本發(fā)明涉及石油污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響評(píng)估領(lǐng)域，具體而言，涉及海洋微宇宙體系及構(gòu)建方法和快速評(píng)估海洋中溢油污染物生物毒性的方法。
背景技術(shù)：
石油及其產(chǎn)品在開采、煉制、貯運(yùn)以及使用過程中，由于人工排污或者滲漏，很容易使得石油進(jìn)入海洋環(huán)境中，這就會(huì)造成海洋石油污染。
石油在海面上形成的油膜減弱了太陽輻射透入海水的能量，會(huì)影響海洋植物的光合作用。同時(shí)，石油污染物會(huì)干擾生物的攝食、繁殖、生長、行為和生物的趨化性等能力。受石油嚴(yán)重污染的海域還會(huì)導(dǎo)致個(gè)別生物種豐度和分布的變化，從而改變?nèi)郝涞姆N類組成。高濃度的石油會(huì)降低微型藻類的固氮能力，阻礙其生長，終而導(dǎo)致其死亡。沉降于潮間帶和淺水海底的石油，使一些動(dòng)物幼蟲、海藻孢子失去適宜的固著基質(zhì)或使其成體降低固著能力。由此可見，石油對(duì)海洋生物生存以及繁殖甚至是海洋生物多樣性都有著很大的影響。因此，有效的測試并評(píng)估海洋中不同石油濃度對(duì)海洋生物的影響，并據(jù)此對(duì)海洋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及排污標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更加嚴(yán)格的核定，也就成了亟待解決的技術(shù)問題。
在早期，石油等污染物對(duì)海洋生物影響的評(píng)估實(shí)驗(yàn)是在人工構(gòu)建的模擬海洋生態(tài)環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)中(即海洋微宇宙生態(tài)系統(tǒng))進(jìn)行的。但由于海水成分復(fù)雜，且不停的與周圍的環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)和能量交換，而且海上操作又易受到氣候等因素的影響，耗時(shí)較長，且費(fèi)用也十分昂貴，因而并不十分適于評(píng)估檢測。
為了解決這一問題，科學(xué)家提出了人工模擬海洋生態(tài)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)研究的理論，即海洋微宇宙理論，并通過一系列的試驗(yàn)證實(shí)了其可行性。
然而，現(xiàn)有技術(shù)所應(yīng)用的微宇宙體系中，其生物鏈中僅包括了藻類和原生動(dòng)物，并不包括節(jié)肢動(dòng)物等高等生物，因而這種微宇宙體系并無法充分的模擬或者還原真實(shí)的海洋體系，也就無法準(zhǔn)確評(píng)估石油等污染物對(duì)真實(shí)海洋生物體系的影響。
因此，急需構(gòu)建一種新型海洋微宇宙體系，從而能夠充分模擬還原真實(shí)的海洋體系，尤其是對(duì)光照強(qiáng)度以及污染物濃度更加敏感的表層海域微宇宙體系，從而能夠有效的評(píng)估海洋中不同石油濃度對(duì)海洋生物的影響。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種海洋微觀宇宙體系的構(gòu)建方法，所述方法中，通過構(gòu)建由培養(yǎng)液、沉積物以及藻類、原生生物、蝦、魚類所組成的海洋微宇宙體系，能夠真實(shí)有效的模擬表層海域微宇宙體系，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中無法還原表層海域真實(shí)環(huán)境和生物組成的技術(shù)問題，進(jìn)而也可以進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)無法準(zhǔn)確評(píng)估石油等污染物對(duì)真實(shí)表層海域海洋生物體系影響的技術(shù)問題。本發(fā)明具有構(gòu)建方法簡便，并能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)情況等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的海洋微觀宇宙體系，本發(fā)明海洋微觀宇宙體系具有食物鏈結(jié)構(gòu)完整，能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種快速評(píng)估海洋中溢油污染物生物毒性的方法，本發(fā)明方法中采用本發(fā)明海洋微觀宇宙體系進(jìn)行石油污染物的污染實(shí)驗(yàn)，具有評(píng)估方法快捷準(zhǔn)確，并能夠真實(shí)反映石油污染物對(duì)表層海域生態(tài)環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
一種海洋微宇宙體系的構(gòu)建方法，所述方法包括如下步驟：在容器中加入石英砂、幾丁質(zhì)、纖維素以及培養(yǎng)液，然后在容器中加入海藻以及水生動(dòng)物，并經(jīng)過培養(yǎng)，即得所述海洋微宇宙體系；其中，所述水生生物為褶皺臂尾輪蟲、中華哲水蚤、鯷魚、海洋青鳉魚、凡納對(duì)蝦的混合水生生物。
本發(fā)明中，通過構(gòu)建由培養(yǎng)液、沉積物以及藻類、原生生物、蝦、魚類所組成的海洋微宇宙體系，能夠真實(shí)有效的模擬表層海域微宇宙體系，具有構(gòu)建方法簡便，并能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)情況等優(yōu)點(diǎn)。
可選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)基為f/2培養(yǎng)基、PESI培養(yǎng)基、PES培養(yǎng)基、MES培養(yǎng)基、Asp培養(yǎng)基中的一種或幾種培養(yǎng)基的混合培養(yǎng)基。優(yōu)選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)基為f/2培養(yǎng)基。
本發(fā)明中，通過對(duì)所用培養(yǎng)基的選擇和調(diào)整，選擇更加適宜海藻生長、且更為接近表層海域體系中營養(yǎng)物質(zhì)組成的營養(yǎng)基作為培養(yǎng)基，從而不僅能夠有效培育海藻繁殖，還能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)情況。
可選的，本發(fā)明中，所述Asp培養(yǎng)基為Asp1、Asp2、Asp6、Asp7、Asp12中的一種或幾種的混合Asp培養(yǎng)基。
可選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)為在光照強(qiáng)度為2500-3500l ux以及15-30℃溫度條件下進(jìn)行的培養(yǎng)。優(yōu)選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)為在光照強(qiáng)度3000l ux以及20-25℃溫度條件下進(jìn)行的培養(yǎng)。
可選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)是在12h光照，12h黑暗的交替光照周期條件下進(jìn)行的。
可選的，本發(fā)明中，所述石英砂的加入量為150-250g，所述幾丁質(zhì)的加入量為0.2-1g，所述纖維素的加入量為0.2-1g，所述培養(yǎng)基的加入量為2-4L。
本發(fā)明中，通過對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)和沉積物用量的進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，從而進(jìn)一步還原了真實(shí)表層海域環(huán)境，也使得本發(fā)明微宇宙體系更接近真實(shí)表層海域環(huán)境。
可選的，本發(fā)明中，所述石英砂的加入量為180-200g。
可選的，本發(fā)明中，所述幾丁質(zhì)的加入量為0.5-0.8g。
可選的，本發(fā)明中，所述纖維素的加入量為0.5-0.8g。
可選的，本發(fā)明中，所述培養(yǎng)基的加入量為3L。
可選的，本發(fā)明中，所述海藻為青島大扁藻三角褐指藻、海水小球藻、米氏凱倫藻、中肋骨條藻、小新月菱形藻、東海原甲藻、鏈狀亞歷山大藻、旋鏈角毛藻、海洋原甲藻、球等鞭金藻、念珠直鏈藻中的一種或幾種的混合海藻。
本發(fā)明中，通過對(duì)所加入海藻的進(jìn)一步選擇和調(diào)整，選用表層海域中常見、且適于魚蝦捕食的海藻，進(jìn)而使得本發(fā)明微宇宙體系中食物鏈結(jié)構(gòu)更加完整和合理。
可選的，本發(fā)明中，所述在容器中加入海藻以及水生動(dòng)物為先在容器中加入海藻，然后再在容器中加入褶皺臂尾輪蟲、中華哲水蚤，并最后分次加入鯷魚、海洋青鳉魚、凡納對(duì)蝦。
可選的，本發(fā)明中，首先在容器中接種入海藻；然后在4d后，向容器中加入褶皺臂尾輪蟲以及中華哲水蚤；最后，在3d后，向容器中加入鯷魚、海洋青鳉魚以及凡納對(duì)蝦。進(jìn)一步的，海藻的接種量為104cells/ml；褶皺臂尾輪蟲以及中華哲水蚤的加入量均為0.03個(gè)/ml；鯷魚、海洋青鳉魚以及凡納對(duì)蝦的加入量均為6條/L。
可選的，本發(fā)明中，所述鯷魚、海洋青鳉魚以及凡納對(duì)蝦分別為鯷魚幼魚、海洋青鳉魚幼魚以及幼體凡納對(duì)蝦。
同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種海洋微宇宙體系，所述海洋微宇宙體系由本發(fā)明所述方法構(gòu)建得到的。
本發(fā)明中，通過本發(fā)明方法構(gòu)建海洋微宇宙體系，具有食物鏈結(jié)構(gòu)完整，能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種快速評(píng)估海洋中溢油污染物生物毒性的方法，所述方法包括如下步驟：首先按照本發(fā)明所述方法平行構(gòu)建海洋微宇宙體系，然后將不同濃度的石油污染物分別加入平行構(gòu)建的海洋微宇宙體系中，并使得石油污染物均勻暴露于所述平行構(gòu)建的海洋微宇宙體系中某一相或者多項(xiàng)基質(zhì)中，然后進(jìn)行危害測試，并定期檢測平行構(gòu)建的海洋微宇宙體系的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能以及內(nèi)環(huán)境指標(biāo)，并進(jìn)行對(duì)照評(píng)估，然后根據(jù)評(píng)估的結(jié)果確定引起微宇宙系統(tǒng)變化的最低石油污染物濃度。
本發(fā)明中，本發(fā)明方法中采用本發(fā)明海洋微觀宇宙體系進(jìn)行石油污染物的污染實(shí)驗(yàn)，具有評(píng)估方法快捷準(zhǔn)確，并能夠真實(shí)反映石油污染物對(duì)表層海域生態(tài)環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。
可選的，本發(fā)明中，還進(jìn)一步包括設(shè)置不加如石油污染物的海洋微宇宙體系，并將其作為對(duì)照組，與加入石油污染物的海洋微宇宙體進(jìn)行定期的對(duì)照評(píng)估。
可選的，本發(fā)明中，所述定期檢測為每隔24h取樣檢測。
可選的，本發(fā)明中，所述評(píng)估的實(shí)驗(yàn)周期為4d-20d。
可選的，本發(fā)明中，所述石油污染物是由石油原油與海水混合，并攪拌分液制得的。
可選的，本發(fā)明中，所述石油污染物是由石油原油與已過濾滅菌的海水混合后，在室溫下連續(xù)攪拌，并將攪拌后的混合液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中靜置，然后將下層水相分離得到，即為石油污染物母液。然后，再根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)石油污染物母液進(jìn)行進(jìn)一步的稀釋，即為所述石油污染物。
可選的，本發(fā)明中，所述石油原油與海水的比例為1:5-1:10。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明中，通過構(gòu)建由培養(yǎng)液、沉積物以及藻類、原生生物、蝦、魚類所組成的海洋微宇宙體系，能夠真實(shí)有效的模擬表層海域微宇宙體系，具有構(gòu)建方法簡便，并能夠真實(shí)模擬表層海域生態(tài)情況等優(yōu)點(diǎn)。
(2)本發(fā)明中，通過對(duì)微宇宙體系中所用培養(yǎng)液、沉積物以及藻類的調(diào)整和優(yōu)化，從而使得本發(fā)明微宇宙體系更接近真實(shí)表層海域環(huán)境。
(3)本發(fā)明中，通過采用本發(fā)明海洋微觀宇宙體系進(jìn)行石油污染物的污染實(shí)驗(yàn)，具有評(píng)估方法快捷準(zhǔn)確，并能夠真實(shí)反映石油污染物對(duì)表層海域生態(tài)環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實(shí)施例1
準(zhǔn)備18個(gè)5L的燒杯，其中，每個(gè)燒杯中分別加入200g石英砂、0.5g幾丁質(zhì)、0.5g纖維素以及3Lf/2培養(yǎng)基。
將燒杯置于20-22℃，光照強(qiáng)度為3000lux的環(huán)境中，并維持光周期為12h(明)：12h(暗)。然后，分別向燒杯中接種青島大扁藻(Platymonas helgolandica var.tsingtaoensis)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)、海水小球藻(Marine Chlorella)、米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)、中肋骨條藻(Skeletonema costatum)、小新月菱形藻(Nitzschia closterium f.minutissima)、東海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、鏈狀亞歷山大藻(Alexandrium catenella)、旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)、球等鞭金藻(sochrysis galbana)以及念珠直鏈藻(Melosira moniliformis)等12種藻類，并使得燒杯中藻類的初始細(xì)胞濃度為104cells/mL。然后，在4d后，加入褶皺臂尾輪蟲(Brachionus plicatilis)以及中華哲水蚤(Calanus sinicus)，并使得燒杯中褶皺臂尾輪蟲(Brachionus plicatilis)以及中華哲水蚤(Calanus sinicus)的數(shù)量均為0.03個(gè)/ml。最后，在7天后，向燒杯中分次加入提前在海水溶液中適應(yīng)的鯷魚(Engraulis japonicas)幼魚、海洋青鳉魚(Oryzias melastiga)幼魚以及凡納對(duì)蝦(Penaeus vannamei)幼體，其中，每種的加入量均為6條/L，即為微宇宙體系。
取適量石油原油，并在避光條件下與已過濾滅菌的海水按體積比1∶9進(jìn)行混合。然后，在避光條件下，將混合體系在室溫下用磁力攪拌機(jī)連續(xù)攪拌24h，并將將攪拌后的混合體系轉(zhuǎn)移至分液漏斗中靜置4h，將下層水相分離并收集，即為石油污染物母液，并母液置于冰箱(4℃)避光保存。然后，根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)海洋監(jiān)測規(guī)范》進(jìn)行紫外分光光度法測定其濃度，并分別取適量污染物母液0.5mg/L、2.5mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L，即為不同濃度的石油污染物。
然后，將18個(gè)微宇宙體系隨機(jī)分為6組，每組3個(gè)，并在第1組的3個(gè)微宇宙體系中分別加入適量0.5mg/L濃度的石油污染物；同時(shí)，在第2、第3、第4、第5組的3個(gè)微宇宙體系中分別加入適量2.5mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L濃度的石油污染物，并使得石油污染物均勻暴露于所述平行構(gòu)建的海洋微宇宙體系中某一相或者多項(xiàng)基質(zhì)中。同時(shí)，在第6組中加入等量過濾滅菌的海水作為對(duì)照組。
接下來，每隔24h對(duì)各組微宇宙體系進(jìn)行取樣檢測，并記錄統(tǒng)計(jì)每次檢測各微宇宙中海藻數(shù)量、褶皺臂尾輪蟲和中華哲水蚤數(shù)量以及仍然存活的鯷魚、海洋青鳉魚以及凡納濱對(duì)蝦數(shù)量，并進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，并分別計(jì)算各微宇宙體系中褶皺臂尾輪蟲、中華哲水蚤、鯷魚、海洋青鳉魚以及凡納濱對(duì)蝦的平均死亡率，結(jié)果如下表1-6所示：
表1第1-6組微宇宙體系藻類細(xì)胞平均濃度
表2第1-6組褶皺臂尾輪蟲平均死亡率
表3第1-6組中華哲水蚤平均死亡率
表4第1-6組鯷魚平均死亡率
表5第1-6組海洋青鳉魚平均死亡率
表6第1-6組凡納濱對(duì)蝦平均死亡率
由上述表1-6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，即使處于低污染水平(石油污染物濃度0.5mg/L)，石油污染物對(duì)于微宇宙體系內(nèi)海洋生物和生態(tài)環(huán)境的影響就已經(jīng)比較明顯了；當(dāng)石油污染物的濃度達(dá)到2.5mg/L或者5mg/L時(shí)，此時(shí)石油污染物對(duì)于微宇宙體系生態(tài)環(huán)境以及生態(tài)平衡的影響十分明顯；而當(dāng)石油污染物達(dá)到10mg/L或者20mg/L的高濃度水平時(shí)，微宇宙體系內(nèi)生態(tài)平衡基本完全被打破，海洋生物幾乎無法生存，生態(tài)環(huán)境十分惡劣。
進(jìn)一步的，由此可知，當(dāng)表層海域體系內(nèi)石油濃度達(dá)到0.5mg/L時(shí)，就會(huì)影響表層海域體系內(nèi)的生態(tài)環(huán)境以及生態(tài)平衡；當(dāng)石油濃度達(dá)到2.5～5mg/L時(shí)，表層海域體系內(nèi)的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡就會(huì)受到十分明顯的影響；而當(dāng)石油濃度達(dá)到10mg/L或者更高的水平時(shí)，表層海域體系內(nèi)就會(huì)完全生態(tài)失衡，海洋環(huán)境不適于海洋生物的生存和生長。
盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。