渤海湾沉积物中石油烃对大型底栖动物功能群污染毒理

The oil pollution is serious in Bohai bay due to the frequent oil spill. And thus the number and species of marine benthic animals have declined, and the risk of marine environment has increased dramatically. However, the pollution toxicology of petroleum hydrocarbons from sediment on the macrobenthos functional groups are unclear, and resulting lack of theoretical and technical basis for marine environmental remediation in the Bohai Bay. Our previous research found that there are the sustainable pollution and environmental risks in Bohai Bay. Thus, we will by further study the toxic effects of petroleum hydrocarbons from sediment on the structure, growth, and physiology, DNA damage, and gene mutation of macrobenthos functional groups, base on the large scale of field survey and the environment experiment tank. Also, the response of macrobenthos including rare and dominant species to the toxicology of petroleum hydrocarbons from sediment in different level including structural composition, individual, cell and molecular levels. This project will elucidate the pollution toxicology of petroleum hydrocarbons in sediments on the marcobenthos functional groups, and make clear the mechanism of dominant marcobenthos species response to the petroleum hydrocarbon pollution. This will provide the theoretical guidance and technical support for the marine environmental restoration in Bohai Bay.

船舶溢油事件频发，造成我国渤海湾石油烃污染日趋严重，海洋大型底栖动物数量和种类急剧下降，海洋环境风险剧增，但渤海湾沉积物中石油烃对大型底栖动物功能群污染毒理机制不清，导致渤海湾海洋环境修复缺乏理论与技术依据。本项目在前期研究已发现渤海湾石油烃持续污染、环境风险明显加剧的基础上，通过大尺度原位样品采集和分析，利用大型环境水槽开展石油烃对大型底栖动物毒性动力学模拟试验，研究渤海湾沉积物中石油烃对大型底栖动物功能群结构组成、生长发育、生理生化、DNA损伤和基因突变的毒理效应，以及优势大型底栖动物功能群在结构组成、个体、细胞和分子水平对沉积物石油烃污染的响应。阐明渤海湾沉积物中石油烃对大型底栖动物功能群污染毒理过程，明确优势大型底栖动物功能群对石油烃污染的响应机制，为渤海湾的海洋环境治理和生态修复提供理论和技术依据。

渤海湾石油烃污染日趋严重，海洋环境风险剧增，但渤海湾沉积物中石油烃对大型底栖动物功能群污染毒理机制不清，导致渤海湾海洋环境修复缺乏理论与技术依据。本项目收集分析了2004-2017年渤海湾沉积物中石油烃和大型底栖动物的监测调查数据，结果发现2004-2017年石油烃含量明显增加，但大多低于国家I类标准，仅个别站点石油烃含量超过Ⅲ类质量标准，具有潜在的环境风险；渤海湾大型底栖动物功能群主要有CA、DE、PL和OM 4个功能群，以CA、DE为主，CA功能群主要分布在近岸海域，PL功能群占优的点位集中在研究区域的南北两端；DE功能群占优的点位主要分布在南北两端及海河口附近海域，而OM功能群分布整体上无明显的规律。运用 CCA法探讨大型底栖动物与环境因子之间的关系，结果显示沉积物中石油烃对大型底栖动物的分布影响不大。选取四角蛤蜊和双齿围沙蚕作为大型底栖动物代表，利用大型环境水槽开展石油烃对大型底栖动物毒性动力学模拟实验，结果表明，随着石油烃浓度的增加，四角蛤蜊和双齿围沙蚕的生长发育均受到石油烃的影响，且浓度越高影响也越严重；石油烃对四角蛤蜊和双齿围沙蚕生理生化毒性研究结果表明，随着浓度的增加和时间的延长，POD、SOD、CAT、GPx、GST酶活性变化趋势不同，不同抗氧化酶活性与石油烃存在一定的时间-效应和剂量-效应关系。利用SCGE技术研究石油烃对四角蛤蜊和双齿围沙蚕DNA的损伤情况，结果表明：随着暴露浓度的增加和暴露时间的延长，DNA损伤程度增加。采用RAPD技术研究了石油烃对四角蛤蜊和双齿围沙蚕DNA的损伤情况，研究结果表明，随着暴露时间的延长和浓度的增加，石油烃暴露会对四角蛤蜊和双齿围沙蚕的DNA造成一定的损伤。由于目前还未发表四角蛤蜊和双齿围沙蚕补体C3基因和Hoxl基因序列，根据近缘种设计的引物经过PCR扩增后，没有扩增出目标片段，建议后续相关研究应先对这2个基因进行测序后，再开展四角蛤蜊和双齿围沙蚕的补体C3基因和Hoxl基因突变研究。本研究将为渤海湾的海洋环境治理和生态修复提供理论和技术依据。