氟苯尼考对近岸沉积物中生源要素生物地球化学循环的影响

论文摘要

水产养殖中使用的抗生素仅有小部分被鱼类吸收,大部分抗生素会进入水环境中。在杀灭有害病菌的同时,抗生素会对海洋生物和沉积环境产生影响,从而影响沉积物中生源要素的生物地球化学循环。本文选择在水产养殖中大量使用的氟苯尼考为研究对象,研究了其在海洋环境中的迁移转化规律,并从不同角度分析了氟苯尼考对沉积物生源要素生物地球化学循环的潜在影响。主要结果如下:建立了环境介质中氟苯尼考残留的HPLC和HPLC-MS/MS检测方法,检出限分别为40和0.01μg/L。初始浓度、温度、微生物的活性以及有机质的含量都会对氟苯尼考的降解产生影响。去除沉积物有机质前后氟苯尼考吸附系数变化不大,且随盐度、pH值、温度的升高而减小。高浓度氟苯尼考强烈抑制沉积物中细菌数量,随着氟苯尼考的降解影响变小。氟苯尼考不同程度上抑制了沉积物中的胞外酶活性、纤维分解作用、呼吸作用、（亚）硝化细菌和硫化细菌的生长,且改变了沉积物微生物群落构成。低浓度氟苯尼考对小球藻和菲律宾蛤仔的抗氧化酶活性具有诱导作用,高浓度则产生抑制作用。不同浓度氟苯尼考对菲律宾蛤仔体内的Na+K+-ATP酶活性和GR活性都有明显的抑制作用。较高浓度的氟苯尼考对小球藻生长、叶绿素的合成、蛋白质的增加有抑制作用。氟苯尼考可以导致生源要素在沉积物中出现不同程度的积累,且在沉积物纵深处影响更加明显,并对生源要素在沉积物—水界面的交换通量有明显的影响。氟苯尼考抑制了沉积物中氧化还原电位的变化和硫化物的转化。对大连近岸养殖氟苯尼考的残留调查显示,11个站位中有6个水样检测到氟苯尼考。使用过抗生素的沉积环境中微生物对氟苯尼考具有明显的抗药性,使用过抗生素,且检出了氟苯尼考的残留的区域沉积物中细菌的抗药性明显强于其它区域,且微生物多样性指数都明显低于未使用过任何抗生素的区域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 文献综述
• 1.1 海洋环境中生源要素
• 1.1.1 海洋中生源要素的来源
• 1.1.2 海洋中的碳
• 1.1.3 海洋中的氮
• 1.1.4 海洋中的磷
• 1.1.5 沉积物中生源要素生物地球化学循环的影响因素
• 1.2 近海水体中抗生素
• 1.2.1 抗生素的来源
• 1.2.2 水环境中的抗生素持久性
• 1.2.3 抗生素对环境的影响
• 1.3 氟苯尼考
• 1.4 本研究的目的、意义和内容
• 第2章 氟苯尼考的检测分析与环境行为的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 供试沉积物
• 2.1.4 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 氟苯尼考高效液相色谱方法
• 2.2.2 氟苯尼考高效液相色谱—串联质谱检测方法
• 2.2.3 氟苯尼考在环境中的降解行为
• 2.2.4 氟苯尼考在沉积物中吸附行为的研究
• 2.3 小结
• 第3章 氟苯尼考对沉积物中微生物活动的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 氟苯尼考对海洋沉积物细菌数量的影响
• 3.2.2 氟苯尼考对海洋沉积物纤维分解作用的影响
• 3.2.3 氟苯尼考对海洋沉积物呼吸作用的影响
• 3.2.4 氟苯尼考对沉积物微生物碳源利用多样性的影响
• 3.2.5 氟苯尼考对沉积物微生物群落功能多样性的影响
• 3.2.6 氟苯尼考对硝化细菌活动的影响
• 3.2.7 氟苯尼考对亚硝化细菌活动的影响
• 3.2.8 氟苯尼考对硫化细菌活动的影响
• 3.3 小结
• 第4章 氟苯尼考对沉积物中胞外酶活性的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 氟苯尼考对硝酸盐还原酶活性的影响
• 4.2.2 氟苯尼考对亚硝酸盐还原酶活性的影响
• 4.2.3 氟苯尼考对碱性磷酸酶活性的影响
• 4.2.4 氟苯尼考对纤维素酶活性的影响
• 4.2.5 氟苯尼考对过氧化氢酶活性的影响
• 4.2.6 氟苯尼考对多酚氧化酶活性的影响
• 4.3 小结
• 第5章 氟苯尼考对海洋生物的毒性效应
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验药品
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 氟苯尼考对菲律宾蛤仔超氧化物歧化酶活性的影响
• 5.2.2 氟苯尼考对菲律宾蛤仔过氧化氢酶活性的影响
• 5.2.3 氟苯尼考对菲律宾蛤仔过氧化物酶活性的影响
• +K⁺-ATP酶活性的影响'>5.2.4 氟苯尼考对菲律宾蛤仔Na⁺K⁺-ATP酶活性的影响
• 5.2.5 氟苯尼考对菲律宾蛤仔碱性磷酸酶活性的影响
• 5.2.6 氟苯尼考对菲律宾蛤仔谷胱甘肽还原酶活性的影响
• 5.2.7 氟苯尼考对小球藻生长的影响
• 5.2.8 氟苯尼考对小球藻可溶性蛋白质含量的影响
• 5.2.9 氟苯尼考对小球藻抗氧化酶活性的影响
• 5.2.10 氟苯尼考对小球藻叶绿素含量的影响
• 5.3 小结
• 第6章 氟苯尼考对沉积物中生源要素转化的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验药品
• 6.1.2 实验仪器
• 6.1.3 实验方法
• 6.2 结果与讨论
• 4-N浓度的影响'>6.2.1 氟苯尼考对沉积物间隙水中氨态氮NH₄-N浓度的影响
• 3-N浓度的影响'>6.2.2 氟苯尼考对沉积物间隙水中硝态氮NO₃-N浓度的影响
• 2-N浓度的影响'>6.2.3 氟苯尼考对沉积物间隙水中亚硝态氮NO₂-N浓度的影响
• 4-P浓度的影响'>6.2.4 氟苯尼考对沉积物间隙水PO₄-P浓度的影响
• 6.2.5 氟苯尼考对沉积物氧化还原电位的影响
• 4-N交换通量的影响'>6.2.6 氟苯尼考对沉积物—水界面NH₄-N交换通量的影响
• 3-N交换通量的影响'>6.2.7 氟苯尼考对沉积物—水界面NO₃-N交换通量的影响
• 2-N交换通量的影响'>6.2.8 氟苯尼考对沉积物—水界面NO₂-N交换通量的影响
• 4-P交换通量的影响'>6.2.9 氟苯尼考对沉积物—水界面PO₄-P交换通量的影响
• 6.2.10 氟苯尼考对沉积物中硫化物含量的影响
• 6.3 小结
• 第7章 大连近岸养殖区环境样品分析
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 实验药品
• 7.1.2 实验仪器
• 7.1.3 实验方法
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 氟苯尼考残留情况
• 7.2.2 不同来源沉积物中细菌对氟苯尼考的抗药性
• 7.2.3 不同来源沉积物样品中微生物碳源利用多样性分析
• 7.2.4 不同来源沉积物中微生物群落功能多样性分析
• 7.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历