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为探究水温对稀释沥青(dilbit)影响发育中鲑鱼的作用,研究人员以银大麻哈鱼(Oncorhynchus kisutch)为对象开展研究。结果显示,水温升高 3°C 会加剧 dilbit 的毒性,增加死亡率、降低缺氧耐受性等。这表明气候变化导致的水温变化会加重石油泄漏对鱼类的危害。
在全球范围内,原油对环境的污染问题日益严峻。随着世界对能源需求的不断增加,像沥青这样的非常规重油在各个领域的应用愈发广泛。加拿大的油砂作为世界第三大原油储备,其产出的稀释沥青(dilbit)通过管道和铁路在北美大量运输。然而,原油的泄漏事故时有发生,给生态环境带来了巨大的威胁,尤其是对鱼类等水生生物。鱼类在胚胎和幼体阶段,由于自身活动能力有限,难以逃避污染区域,对原油中的污染物极为敏感。即便在低浓度的原油污染环境中,也可能导致死亡率上升、发育异常等问题,甚至存活下来的个体也可能面临潜在的健康风险,比如生理功能受损等。但目前,对于环境温度在原油对鱼类毒性影响中所起的作用,人们了解得还不够深入。
为了填补这一知识空白,来自国外研究机构的研究人员开展了一项关于水温对 dilbit 影响发育中鲑鱼的研究。研究成果发表在《Aquatic Toxicology》上。
在这项研究中,研究人员采用了多种关键技术方法。他们获取了野生捕获的银大麻哈鱼(Oncorhynchus kisutch)受精卵,将其置于不同环境中进行培养。通过设置不同的温度组(环境温度Ta和Ta+3°C)和 dilbit 浓度组(0 μg/L、0.3 μg/L、1.0 μg/L 总初始 PAC),模拟不同的污染场景。在实验过程中,利用 GC/MS 技术对水样和鱼组织中的 PAC 进行定量分析,以此来了解污染物的浓度变化和生物积累情况。同时,通过实时荧光定量 PCR(RT-qPCR)技术检测相关基因(如cyp1a、gst、hsp70等)的表达水平,探究生物体内的分子响应机制 。
研究结果
- 水和组织中的 PAC:化学分析表明,实验过程中不同温度组的水中均存在溶解的 PAC,且浓度随时间下降。在胚胎孵化时,温度显著影响了 PAC 在鱼组织中的生物积累。在较高温度下,暴露于相同浓度 dilbit 的鱼组织中 PAC 积累量明显增加。例如,暴露于 1 μg/L TPAC 的鱼,在高温下的 PAC 积累量比在Ta下高出 68% ,比加热对照组高出 416%。
- dilbit 和温度对生命统计数据的影响:发育过程中暴露于 dilbit 会导致银大麻哈鱼死亡率显著上升,且呈浓度依赖性。在暴露期间,对照组死亡率较低,而暴露于 dilbit 的实验组,最高累计死亡率在环境温度和加热条件下分别达到 28% 和 32%。在幼鱼阶段,曾暴露于 1.0 μg/L PAC 且处于加热环境中的鱼死亡率更高。在生长方面,在游泳期时,不同实验组的生长参数大多无明显变化,但 6 周净化期后,在发育过程中暴露于 dilbit 且处于温暖环境中的幼鱼,体重明显小于在Ta下暴露的幼鱼,叉长也出现了不同程度的变化,整体身体状况较差。
- dilbit 和温度对缺氧耐受性的影响:在游泳期进行的缺氧挑战测试(HCT)显示,暴露于 dilbit 会降低银大麻哈鱼的缺氧耐受性,且温度的影响更为显著。在温暖环境中暴露于 dilbit 的鱼,其中位失去平衡时间(TLOE)明显缩短。6 周净化期后,部分实验组的 HCT 性能有所恢复,但在温暖条件下暴露于 dilbit 的幼鱼仍存在持续的缺氧耐受性损伤。
- dilbit 和温度对基因表达的影响:游泳期时,cyp1a的转录丰度随 dilbit 暴露浓度的增加而增加,但在高温下这种增加幅度相对较小。在暴露于 0.3 和 1.0 μg/L TPAC 的鱼中,cyp1a转录丰度在Ta下分别增加了 10 倍和 15 倍,而在高温下则比Ta下低 30 - 60%。gst和hsp70的转录变化则较为温和且不一致。
研究结论和讨论
研究表明,水温升高 3°C 显著放大了 dilbit 对发育中银大麻哈鱼的毒性效应和潜在负面影响。在胚胎发育阶段暴露于较高温度和 dilbit 的鱼,死亡率更高,生长受到更大限制,缺氧耐受性也更差。从机制上看,可能是由于较高温度下,I 相生物转化能力的诱导降低,使得鱼体内组织对 PAC 的暴露时间延长,从而加剧了毒性。这一研究结果强调了在评估石油泄漏对水生生物种群影响时,考虑环境温度因素的重要性。在气候变化的背景下,水温的波动和上升可能会进一步放大石油泄漏对水生生态系统的危害,为相关环境管理和保护工作敲响了警钟。研究人员呼吁在进行环境风险评估时,应充分考虑水温等非生物因素,以便更准确地预测和应对石油泄漏等环境事故对野生生物种群的影响,为制定更有效的缓解和管理策略提供科学依据。