不同海洋微藻對石油污染的響應差異

耿沙沙, 劉 晨, 張少寧, 周成旭, 葉央芳, 駱其君, 嚴小軍

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不同海洋微藻對石油污染的響應差異

耿沙沙, 劉 晨, 張少寧, 周成旭, 葉央芳, 駱其君, 嚴小軍

(寧波大學 海洋學院, 浙江 寧波 315211)

微藻對油污染物的不同響應, 勢必造成其群落種類組成和結構的變化, 進一步影響海洋生態系統的變遷。由于油污染對于浮游植物的影響具有污染源及生物響應的多樣性、多維度性和復雜性, 產生影響的時效長但可顯示度低等特點, 造成該研究領域的極大限制。作者以石油標準品20-3和3種石油化學品(雙酚、對苯二甲酸、對二甲苯)作為油污染源, 利用多孔板高通量檢測方法及大數據處理分析軟件Simca-P, 對中國沿海常見單種微型藻類的種群消長受油污染影響進行了研究。以石油標準品20-3為油污染源, 分析了31株微藻增殖對不同油標濃度的不同響應; 利用Simca-P軟件對3種不同濃度的石油化學品對4種典型微藻(柔弱角刺藻()、球等鞭金藻()、東海原甲藻()、劇毒卡羅藻())增殖的影響進行了比較分析。研究結果顯示: 不同種類微藻因油污種類及其濃度不同, 其響應存在顯著差異。利用多孔板以及微藻的吸光特征, 可以高通量快速篩查不同微藻對不同油污及其不同濃度的響應差異, 并利用計算機軟件對大數據的分析能力, 挖掘和比較不同微藻與不同油污之間的相互關系, 從而就油污染對微藻影響這種多維度復雜關系進行研究。

海洋微藻; 油污染; 種群增殖; 大數據

來源于生活污水、石油及其化學制品等的油污是海洋富營養化重要的有機污染源[1-2]。微型藻類構成了海洋初級生產力, 其種類組成、生物量、種群消長以及群落結構與海區生態系統的穩定和健康密切相關。[3-7]。不同種類的微藻, 受復雜多樣的油污染源影響時, 其生理生化響應是不同的, 并且在不同季節[8]、不同營養鹽環境條件下[9], 微藻群落中不同種類對油污染的響應差異也顯著不同, 從而形成了不同微藻種間競爭能力的差異, 因此可能造成群落結構演變進而影響海洋生態系統[10]。在石油污染嚴重的海區, 赤潮的發生概率增加, 雖然不同種類赤潮的發生機理各異, 但應考慮海域油污染的影響[11-12]。

與其他生物種類受油污染而發生顯著的可見度反應不同, 油污染對于浮游植物的影響具有污染源、生物響應的多樣性、多維度性和復雜性等特點, 而且產生影響的時效性長和可顯示度低[13-16]。

海洋富營養化問題中, 相對于無機營養鹽的大量研究而言, 關于油污染對海洋浮游植物影響的研究, 則在方法學、生理指標、易感和耐受種類差異等方面都具有顯著的復雜性[17-19]。究其原因, 主要在于

石油污染或其他油污染是一類復雜的多源性污染物, 其組成成分在各時間各案例中都可能各不相同; 另一方面, 微藻種類繁多, 且彼此相互作用。油污染和微藻都屬于多維度變動, 研究其相互關系常出現大量復雜數據關系, 因此造成該領域的基礎研究及方法學方面的極大困難。

作者利用自養微藻具有在可見光區吸光特征, 在多孔培養板上對大量不同微藻進行同期高通量檢測, 分析不同微藻種類受油污影響的種群消長情況; 利用Simca-P軟件進行多變量主成分分析, 研究不同微藻對典型油污的響應特征及彼此差異, 以期為油污染影響海洋生態系統的研究提供典型微藻案例以及方法學上的參考。

1 材料與方法

1.1 石油標準品及石油化學品

石油標準品為20-3石油標準, 購自國家海洋局環境監測中心, 產品規格為1 g/L。石油化學品為雙酚、對苯二甲酸、對二甲苯(分析純, Sigma, USA)。

1.2 藻種及其培養條件

微藻藻種取自寧波大學微藻種質庫, 均為中國沿海分離純化種。室內保種的微藻培養在f/2培養液中, 均為單種培養。用于檢測的微藻均為各微藻適宜條件下經新鮮培養液培養至指數生長期時取樣研究的。微藻培養于光照培養室, 溫度18~20℃, 光照35~ 85μmol/(m2·s)(L︰D=12h︰12h)。本研究中所用微藻藻株信息見表1。