关键词： 水生生态风险评价   模型   稻田   菌酯   水生生物  

摘要： 稻田使用农药水生生态风险评价为农药的环境安全管理提供了技术支持,在稻田使用农药登记中不可或缺。我国稻田中农药的使用量大,对稻田附近的地表水体污染严重,但我国稻田使用农药水生生态风险评价基础薄弱。开展和加强稻田使用农药水生生态风险评价的研究具有重要的现实意义。 本论文在对国外稻田使用农药水生生态风险评价程序、方法、评价技术进行研究的基础上,结合我国稻田使用农药对地表水污染的特点,进行了我国稻田使用农药对水生生物的生态风险评价技术研究,研究最终形成了我国稻田使用农药水生生态风险评价的程序、方法和技术,程序包括问题表述、分析和风险表征三个步骤,方法为四层次评价法,建立了每一层次所涉及的评价技术包括效应评价、暴露评价及风险表征等。 根据研究建立的程序、方法和技术,论文开展了嘧菌酯在稻田使用后对水生生物的危害影响研究,研究首先采用Med-Rice spreadsheet模型进行风险预测,结果表明嘧菌酯的暴露浓度为2.766gg/L；根据试验测得嘧菌酯对鲫鱼、日本沼虾和中华绒螯蟹的毒性终点值(96h LC50、48h LC50、48h LC50)分别为0.57、1.06和>1000mg/L,计算得到风险商值为0.0044、0.0025、<2.6×10-6；然后应用PRAESS模型进行风险预测,嘧菌酯的暴露浓度为3.32μg/L,计算得到风险商值为0.0047、0.0031、<3.3×10-6；接着应用“稻田-鱼塘”模拟系统对嘧菌酯在稻田使用后对水生生物的危害影响进行研究,结果表明嘧菌酯的暴露浓度为3.00μg/L,施药后15天,处理组的鲫鱼、日本沼虾和中华绒螯蟹的死亡率分别为0、2.5%和12%,嘧菌酯对鲫鱼、日本沼虾和中华绒螯蟹的风险较低,与模型预测的结果吻合。嘧菌酯在“稻田-鱼塘”模拟系统的研究结果一方面验证了模型,另一方面为嘧菌酯在稻田使用的环境安全性提供科学依据。 论文最后还应用评价体系中的第Ⅰ层次模型(Med-Rice spreadsheet)对我国长三角地区稻田常用农药进行了预测,筛选出了毒死蜱、丙溴磷、阿维菌素、三唑磷、二嗪磷、多菌灵和乙草胺7种具有中等至高风险的农药品种。

关键词： 纳米颗粒   毒性效应   水环境行为   水生生物  

摘要： 随着纳米技术的发展，纳米材料因其具有优越的光学、电学、磁学、热学、力学和机械性能，已逐渐成为商业化产品，在日常生活中得到了广泛的应用。纳米材料已逐渐渗透到我们生活的方方面面，而在其整个生命周期过程中，大量未经处理的纳米颗粒排放到环境中，给生态环境带来潜在威胁。纳米材料，作为一类新兴环境污染物，已逐渐引起人们对其造成的环境健康风险的关注。\n 本文选择3种广泛应用的纳米颗粒作为研究对象，从单一纳米颗粒(纳米银颗粒，AgNPs和纳米二氧化钛颗粒，TiO2 NPs)的环境行为研究入手，并在此基础上探讨2种纳米颗粒（AgNPs和TiO2 NPs）共暴露时的环境风险，最后研究传统环境污染物(五价砷，As(Ⅴ))与纳米颗粒（四氧化三铁纳米颗粒，Fe3O4 NPs）共存时的环境风险。研究选取梨形四膜虫（Tetrahymena Pyriformis）作为模式生物，通过检测纳米颗粒在水体中的沉降、氧化溶解和吸附行为，以及T Pyriformis对纳米颗粒的内化行为和纳米颗粒对***的毒性效应，研究和探讨纳米颗粒的环境行为及其所造成的环境风险。主要研究内容和研究成果如下:\n (1)研究天然有机质(NOM)对AgNPs光转化行为的影响。研究中测定了光照和NOM对AgNPs形貌、光学性质和氧化溶解过程的影响，分别阐述了黑暗和光照条件AgNPs与NOM相互作用的机制。结果发现，在黑暗条件下AgNPs通过低浓度NOM发生架桥作用，形成链状结构。在光照条件下，AgNPs溶液的颜色从浅黄色转变成蓝色，表征球形纳米颗粒的特征吸收峰逐渐消失，同时AgNPs的形貌从球形颗粒转变成为纳米片和不规则的团聚体。在光反应过程中，NOM能滞后蓝色溶液出现，同时减少溶液中Ag+的含量，NOM能在AgNPs表面形成包覆层，导致光衰减，并能与AgNPs竞争光子，阻碍电子的转移，发挥着还原剂和稳定剂的作用。\n (2)研究可见光照射下TiO2 NPs的毒性效应，并探讨了毒性作用机制。结果表明，TiO2 NPs主要以团聚体的形式累积在***细胞的胞质囊泡内。光照影响TiO2 NPs对***的毒性。随着光照强度的增加和光照时间的延长，TiO2 NPs对***的毒性逐渐增强。与黑暗对照组相比，在12000 Lx光照条件下，TiO2 NPs使***细胞内活性氧(ROS)水平提高了1.9倍，清除羟自由基能力平均降低(14.3±6.5)％，即使将光照12h的样品置于黑暗条件下，在TiO2 NPs的作用下，细胞内超氧化物歧化酶(SOD)的活性仍是黑暗对照组的3.9倍。在光照条件下，TiO2 NPs使***细胞内产生过量的ROS，超过了细胞的清除能力，导致氧化/抗氧化系统崩溃，引起细胞生长延迟和线粒体功能异常。所有这些结果表明，可见光能激发TiO2 NPs产生毒性，作用机制与过量ROS造成生物体氧化损伤有关。\n (3)研究不同光照模式下，TiO2 NPs和AgNPs共暴露时的环境风险以及相互作用的机制。AgNPs氧化溶解过程的检测结果表明TiO2 NPs能减少光反应过程中Ag+的释放量。细胞毒性和氧化应激指标的分析结果表明，不同光照模式能引起TiO2 NPs对AgNPs的毒性产生截然不同的影响。在黑暗、自然光照和持续光照条件下，TiO2 NPs对AgNPs的毒性分别表现为无明显效应、拮抗效应和协同效应。在光照条件下，TiO2 NPs使***细胞过氧化氢酶(CAT)活性平均下调(36.1±1.7)％。自然光照下，TiO2 NPs与AgNPs相互作用形成钝化的TiO2-Ag NPs复合体，同时减少了溶液中Ag+的含量，从而减小了AgNPs的毒性;而在持续光照条件下，形成具有活性的TiO2-Ag NPs复合体，导致协同毒性。在不同光照模式下，TiO2 NPs的存在改变了AgNPs的表面化学，引起不同的毒性效应和环境风险。\n (4)探讨Fe3O4 NPs与As(Ⅴ)对***的联合毒性。毒性分析和细胞内ROS水平的检测结果表明，在实验剂量条件下Fe3O4 NPs不仅没有毒性，而且能够促进***的生长，并能在一定程度上抑制As(Ⅴ)对***的毒性效应，但对As(Ⅴ)毒性的抑制作用随着暴露时间的延长而逐渐减弱。Fe3O4NPs能提高***细胞内ROS水平，而Fe3O4 NPs和As(Ⅴ)联合作用使***细胞内ROS水平进一步升高。Fe3O4 NPs对As(Ⅴ)具有很强的吸附作用，***内化了负载高浓度As(Ⅴ)的Fe3O4 NPs，使***

关键词： 铅   水生生物   水质基准   物种敏感度排序法   基准连续浓度   基准最大浓度   重金属   急性毒性  

摘要： 水质基准是制定水质标准和环境管理的基础。本论文参照美国环境保护署(USEPA)“推导保护水生生物及其用途的国家水质基准的技术指南”和铅基准文件,筛选出了广泛存在在我国的淡水水生生物物种,收集已有的急性和慢性毒性数据,结合课题组实验得到的部分本土生物毒性数据,研究和推导了铅对我国淡水水生生物的毒理学基准,并根据太湖流域水生生物分布情况简单推导了太湖流域铅的基准值。本论文的主要研究内容与结果如下： (1)用ICP-MS测定了太湖水体中Pb、As、Cr、Cd这四种金属浓度,发现重金属含量随季节变化小。 (2)选定氯化汞、氯化铅和亚砷酸钠,研究其对我国本土水生生物鲫鱼和大银鱼的急性毒性。结果如下：氯化汞、氯化铅和亚砷酸钠对鲫鱼的96h-LC50依次为0.13mg/L、169.47mg/L和20.28mg/L,三种重金属对鲫鱼的急性毒性顺序：氯化汞>亚砷酸钠>氯化铅。氯化汞对大银鱼胚胎的96h-LC50为0.50mg/L。 (3)铅的基准推导结果显示,我国国家尺度上铅的急性基准和慢性基准分别为65.75μg/L和1.21μg/L,与美国国家铅的基准值差异不大；太湖流域铅的急性基准和慢性基准分别为59.80μg/L和1.21μg/L,这也显示我国地表水环境质量标准I级标准值和太湖中重金属的含量基本上介于基准最大浓度CMC与基准连续浓度CCC之间,还是基本上能满足对环境水体中短期应急和长期生物效应的保护的需求。

关键词： 手性农药   对映体分离   三唑类杀菌剂   茚虫威   环境行为   生态毒性   立体选择性  

摘要： 手性农药在农业生产过程中的广泛使用,使其不可避免地进入到生物体、土壤和水体等环境系统中。手性农药的特点在于其对映异构体的物理、化学性质基本相同,但在具有手性特征的生物体内或环境中往往会表现出不同的生物活性、生态毒理及环境行为。然而,大多数手性农药至今仍是以外消旋体形式生产、销售和施用。为此,手性农药的使用与环境安全成为近几年新的热点问题。目前,有关手性农药对映异构体的环境行为和生态毒性研究还十分有限。本论文对几种典型手性农药对映体的环境行为和对非靶标水生生物的毒性进行研究。主要研究内容和结果如下： 首先,利用高效液相色谱串联质谱结合反相手性固定相法,建立了三唑类手性杀菌剂氟环唑在葡萄与土壤中对映体水平的残留分析方法,进一步通过田间茎叶喷雾法开展了氟环唑在大田条件下葡萄与土壤中的立体选择性行为研究。结果表明：氟环唑对映体在葡萄果实内的降解符合一级动力学方程(R2>0.92),并且在喷药后2h就出现明显的立体选择性。在葡萄果实内,(-)-氟环唑平均半衰期为9.3天,而其对映体(+)-氟环唑的平均半衰期为13.2天,说明优先降解(-)-氟环唑,随着施药后时间的推移,造成葡萄果实中(+)-氟环唑的富集。但是,氟环唑对映体在土壤中的降解却不符合一级动力学方程,降解大致可以分为3个阶段：上升期(0d-3d)、快速降解期(3d-7d)和相对稳定期(7d-60d)；通过对映体EF值的计算,发现其土壤降解过程中也存在明显立体选择性,而且同样是(-)-氟环唑降解快于(+)-氟环唑,易造成土壤中(+)-氟环唑的富集。 其次,比较了纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)和直链淀粉-三[(s)-α-甲基苯基氨基甲酸酯]两种手性固定相对手性三唑类杀菌剂三唑酮(TF)及其手性代谢物三唑醇(TN)共6个对映体的分离效果,结果表明纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)能实现三唑酮和三唑醇共6个对映体的较好分离。通过进一步对改性剂种类和含量的优化,最终获得了三唑酮和三唑醇对映体同时手性分离的最佳色谱条件,并利用液相色谱串联质谱结合反相手性固定相法,建立了三唑酮及其代谢产物三唑醇在麦粒、麦秆和土壤中同时提取、净化及分析的方法。在实际大田生产施药方式下,进行了三唑酮在麦粒、麦秆和土壤中的立体选择性降解代谢研究。结果表明：(1)在麦粒中三唑酮和三唑醇的残留量低于检测方法的最低定量限。(2)三唑酮在麦秆中降解迅速,两个对映体的降解趋势符合一级反应动力学规律,通过考察三唑酮的降解半衰期和EF值发现,在三个试验地中,S-(+)-三唑酮和R-(-)-三唑酮降解速率均没有显著性差别,即三唑酮在麦秆中的降解不具有立体选择性。(3)三唑酮两个对映体在土壤中的降解趋势同样也符合一级反应动力学规律,通过比较其半衰期和EF值来衡量对映体在土壤中的立体选择性强度,发现三唑酮对映体在北京和郑州采集的土壤中存在立体选择性降解,均为R-(-)-三唑酮被优先降解,造成S-(+)-三唑酮在土壤中富集。(4)进一步考查了三唑酮在麦秆和土壤中转化成三唑醇4个对映体的规律,发现三地实验中,麦秆中三唑醇4个对映体生成浓度的大小顺序依次为SR-(-)-TN> RR-(+)TN>RS-(+)-TN>SS-(-)-TN.但是,在土壤中4个对映体的生成浓度大小顺序则是RR-(+)TN>SS-(-)-tn>sr-(-)-tn>RS-(+)-TN 第三,开展了己唑醇外消旋体及两个光学纯对映体对大型溞、斑马鱼(胚胎、仔鱼、成鱼)两种非靶标水生生物的急性毒性差异研究。结果表明：己唑醇外消旋体及两个光学纯对映体对两种水生生物的急性毒性以及对斑马鱼胚胎的发育毒性都存在立体选择性,其急性毒性及致畸效应大小顺序是：(-)-己唑醇>Rac-己唑醇>(+)-己唑醇。同时,斑马鱼胚胎、仔鱼、成鱼对己唑醇及其对映体的敏感性不同,且有较明显的差异,总体上96h的LCso大小顺序为胚胎>仔鱼(3d)>成鱼,即成鱼对己唑醇及其对映体更敏感,胚胎的敏感性最低。 最后,开展了新型噁二嗪类杀虫剂茚虫威在斑马鱼体内的选择性富集以及不同对映体对斑马鱼胚胎-仔鱼的发育毒性研究。结果表明：(1)斑马鱼对茚虫威的富集存在明显立体选择性,其优先富集的是(-)-R-茚虫威；对映体在斑马鱼体内的代谢较快,在清水中恢复饲养阶段,(-)-R-茚虫威和(+)-S-茚虫威的平均半衰期分别为4.2和2.4d。(2)茚虫威外消旋体及两个光学纯对映体对斑马鱼胚胎-仔鱼发育的影响存在显著性差异。以斑马鱼的胚胎卵内自主运动、心跳次数、孵化率和致畸率为检测终点,发现茚虫威存在显著的对映体选择性毒性,其毒性大小顺序为：(-)-R-茚虫威>(+)-S-茚虫威>外消旋体。

关键词： 红碱淖   水生生物   生物多样性   生物量  

摘要： 红碱淖位于鄂尔多斯高原和毛乌素沙地交汇处,地跨陕西省神木县与内蒙古伊金霍洛旗(39003'42.17"—39008'01.53"N,109。56'02.41"—109°49'28.26"E)’(自Google Earth),周长32.78km(自Google Earth),面积32.88km2(陕西省农业遥感信息中心),是我国最大的沙漠淡水湖,素有“沙漠明珠”之称。在维持毛乌素沙区生态生态系统健康发展、涵养水源调蓄洪水、调节气候、控制侵蚀保持土壤肥力和保护珍稀野生动植物及其栖息地等方面起着极为重要的作用。近年来,红碱淖水量持续萎缩,水质矿化度提高,水生生物的多样性减少,生态环境持续恶化。 关于红碱淖水生生物物种多样性的调查历史,根据正式发表的资料,最早可追溯到2002年。谢祚浑和周一兵报道了1981年4月至1982年1月期间在红碱淖采集到的底栖动物,总种数26种,底栖动物密度324.5个/m2,生物量3970.0mg/m2。刘文盈等(2008)报道了于2006年在红碱淖共采集到的14种浮游植物、8种浮游动物、9种底栖动物。8种浮游动物中轮虫密度最大,轮虫和枝角类的生物量占绝对优势,9种底栖动物全部为水生昆虫幼虫。刘文盈等(2009)报道了2006年和2007年在红碱淖采集到的浮游植物分别为15种和18种,发现的藻类大多数是淡水普生性的广盐种或喜盐种。兰策介等(2010)报道了2008年在红碱淖3个湖湾内采集到的优势植物为篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus),底栖动物以为库蠓(Culicoides sp.)、摇蚊(Chaoborus sp.)和长足摇蚊(Tanypus sp.)为优势种。 本次实验分5月、7月、9月三个月份,调查研究了红碱淖浮游植物、浮游动物、底栖动物的物种多样性和生物量得到以下结论： 1.浮游植物共有3门3纲10目13科19属,分属蓝藻门、绿藻门、硅藻门。蓝藻门在三个月份均有优势种,绿藻门的小球藻属和毛枝藻属在7月份夏季时为优势种。浮游动物共8种,原生动物门一种,线形动物门轮虫2种,枝角桡足类共5种。三个月份均以蒙古裸腹溞和直刺北漂水蚤为优势种。底栖动物包括环节动物门2属2种,软体动物门2属2种,节肢动物门介形纲一种,昆虫纲9属10种。3个月均以摇蚊和库蠓为优势种。 2.生物量、Margalef丰富度指数、Shannon生物多样性指数、均匀度(J)、多样性阈值,三个月份的不同采样点间均无显著性差异；不同月份间,各指数有显著性差异。表明季节因素对红碱淖水生生物多样性影响大。 3.依据Margalef丰富度指数显示,红碱淖浮游生物与底栖动物的值均小于1,表明水质严重污染；依据Shannon多样性指数,浮游植物的值大于1小于2,表明红碱淖水质中度污染,物种丰富度较高,个体分布比较均匀。浮游动物、底栖动物的值大于0小于1,表明红碱淖水质重污染,物种丰富度较低,个体分布不均匀；依据多样性阈值,除了浮游动物不同采样点间计算所得值小于0.6,指示多样性差,其他生物类群值介于0.6到1.5,指示多样性一般。综合这几个参数考虑,红碱淖水质中度或重污染,生物多样性一般或较低。 4.与红碱淖历史研究数据(1981-1982,1993-1994,2008,2011)比较,红碱淖湖水中氯离子、总硬度(Ca2+、Mg2+)、矿化度呈递增趋势,PH值逐渐增大,化学需氧量显著增大。表明红碱淖水质逐步盐碱化,湖泊中有大量有机污染物。有机物污染的来源可能是化工废水、农药、有机肥料等。生物种类数减少,优势种转变。浮游植物的密度和生物量均减低；浮游动物的密度减低,生物量增加；底栖动物的密度生物量增大。表明红碱淖生物多样性降低,种群演变为少数优势种群。 5.与内蒙古、新疆、西藏的盐水湖进行横向比较,得出整个蒙新高原和西藏高原大部分盐水湖泊的特点为生物多样性低,物种数目少,物种分布不均匀,优势种的密度和生物量较大。某些地区有本地特有种,如喀纳斯湖特有水生植物竹叶眼子菜。某些物种为共有种,如水丝蚓属、摇蚊科等物种为蒙新湖泊底栖动物的优势种。

关键词： 水生生物   健康养殖   降低发病率   技术措施  

摘要： 本文论述了通过采取科学的选择养殖地点,改善优化养殖环境,增强养殖品种抗病力,控制和消灭病原体,加强饲养管理等健康养殖技术措施,建立检疫防疫体系,降低水生生物发病率,保证水生生物获得理想产量,为群众提供优质健康的水产品。

关键词： 海藻肥   农业   庄园   土地   海洋生物   水生生物   明月   欧亚板块   日喀则  

摘要： 沿着雅鲁藏布江一路向西,便是海拔3800米的美丽富庶之地——日喀则。在这块被意为"土地肥美的庄园"上,也写着一段关于明月海藻肥的故事。这是青岛式援藏的一个好案例。2.4亿年前,印度洋板块开始向北与欧亚板块碰撞挤压,引起昆仑山脉和可可西里地区的隆起。随着印度洋板块不断向北推进,以及向欧亚板块下的插入,在相对上升阶段中,世界上海拔最高、面积最大、年代最新,并且仍在隆升的青藏高原

关键词： 空泡流   声场   非线性振荡   超声波碎石   无创   海洋生物   鲸鱼   激波   波形   电磁振荡   水生生物   声空化效应   碳纳米管   声致发光   结石治疗  

摘要： 声空化主要是研究空泡在声场下的动力学及其产生的一些物理和化学现象的一门学科。这门学科有着丰富的内涵,比如传热、传质、非线性和混沌等。图1显示了单个空泡在声场下的非线性振荡。在一个空泡振荡周期内,空泡先逐渐膨胀,直到半径增加至其初始半径的数倍,然后空泡迅速地进行若干次溃灭(即空泡半径减小)。在一定的声场参数下,空泡可以产

关键词： 碳酸盐岩   水生光合生物   碳汇能力   水化学  

摘要： 随着大量研究的开展，以及对地球系统科学岩溶观认识的不断加深，岩溶作用碳循环的研究逐步向着“水-岩-气-生”相互作用方向发展。特别是近年来的研究成果，碳酸盐（包括碳酸盐岩）溶解以及水生植物的光合作用对全球碳汇的贡献也作为其中一个新的研究方向，引起了国内外的关注。而碳酸盐岩风化能否形成稳定持久碳汇很大程度上取决于风化产生的溶解无机碳(DIC)能否被水生光合生物利用及其利用程度，后者可通过地表水水化学和δ13CDIC的昼夜变化进行探讨。\n 本研究选取我国有代表性的岩溶地区的贵州省荔波县茂兰国家自然保护区拉桥村表层岩溶泉及其中游和下游池水样区，对泉水及池水进行昼夜高分辨率（15min/次）的动态监测以获得泉口、中游及下游池水水化学的昼夜变化情况，同时测定水中溶解无机碳同位素(δ13CDIC)组成变化，揭示水生光合生物对水化学和δ13CDIC时空变化的影响。最后，通过水面静态箱法监测水面CO2浓度昼夜变化，以获得水面CO2交换通量。结合池水出入口DIC（溶解无机碳）的浓度变化，根据质量守恒估算了生长有大量水生植物（轮藻为主）的中游池在不同季节因岩溶“生物碳泵”产生的碳汇能力。监测取样时间为2013年1月至2013年10月，分为春季时段（2013年4月25～26日）、夏季时段（2013年7月25～26日）、秋季时段（2013年10月24～25日）、冬季时段（2013年1月27日～28日）。结合样品的采集和野外及室内试验数据分析和相关模型计算，获得了以下一些认识:\n (1)在少有水生植物生长的泉口和下游池，水化学昼夜变化不显著。在水生植物大量生长的中游池，pH、DO、SIC在白天呈逐渐增加趋势，在夜间逐渐降低，与水生生物的光合作用和呼吸作用进程相一致，而EC、HCO3-、Ca2+和pCO2呈现相反的变化规律:白天下降，晚上上升。\n (2)水化学在季节上表现出了差异性，夏秋季水化学的变幅相对春冬季的要大，这与中游池中的水生植物（轮藻为主）的季节生长过程也是相一致的:夏秋季为轮藻的旺盛生长季，而春冬季为部分休眠期。在暴雨季节，陆地土壤中淋滤溶解进入水体中的物质对表层岩溶泉水和池水的水化学影响很大，特别反映在泉水的水化学变化上。\n (3)水中溶解无机碳同位素(δ13CDIC)在生长有大量水生植物的中游池水中昼夜动态变化明显，光合作用优先利用较轻的碳同位素(12C)而富集较重碳同位素(13C)使得δ13CDIC偏正;呼吸作用释放富集较轻的碳同位素12C使得δ13CDIC偏负。\n (4)春夏季δ13CDIC泉口和池水较偏负，而秋冬季较偏正。暴雨作用对泉口处水化学和δ13CDIC的影响显著。库效应和水生植物新陈代谢对下游池的水化学和δ13CDIC共同作用，水生植物生长旺盛的季节，水生植物的影响占主导;反之，则库效应占主导。\n (5)分布有大量水生植物的中游池，在白天进行光合作用时，水生植物不仅能利用DIC，还能从空气中吸收大气中溶解进水体中的气态CO2作为无机碳源进行光合作用固碳。岩溶水生生态系统生物固碳能力在一个水文年中表现为:秋季＞夏季＞冬季＞春季，分别达到了762Ca-1km-2，642Ca-1km-2，336tCa-1km-2，137Ca-1km-2，是海洋“生物碳泵”作用强度的20～110倍。\n 综上表明，陆地水生生态系统，特别是具有高DIC浓度的岩溶水环境中，碳酸盐岩因全球CO2浓度升高而风化速率加快，溶解进入水中的DIC一部分被水生植物利用后以沉积物的形式埋藏下来形成长久的碳汇。水化学与溶解无机碳同位素的变化反映了水生植物对DIC的利用状况，利用模型计算得到了生物作用的碳汇通量。陆地水体特别是有大量水生植物生长的岩溶水生生态系统可能会成为全球“碳遗失”的一个重要方向。同时，岩溶水生生态系统自身能有多少内源的有机物能够被有效埋藏以及土地利用的变化对陆地水生生态系统碳汇能力的影响是下一步需要关注的问题。

关键词： 转Bt基因水稻   Cry1Ca蛋白   Cry1Ab/Ac蛋白   蛋白核小球藻   大型蚤   爪蟾   安全性评价   非靶标生物  

摘要： 苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)是一种革兰氏阳性土壤细菌,在孢子形成过程中,可以产生杀虫晶体蛋白,又称δ-内毒素,这些毒素对靶标昆虫具有严格的专一性。目前,已有几种表达Bt基因的转基因作物如Bt棉花得以商业化种植,有关Bt作物对(?)靶标生物的影响主要集中在陆地生态系统,但转Bt基因作物中的Bt蛋白质可通过根际分泌,花粉散布和收获后的作物残留物的扩散,实现从陆地生态系统到水生生态系统的转移。因此,评价Bt蛋白对水生生态系统的潜在风险显得尤为重要,但目前有关转Bt基因作物对水生生物的研究很匮乏。小球藻、大型蚤和两栖蛙类是稻田间常见的水生生物,代表了食物链上浮游植物、浮游动物和大型脊椎动物这3个不同的营养级。本研究以Cry1Ca纯蛋白、转cry1Ca基因抗虫水稻(T1C-19)、转cry1Ab/1Ac基因抗虫水稻(HH1)及其亲本对照明恢63(MH63)为研究材料,通过一系列室内外试验研究其对上述3种代表性水生生物的影响研究,评价转Bt基因水稻种植的环境安全性。主要研究内容和结果如下： 1) Cry1Ca纯蛋白对蛋白核小球藻生长的影响：通过蛋白核小球藻三代试验,研究Cry1Ca纯蛋白对小球藻的生长影响。按照0,10ug/L,100ug/L,1000ug/L4个浓度梯度向初始密度为5.4×105个/ml的藻液中添加Cry1Ca杀虫毒蛋白,培养7d后,取出50m1藻液,转接至下一代,再次添加相同浓度的Cry1Ca杀虫毒蛋白,每天测定藻液密度,试验共培养三代小球藻,测定每一代藻体及上清中Cry1Ca蛋白含量。同时,为了了解Cry1Ca蛋白在藻体及培养液中分布的规律,在无菌条件下将小球藻接种至水生4号人工培养液预培养7d,小球藻密度达到4.8×106个/ml,按1000ug/L浓度添加Cry1Ca毒蛋白,测定每24h的藻泥及上清中的毒蛋白含量。结果显示：①第一代对照组小球藻在0-7d时间内呈线性生长关系,10,100,1000的Cry1Ca蛋白暴露组的小球藻生长曲线与对照组几乎重叠,四个处理的小球藻密度在Do到D7间均无显著差异(p>0.05)。第二代、第三代的结果与第一代结果完全一致。②Cry1Ca蛋白在小球藻藻体和培养液中随时间推移迅速降解。 2)转Cry1Ca基因水稻秸秆浸出液对蛋白核小球藻生长的影响：试验向小球藻培养液添加了不同浓度梯度的Cry1Ca纯蛋白(10,100和1000μg/l)和T1C-19及其亲本对照(MH63)水稻秸秆浸出液(5,10,20,40和80%),以检测小球藻是否可以吸收Bt蛋白以及不同浓度的水稻秸秆浸出液对小球藻生长、保护酶活性的影响。结果显示：①T1C-19水稻秸秆处理组的小球藻生长速率依次为5%>10%>20%>control>40%>80%,MH63处理组小球藻生长速率依次为5%>10%>control>20%>40%>80%,但20%T1C-19组、20%MH63组和对照组在第8d细胞数上统计差异不显著(p>0.05)；②培养7d后,在各T1C-19处理组的小球藻内均检测到了Cry1Ca蛋白,而在T1C-19处理组的培养液和MH63处理组的培养液和小球藻中几乎均未检测出Cry1Ca蛋白。 3)转cry1Ca基因水稻对大型蚤生殖毒性影响：以大型蚤作为实验生物,研究了500μg/L,250μg/L,125μg/L不同浓度的Cry1C蛋白对大型蚤7d生长实验和21d繁殖实验。同时,以转基因水稻稻谷为食物来源,设置对照,T1C-19组和MH63组,观察饲喂转基因水稻稻谷对大型蚤F0和F1代生长繁殖的影响。结果显示：①7d生长试验结果显示Cry1Ca蛋白对大型蚤的死亡率,体重,体长,体宽,刺长均无显著影响(p>0.05)；②21d繁殖试验结果显示500μg/L的Cry1Ca蛋白对大型蚤的生长和繁殖指标有显著影响(p<0.05),此剂量效应结果有待进一步确认；③饲喂稻谷组的第一代(Fo)和第二代(F1)大型蚤饲养21d后其生长和繁殖性能均显著小于对照组,但T1C-19和MH63稻谷组间无显著性差异(p>0.05)。 4) Cry1Ca蛋白和含稻谷的饲料,对爪蟾蝌蚪和幼体的影响：通过向蝌蚪饲养水体中添加不同浓度Cry1Ca纯蛋白和水稻秸秆浸提液以及饲喂爪蟾幼体含T1C-19水稻稻谷的饲料,来研究T1C-19水稻对爪蟾生长发育的影响。结果显示：①从爪蟾蝌蚪发育至完全变态, Cry1Ca纯蛋白100μg/L组和Cry1Ca纯蛋白10μg/L组的存活率、体重、体长、发育时间、脏器重以及肝脏酶活性等检测指标均与空白对照组基本一致,无显著差异(p>0.05)。②虽然T1C-19和MH63水稻秸秆浸出液组的一些检测指标与对照组差异显著(p<0.05),但是T1