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砷是一种自然存在的元素,存在于食物、土壤、空气和水中,所有人类都会以某种形式接触到砷。对大多数人来说,主要接触源是食物和水,食物中含有有机和无机砷,特别是在对砷的富集吸收能力很强的海产品中。坛紫菜生长在海洋中,具有重要的经济价值和生态价值,是中国人非常喜爱的食物之一,但是坛紫菜中较高的砷含量又有可能危害食用者的健康。海水中的砷主要是以有毒的无机砷的形式存在,但坛紫菜中的无机砷含量很少。近年来,随着大量含N和P的废水排入海洋中,海水富营养化也日益严重。本研究中,讨论了在海水富营养化背景下,氮和磷胁迫对海洋中砷含量的积累和形态转化的影响并研究比较了几种砷形态的检测方法。
(1)研究比较C18平衡柱检测法、反相C18平衡柱检测法、阴离子交换柱检测法等3种测砷形态的方法,阴离子交换柱检测到的不同砷形态之间保留时间相差较大、样品检测时间少,是3种方法中的最优选择。
(2)为测定紫菜细胞内的砷含量,采用高通量微波消解法和ICP-MS检测技术,在0.1μM的砷处理下,检测紫菜在低N、中N、高N、低P、中P、高P胁迫下紫菜细胞内砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累。10μM的砷处理下,检测紫菜在低N、中N、高N、低P、中P、高P胁迫下紫菜细胞内砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累。研究发现在0.1μM和10μM的砷处理下,随着P浓度的升高,紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累越来越少。在0.1μM的砷处理下,N浓度对紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累没有影响。在10μM的砷处理、低N胁迫下,紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累比较高。
(3)为检测紫菜培养液中的砷形态,通过HPLC-ICP-MS联用技术检测0.1μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的培养液中砷形态的种类和浓度,10μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的培养液中砷形态的种类和浓度。研究发现N营养胁迫,0.1μM As(Ⅴ)处理下,N胁迫的浓度越高,培养液内有机砷Arsb的浓度就越低。10μM As(Ⅴ)处理下,N胁迫的浓度对培养液内有机砷的浓度没有影响。P营养胁迫,0.1μM As(Ⅴ)处理下,P胁迫的浓度越高,培养液内有机砷DMA的浓度就越低。10μM As(Ⅴ)处理下,P胁迫的浓度对培养液内有机砷MMA和DMA的浓度没有影响。
(4)为检测紫菜细胞内的砷形态,通过化学萃取和HPLC-ICP-MS联用技术检测0.1μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的紫菜细胞中砷形态的种类和浓度,10μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的紫菜细胞中砷形态的种类和浓度。研究发现N营养胁迫,0.1μMAs处理和10μM As处理下,N胁迫浓度的增加对细胞内有机砷MMA和As-sugar1的浓度没有影响。P营养胁迫,0.1μMAs处理和10μM As处理下,P胁迫浓度越高,细胞内有机砷As-sugar1的浓度就越低。
(1)研究比较C18平衡柱检测法、反相C18平衡柱检测法、阴离子交换柱检测法等3种测砷形态的方法,阴离子交换柱检测到的不同砷形态之间保留时间相差较大、样品检测时间少,是3种方法中的最优选择。
(2)为测定紫菜细胞内的砷含量,采用高通量微波消解法和ICP-MS检测技术,在0.1μM的砷处理下,检测紫菜在低N、中N、高N、低P、中P、高P胁迫下紫菜细胞内砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累。10μM的砷处理下,检测紫菜在低N、中N、高N、低P、中P、高P胁迫下紫菜细胞内砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累。研究发现在0.1μM和10μM的砷处理下,随着P浓度的升高,紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累越来越少。在0.1μM的砷处理下,N浓度对紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累没有影响。在10μM的砷处理、低N胁迫下,紫菜细胞内的砷总量、脂溶性砷总量、未知砷总量的积累比较高。
(3)为检测紫菜培养液中的砷形态,通过HPLC-ICP-MS联用技术检测0.1μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的培养液中砷形态的种类和浓度,10μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的培养液中砷形态的种类和浓度。研究发现N营养胁迫,0.1μM As(Ⅴ)处理下,N胁迫的浓度越高,培养液内有机砷Arsb的浓度就越低。10μM As(Ⅴ)处理下,N胁迫的浓度对培养液内有机砷的浓度没有影响。P营养胁迫,0.1μM As(Ⅴ)处理下,P胁迫的浓度越高,培养液内有机砷DMA的浓度就越低。10μM As(Ⅴ)处理下,P胁迫的浓度对培养液内有机砷MMA和DMA的浓度没有影响。
(4)为检测紫菜细胞内的砷形态,通过化学萃取和HPLC-ICP-MS联用技术检测0.1μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的紫菜细胞中砷形态的种类和浓度,10μM As(Ⅴ)和低、中、高浓度N、P元素处理3d后的紫菜细胞中砷形态的种类和浓度。研究发现N营养胁迫,0.1μMAs处理和10μM As处理下,N胁迫浓度的增加对细胞内有机砷MMA和As-sugar1的浓度没有影响。P营养胁迫,0.1μMAs处理和10μM As处理下,P胁迫浓度越高,细胞内有机砷As-sugar1的浓度就越低。