不同海洋微藻对石油污染的响应差异

耿沙沙, 刘 晨, 张少宁, 周成旭, 叶央芳, 骆其君, 严小军



不同海洋微藻对石油污染的响应差异

耿沙沙, 刘 晨, 张少宁, 周成旭, 叶央芳, 骆其君, 严小军

(宁波大学 海洋学院, 浙江 宁波 315211)

微藻对油污染物的不同响应, 势必造成其群落种类组成和结构的变化, 进一步影响海洋生态系统的变迁。由于油污染对于浮游植物的影响具有污染源及生物响应的多样性、多维度性和复杂性, 产生影响的时效长但可显示度低等特点, 造成该研究领域的极大限制。作者以石油标准品20-3和3种石油化学品(双酚、对苯二甲酸、对二甲苯)作为油污染源, 利用多孔板高通量检测方法及大数据处理分析软件Simca-P, 对中国沿海常见单种微型藻类的种群消长受油污染影响进行了研究。以石油标准品20-3为油污染源, 分析了31株微藻增殖对不同油标浓度的不同响应; 利用Simca-P软件对3种不同浓度的石油化学品对4种典型微藻(柔弱角刺藻()、球等鞭金藻()、东海原甲藻()、剧毒卡罗藻())增殖的影响进行了比较分析。研究结果显示: 不同种类微藻因油污种类及其浓度不同, 其响应存在显著差异。利用多孔板以及微藻的吸光特征, 可以高通量快速筛查不同微藻对不同油污及其不同浓度的响应差异, 并利用计算机软件对大数据的分析能力, 挖掘和比较不同微藻与不同油污之间的相互关系, 从而就油污染对微藻影响这种多维度复杂关系进行研究。

海洋微藻; 油污染; 种群增殖; 大数据

来源于生活污水、石油及其化学制品等的油污是海洋富营养化重要的有机污染源[1-2]。微型藻类构成了海洋初级生产力, 其种类组成、生物量、种群消长以及群落结构与海区生态系统的稳定和健康密切相关。[3-7]。不同种类的微藻, 受复杂多样的油污染源影响时, 其生理生化响应是不同的, 并且在不同季节[8]、不同营养盐环境条件下[9], 微藻群落中不同种类对油污染的响应差异也显著不同, 从而形成了不同微藻种间竞争能力的差异, 因此可能造成群落结构演变进而影响海洋生态系统[10]。在石油污染严重的海区, 赤潮的发生概率增加, 虽然不同种类赤潮的发生机理各异, 但应考虑海域油污染的影响[11-12]。

与其他生物种类受油污染而发生显著的可见度反应不同, 油污染对于浮游植物的影响具有污染源、生物响应的多样性、多维度性和复杂性等特点, 而且产生影响的时效性长和可显示度低[13-16]。

海洋富营养化问题中, 相对于无机营养盐的大量研究而言, 关于油污染对海洋浮游植物影响的研究, 则在方法学、生理指标、易感和耐受种类差异等方面都具有显著的复杂性[17-19]。究其原因, 主要在于

石油污染或其他油污染是一类复杂的多源性污染物, 其组成成分在各时间各案例中都可能各不相同; 另一方面, 微藻种类繁多, 且彼此相互作用。油污染和微藻都属于多维度变动, 研究其相互关系常出现大量复杂数据关系, 因此造成该领域的基础研究及方法学方面的极大困难。

作者利用自养微藻具有在可见光区吸光特征, 在多孔培养板上对大量不同微藻进行同期高通量检测, 分析不同微藻种类受油污影响的种群消长情况; 利用Simca-P软件进行多变量主成分分析, 研究不同微藻对典型油污的响应特征及彼此差异, 以期为油污染影响海洋生态系统的研究提供典型微藻案例以及方法学上的参考。

1 材料与方法

1.1 石油标准品及石油化学品

石油标准品为20-3石油标准, 购自国家海洋局环境监测中心, 产品规格为1 g/L。石油化学品为双酚、对苯二甲酸、对二甲苯(分析纯, Sigma, USA)。

1.2 藻种及其培养条件

微藻藻种取自宁波大学微藻种质库, 均为中国沿海分离纯化种。室内保种的微藻培养在f/2培养液中, 均为单种培养。用于检测的微藻均为各微藻适宜条件下经新鲜培养液培养至指数生长期时取样研究的。微藻培养于光照培养室, 温度18~20℃, 光照35~ 85μmol/(m2·s)(L︰D=12h︰12h)。本研究中所用微藻藻株信息见表1。