开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
文献综述
近年来,随着工农业的快速发展,砷及其化合物的应用越来越多。而由砷引发的急性和慢性中毒事件在国内外也屡屡发生,其发生的根源主要分为三类:天然地下水被砷污染、工业的含砷物质(产品、废气、废水等)、被砷污染的食品和饮料。日本己经发生了几起食物引起的砷中毒,其中包括奶粉导致的砷中毒,原因是用作奶粉添加剂的磷酸钠中砷含量达到了7.11%;2003年台湾有人食用对虾后又食用大量的维生素C片,从而导致砷中毒死亡,据专家分析,原因可能是由于通过对虾摄入到体内的砷酸盐类化合物在维生素C的作用下,被还原成毒性较强的亚砷酸盐类化合物,从而导致了中毒事件的发生;此外还有衡阳发生的76人砷中毒事件,辽宁省发生的160人集体砷中毒事件等都与砷污染的食品有关。
砷对水质的污染严重威胁了水生生物的食用安全。水生生物能从水体中将浓度很低的砷在短期内富集于体内,不但直接危害水生生物本身,而且通过食物链的放大、传递作用,使得原本提供丰富蛋白质的水产品成为砷进入人体的桥梁,研究砷在水生生物中的富集规律,调查不同海域水生生物中的砷污染状况,对安全食用水产品和环境评价都具有重要的意义。
砷( As) 是一种常见的有毒有害污染元素。自然状态下,转移到生物体内的砷可能会随着时间的延长转变为各种价态的砷化物形式。一般认为,砷原子以共价形式与其他物质形成的砷化合物统称为有机砷,如甲基砷酸( DAM)、砷甜菜碱( AsB) 等;以离子键结合形成的砷化合物和砷单质通常称为无机砷,如AsIII,AsV。当外源砷(这里主要指无机砷AsIII和AsV)进入生物体内后,在特定的酶的作用下会发生甲基化作用,产生五价的一甲基砷酸(MMAV)和二甲基砷酸(DMAV)。由于这两种有机砷的毒性远远小于外源无机砷(AsIII和AsV),因而在很长一段时间内,研究者们认为生物甲基化过程是一个生物体的解毒过程。但是随着对砷生物代谢的研究深入,研究者发现砷甲基化代谢过程中的许多代谢产物或中间代谢产物对生物体自身存在许多负面的作用。与其说甲基化是一个解毒过程,不如说是一个砷的“活化”过程。例如,三价的一甲基亚砷酸(MMAIII)和二甲基亚砷酸(DMAIII)是砷甲基化代谢过程中的两个中间代谢产物。近期的研究显示,这两种物质的细胞毒性和生殖毒性极强,甚至超过了无机三价砷(AsIII)。Nesnow等研究者发现三价的甲基化砷是很强的染色体断裂剂,并能在生物体内产生大量的活性氧自由基(ROS),它们的存在极易导致生物染色体畸变。在人的肝细胞中,研究者发现MMAIII具有很强的细胞毒性,并且对丙酮酸盐脱氢酶、硫氧还蛋白还原酶以及谷胱甘肽还原酶有很强的抑制作用。与三价的甲基砷代谢产物相比,五价甲基砷代谢产物(MMAV和DMAV)的毒性相对较低,但是它们也具有一定的毒性,表现在MMAV和DMAV作用于生物体,可以产生大量的活性氧自由基(ROS)损害生物体DNA。
查阅文献资料可知,国内外学者对砷在水生生物体内富集代谢规律的研究较多。如Pedla等人分别用含砷量不同的饵料(0mu;g/g,100mu;g/g,1000mu;g/g,以砷计)喂食蛙鱼,喂食20d,检测了鱼体内的砷含量并在显微镜下观察了染毒鱼体内组织的变化,发现在染毒后的鱼体中,内脏中含有较多的砷,而鱼肉中砷含量并不是很高;孙永学等对洛克沙胂在鲫鱼体内的残留消除动力学进行了研究,鱼在10mg/L(以As计)的洛克沙胂溶液中连续暴露15d进行富集残留试验后转入清水中进行消除试验,采用微波消解处理和氢化物一原子荧光光度法测定鱼鳃、肌肉、血清和内脏中总砷含量,结果表明,砷在鱼体内的吸收和分布较快,肌肉和血清中总砷水平仅为0.3mg/kg一0.4mg/kg,而内脏中砷的残留量最高达30.25mg/kg,洛克沙胂在鲫鱼组织中消除符合一级速率动力学过程,消除半衰期为2.5h-2.8h,鱼鳃中砷浓度在初始2h内下降快,此后消除较慢,Bfrac12;为9.45h;朱玉芳等人研究了重金属元素在克氏原鳌虾体内的生物富集作用,发现鳌虾对砷的富集能力远远小于对其它一些重金属的富集能力,汞和砷的检出率为0;罗国钧等人研究了鲫鱼体内重金属的分布和积累规律,发现砷在鲫鱼体内的含量最高部位为鱼鳞,其次是鱼肉和内脏。
由于无机砷在生物体内易发生形态变化,并不同形态的砷都有其研究意义和不同程度的毒性,而以往科学家对总砷在水生生物体内富集规律研究较多,而对砷在水生生物体内形态变化机制研究较少。故本研究课题拟采用液相色谱-电感耦合等离子体质谱法对斑点叉尾鮰体内的无机砷形态进行测定,从而探讨三价砷在其体内的形态变化机制。
研究内容
三价砷在斑点叉尾鮰体内形态变化机制研究
1、确定实验组三价砷的暴露浓度,暴露时间,取样的鱼体器官和时间点
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