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铜对鱼的生物有效性及有效态铜的长期监测方法研究

作　者: 梁涛
导　师: 陶澍
学　校: 北京大学
专　业: 自然地理
关键词: 铜 形态 生物有效性 鱼 阳离子树脂 半透膜 环境监测
分类号: X503.225
类　型: 博士论文
年　份: 1998年
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内容摘要


在实验室条件下研究了铜对彩虹方头鱼Paracheirodon的生物有效性。在观察实验鱼对人工河水中不同形态铜(游离态、络合态、吸附态、食物中铜)积累特征的基础上,对比了鱼体(去鳃)和鱼鳃对铜吸收量的差异,并考察了铅对实验鱼吸收铜的影响以及鱼对铜吸收的动力学过程。在实验室条件下探讨了有效态铜的长期监测方法──树脂-半透膜囊法。探讨了树脂-半透膜囊对铜的吸收能力、树脂类型的选择、吸收容量以及洗脱方法,并对影响树脂-半透膜囊吸收量的主要因素(水温、天然水杂质、半透膜孔径、铅)及影响程度进行了分析,进而研究了树脂-半透膜囊对各种形态铜(游离态、络合态、吸附态)的吸收作用及吸收动力学过程。利用天津污水养鱼的背景条件,对用树脂-半透膜囊模拟鱼吸收进行了室内和实地研究。在对比实验室条件下人工河水、养鱼污水中鱼和树脂-半透膜囊对铜的吸收量的同时,也对实地放置的树脂-半透膜囊与当地鱼塘鲤鱼肌肉和鱼鳃中铜的吸收量进行了对比。研究结果表明:在铜对鱼的生物有效性方面,彩虹方头鱼既可以通过鱼鳃和体表从水相中摄入游离态、吸附态的铜,也可以通过进食摄入食物中的铜;鱼体和鱼鳃中铜积累量与静态实验持续时间以及水相游离铜的浓度成正相关关系;天然水中富里酸的存在可明显降低铜对鱼的生物有效性;鳃部积累量较鱼体其余部分高一个数量级,并且其从水相富集铜的速率显著高于鱼体其他部分,经摄食获取的铜首先积累在鱼体内(非鳃部);鱼鳃和鱼体(去鳃)铜吸收量的比值随时间的推移而增加,但增长速率逐渐变缓;对于铜和铅共存的体系,鱼对铜和铅的吸收表现出明显的协同作用。本研究所提出装填Chelex-100螯合树脂的半透膜囊能够有效地、选择性地吸收水相微量游离态铜,其选择系数较常量离子高出4个数量级以上,并且吸附在树脂上的重金属可以用稀酸快速、高效地洗脱出来;装填0.47ml树脂的半透膜囊的吸附容量足以维持数月的监测周期;天然水杂质的存在(尤其是鱼体分泌物和藻类)对树脂-半透膜囊的吸收有显著的影响;在一定温度范围内,温度的升高可导致树脂-半透膜囊的吸收量呈现近似线性的增长;树脂-半透膜囊的吸收量与水相铜浓度以及半透膜囊孔径的非整数次幂成正比,其关系可以一般性地表述为如下曲面方程:M = a×[Cu]×S n,其中M、[Cu]和S分别代表吸收量、水相铜浓度和半透膜的孔径;在铜和铅共存体系下,一种金属离子浓度的升高对树脂-半透膜囊的吸收另一种金属没有明显影响。吸附态铜以及与EDTA、水生富里酸以及天然河水中各种有机配位体结合的铜络合物均不能被半透膜囊所吸收,配位体含量对吸收量影响的定量关系因配位体不同而有所差异。对比树脂-半透膜囊和鱼对铜的吸收量可以发现:在实验室条件下,无论是人工河水还是养鱼污水,投放的树脂-半透膜囊的金属吸收量、鱼体和鱼鳃的金属富集量均与水相游离金属的浓度相关;人工河水、养鱼污水中树脂-半透膜囊的金属吸收量与彩虹方头鱼的金属富集量也呈现明显的相关关系;在野外条件下,投放的树脂-半透膜囊的铜吸收量与实地采集的鲤鱼肌肉和鱼鳃的铜富集量变化趋势一致。由此推断,利用树脂-半透膜囊来进行水环境中微量金属有效态含量的监测是可行的,其吸收量能够反映一定时间内水环境中水生生物的金属富集量。

全文目录


前言  2-3
摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一部分 水环境中铜对鱼的生物有效性  9-26
  第一章 水环境中重金属形态及其生物有效性的研究进展  9-13
    第一节 重金属形态及生物有效性关系的研究意义和研究手段  9
    第二节 生物对重金属的吸收  9-12
    第三节 影响生物对重金属吸收的主要因素  12-13
  第二章 研究目的和研究方法  13-17
    第一节 研究目的  13-14
    第二节 研究方法  14-17
  第三章 研究结果与讨论  17-26
    第一节 实验鱼对不同形态铜的吸收  17-20
    第二节 鱼体（去鳃）和鱼鳃中铜富集量的对比  20-21
    第三节 铅对实验鱼吸收铜的影响  21-23
    第四节 实验鱼对铜吸收的动力学过程  23-24
    第五节 结论  24-26
第二部分 水环境中有效态铜的长期监测方法  26-42
  第四章 水环境中重金属形态分析方法的研究进展  26-28
    第一节 水环境中重金属的化学形态概述  26
    第二节 水环境中重金属形态分析的方法  26-27
    第三节 重金属化学形态的平衡计算  27-28
  第五章 研究目的和研究方法  28-32
    第一节 研究目的  28-29
    第二节 研究方法  29-32
  第六章 结果与讨论  32-42
    第一节 树脂-半透膜囊方法的可行性预备研究  32-34
    第二节 影响树脂-半透膜囊吸收铜的主要因素  34-37
    第三节 树脂-半透膜囊对不同形态铜的吸收作用  37-40
    第四节 树脂-半透膜囊对铜吸收的动力学过程  40-41
    第五节 结论  41-42
第三部分 树脂-半透膜囊与鱼对铜吸收的对比研究  42-57
  第七章 与树脂-半透膜囊法有关的研究进展  42-43
    第一节 树脂-半透膜囊法在土壤方面的相关研究  42
    第二节 树脂-半透膜囊法在水环境中的相关研究  42-43
  第八章 研究目的和研究方法  43-46
    第一节 研究目的  43
    第二节 研究方法  43-46
  第九章 结果与讨论  46-57
    第一节 人工河水中树脂-半透膜囊与鱼吸收铜的对比  46-48
    第二节 养鱼污水中的鱼和半透膜囊吸收铜的室内对比研究  48-53
    第三节 养鱼污水中的鱼和半透膜囊吸收铜的实地对比研究  53-56
    第四节 树脂-半透膜囊的应用前景探讨  56-57
    第五节 结论  57
结论  57-58
参考文献  58-65
附录A 原始实验数据  65-72
附录B 研究生在读期间完成和发表的论文目录  72-73
致谢  73

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 一般性问题 > 环境污染的危害 > 对生物的危害 > 动物 > 鱼类、水产
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