(jià)霧霾的毒性特征以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。而生物毒性檢測(cè)可以直觀反映霧霾中污染物的整體生物學(xué)效應(yīng)，以此彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足[1]。

生物毒性作為污染物的基礎(chǔ)指標(biāo)之一，是國(guó)際普遍采用的綜合性監(jiān)測(cè)指標(biāo)。它可以正確反映出環(huán)境中的污染負(fù)荷與生物學(xué)效應(yīng)的關(guān)系，直觀地反映污染物對(duì)生物種群的綜合毒性[2]。早期有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，發(fā)光細(xì)菌體內(nèi)的熒光素酶受到毒性物質(zhì)的抑制會(huì)使發(fā)光強(qiáng)度減弱，并且其減弱程度與毒性物質(zhì)的濃度成一定的線性關(guān)系，于是根據(jù)這一現(xiàn)象提出了利用發(fā)光細(xì)菌指示污染物毒性的生物毒性檢測(cè)方法[3]。該方法在使用初期存在再現(xiàn)性較差、細(xì)胞發(fā)光強(qiáng)度本底差異大[4]、檢測(cè)期間發(fā)光自然變化幅度較寬、培養(yǎng)條件局限于室內(nèi)等問(wèn)題，隨著引入校正因子并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下影響因素研究的不斷深入，使得標(biāo)準(zhǔn)偏差降低，重現(xiàn)性增強(qiáng)[5]，但其仍存在一定的局限性，例如不能進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)等。

在水生毒理學(xué)研究中，藻類是水體生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，因其個(gè)體微小、繁殖速度快、對(duì)環(huán)境毒物敏感性高，被公認(rèn)為理想的生物指示物[6]；又因其在較短時(shí)間內(nèi)可反映出化學(xué)物質(zhì)對(duì)其世代及種群水平的影響，并可直接觀察細(xì)胞水平上的中毒癥狀，而得到廣泛應(yīng)用。利用藻類監(jiān)測(cè)環(huán)境污染的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：1)能夠綜合反映環(huán)境污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響；2)可直接觀察污染物對(duì)生命系統(tǒng)的危害狀態(tài)；3)可早期發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染；4)能監(jiān)測(cè)污染物的長(zhǎng)期影響。因此，筆者選用藻類作為霧霾生物毒性的指示生物。

葉綠素?zé)晒庾鳛楣夂献饔玫奶烊惶结樀玫搅藦V泛的研究和應(yīng)用。葉綠素?zé)晒猬F(xiàn)象是由傳教士BREWATER于1834年首次發(fā)現(xiàn)[7]。經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在微藻環(huán)境脅迫研究中的應(yīng)用十分廣泛，例如對(duì)有機(jī)污染物、外源性無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子等環(huán)境因子的監(jiān)測(cè)，都可以利用葉綠素?zé)晒庾鳛橹笜?biāo)來(lái)評(píng)價(jià)微藻光合作用所受到的影響，從而得出污染物對(duì)微藻生物毒性的響應(yīng)程度[8-9]。EULLAFFROY等[10]在2003年研究了幾種除草劑對(duì)斜生柵藻毒性作用的影響，研究結(jié)果表明，斜生柵藻在684 nm和735 nm處的葉綠素?zé)晒獗戎?F684/F735)可作為評(píng)價(jià)水中抑制光合作用的除草劑毒性的指標(biāo)，隨著除草劑濃度的增大，F(xiàn)684/F735值也不斷增大，且呈正相關(guān)關(guān)系。王麗等[11]在2006年利用葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)量三角褐指藻的熒光強(qiáng)度，并檢測(cè)除草劑莠去津的濃度，發(fā)現(xiàn)熒光強(qiáng)度隨莠去津濃度的增大而增大，并且莠去津的檢出限為0.5 μg/L。冉春秋等[12]在2008年分別采用無(wú)硫培養(yǎng)基和添加解偶聯(lián)劑CCCP培養(yǎng)基來(lái)研究海水綠藻(Platymonassubcordiformis)光合作用的特征，結(jié)果表明在無(wú)硫連續(xù)光照期間,光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)可保持較高放氧活性，加入解偶聯(lián)劑CCCP后，光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)光化學(xué)活性明顯被抑制。王琳等[13]在2015年利用浮游植物熒光儀研究了不同濃度的重金屬離子溶液對(duì)斜生柵藻的6個(gè)葉綠素?zé)晒馓匦詤?shù)的影響,結(jié)果表明隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)下降，且下降幅度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步增大。

本文采用富集(濃縮)采樣法和重量法(HJ 618—2011《環(huán)境空氣 PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法》)對(duì)霧霾吸收液和總懸浮顆粒物進(jìn)行采集，并測(cè)定了微藻在霧霾吸收液和總懸浮顆粒物浸出液影響下的熒光參數(shù)值，主要對(duì)Y(Ⅱ)，NPQ，qP，ETR，F(xiàn)v/Fm等5種熒光參數(shù)的變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從而可以得出微藻光合作用受到的影響程度，最終可快速準(zhǔn)確地指示霧霾對(duì)微藻的生物毒性。

1 材料與方法

1.1 儀器與實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 儀器

主要儀器設(shè)備：水樣葉綠素?zé)晒鈨x(德國(guó)沃爾茲公司提供)，大氣采樣器(青島嶗應(yīng)環(huán)境科技有限公司提供)，人工氣候箱(天津市泰斯特儀器有限公司提供)，熒光顯微鏡(德國(guó)卡爾·蔡司公司提供)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)藻種及培養(yǎng)條件

因蛋白核小球藻和銅綠微囊藻2種微藻具有對(duì)毒性物質(zhì)響應(yīng)敏感、實(shí)驗(yàn)室易培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于毒性檢測(cè)，所以本實(shí)驗(yàn)選擇這2種藻作為實(shí)驗(yàn)的供試藻。蛋白核小球藻和銅綠微囊藻均取自中國(guó)科學(xué)院野生藻種庫(kù)。

將適量藻液接種到無(wú)菌的BG11培養(yǎng)基中，進(jìn)行預(yù)培養(yǎng),取對(duì)數(shù)期的藻液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)條件：溫度為(25±1.0)℃，濕度為75% RH，光照為2 000 lx,時(shí)間設(shè)置為12 h(晝)/12 h(夜)。藻種靜置培養(yǎng)，每日定時(shí)人工搖動(dòng)培養(yǎng)瓶2次，同時(shí)更改培養(yǎng)瓶位置，以免引起光照不足。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 霧霾提取物的采集

1)霧霾吸收液的采集

在污染天氣下，量取20 mL的蒸餾水放入大氣采樣器的吸收瓶，連接裝置，進(jìn)行大氣吸收液的采集，采集時(shí)間為24 h，得到霧霾吸收液，并同時(shí)記錄采樣期間的空氣質(zhì)量情況。

2)總懸浮顆粒物的采集

在污染天氣下，利用大氣采樣器進(jìn)行總懸浮顆粒物(TSP)的采集，采集時(shí)間為24 h。采樣前后對(duì)采樣膜進(jìn)行稱重，根據(jù)儀器給出的標(biāo)準(zhǔn)采樣體積，得出當(dāng)天的TSP的質(zhì)量濃度，并同時(shí)記錄采樣期間的空氣質(zhì)量情況。

1.2.2 霧霾對(duì)藻類熒光效應(yīng)影響的測(cè)定

1)霧霾吸收液對(duì)藻類熒光效應(yīng)影響的測(cè)定

在微藻生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期(即培養(yǎng)5～6天)，取藻液與霧霾吸收液按體積比1∶1進(jìn)行混合并搖勻，同時(shí)設(shè)置空白組(蒸餾水代替吸收液)對(duì)照。混合液經(jīng)暗置15 min后，用水樣葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定藻液葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)，包括光系統(tǒng)Ⅱ的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)、光系統(tǒng)Ⅱ的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率(Y(Ⅱ))、光合電子傳遞速率(ETR)、光化學(xué)淬滅(qP)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)，取其穩(wěn)定值并記錄，對(duì)比空白組與實(shí)驗(yàn)組各熒光參數(shù)的差異，得出霧霾吸收液對(duì)微藻的各熒光參數(shù)的影響效果。

2)總懸浮顆粒物對(duì)藻類熒光效應(yīng)影響的測(cè)定

將采集的顆粒物濾膜剪碎后浸泡于100 mL蒸餾水中，30 min后過(guò)濾，得到TSP浸出液。將浸出液和微藻培養(yǎng)液按體積比1∶5加入到100 mL藻液中，以脅迫處于對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)的微藻，并同時(shí)設(shè)置空白組(蒸餾水代替吸收液)對(duì)照?；旌弦号囵B(yǎng)7天。實(shí)驗(yàn)開始后每天固定時(shí)間取0.1 mL的藻液，用浮游生物計(jì)數(shù)框在顯微鏡下計(jì)數(shù)。同時(shí)，利用水樣葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定藻液葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)，記錄藻細(xì)胞濃度(生物量)和各熒光參數(shù)在7天內(nèi)的變化情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié) 果

采樣期間均為污染天氣，具體空氣質(zhì)量情況見(jiàn)表1。利用2016-03-04和2016-03-05的霧霾吸收液以及2016-03-16至2016-03-18的TSP浸出液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 霧霾吸收液對(duì)微藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

霧霾吸收液對(duì)于蛋白核小球藻熒光參數(shù)的影響見(jiàn)表2。從表中可以看出，霧霾吸收液對(duì)于蛋白核小球藻的熒光參數(shù)均有抑制作用，對(duì)比表3中各熒光參數(shù)的抑制率，可以發(fā)現(xiàn)，在霧霾吸收液的影響下Y(Ⅱ)，ETR，qP，NPQ和Fv/Fm參數(shù)值均有下降，其中NPQ下降明顯。霧霾吸收液對(duì)銅綠微囊藻熒光參數(shù)的影響相對(duì)較弱(見(jiàn)表4和表5)。

表1 2016年3月4日、5日、16日、17日、18日采樣時(shí)的空氣質(zhì)量情況

注：表中除AQI指數(shù)外，其余參數(shù)的單位均為μg/m3。

表2 霧霾吸收液對(duì)于蛋白核小球藻熒光參數(shù)的影響

表3 霧霾吸收液對(duì)蛋白核小球藻熒光參數(shù)的抑制率

表4 霧霾吸收液對(duì)銅綠微囊藻熒光參數(shù)的影響

表5 霧霾吸收液對(duì)銅綠微囊藻熒光參數(shù)的抑制率

2.2 TSP浸出液對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響

2016-03-16至2016-03-18的TSP采樣數(shù)據(jù)如表6所示。

實(shí)驗(yàn)期間將實(shí)驗(yàn)組與空白組進(jìn)行對(duì)比，可知TSP浸出液對(duì)2種藻的抑制作用明顯，且隨TSP質(zhì)量濃度的增大，抑制作用越明顯(見(jiàn)圖1和圖2)，并且2016-03-17樣品的高質(zhì)量濃度TSP(393.74 μg/m3)對(duì)2種藻的抑制作用明顯，培養(yǎng)5天后2種藻細(xì)胞密度分別僅為空白組的64%和73%，其余2個(gè)樣品(2016-03-16和2016-03-18)所受影響相對(duì)較小。7天內(nèi)，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，TSP浸出液對(duì)2種微藻的抑制效果沒(méi)有持續(xù)增強(qiáng)，說(shuō)明霧霾顆粒物對(duì)2種微藻的持續(xù)性影響并不顯著。

表6 2016年3月16日、17日、18日TSP的采集情況

圖1 TSP浸出液對(duì)蛋白核小球藻生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of TSP extract on the growth of Chlorella pyrenoidosa

圖2 TSP浸出液對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of TSP extract on growth of Microcystis aeruginosa

2.3 TSP浸出液對(duì)微藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

實(shí)驗(yàn)期間(1～7天)，空白組和實(shí)驗(yàn)組隨著時(shí)間延長(zhǎng)，蛋白核小球藻和銅綠微囊藻的Y(Ⅱ)，NPQ，qP，ETR，F(xiàn)v/Fm均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)(見(jiàn)圖3和圖4)。實(shí)驗(yàn)開始后，與空白組對(duì)比，蛋白核小球藻的NPQ抑制作用明顯。藻細(xì)胞經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)，對(duì)比各參數(shù)，后期蛋白核小球藻的NPQ相比第3天下降尤為明顯，且實(shí)驗(yàn)組與空白組較為一致，分析原因可能與培養(yǎng)溶液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的耗盡、各類毒性物質(zhì)的積累和細(xì)胞平臺(tái)期的到來(lái)有關(guān)，由此可以得出TSP浸出液對(duì)蛋白核小球藻生長(zhǎng)前期的影響較大。

圖3 TSP浸出液對(duì)蛋白核小球藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.3 Effect of TSP extract on chlorophyll fluorescence parameters of Chlorella pyrenoidosa

同時(shí)發(fā)現(xiàn)TSP浸出液對(duì)Y(Ⅱ)，ETR和qP有較明顯的促進(jìn)作用，TSP質(zhì)量濃度越高，促進(jìn)作用越強(qiáng)。該作用具有持續(xù)性，培養(yǎng)4天后仍具有較明顯的作用。相比之下，蛋白核小球藻NPQ在培養(yǎng)1天后，實(shí)驗(yàn)組參數(shù)值為空白組的20%～40%，TSP浸出液對(duì)2種藻的Fv/Fm均呈現(xiàn)出不同程度的抑制作用，在非脅迫條件下該參數(shù)變化極小且不受物種和生長(zhǎng)條件的影響，在脅迫條件下該參數(shù)下降明顯[14]。

圖4 TSP浸出液對(duì)銅綠微囊藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.4 Effect of TSP extract on chlorophyll fluorescence parameters of Microcystis aeruginosa

3 討 論

霧霾TSP對(duì)2種藻的生長(zhǎng)具有不同程度的抑制作用，但即使高濃度的TSP作用7天后，微藻的細(xì)胞密度仍可以上升至1.3×106ind/mL(見(jiàn)圖1和圖2)，結(jié)果表明高濃度的TSP并沒(méi)有完全抑制2種藻的細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂，并且對(duì)2種藻沒(méi)有致死效應(yīng)。有研究指出，TSP浸出液中化合物離子成分復(fù)雜含有一定的重金屬離子，此外還有其他復(fù)雜化合物[15]。由此可以推測(cè)，在浸出液中許多復(fù)雜化合物容易被藻細(xì)胞吸附，隨后可與藻細(xì)胞膜結(jié)合并進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，從而影響微藻的一系列新陳代謝活動(dòng)，最終可影響藻細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。

葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)方法可以快速、靈敏、無(wú)損傷地研究各種逆境條件下對(duì)植物光合生理的影響，通過(guò)各種熒光參數(shù)的分析，可以得到光合作用過(guò)程中的多種信息[16-17]。Y(Ⅱ)表示光系統(tǒng)Ⅱ的實(shí)際光合效率，反映光系統(tǒng)Ⅱ的實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率、實(shí)際量子產(chǎn)量；NPQ表示非光化學(xué)淬滅，反映光系統(tǒng)Ⅱ吸收的能量用于耗散為熱量的比例，也就是植物耗散過(guò)剩光能為熱量的能力，即光保護(hù)能力；ETR表示光系統(tǒng)Ⅱ的相對(duì)電子傳遞速率,反映經(jīng)過(guò)光系統(tǒng)Ⅱ的相對(duì)線性電子流速率；qP表示光化學(xué)淬滅，反映光系統(tǒng)Ⅱ吸收的能量用于進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的比例，而開放態(tài)的光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心所占的比例反映了光合活性的高低；Fv/Fm表示光系統(tǒng)Ⅱ的最大光合效率，反映光系統(tǒng)Ⅱ的最大光能轉(zhuǎn)換效率、最大量子產(chǎn)量。

霧霾吸收液在急性毒性實(shí)驗(yàn)中，Y(Ⅱ)，ETR，NPQ，qP和Fv/Fm的值均有所下降。可知光系統(tǒng)Ⅱ的熱耗散能力處于較低水平，微藻細(xì)胞的光保護(hù)能力受到影響，光系統(tǒng)Ⅱ受到了干擾，導(dǎo)致微藻細(xì)胞的光化學(xué)反應(yīng)下降以及藻細(xì)胞內(nèi)的NADPH和ATP的形成減少，同時(shí)對(duì)碳的固定和同化能力下降，最終導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅱ的實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率降低。

霧霾TSP在毒性脅迫實(shí)驗(yàn)中，對(duì)2種藻的Y(Ⅱ)，qP，ETR有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)NPQ，F(xiàn)v/Fm則表現(xiàn)為抑制，結(jié)果表明TSP促進(jìn)了2種藻的光能轉(zhuǎn)化效率、實(shí)際光合效率和電子傳遞活性。反觀TSP對(duì)2種藻的生長(zhǎng)抑制，推測(cè)出TSP盡管能整體抑制2種藻的生長(zhǎng)分裂，但也促進(jìn)了單個(gè)細(xì)胞的光合效率。分析認(rèn)為藻細(xì)胞產(chǎn)生了抗逆性以適應(yīng)新環(huán)境，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的光合效率[16]。有研究發(fā)現(xiàn)藻類在湖水底泥中可以很好地適應(yīng)低溫環(huán)境，而在高溫條件下也可快速增殖分裂[19]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，低溫下三角褐指藻通過(guò)光合作用利用光能的能力受到抑制,影響了光合電子傳遞速率,但是第5天之后開始恢復(fù)，推測(cè)此現(xiàn)象與三角褐指藻的抗逆性較強(qiáng)有關(guān)[20]。也有研究發(fā)現(xiàn)，砷酸鹽在抑制三角褐指藻生長(zhǎng)的同時(shí)也會(huì)促進(jìn)其光合活性[21]；但同時(shí)也有研究結(jié)果指出，Cu2+，Zn2+，Cd2+等重金屬和石油泄露在抑制藻類生長(zhǎng)的同時(shí)又會(huì)抑制其光合活性[22-25]。有些污染物脅迫能促進(jìn)藻類DNA，RNA和蛋白質(zhì)的合成，而有些污染物的脅迫則會(huì)使其降低[26-27]。以上這些結(jié)論需要進(jìn)一步研究，目前可推斷出藻類熒光變化規(guī)律不僅和脅迫物質(zhì)有關(guān)，還與藻類個(gè)體之間的特異性差異有關(guān)，例如藻類細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蛋白核小球藻相比銅綠微囊藻，其葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化明顯(例如參數(shù)NPQ)，這是因?yàn)榈鞍缀诵∏蛟寮?xì)胞內(nèi)含有豐富的葉綠素，細(xì)胞壁薄而均勻,細(xì)胞核明顯，是一種具有高效光合作用能力的球形單細(xì)胞淡水藻。因此，蛋白核小球藻對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境變化的敏感性較強(qiáng)，且更適用于對(duì)污染物生物毒性的監(jiān)測(cè)。

4 結(jié) 論

1) 比較2種微藻對(duì)霧霾提取物的敏感程度，可以發(fā)現(xiàn)蛋白核小球藻較敏感，因此可以選擇蛋白核小球藻作為霧霾生物毒性的指示藻。

2) 蛋白核小球藻在2016-03-04和2016-03-05兩天受霧霾吸收液的影響，葉綠素?zé)晒鈪?shù)NPQ分別下降了46.3%和40.2%，因此，可以選擇蛋白核小球藻熒光參數(shù)NPQ作為對(duì)霧霾生物毒性的指示性參數(shù)。

3)TSP浸出液對(duì)蛋白核小球藻和銅綠微囊藻的細(xì)胞密度抑制作用明顯，并且TSP質(zhì)量濃度越高，抑制作用越強(qiáng)。

4)TSP浸出液對(duì)2種藻的Y(Ⅱ)，qP和ETR參數(shù)有較明顯的促進(jìn)作用，對(duì)NPQ，F(xiàn)v/Fm則表現(xiàn)為抑制，且對(duì)NPQ抑制效果尤為明顯。

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Detection of biological toxicity of haze with algae fluorescence

CUI Jiansheng1,2, ZHAO Dehua1,2, DUAN Lili1,2, WANG Lixin1,2, WU Tong1,2

(1.School of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2.Pollution Prevention Biotechnology Laboratory of Hebei Province, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

The comprehensive toxicity of haze cannot be evaluated by evaluating each pollutant separately because haze contains complex components. In order to quickly, accurately and comprehensively evaluate the comprehensive toxicity of haze, Algae chlorophyll fluorescence method is used to assess the biological toxicity. WithChlorellapyrenoidosaandMicrocystisaeruginosaused as experiment algae, and the haze in the heating period as the research object, the solution absorption method and membrane weighing method are used to collect the liquid absorption haze and total suspended particles haze (TSP), respectively. The change of fluorescence parameters (Y(Ⅱ), NPQ, qP, ETR,Fv/Fm) of single algae under the stress of the haze absorption liquid and the total suspended particulate matter are detected by water fluorescence detector. The results show thatChlorellapyrenoidosais more sensitive to exogenous haze exposure, and the fluorescence parameters decreases significantly, especially that the concentration of NPQ decreases by 46.3% and 40.2% under the influence of haze absorption in the two days of heavy pollution, whileMicrocystisaeruginosadisplays obvious characterization only in the interference of total suspended particulate matter leaching solution. Therefore, it is possible that the NPQ parameter ofChlorellapyrenoidosais selected as an indicator for haze biological toxicity.

environmental toxicology; biological toxicity; algae fluorescence; haze;Chlorellapyrenoidosa;Microcystisaeruginosa

1008-1542(2017)03-0305-08

10.7535/hbkd.2017yx03014

2016-11-02；

2017-01-02；責(zé)任編輯：王海云

國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目(2007AA092201)

崔建升(1966—)，男，河北滄州人，教授，博士，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的研究。

E-mail：cui1603@163.com

X835

A

崔建升，趙德華，段莉麗，等.利用藻類熒光檢測(cè)霧霾的生物毒性研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2017,38(3):305-312. CUI Jiansheng, ZHAO Dehua, DUAN Lili, et al.Detection of biological toxicity of haze with algae fluorescence[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(3):305-312.