利用多种生物标志物识别海水有机磷农药初步研究

论文摘要

有机磷农药(OPs)由于具有杀虫力强、适用范围广等特点,成为目前农业生产中使用最为广泛的一类杀虫剂,农药在使用过程中,会随着降水和灌溉水在地表流失进入江河湖泊,并最终汇入海洋,造成了海水OPs的严重污染。因此,开发快速灵敏的检测技术十分必要。生物标志物法由于具有生产成本低、分析速度快等优点,在海洋OPs的自动、连续、在线检测方面具有重要的应用价值,备受人们关注。目前,动物体内胆碱酯酶等生物标志物常用来表征环境中OPs的污染水平,但是,近岸海水中常常含有一种以上的OPs,生物标志物所体现的活性变化实际上反映了这一类农药的总量,并不能说明环境中是否存在某一种OPs。为此,正确识别海水中OPs的种类尤为重要。不同生物来源胆碱酯酶对OPs的敏感性存在差异,本研究选用三种不同来源的胆碱酯酶(鲅鱼AChE、电鳗AChE、马血清BChE)作为生物标志物,比较了它们对马拉硫磷、甲基对硫磷、毒死蜱三种OPs的敏感性。结果表明,鲅鱼AChE对甲基对硫磷和毒死蜱的敏感性差别较小,但强于对马拉硫磷的敏感性;电鳗电器官AChE对甲基对硫磷和马拉硫磷的敏感性比其对毒死蜱的敏感性强,但相差不大;马血清BChE对三种OPs敏感性都比较弱。胆碱酯酶对OPs的响应程度受到许多非生物学因子(水样的pH值、抑制时间、反应温度等)的影响。本研究以海水为基质,并通过氧化剂次氯酸钠(NaClO)对海水中的甲基对硫磷和马拉硫磷进行预氧化,以提高其对马血清BChE抑制作用,由此优化得到三种生物标志物的最佳抑制条件,鲅鱼脑组织AChE和电鳗电器官AChE对三种农药产生最大响应的反应条件为:体系温度35~37℃、海水pH值为7~8、反应时间至少30min。预氧化的两种海水对马血清BChE抑制的最佳pH值为6,而未氧化的毒死蜱对马血清BChE抑制的最佳pH值为7,温度35~37℃,反应时间至少30min。在此基础上,选出了对三种酶都适合的条件(pH=7;温度:35℃;时间:30min),在相同条件下研究了三种胆碱酯酶对海水中单一OPs的响应。10~500μg/L的农药浓度范围内,三种胆碱酯酶的活性抑制率都随着农药浓度的增大而上升,但是在响应幅度上存在很大差别,从而找到了适于识别海水中OPs种类的典型特征,只有甲基对硫磷和马拉硫磷浓度小于100μg/L,毒死蜱浓度在300~350μg/L之间,由于三种酶的活性抑制率之间无显著差异,无法通过酶的响应值进行鉴别。其它浓度范围都可选择相应的生物标志物对OPs进行识别。通过制定的单一种类OPs的识别路线,采用含有单一OPs的模拟海水样品,对所制定的识别方法的有效性进行检验,正确识别率达到73.3%。综上所述,利用多种生物标志物的响应可以对海水中单一OPs进行快速的识别,且具有较高的正确识别率,生物标志物法有望为海水中OPs的定性识别提供一种简便、快捷的手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 有机磷农药的性质及分类
• 3 有机磷农药的检测技术
• 4 研究目的和主要内容
• 参考文献
• 第二章 几种胆碱酯酶对海水中三种OPs 的敏感性初步比较
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果与分析
• 4 讨论
• 参考文献
• 第三章 鲅鱼和电鳗AChE 对海水中三种OPs 响应条件优化
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 参考文献
• 第四章 马血清BChE 对海水中三种OPs 的响应条件优化
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 参考文献
• 第五章 基于三种胆碱酯酶响应特征的海水有机磷农药识别初步研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果与讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 1 结论
• 2 进一步研究方向
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间发表论文情况