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围绕海洋环保防污领域的研究热点,本文以3种海洋污损生物检测模型,从41种植物源天然产物中筛选新型环保海洋防污剂;首次对低表面能海洋防污涂料的生态毒理进行研究,并跟踪检验其放置于流动海水一个月后的防污性能变化和毒性变化;通过野外调查和室内实验,确定互花米草(Spartina alternifloraLoisel)是否具防御藤壶污损能力,分别从化学和物理角度研究其防污机制。主要结果如下:
1、从41种植物源天然产物中筛选出了27个对白脊藤壶(Balanusalbicostatus)金星幼体具抑制附着作用的化合物、15个对总合草苔虫(Bugulaneritina)浮游幼体具抑制附着作用的化合物以及13个对海洋底栖假单胞菌(Pseudomonas sp.)具抑制附着作用的化合物,并分别确定了它们的半抑制附着有效浓度EC50值。其中有6个化合物对藤壶、草苔虫和细菌的附着均有抑制作用,显示出广谱防污活性,在海洋环保防污领域具很大的开发应用潜力。
2、以8种低表面能防污涂料模型样品和3种低表面能防污涂料商业产品样品为研究对象,发现低表面能海洋防污涂料对斑点海胆(Arbacia punctulata)胚胎发育和日本青鳉鱼(Oryzias latipes)胚胎发育均呈现出显著的毒性作用,包括抑制早期发育、延长胚胎孵化时间、孵化出非正常个体、甚全直接毒杀等。其中低表面能防污涂料的商业产品样品对水生生物的毒性作用要高于其模型样品。在流动海水中放置一个月后,8种低表面能防污涂料模型样品对纹藤壶(Balanusamphitrite)均丧失防污性能,3种商业产品的防污性能也均有不同程度的降低;毒性变化情况则较为复杂,3种商业产品对斑点海胆胚胎和日本青鳉鱼胚胎的毒性均有所下降,8种模型样品对日本青鲻鱼胚胎的毒性也有不同程度的下降甚至消失,但对斑点海胆胚胎的毒性却显著增加,表明在评估低表面能海洋防污涂料的生态毒理时,要综合考虑涂料类型、组成成分、应用时间及模型生物种类等多个因素。
3、野外调查发现与处于同一生境下的红树植株上有藤壶附着不同,而互花米草植株上未发现有藤壶附着,而且通过室内藤壶幼体附着位点选择实验也发现互花米草具强的防御藤壶污损能力。在化学方面,本文对互花米草成熟叶中所含物质及其成熟叶表面分布物质分别进行了提取及防污活性检测,发现提取物对藤壶金星幼体的附着均无抑制作用,表明互花米草缺乏一种有效的化学防御藤壶污损的机制。在物理方面,本文发现叶片各部分组织的表面自由能各有不同,有强亲水性表面(如老叶的正、反面),也有强疏水性表面(如幼叶正面和成熟叶正面),也有表面自由能介于两者之间的表面,并且叶片表面的非光滑结构与其表面自由能存在明显的相关性,其表面的乳突状结构具疏水性能。通过对互花米草成熟叶的原子力显微镜观察发现其正面既分布有乳突状结构,也有超微条纹结构,条纹间隔为1.640μm,而且其反面也存在超微条纹结构,条纹间隔为1.309μm。进一步对互花米草成熟叶的表面结构进行复制,发现此复制品对藤壶金星幼体的附着呈现出显著的抑制作用,表明其叶片表面结构具防污效能,很有可能在天然状态下起到防御藤壶污损效能。