8种植物叶片对城市大气苯并(a)芘(BaP)的吸收比较

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苯并[a]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第19卷第2期2024年4月V ol.19,No.2Apr.2024㊀㊀基金项目:国家自然科学基金项目(31960154);中央引导地方科技发展资金项目(2023ZY0004);内蒙古自治区草原英才工程青年创新创业人才项目(Q2022085);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZZ23017);内蒙古自治区自然科学基金项目(2023QN03047);内蒙古医科大学面上项目(YKD2022MS033)㊀㊀第一作者:王惠增(1997 ),女,硕士研究生,研究方向为生殖毒理㊁分子诊断,E -mail:******************* ㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:*********************.cnDOI:10.7524/AJE.1673-5897.20230413002王惠增,刘秉春,陈红,等.苯并[a]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展[J].生态毒理学报,2024,19(2):165-183Wang H Z,Liu B C,Chen H,et al.Research progress on toxic effects of benzo(a)pyrene on reproductive system and its mechanism [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2024,19(2):165-183(in Chinese)苯并[a ]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展王惠增1,刘秉春2,陈红1,徐沛欣1,郭鑫1,袁建龙1,*1.内蒙古医科大学附属医院检验科,呼和浩特0100502.内蒙古医科大学附属医院干细胞实验室/内蒙古自治区肿瘤细胞基因检测应用与研究工程实验室,呼和浩特010050收稿日期:2023-04-13㊀㊀录用日期:2023-11-02摘要:苯并[a]芘(benzo(a)pyrene,BaP)作为多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的成员,是最早发现也是最具有代表性的环境污染物,通过空气㊁食物㊁水源等途径进入人体,引起细胞氧化应激损伤㊁DNA 损伤和基因异常表达导致细胞死亡㊂研究表明雄性与雌性动物经BaP 染毒后,其生殖器官㊁生殖细胞甚至激素水平均会受到影响,进而影响受精卵形成和胚胎发育,造成不良妊娠结局㊂因此,近年来BaP 的生殖毒性受到广泛关注,其作用机制包括改变胞内活性氧水平㊁诱导细胞DNA 损伤以及调控生殖发育相关基因㊁类固醇合成相关基因和促凋亡基因影响生殖发育㊂BaP 作为环境毒物,不仅可以影响生态环境的稳定性,还可以影响生物的生殖发育,损害生态环境中的物种多样性,从长远来看,BaP 的不良影响不但会威胁到陆地与海洋生物种群的稳定,还会破坏陆地和海洋生态系统的功能㊂本文将从生殖健康㊁配子与合子形成以及胚胎发育的角度,详细阐述BaP 染毒对生殖系统的毒性作用与机制,为预防BaP 引起的生殖危害㊁减少不良妊娠结局提供理论依据,旨在为BaP 的环境毒性行为和对生物的毒性研究提供有效借鉴,为合理预防和缓解因接触BaP 等环境毒物而带来的健康影响提供参考㊂关键词:苯并[a]芘(BaP);生殖细胞;生殖毒性;生殖器官;激素;细胞毒性文章编号:1673-5897(2024)2-165-19㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AResearch Progress on Toxic Effects of Benzo (a )pyrene on Reproductive System and Its MechanismWang Huizeng 1,Liu Bingchun 2,Chen Hong 1,Xu Peixin 1,Guo Xin 1,Yuan Jianlong 1,*1.Department of Laboratory Medicine,The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010050,China2.Stem Cell Research Center,The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University/Inner Mongolia Autonomous Region Tumor Cell Gene Detection Application and Research Engineering Laboratory,Hohhot 010050,ChinaReceived 13April 2023㊀㊀accepted 2November 2023Abstract :Benzo(a)pyrene (BaP),as a member of the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),is the earliest dis -covered and most representative environmental pollutant.It enters the human body through the air,food,and water,causing cellular oxidative stress damage,DNA damage,and abnormal gene expression,leading to cell death.Studies have shown that when male and female animals are exposed to BaP,their reproductive organs,cells,and hormone166㊀生态毒理学报第19卷levels are affected,which in turn will affect the formation of fertilized eggs and embryonic development,resulting in adverse pregnancy outcomes.Hence,the reproductive toxicity of BaP has received more attention in recent years.Its mechanism of action on reproductive development includes alteration of intracellular reactive oxygen species levels,induction of cellular DNA damage,and modulation of genetic changes related to reproductive development,steroid synthesis and pro-apoptosis.BaP,as an environmental toxicant,could influence the stability of the ecological environment,the reproductive development of organisms and destroy the diversity of species in the ecosystems.In this review,we will detailly elaborate on the toxic effects and mechanisms of BaP on the reproductive system,and provide a theoretical evidence for prevention reproductive harm caused by BaP and the reduction of adverse pregnancy outcomes,with the aim to providing an effective reference for the study of BaP s toxicity to the environment and organisms,and for the rational prevention and mitigation of the health effects of exposure to BaP or other environmental toxins.Keywords:benzo(a)pyrene;germ cell;reproductive toxicity;genital organ;hormone;cytotoxicity㊀㊀PAHs是由2个或2个以上的稠环芳烃组成的有机化合物[1],由于其化学性质稳定且具有疏水性[2],因此多环芳烃可以在环境中稳定存在,是常见的环境污染物,广泛存在于油炸烧烤食物㊁香烟烟雾[3]㊁汽车尾气[4]㊁煤炭燃烧[5]等中㊂人类可以通过空气㊁饮用水㊁食物等不同方式暴露于多环芳烃[6]㊂此外,多环芳烃的亲脂性有利于它们在水生生物的脂肪中积累[7],并随着食物链进入人体,对人类健康产生威胁㊂BaP是多环芳烃中最具有代表性也是毒性最大的致癌物[8],可以诱发肺癌[9]㊁乳腺癌[10]等癌症,危害人类健康㊂BaP广泛存在于人类生活环境中,2019年公布的美国毒物和疾病登记机构物质优先清单中,BaP被列为第8名,在污染的空气[11]㊁土壤[12]㊁水源[13]㊁食物[14]中均可以检测到BaP㊂近年来,越来越多研究表明BaP与胚胎畸形[15]和不良妊娠[16]有着密切的联系㊂在妊娠早期暴露于BaP会导致小鼠胎儿畸形率增高[17]㊂此外,一项病例对照研究表明,接触BaP与早孕流产之间存在联系,妊娠女性发生流产的风险与血中BaP-DNA加合物的浓度成正比,这进一步说明BaP除了致癌性也具有生殖毒性㊂目前对于BaP的研究多聚焦于其诱发癌症[18-19]尤其是肺癌[20]这一方面,虽有研究表明BaP 具有生殖毒性,其生殖毒性机理尚未研究透彻㊂本综述的目的是总结BaP生殖毒性相关文章,讨论BaP导致生殖毒性的潜在分子机制㊂1㊀BaP在生殖方面的主要致毒途径(The main toxic pathway of BaP in reproduction)近些年研究发现,BaP发挥其致毒作用主要有3种途径:(1)通过氧化应激影响细胞正常代谢;(2)BaP可以与DNA形成加合物,进而导致DNA损伤;(3)BaP可以通过调控基因表达,发挥其毒性作用㊂BaP致毒途径是多种机制相辅相成㊂由于生殖对繁育后代具有重要意义,因此研究BaP的生殖毒性已成为科学家们的研究重点,下文将重点总结BaP的生殖毒性机制㊂1.1㊀氧化应激(Oxidative stress)BaP进入细胞后,通过AHR途径诱导细胞发生氧化应激反应,其主要过程为:BaP刺激细胞质中的一种转录因子芳香族化合物受体(aryl hydrocar-bon receptor,AHR)[21],使其转入到细胞核后,再与芳香族化合物受体核转运蛋白(aryl hydrocarbon recep-tor nuclear transporter,ARNT)结合形成异二聚体[22],结合在下游靶基因上,激活细胞色素P450目标基因的异常表达,包括细胞色素P4501A1(cytochrome P450family1subfamily A member1,CYP1A1)㊁细胞色素P4501A1(cytochrome P450family1subfamily A member2,CYP1A2)㊁细胞色素P4501B1(cyto-chrome P450family1subfamily B member1, CYP1B1)[21,23],进而引起细胞产生大量活性氧(reac-tive oxygen species,ROS),使机体发生氧化应激反应,如果体内的活性氧产生过多,超出了细胞的清除能力,会影响细胞的正常代谢甚至会破坏细胞结构㊂低㊁高剂量的BaP均可导致小鼠卵母细胞功能障碍,降低精卵结合与融合率,这与线粒体ROS水平增加和卵膜脂质过氧化密切相关[24]㊂Zhang等[25]发现BaP可以削弱雌鼠的繁殖能力,通过增加雌鼠卵母细胞中ROS,扰乱纺锤体组装,染色体配对,阻滞卵母细胞减数分裂过程㊂BaP诱导的氧化应激不仅仅通过产生ROS这一条途径,还可以通过降低过氧第2期王惠增等:苯并[a]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展167㊀化氢酶(catalase,CAT)㊁抗坏血酸过氧化物酶(ascor-bate peroxidase,AP)㊁谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)㊁超氧化物歧化酶(superoxide dis-mutase,SOD)㊁谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)等抗氧化酶的活性[26-27]以及促进炎症细胞因子表达[28]导致氧化应激的发生,最终引起细胞功能受损㊂1.2㊀BPDE引起DNA损伤(BPDE induces DNA damage)BaP进入体内经过一系列氧化代谢反应,生成二羟环氧苯并[a]芘(BaP-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide, BPDE),进而发挥其毒性,Penning[29]认为生成BPDE 的主要途径是在细胞色素P450酶的催化下,BaP末端的苯环上发生单加氧化反应,生成BaP-7,8-环氧化物(BaP-7,8epoxide),在环氧化物水解酶作用下转化为BaP-7,8-二氢二醇(BaP-7,8diol),该过程循环往复最终形成致癌物 BPDE[30-32]㊂BPDE可以与DNA共价结合形成加合物,造成DNA损伤㊂Shiizaki等[33]提出一个关于BaP-DNA加合物成因的假设,即CYP1A1是BaP被激活形成BPDE反应中的关键酶,这与Bukowska等[32]提出的观点一致㊂Einaudi等[34]通过建立BaP染毒的雌性小鼠模型,发现BaP可以导致卵母细胞与卵丘细胞DNA损伤,并且他们认为导致DNA断裂的主要原因是由于细胞中的修复机制对BPDE-DNA加合物切除和修复导致的㊂Zhan等[35]研究表明BaP形成的DNA加合物可以干扰DNA复制,进一步引起胚胎的DNA损伤,影响胚胎的发育㊂Zhan等[35]进一步研究发现DNA加合物与ROS共同造成基因组严重损伤,还可以引起卵裂球的端粒功能障碍,最终引起胚胎的异常㊂Miao等[36]发现BaP会引起猪卵母细胞纺锤体组装缺陷进一步引起减数分裂停滞,而导致这一结果的原因可能是DNA加合物引起的㊂Zhang 等[25]将小鼠卵母细胞暴露于BaP后,发现纺锤体的组装㊁染色体的排列和着丝点-微管附着均被破坏,这可能与DNA加合物的形成有关联,与Miao的设想一致㊂1.3㊀基因表达调控(Regulation of gene expression)基因表达调控是生物学研究的重要内容之一,在细胞分化发育的不同时期,基因表达的种类和强度各不相同,共同决定着细胞的形态与功能;细胞为了适应环境变化改变自身的基因表达有利于生存,因而基因表达调控十分重要㊂海洋污染问题日趋严重,BaP具有水生生物生殖毒性,是造成海洋污染的重要原因之一,受到广泛关注㊂有研究发现BaP生殖毒性的潜在分子机制是通过调控相关基因表达㊂数字基因表达技术表明BaP对雄性栉孔扇贝睾丸中的生殖基因有影响,其中热休克蛋白90㊁细胞色素P4503A㊁凋亡抑制蛋白3个基因的改变会引起睾丸组织损伤,此外BaP与性激素合成和睾丸发育相关基因有密切联系[37]㊂Albornoz-Abud等[38]研究表明苯并芘可以通过调控GH/IGF轴发挥其生殖毒性,急性暴露于BaP会导致尼罗罗非鱼睾丸中内分泌相关基因:胰岛素样生长因子1(insulin-likegrowth factor1,IGF1)和生长激素受体基因1(growth hormone receptor1,GHR1)基因表达降低,并造成发育问题㊂BaP通过基因调控引起的生殖毒性不仅仅在海洋生物中体现,陆地生物也同样受这一机制调控㊂BaP通过影响父本基因,最终影响胚胎发育㊂用BaP染毒的雄性小鼠进行体外受精后,发现在8-细胞期和囊胚期存在基因表达异常,包括调控细胞周期以及DNA修复的基因[39]㊂妊娠黄体可以分泌雌孕激素,在生殖系统中发挥重要作用,黄体的发育与血管内皮生成因子有着密切联系[40]㊂苯并芘可以使血管内皮生成因子相关基因,如血管生成素-1(an-giopoietin-1,Ang-1)㊁血管内皮细胞生长因子受体(vascular endothelial growth factor,VEGFR)㊁内皮细胞TEK酪氨酸激酶表达下调,并增加抗血管生成因子血小板反应蛋白(recombinant thrombospondin1, THBS1)的表达,还影响了对黄体血管系统建立至关重要的基因Notch1㊁DLL4㊁Jag1和Hay2的表达,破坏了黄体血管网络系统的形成,最终影响了妊娠过程中黄体的内分泌功能[41]㊂综上所述,在3种BaP发挥致毒作用的机制中(图1),BaP诱导生殖发育相关基因表达异常或提高促凋亡基因表达起主导作用,也是目前研究较为透彻的机制(图2),下面将从雄性生殖㊁雌性生殖以及胚胎发育3个角度详述BaP的毒性机制㊂2㊀BaP的雄性生殖毒性(Male reproductive toxici-ty of BaP)2.1㊀BaP对雄性激素的毒性(Toxicity of BaP to an-drogens)BaP作为内分泌干扰物主要影响睾酮水平[42],睾酮主要是由睾丸间质细胞合成分泌的,其主要成分为类固醇㊂BaP可以降低睾酮的转化率[43]和(或)睾酮的浓度[44]㊂有研究表明睾丸巨噬细胞分泌的白介素1β(interleukin-1β,IL-1β)和肿瘤坏死因子α168㊀生态毒理学报第19卷(tumor necrosis factor α,TNF α)通过抑制类固醇生成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)表达进一步抑制间质细胞合成睾酮[45]㊂Zheng 等[46]发现BaP 通过增加IL -1β的表达,显著抑制雄性大鼠睾酮的产生,他们还发现BaP 可以改变睾丸巨噬细胞亚群,激活ED2+睾丸巨噬细胞并促进了IL -1β的产生,最终抑制雄性大鼠睾酮合成㊂此外,3β-羟基类固醇脱氢酶(3β-hydroxysteroid dehy -drogenase,3β-HSD)与细胞色素P450胆固醇侧链裂解酶(cholesterol side -chain lyase P450scc,P450scc)在间质细胞合成睾酮中起着重要作用[47],其表达改变时会影响睾酮水平;STAR 表达的下调也可以导致睾酮合成减少[48-49]㊂雄性大鼠用BaP 灌胃90d 后,检测到BaP 下调间质细胞中的STAR ㊁3β-HSD 以及细胞色素P45017A1(cytochrome P450family 17subfamily A member 1,CYP17A1)表达,并上调P450scc 表达,进而降低大鼠睾丸间质细胞生成睾酮的能力[50]㊂Sheweita 等[51]发现BaP 降低类固醇合成酶CYP17A1和17β-羟基类固醇脱氢酶(17β-hydroxysteroid dehydrogenase,17β-HSD)蛋白表达,使大鼠血浆睾酮浓度降低㊂Banerjee 等[52]进一步验证了BaP 通过抑制类固醇生成蛋白表达,如细胞色素P450ⅡA1(cytochrome P450family Ⅱsubfamily A member 1,CYP ⅡA1)㊁STAR ㊁3β-HSD ㊁17β-HSD ,进一步降低血清睾酮水平,2021年Daoud 等[53]再一次证实了上述观点㊂Yang 等[54]发现BaP 也可以通过影响3β-HSD ㊁CYP17和17β-HSD 表达进一步扰乱雄性栉孔扇贝的激素水平㊂Booc 等[55]研究发现BaP 可降低雄性底鳉的睾酮水平,与其他动物不同的是BaP 并非通过调控类固醇相关基因表达造成这一结果,而是可能通过精原细胞包囊大小进而影响睾酮水平㊂综上所述,BaP 主要通过改变类固醇生成相关基因与酶的表达,抑制睾酮的生成,对雄性的生殖发育产生不利影响㊂epoxide(BPDE)图1㊀BaP 致毒途径机制注:AHR 表示芳香族化合物受体,ARNT 表示芳香族化合物受体核转运蛋白,HSP90表示热休克蛋白90,CYP450表示细胞色素P450,CYP17A1表示细胞色素P45017A1,STAR 表示类固醇生成急性调节蛋白,3β-HSD 表示3β-羟基类固醇脱氢酶,17β-HSD 表示17β-羟基类固醇脱氢酶,Caspase -3表示半胱氨酸蛋白酶-3,Caspase -9表示半胱氨酸蛋白酶-9,Bax 表示Bcl -2相关X 蛋白㊂Fig.1㊀Mechanism of BaP toxicity pathwayNote:AHR represents aryl hydrocarbon receptor,ARNT represents aryl hydrocarbon receptor nuclear transporter,HSP90represents heat shock protein 90,CYP450represents cytochrome P450family,CYP17A1represents cytochrome P450family 17subfamily A member 1,STAR represents steroidogenic acute regulatory protein,3β-HSD represents 3β-hydroxysteroid dehydrogenase,17β-HSD represents 17β-hydroxysteroid dehydrogenase,and Bax represents Bcl -2associated X protein.第2期王惠增等:苯并[a]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展169㊀图2㊀BaP通过基因调控引起生殖毒性注:GnRH2表示促性腺激素释放激素,GnRH3表示促性腺激素释放激素,IL-1β表示白介素1β,CYP17A1表示细胞色素P45017A1,STAR表示类固醇生成急性调节蛋白,3β-HSD表示3β-羟基类固醇脱氢酶,17β-HSD表示17β-羟基类固醇脱氢酶,CYP1A1代表细胞色素P4501A1, P450scc代表细胞色素P450胆固醇侧链裂解酶,Adcy-PKA代表上游腺苷环化酶-蛋白激酶,Caspase-3表示半胱氨酸蛋白酶-3,Caspase-9表示半胱氨酸蛋白酶-9,Bax表示Bcl-2相关X蛋白,Hsp90aB1代表90kDa热休克蛋白aB1,VTG代表卵黄蛋白原,CD34代表分化簇34, AMH代表抗缪勒管激素,CCND2代表细胞周期蛋白D2,FOXO1代表叉头框蛋白O1,HoxA10代表同源盒基因,BMP2代表骨形态发生蛋白-2,IBA1代表离子钙结合衔接分子1,SNCA代表重组人α-突触核蛋白,CYP19a代表细胞色素P450家族19亚家族a㊂Fig.2㊀BaP causes reproductive toxicity through gene regulationNote:GnRH2represents gonadotropin-releasing hormone2,GnRH3represents gonadotropin-releasing hormone3,IL-1βrepresents interleukin-1β, CYP17A1represents cytochrome P450family17subfamily A member1,STAR represents steroidogenic acute regulatory protein,3β-HSD represents3β-hydroxysteroid dehydrogenase,17β-HSD represents17β-hydroxysteroid dehydrogenase,CYP1A1represents cytochrome P450family1subfamily A member1,P450scc represents cholesterol side-chain lyase P450scc,Adcy-PKA represents adenylate cyclase-protein kinase,Bax represents Bcl-2associated X protein,Hsp90aB1represents recombinant heat shock protein90kDa alpha B1, VTG represents vitellogenin,CD34represents cluster designation34,AMH represents anti-Müllerian hormone, CCND2represents cyclin-D2,FOXO1represents forkhead box O1,HoxA10represents homeobox A10,BMP2represents bone morphogenetic protein-2,IBA1represents ionized calcium-binding adapter molecule1,SNCA representsrecombinant human alpha-synuclein,CYP19a represents cytochrome P450family19subfamily a.2.2㊀BaP对精子的毒性(Toxicity of BaP to sperm) 2.2.1㊀BaP减少精子生成(BaP reduces spermato-genesis)哺乳动物雄性生殖器官主要有睾丸㊁附睾㊁输精管等,其中睾丸的主要作用是生成精子和产生雄性激素,BaP主要通过损害睾丸进一步影响精子生成㊂BaP通过氧化应激或基因调控介导睾丸细胞凋亡,影响睾丸功能受损,减少精子数量㊂Banerjee等[52]证实BaP激活P38蛋白激酶(P38mitogen activated protein kinase,P38MAPK)通路来增加睾丸细胞内ROS,并降低细胞中的抗氧化酶活性[56],使睾丸细胞氧化应激损伤,减少精子的生成㊂Sheweita等[51]研究发现BaP通过降低睾丸组织中抗氧化酶CAT㊁SOD㊁GPX的活性,增加ROS水平,导致睾丸细胞线粒体膜破裂,进而引起睾丸组织凋亡㊂BaP还可通过AHR途径降低睾丸中CAT㊁SOD活性,升高H2O2含量,诱导睾丸细胞氧化应激,影响睾丸功能[57]㊂上述均为BaP对小鼠的生殖毒性,Tian等[58]发现BaP通过可引起雄性栉孔扇贝精巢氧化应激损伤,进一步减少精子生成㊂此外,BaP可以通过基因调控诱导睾丸细胞凋亡,提高睾丸细胞内的凋亡蛋白半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)和半胱氨酸蛋白170㊀生态毒理学报第19卷酶-9(Caspase-9)表达;促进细胞色素C转位到细胞质,启动线粒体凋亡途径,导致睾丸细胞凋亡,进一步导致精子生成减少[52,59]㊂BaP不仅通过影响睾丸功能减少精子生成,而且可以直接影响精子生成过程㊂Verhofstad等[60]的研究表明在精子发育各个阶段均可以检测到BPDE 导致的精子DNA损伤,这也是精子数量减少的原因之一㊂BaP可以导致雄鼠精子功能缺陷以及生育能力下降,并且Mohamed等[61]的实验证明了BaP的生殖毒性具有遗传性,但毒性随着子代数增加逐渐减弱㊂BaP可以减少精母细胞和次级精母细胞进入中晚期粗线期,阻止减数分裂过程的完成,导致精子生成减少[62]㊂此外,BaP诱导的氧化应激会降低精原细胞的存活率,并且通过下调基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)水平以及上调促凋亡因子Caspase-3和Caspase-9表达促进精原细胞凋亡[63]㊂BaP作为广泛存在于生态系统中的环境污染物,不仅使陆地雄性动物精子生成异常,还影响水生生态系统中的雄性动物的精子生成㊂BaP可以通过基因调控扰乱雄性栉孔扇贝的精子发生相关基因:细胞周期蛋白D2(cyclin-D2,CCND2),联会复合体3㊁核呼吸因子1和水通道蛋白9,进一步减少精子生成[54]㊂斑马鱼胚胎暴露于BaP后,其睾丸中生殖细胞特异基因的启动子发生甲基化上调,进一步下调相关基因表达,最终抑制精子生成,影响雄性斑马鱼的生殖能力[64]㊂2.2.2㊀BaP降低精子活力(BaP reduces sperm motility)BaP可以损害睾丸和附睾的内分泌功能,从而导致储存的精子活力下降[65-67]㊂睾丸的质量和大小与精子的数量和活力成正比[68],雄性小鼠用BaP连续灌胃60d,检测到小鼠的睾丸质量明显降低,精子的活力也随之降低[69]㊂小鼠暴露于BaP后,其睾丸支持细胞和间质细胞均凋亡,进而影响精子发生过程,最终导致精子活力减弱[69]㊂畸形精子的活力及存活率显著低于正常精子,BaP暴露会导致精子形态异常,畸形精子大幅增加,主要异常表现为无尾㊁双头㊁中段弯曲[57]㊂Xu等[59]验证了BaP可导致精子活动力降低,精子头㊁尾部畸形率以及总畸形率均显著升高㊂最新研究表明BaP改变睾丸激素水平引起雄性交配强度减弱,降低精子质量,引起畸形精子增多[70-71]㊂有研究表明精子短端粒可能是导致男性不育的原因之一[72],Ling等[73]研究发现BaP可以使精子端粒变短,且与剂量成反比㊂3㊀BaP的雌性生殖毒性(Female reproductive toxicity of BaP)3.1㊀BaP对雌性激素的毒性(Toxicity of BaP to es-trogen)BaP作为一种常见的环境污染物,是海洋环境污染原因之一,影响水生动物的繁殖㊂雌孕激素对雌性发育有不可或缺的作用,而BaP作为内分泌干扰物可以降低水生动物血浆中的孕酮㊁雌激素和催乳素浓度[74]㊂为进一步探究其发生机制,Tian等[58]用不同浓度的BaP处理雌性栉孔扇贝,发现BaP可以导致类固醇合成相关酶(3β-HSD㊁CYP17㊁17β-HSD)表达下降,并呈剂量依赖性;高浓度的BaP还可抑制AHR㊁ARNT㊁CYP1A1以及17β-雌二醇-雌激素受体转录,2种机制相辅相成,共同抑制雌孕激素的生成㊂BaP通过干扰激素膜受体降低三疣梭子蟹的雌二醇(estradiol,E2)浓度[75]㊂斑马鱼胚胎暴露于BaP会导致成年雌鱼卵巢中E2水平下降,其机制为雌鱼脑中促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)基因中的GnRH3的甲基化水平显著升高,并下调GnRH3mRNA表达,从而影响E2的产生[76]㊂与斑马鱼报道相反的是BaP可促进雌性海马GnRH2和GnRH3mRNA的表达,并导致血浆中E2水平显著下降[77]㊂2种相反结果可能与BaP的浓度㊁作用时间以及实验对象不同有关㊂Yang等[78]发现BaP抑制雌性栉孔扇贝的上游腺苷环化酶-蛋白激酶(adenylate cyclase-protein ki-nase,Adcy-PKA)信号通路,下调促性腺激素受体转录水平,如促卵泡激素受体(follicle-stimulating hor-mone receptor,FSHR)和黄体生成素/绒毛膜促性腺激素受体(luteinizing hormone/choriogonadotropin re-ceptor,LHCGR),导致类固醇生成酶(3β-HSD㊁CYP17㊁17β-HSD)表达减少,最终引起抗雌激素效应㊂Kennedy和Smyth[79]发现雌鲑鱼体内E2的减少并非是通过常规的BaP作用于类固醇机制,而是通过其他内分泌干扰机制来对抗雌激素的方式改变了血浆E2的浓度,这种机制有待进一步研究㊂综上所述,BaP主要通过基因表达调控这一途径降低雌性体内E2和孕酮水平,进而影响雌性的生殖发育㊂3.2㊀BaP对卵巢的毒性(Toxicity of BaP to ovary)卵巢是雌性生殖发育中最重要的生殖器官,具有排卵和内分泌功能,对维持雌性激素水平至关重要,暴露于BaP会扰乱卵巢的结构与功能,进一步第2期王惠增等:苯并[a]芘对生殖系统的毒性作用及其机制研究进展171㊀影响生育㊁妊娠㊂高剂量的BaP可以导致卵巢细胞退化并出现管状结构,而这些组织学变化属于癌前病变[80]㊂Rahmani等[81]发现BaP通过氧化应激导致卵巢表面上皮内陷㊁细胞堆积㊁管状结构形成,卵巢间质出现间质水肿㊁出血等病理学改变,并且BaP 诱导卵巢中Caspase-3表达升高,影响卵巢的生理功能,与睾丸相比,BaP对卵巢的危害更严重,这是因为在BaP处理后,胎儿卵巢中促细胞凋亡蛋白Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2associated X protein,Bax)表达增加,并激活下游Caspase-3和Caspase-9,导致卵巢细胞凋亡[82]㊂卵黄蛋白原(vitellogenin,VTG)和CCND2是雌激素介导的卵巢发育相关基因[83],BaP可以下调VTG和CCND2表达,造成雌性栉孔扇贝卵巢受损,组织学检查发现,BaP可引起卵巢发育延迟和卵母细胞退化,并且卵巢的病变情况随着染毒时间和染毒剂量的增加而严重[78]㊂研究发现BaP可以抑制脂联素受体1(adiponectin receptor protein1,AdipoR1)和脂联素受体2(adiponectin receptor protein2,AdipoR2)表达,进而影响卵巢功能[84]㊂最新研究表明,BaP及其代谢产物BPDE可抑制妊娠小鼠卵巢中腺嘌呤核苷酸转运体1(adenine nucleotide translocator1,ANT1)的表达,进一步研究发现ANT1的过表达可以修复BPDE引起的有丝分裂缺陷,恢复卵巢功能[85]㊂3.3㊀BaP对雌性生殖细胞的毒性(Toxicity of BaP to female germ cells)3.3.1㊀BaP影响卵泡发生和发育(BaP affects folli-cular genesis and development)卵泡发育是女性正常的生理过程,卵泡的发育情况直接关系到后代繁殖㊂卵泡作为卵巢的功能单位,支持卵母细胞的发育和成熟[86]㊂卵泡的生长发育过程相当复杂,原始卵泡经历初级卵泡㊁窦前㊁窦卵泡才能发育为成熟卵泡[87-88]㊂有报道称BaP作为卵毒物质,可以破坏原始卵泡[89],或者使原始卵泡迅速枯竭[90],BaP还可以通过香烟烟雾进入卵泡液中,对卵泡发育产生不利影响[91]㊂Sobinoff等[24]研究了BaP卵毒性的机制,连续用BaP处理雌性小鼠7d会导致卵巢中的原始卵泡显著减少,卵泡闭锁,其具体机制为BaP通过干扰AHR发育信号破坏卵泡形成㊂有报道称BaP不仅可以减少或耗尽原始卵泡和初级卵泡的数量[89-90],还可以抑制卵泡生长发育,即BaP处理过的卵泡均发育不到窦前阶段[92]㊂Sadeu和Foster[93]将小鼠卵泡暴露于不同浓度的BaP,发现卵泡存活率均降低,其中高浓度的BaP会抑制窦卵泡发育,使卵泡停滞于窦前卵泡阶段,窦卵泡比例显著减少㊂抗缪勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)浓度增加与卵泡发育停滞有关[94-95]㊂有研究表明BaP可以通过减少AMH生成,促进卵泡募集到卵泡池中,最终加快卵泡枯竭的速度[96]㊂Sadeu和Foster[93]进一步探索了BaP诱导卵泡发育异常的关键分子途径,发现BaP暴露通过激活窦前㊁窦卵泡和成熟卵泡中AHR信号通路,进一步促进促凋亡因子Bax激活,此外,BaP暴露还会导致90kDa热休克蛋白aB1(recombinant heat shock protein90kDa alpha B1,Hsp90aB1)基因表达上调,导致卵泡生长延迟和存活率下降㊂卵泡生长和卵泡发育在雌性哺乳动物生殖中有着重要地位,BaP不但可以通过基因表达调控导致卵泡生长发育异常,还可能通过氧化应激影响卵泡发育㊂3.3.2㊀BaP影响卵母细胞功能(BaP affects oocyte function)BaP可使卵母细胞线粒体内ROS水平升高,导致精-卵结合和融合障碍,影响动物的繁殖[24,36]㊂BaP可导致卵母细胞和卵丘细胞DNA断裂,细胞功能障碍,影响卵母细胞进一步发育,精卵融合失败[34],这也是BaP生殖毒性机制之一㊂卵母细胞的减数分裂在卵母细胞成熟与成功受精中起着重要作用[97],BaP诱导卵母细胞减数分裂异常,卵母细胞功能障碍,不利于动物繁殖㊂BaP可以阻滞猪卵母细胞减数分裂,使部分卵母细胞停滞在MⅡ期,进一步检测发现BaP通过降低乙酰化α-微管蛋白,导致微管不稳定,损害纺锤体组装,从而干扰卵母细胞减数分裂过程[36]㊂Sui等[98]通过将雌鼠暴露于BaP检测其对子代的影响,验证了BaP对卵母细胞的遗传毒性:生发泡破裂(germinal vesicle breakdown, GVBD)是卵母细胞成熟的关键事件,母体暴露BaP 会降低子代GVBD率[99];并且BaP会扰乱子代卵母细胞的纺锤体组装和染色体配对,使卵母细胞减数分裂停滞;最后,雌鼠暴露于BaP可导致子代卵母细胞基因组高甲基化,损害卵母细胞的发育能力㊂综上所述,母系BaP暴露损害了子代卵母细胞的进一步发育,这与上文Miao等[36]研究结果相一致㊂4㊀BaP对胎儿或胚胎的生殖毒性(Reproductive toxicity of BaP to the fetus or embryo)4.1㊀BaP的胚胎发育毒性(Embryonic developmen-tal toxicity of BaP)早有研究表明,吸烟损害身体健康,还对孕妇以。

不同珊瑚对酸化、苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第3期2023年6月V ol.18,No.3Jun.2023㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(4196070185);2020年海南省普通高等学校研究生创新科研课题(Hys2020-186)㊀㊀第一作者:陈雨梅(1998 ),女,硕士研究生,研究方向为海洋环境胁迫与生态系统响应,E -mail:*****************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:*******************.cnDOI:10.7524/AJE.1673-5897.20221003001陈雨梅,齐钊,尹连政,等.不同珊瑚对酸化㊁苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应[J].生态毒理学报,2023,18(3):456-464Chen Y M,Qi Z,Yin L Z,et al.Physiological responses of different corals under single and combined stress of acidification and benzo[a]pyrene [J].Asi -an Journal of Ecotoxicology,2023,18(3):456-464(in Chinese)不同珊瑚对酸化㊁苯并[a ]芘单一和复合胁迫的生理响应陈雨梅1,2,齐钊1,2,尹连政1,2,常逢彤1,2,鞠涵烨3,刁晓平1,*1.南海海洋资源利用国家重点实验室,海口5702282.海南大学生态与环境学院,海口5702283.海南师范大学生命科学学院,海口571158收稿日期:2022-10-03㊀㊀录用日期:2023-01-11摘要:海洋酸化和持久性有机污染物的排放对珊瑚礁生态系统的健康具有负面影响㊂为阐明酸化㊁苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)单一及复合胁迫对2种不同形态珊瑚共生虫黄藻光合生理指标和抗氧化酶活性的影响,本研究以澄黄滨珊瑚(Porites lut -ea )和多孔鹿角珊瑚(Acropora milllepora )为研究对象,分析了不同胁迫处理(酸化㊁BaP 胁迫㊁酸化与BaP 复合胁迫)对2种珊瑚的共生虫黄藻密度㊁叶绿素a 含量以及抗氧化酶活性的毒性效应㊂研究结果显示,单一酸化胁迫(pH =7.8)下,多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻密度㊁叶绿素a 含量和超氧化物歧化酶(SOD)酶活性呈显著下降(P <0.01),过氧化物酶(POD)酶活性显著上升(P <0.01);澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度㊁叶绿素a 含量无显著变化,SOD ㊁POD 酶活性显著下降(P <0.01)㊂单一BaP(10μg ㊃L -1)胁迫下,多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻的密度㊁叶绿素a 含量显著下降(P <0.01),SOD ㊁POD 酶活性无显著变化;澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度无显著变化,叶绿素a 含量显著下降(P <0.01),SOD ㊁POD 酶活性明显升高(P <0.01);在海水酸化复合BaP 胁迫下,多孔鹿角珊瑚的共生虫黄藻叶绿素a 含量㊁SOD 酶活性显著下降(P <0.01),澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度显著升高(P <0.05),POD 酶活性显著下降(P <0.01)㊂研究结果表明,珊瑚对不同环境的胁迫响应存在种间差异,多孔鹿角珊瑚较澄黄滨珊瑚更加敏感;珊瑚共生虫黄藻叶绿素a 含量变化更适合作为海洋酸化㊁BaP 胁迫的指示因子㊂关键词:海水酸化;苯并[a]芘;珊瑚;共生虫黄藻;生理响应文章编号:1673-5897(2023)3-456-09㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:APhysiological Responses of Different Corals under Single and Combined Stress of Acidification and Benzo [a ]pyreneChen Yumei 1,2,Qi Zhao 1,2,Yin Lianzheng 1,2,Chang Fengtong 1,2,Ju Hanye 3,Diao Xiaoping 1,*1.State Key Laboratory of Marine Resources Utilization in South China Sea,Haikou 570228,China2.College of Ecology and Environment,Hainan University,Haikou 570228,China3.College of Life Sciences,Hainan Normal University,Haikou 571158,ChinaReceived 3October 2022㊀㊀accepted 11January 2023Abstract :The health of coral reef ecosystem has been negatively impacted by ocean acidification (OA)and the第3期陈雨梅等:不同珊瑚对酸化㊁苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应457㊀discharge of persistent organic pollutants(benzo[a]pyrene,BaP).In order to elucidate the individual and combined effects of OA and BaP on the algal photo-physiology and antioxidant system of coral holobionts,we measured the Symbiodiniaceae density and chlorophyll a content,as well as antioxidant enzyme activities of holobionts in two reef-building corals,Acropora milllepora and Porites lutea,respectively.The results showed that OA(pH=7.8) caused a significant decrease in Symbiodiniaceae density,chlorophyll a content,and superoxide dismutase(SOD) activity,but a significant increase in peroxide(POD)activity(P<0.01)in lepora,whereas no significant vari-ation in two algal photo-physiological indexes and a significant decrease(P<0.01)in SOD and POD activities of P.lutea.An exposure of10μg㊃L-1induced significant decrease in Symbiodiniaceae density and chlorophyll a con-tent(P<0.01),but there has no significant change in SOD and POD activities of lepora.Additionally,chloro-phyll a content significantly decreased(P<0.01),but SOD and POD activities were significantly elevated in P.lutea (P<0.01).Under combined stressors exposure,the chlorophyll a content and SOD activity significantly declined(P <0.01)in lepora,while Symbiodiniaceae density significantly increased(P<0.05)in P.lutea accompanied with significantly decreased POD activity(P<0.01).Our findings suggested that lepora is more sensitive than P.lutea to the environmental stress.The chlorophyll a content appears suitable as the bio-indicator to monitor ocean acidification and BaP pollution.Keywords:acidification;benzo[a]pyrene;coral;Symbiodiniaceae;physiological index㊀㊀海洋酸化已经成为珊瑚礁生态系统健康的主要威胁[1]㊂据美国国家海洋和大气管理局(National O-ceanic and Atmospheric Administration,NOAA)报告,2021年全球平均大气CO2含量为414.72mg㊃L-1㊂如果全球能源需求持续增长,到21世纪末,大气中的CO2含量可能达到800mg㊃L-1甚至更高[2]㊂近20年来,海洋表层水pH值每10年下降0.017~ 0.027个单位[3],随着大气中CO2浓度不断增加,海洋对大气中CO2的吸收速度继续加快㊂预计到21世纪末pH将下降0.2~0.4个单位[4]㊂随着海洋酸化程度的加深,最终会导致珊瑚礁结构的损坏和珊瑚的生长[5]㊂Vogel等[6]指出,酸化程度的加剧对珊瑚产生了负面影响,且海水酸化和其他环境胁迫可能对珊瑚产生累加的负面影响㊂因此,不同种类的珊瑚对海洋酸化的响应差异,以及多种环境压力因素之间的相互作用还需要进行更多的研究[7]㊂苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)是持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的典型代表㊂近年来,持续的人类活动导致更多的PAHs通过空气-水交换和沉积进入海洋,威胁到珊瑚礁生物和整个珊瑚礁生态系统[8]㊂据报道,PAHs广泛存在于南海沿岸甚至近海的海水和珊瑚礁区中[9]㊂在海南岛近岸的部分珊瑚礁区中,水体的PAHs含量为13.60~407.82ng㊃L-1,沉积物中25.3~387.5ng㊃g-1(以干质量计),而珊瑚体内含量达到209.41~824.52ng㊃g-1(以干质量计),显著高于周围环境中的浓度,说明珊瑚对PAHs 具有较强的富集效应[10-11]㊂由于全球变化和人类活动的影响,海水酸化和BaP均已成为威胁珊瑚生存的重要环境因子,而海洋酸化与有机污染物污染在海洋环境中更多是相伴出现,海水酸化极有可能改变BaP等污染物的海洋环境行为,进而影响其毒理效应㊂目前,海水酸化和BaP对造礁珊瑚毒理效应的相关研究大多是针对单一的因素开展,关于酸化和BaP联合胁迫影响珊瑚的研究尚鲜有文献报道,与单一环境因子相比,联合因子的协同作用对珊瑚的影响研究更复合实际[12]㊂珊瑚共生虫黄藻的叶绿素含量和细胞密度情况以及珊瑚共生体抗氧化酶活性可以反映珊瑚的健康状况[11,13-14],因此,本研究选用2种不同形态的珊瑚为受试对象,探究酸化㊁BaP单一和复合污染对珊瑚共生虫黄藻细胞密度㊁叶绿素含量和珊瑚共生体抗氧化酶活性的影响,筛选出敏感的生物标志物,以期为阐明海洋酸化-BaP的联合毒性效应和不同形态珊瑚的环境耐受性提供科学依据和基础数据㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀实验试剂苯并[a]芘(BaP)为色谱纯,购自Sigma公司,二甲基亚砜(DMSO)为分析纯,购自西陇科学股份有限公司㊂超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化物酶(POD)和考马斯亮蓝法蛋白定量(TP)均由南京建成生物工程458㊀生态毒理学报第18卷研究所提供㊂1.2㊀实验材料2021年6月在三亚凤凰岛采集澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和多孔鹿角珊瑚(Acropora milllepora),分为3~5cm2左右的断枝,继续进行2周适应性养殖㊂养殖珊瑚使用经过沉淀和0.5μm滤膜过滤的自然海水,盐度34‰~35‰,pH为8.10ʃ0.20,每天固定12h光照和12h黑暗,光照强度为300μmol photons㊃m-2㊃s-1,水温保持在24~25ħ㊂之后,健康的珊瑚块被用于单一胁迫和海水复合BaP胁迫实验㊂1.3㊀珊瑚暴露实验及样品采集依据文献报道和实验室前期研究结果[11,13-16],实验设置空白对照组(CK)㊁酸化处理组(pH7.80)㊁BaP处理组(10μg㊃L-1)和酸化BaP复合处理组(pH 7.80,BaP10μg㊃L-1)㊂所有实验处理组均设3个平行,每组放置9~16个珊瑚断枝㊂实验期间,其海水温度㊁盐度㊁光照时间与驯养期间的保持一致㊂酸化胁迫pH控制:由CO2加富器(武汉瑞华仪器设备有限公司,CE100D型)注入CO2,实现水体pH调节,并使用pH计(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司,Five Easy Plus FP20pH/mV,仪表级别0.01级)进行监测㊂BaP胁迫浓度控制:BaP处理组中溶剂DMSO 的终浓度低于海水体积(5L)的1‰,以避免溶剂干扰;每日定时更换全部海水,并分别向各胁迫组添加固定体积的BaP母液,以确保每日BaP胁迫浓度一致㊂实验样品采集:收集胁迫实验第7天的珊瑚样品,立即转移到-40ħ冰箱保存㊂1.4㊀虫黄藻叶绿素含量和密度的测定珊瑚骨骼表面积测定[11]:锡箔纸包裹缠绕珊瑚表面,只包裹有虫黄藻部分;去除多余锡箔纸,将包裹珊瑚表面的锡箔纸平铺粘贴于测量纸上并备注好对应样品编号,设置标尺㊂扫描结果于Image J估算表面积(至少测3次重复)㊂所测珊瑚骨骼表面积(cm2)用于虫黄藻叶绿素和细胞密度单位面积含量的计算㊂虫黄藻收集:人工海水(GB17378.4 2007)[17]事先放置于4ħ冰箱保存,洗牙器加入人工海水将珊瑚骨骼冲洗至白化,冲洗液过300目细胞筛后装入离心管,4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min去上清定容至10mL;定容好的藻液分装5mL用于叶绿素测定,其余用于虫黄藻细胞计数㊂虫黄藻密度测定[11]:100μL藻液每次匀浆并吸取10μL血球计数板于显微镜下(物镜10ˑ,目镜10ˑ)计数,并重复9次㊂按照式(1)计算㊂细胞数(cells㊃mL-1)=80小格细胞数/80ˑ400ˑ104(1)丙酮萃取叶绿素:分装好的5mL藻液于4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min,去除海水,加入等体积90%丙酮[11],锡纸包裹避光;细胞破碎仪70Hz破碎60s后放入-20ħ冰箱萃取24h㊂萃取结束后4500r㊃min-1离心15min去除杂质,上清用于紫外分光光度计测量(645nm㊁663nm),测量3次重复㊂按照式(2)计算[11],CHLa=12.7A663-2.69A645(2)式中:CHLa为叶绿素a含量(μg㊃L-1);A663为波长663的吸光度;A645为波长645的吸光度㊂1.5㊀珊瑚抗氧化酶活性的测定人工海水事先放置于4ħ冰箱保存,洗牙器加入人工海水将珊瑚骨骼冲洗至白化,获得珊瑚组织冲洗液,装入50mL离心管里,4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min去上清定容至10mL;定容好的珊瑚组织液根据以下方法制备组织匀浆㊂参照试剂盒附送的‘实验方法学“,按照最佳取样量制备对应浓度组织匀浆㊂总蛋白含量:珊瑚组织液4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min去上清,获得珊瑚待测组织质量,按珊瑚组织沉淀质量(g)ʒ体积(mL)=1ʒ49的比例加入49倍体积的生理盐水(2%组织匀浆),冰水浴的条件机械匀浆1min,4ħ㊁2500r㊃min-1离心10min,取上清待测㊂SOD酶:珊瑚组织液4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min去上清,获得珊瑚待测组织质量,按珊瑚组织沉淀质量(g)ʒ体积(mL)=1ʒ9的比例加入9倍体积的生理盐水(10%组织匀浆),冰水浴的条件机械匀浆1min,4ħ㊁3500r㊃min-1离心10min,取上清待测㊂POD酶:珊瑚组织液4ħ㊁4000r㊃min-1离心10min去上清,获得珊瑚待测组织质量,按珊瑚组织沉淀质量(g)ʒ体积(mL)=1ʒ4的比例加入4倍体积的生理盐水(20%组织匀浆),冰水浴的条件机械匀浆1min,4ħ㊁3500r㊃min-1离心10min,取上清待测㊂匀浆制备完成,上清用于测定总蛋白含量和抗氧化酶活性,所测总蛋白含量用以计算,并统一酶活第3期陈雨梅等:不同珊瑚对酸化㊁苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应459㊀单位㊂1.6㊀数据分析与统计使用IBM SPSS Statistics 26.0统计软件进行单因素方差分析和Duncan 多重比较,以P <0.05㊁P <0.01作为差异显著水平,使用Origin 2022软件进行数据可视化㊂2㊀结果(Results )2.1㊀单一及复合胁迫对2种珊瑚共生虫黄藻细胞密度的影响酸化㊁苯并[a]芘单一和复合胁迫对澄黄滨珊瑚(P.lutea )和多孔鹿角珊瑚(llepora )共生虫黄藻细胞密度的影响如图1所示㊂胁迫7d 后,酸化组㊁BaP 组澄黄滨珊瑚的共生虫黄藻密度与对照组相比无显著差异(P >0.05),复合胁迫组共生虫黄藻密度则明显升高(P<0.05)㊂多孔鹿角珊瑚的共生虫黄藻密度在酸化组㊁BaP 组明显降低,与对照组相比,具有显著差异(P <0.01);复合胁迫组与对照组相比,虫黄藻密度呈下降趋势,但无显著差异(P >0.05)㊂多孔鹿角珊瑚虫黄藻密度的变化对不同胁迫方式更加敏感㊂图1㊀单一及复合胁迫对2种珊瑚共生虫黄藻细胞密度的影响注:Control 表示空白对照组,Acid 表示海水酸化组,BaP 表示苯并[a]芘胁迫组,Acid+BaP 表示复合胁迫组;*表示P <0.05,**表示P <0.01㊂Fig.1㊀Effects of single and combined stresses on cell densityof two coral symbionts SymbiodiniaceaeNote:Control indicates blank control group,Acid indicates seawater acidification group,BaP indicates benzo[a]pyrene stress group,and Acid+BaP indicates compound stress group;*symbol of significantdifference P <0.05,**symbol of significant difference P <0.01.2.2㊀单一及复合胁迫对2种珊瑚共生虫黄藻叶绿素a 含量的影响酸化-苯并[a]芘复合胁迫对澄黄滨珊瑚(P.lutea )和多孔鹿角珊瑚(llepora )共生虫黄藻叶绿素a 含量的影响如图2所示㊂胁迫7d 后,与对照组相比,澄黄滨珊瑚的共生虫黄藻叶绿素a 含量在酸化组㊁复合胁迫组呈下降趋势,但与对照组相比均无显著差异(P >0.05),BaP 胁迫组虫黄藻叶绿素a 含量明显下降,与对照组相比具有显著差异(P <0.01)㊂酸化组㊁BaP 胁迫组和复合胁迫组多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻叶绿素a 含量均明显减低,与对照组相比具有显著差异(P<0.01),说明相较于澄黄滨珊瑚,多孔鹿角珊瑚虫黄藻叶绿素a 含量变化对环境胁迫更加敏感㊂图2㊀单一及复合胁迫对2种珊瑚共生虫黄藻叶绿素a 含量的影响注:*表示显著P <0.05,**表示显著P <0.01㊂Fig.2㊀Effects of single and combined stresses on chlorophylla content of two coral symbionts SymbiodiniaceaeNote:*symbol of significant difference P <0.05,**symbol of significant difference P <0.01.2.3㊀单一及复合胁迫对澄黄滨珊瑚抗氧化酶活性的影响3种不同的胁迫处理对澄黄滨珊瑚SOD 酶(图3(a))和POD 酶活性(图3(b))的影响趋势是一致的,表现为酸化胁迫导致2种酶的活性显著下降,BaP 胁迫则能够明显诱导2种酶的活性,与对照组相比均具有显著差异(P <0.01);复合胁迫后,澄黄滨珊瑚SOD 酶有下降趋势,但与对照组相比,并未存在显著性差异(P >0.05);而POD 酶活性明显降460㊀生态毒理学报第18卷低,表现出显著差异(P <0.01)㊂结果表明,单一胁迫对澄黄滨珊瑚SOD 酶活性的影响要大于复合胁迫,澄黄滨珊瑚SOD 和POD 酶活对不同胁迫的响应一致㊂2.4㊀单一及复合胁迫对多孔鹿角珊瑚抗氧化酶活性的影响不同的胁迫方式对多孔鹿角珊瑚SOD 酶(图4(a))和POD 酶活性(图4(b))的影响不同㊂由图4可知,酸化胁迫后SOD 酶活性受到明显抑制,而POD 酶活性受到诱导增加,与对照组相比具有显著差异(P <0.01);BaP 暴露后,对SOD 酶和POD 酶活性没有明显影响㊂而复合胁迫能抑制2种酶的活性,导致SOD 酶活性显著下降(P<0.01);POD 酶活性与对照组相比虽有下降趋势,但未存在明显差异㊂与其他2种胁迫方式相比,酸化胁迫对多孔鹿角珊瑚抗氧化酶活性的影响更大㊂图3㊀单一及复合胁迫对澄黄滨珊瑚(P.lutea )抗氧化酶活性的影响注:(a)超氧化物歧化酶(SOD)活性,(b)过氧化物酶(POD)活性;*表示显著P <0.05,**表示显著P <0.01㊂Fig.3㊀Effects of single and combined stresses on the antioxidant enzyme activities of P.luteaNote:(a)Superoxide dismutase (SOD)activity;(b)Peroxide (POD)activity;*Symbol of significant difference P <0.05,**Symbol of significant difference P<0.01.图4㊀单一及复合胁迫对多孔鹿角珊瑚(llepora )抗氧化酶活性的影响注:(a)超氧化物歧化酶(SOD)活性,(b)过氧化物酶(POD)活性;*表示显著P <0.05,**表示显著P <0.01㊂Fig.4㊀Effects of single and combined stresses on the antioxidant enzyme activities of lleporaNote:(a)Superoxide dismutase (SOD)activity;(b)Peroxide (POD)activity;*Symbol of significant difference P <0.05,**Symbol of significant difference P <0.01.第3期陈雨梅等:不同珊瑚对酸化㊁苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应461㊀3㊀讨论(Discussion)珊瑚共生虫黄藻的叶绿素含量和细胞密度可以用来区分珊瑚的应激和功能失调的状态[18],因此可被作为一种生物测定方法用以评估珊瑚所面临的压力㊂有研究显示,珊瑚共生虫黄藻正常发育需要偏碱性环境[19]㊂我们的研究结果显示,在单独的海水酸化条件下(pH=7.8),胁迫第7天时,澄黄滨珊瑚和多孔鹿角珊瑚的共生虫黄藻细胞密度和叶绿素a浓度下降,其中多孔鹿角珊瑚表现为显著下降(P <0.01),表明海水酸化可导致珊瑚单位面积共生虫黄藻的光合色素和虫黄藻密度明显降低,影响珊瑚与共生虫黄藻的共生关系㊂珊瑚共生虫黄藻为珊瑚提供了大部分的营养来源[20],海洋酸化降低了珊瑚共生虫黄藻的密度,影响了虫黄藻的光合作用,进而阻碍了营养的供应,对珊瑚健康造成威胁㊂有研究显示,不同种类的珊瑚对海洋酸化具有不同的抵抗力,我们的研究结果显示,多孔鹿角珊瑚对海水酸化的环境变化更加敏感,这与前人的研究结果相一致[21-22]㊂多孔鹿角珊瑚是枝状珊瑚,与澄黄滨珊瑚(块状)相比,具有更快的生长速度㊂研究发现,生长较快的珊瑚更容易受到海水酸化的影响[23-24]㊂有研究显示,在海洋酸化的背景下,对酸化敏感的物种会相对减少,抗酸性强的物种则会相对增多,生态系统内的多样性随之降低[25],而多样性下降很可能抑制珊瑚的生长和存活并引发负反馈,导致进一步的生态系统衰退[26],因此,枝状珊瑚的多样性,还能够间接体现其生活环境的基本情况㊂BaP主要通过细胞生物过程对生物产生毒性, Kennedy等[27]证实了BaP在共生虫黄藻中的累积会随着时间的推移和正常的光周期的增加而增加,而珊瑚失去共生虫黄藻可能是一种有效的解毒方式㊂有研究表明,BaP暴露可导致不同鹿角珊瑚共生虫黄藻光合效率和虫黄藻密度的降低,珊瑚与共生虫黄藻的共生关系受到胁迫[11,13]㊂在本研究中,BaP (10μg㊃L-1)胁迫7d后,澄黄滨珊瑚和多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻的叶绿素a含量显著下降,且多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻的细胞密度显著下降,这与上述文献的研究结果基本一致㊂此外,BaP暴露与海水酸化暴露对珊瑚影响的研究结果一致,同样表现为多孔鹿角珊瑚比澄黄滨珊瑚更容易受到影响㊂Scheufen等[18]强调不同珊瑚种类的骨架单元对珊瑚共生虫黄藻光合能力的重要性㊂因此,可以认为,由于形态和骨骼结构的差异,澄黄滨珊瑚(块状)与多孔鹿角珊瑚(枝状)对BaP的响应表现不一,这为识别物种形态在珊瑚表现和竞争能力方面的差异提供了依据㊂值得注意的是,我们研究的2种珊瑚中,耐受性更强的澄黄滨珊瑚在BaP胁迫下其共生虫黄藻密度未发生显著改变,但其共生虫黄藻叶绿素a 含量却显著下降,表明珊瑚共生虫黄藻密度的反应滞后于叶绿素a含量变化,这与雷新明等[28]的研究结果一致㊂由此可见,澄黄滨珊瑚的耐受性可能与更为稳定的珊瑚-虫黄藻共生关系相关㊂我们的研究发现,海水酸化-BaP复合胁迫下,澄黄滨珊瑚比多孔鹿角珊瑚更具耐受性㊂复合胁迫下,多孔鹿角珊瑚的共生虫黄藻单位面积密度㊁叶绿素a含量显著下降;澄黄滨珊瑚的共生虫黄藻单位面积密度显著上升,但其叶绿素a含量无显著变化, Terán等[29]的研究显示,增加虫黄藻密度能更有效地抵消细胞色素失衡,并且增强珊瑚吸收率㊂因此,澄黄滨珊瑚比多孔鹿角珊瑚更具耐受性,可能是其在应对复杂的环境胁迫时,能够增加虫黄藻密度,有效地调控机体内稳态㊂SOD酶是生物体内常见的抗氧化酶,能够消除机内的活性氧(reactive oxygen species,ROS),在抗氧化防御过程发挥了非常重要的作用[30]㊂然而,如果ROS产生过多,超出了机体自身的防御和去除能力,机体就会受到氧化胁迫[31]㊂我们的研究发现,在3种胁迫处理下,澄黄滨珊瑚和多孔鹿角珊瑚中的SOD酶活性呈现相同的反应模式,即与对照组相比,单一海水酸化胁迫和酸化-BaP复合胁迫均导致珊瑚SOD酶活性降低㊂海水酸化暴露7d后,2种珊瑚的SOD酶活性均呈显著下降(P<0.01),说明SOD酶活性受海水酸化(pH=7.8)的影响较大,可能是因为海水酸化刺激了细胞内芬顿(Fenton)反应产生更多的羟基自由基,导致细胞内酸中毒,从而抑制了珊瑚SOD酶的解毒功能[32],而韦晓慧[33]和张天宇等[34]研究中海水酸化(pH=7.6)导致日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)和大马蹄螺(Trochus niloticus)的SOD酶活性上升,与本研究结果相反,可能是由于珊瑚作为共生有机功能体,对海水酸化胁迫更为敏感,pH=7.8时就表现出了免疫功能抑制㊂相较于对照组,BaP暴露7d后,2种珊瑚的SOD酶活性均上升,说明BaP胁迫的刺激促使了珊瑚产生抗氧化防御反应,增加体内的SOD酶活性来消除多余的ROS[13]㊂在海洋无脊椎动物免疫应答过程中,氧化应激462㊀生态毒理学报第18卷产生的抗氧化酶有SOD㊁过氧化氢酶(CAT)㊁POD和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等,SOD酶能以超氧阴离子为作用底物,将其歧化成为H2O2和O2,紧接着POD酶将H2O2分解或利用,从而避免了氧化伤害[35],POD还参与了黑色素合成途径,具有消除过氧化氢和酚类㊁胺类㊁醛类㊁苯类毒性的双重作用,在大多数情况下为珊瑚提供了抵抗真菌病原体的能力[36-37],有研究证明POD活性较低的珊瑚容易患病[38]㊂黄昇[39]研究发现,酸化海水促进中华乌塘鳢(Bostrychus sinensis)黏液的分泌,引起体表黏液细胞的应激反应,使其皮肤表层免疫力减弱,且海水pH 为7.8时,有利于致病菌的繁殖和生物膜的形成,最终引起中华乌塘鳢出现皮肤红肿病㊂在我们的研究中,澄黄滨珊瑚POD酶活性应对各胁迫处理的响应与SOD酶一致,但POD酶活性反应比SOD酶活性更为灵敏㊂海水酸化会抑制澄黄滨珊瑚POD酶的活性,而BaP胁迫则导致机体产生O2-㊁H2O2和羟基自由基,从而启动POD酶的上调,引发珊瑚的抗氧化防御反应,在复合胁迫处理下,POD酶的活性受到抑制显著下降(P<0.01)㊂与澄黄滨珊瑚不同,多孔鹿角珊瑚在胁迫7d后,海水酸化组的POD酶活性显著上升,而BaP胁迫组和复合胁迫组则无显著变化,珊瑚应对不同的环境因子的响应过程不同且具有种间差异㊂崔雯婷[40]在海水酸化和镉复合胁迫褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)仔鱼的研究中发现,海水酸化影响了受试生物抗氧化防御系统对重金属镉暴露的响应㊂我们的研究发现,海水酸化抑制了珊瑚的抗氧化酶活性,BaP则引发珊瑚的抗氧化防御反应,而海水酸化-BaP复合胁迫下,澄黄滨珊瑚和多孔鹿角珊瑚抗氧化酶活性受到抑制,表明海水酸化影响了珊瑚抗氧化防御系统对BaP暴露的响应,与前人研究相类似㊂综上所述,这些生理指标都反映珊瑚在海水酸化和BaP污染的环境胁迫下处于异常状态,且2种珊瑚应对单一及复合胁迫具有不同的生理响应㊂海水酸化(pH=7.8)胁迫7d后,珊瑚共生虫黄藻的光合色素和虫黄藻密度降低,珊瑚与虫黄藻的共生关系受到威胁㊂相较澄黄滨珊瑚,多孔鹿角珊瑚对海水酸化更加敏感;BaP(10μg㊃L-1)胁迫7d后,2种珊瑚单位面积共生虫黄藻的光合色素和虫黄藻密度降低,且多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻比澄黄滨珊瑚更容易受到BaP的影响;海水酸化-BaP复合胁迫下,2种珊瑚共生虫黄藻的光合色素含量和密度比单一胁迫组更高㊂海水酸化和BaP污染对珊瑚的抗氧化防疫系统的影响因生理指标类别和珊瑚种类而异, POD㊁SOD酶活性在不同胁迫条件下的变化,体现了珊瑚的抗氧化防御酶在活性氧清除过程中的协调作用㊂珊瑚共生虫黄藻叶绿素a含量变化更适合作为海洋酸化㊁BaP胁迫的指示因子,我们的研究结果显示,多孔鹿角珊瑚对酸化㊁BaP单一胁迫和复合胁迫较澄黄滨珊瑚更加敏感㊂通信作者简介:刁晓平(1963 ),女,博士,教授,主要研究方向为环境胁迫对海洋生物的生态毒理效应㊂参考文献(References):[1]㊀Jiang J Y,Lu Y D.Metabolite profiling of Breviolumminutum in response to acidification[J].Aquatic Toxicol-ogy,2019,213:105215[2]㊀National Oceanic and Atmospheric Administration.Cli-mate Change:Atmospheric carbon dioxide[R].ColoradoBoulder,United States of America:National Oceanic andAtmospheric Administration(NOAA),2022[3]㊀Intergovernmental Panel on Climate Change2019:Chan-ging Ocean,Marine Ecosystems,and Dependent Commu-nities.IPCC Special Report on the Ocean and Cryospherein a Changing Climate[R].Genève:IntergovernmentalPanel on Climate Change(IPCC),2022[4]㊀Meron D,Rodolfo-Metalpa R,Cunning R,et al.Changesin coral microbial communities in response to a naturalpH gradient[J].The ISME Journal,2012,6(9):1775-1785[5]㊀Morais J,Medeiros A P M,Santos B A.Research gaps ofcoral ecology in a changing world[J].Marine Environ-mental Research,2018,140:243-250[6]㊀V ogel N,Meyer F W,Wild C,et al.Decreased light avail-ability can amplify negative impacts of ocean acidificationon calcifying coral reef organisms[J].Marine EcologyProgress Series,2015,521:49-61[7]㊀Kroeker K J,Kordas R L,Crim R N,et al.Meta-analysisreveals negative yet variable effects of ocean acidificationon marine organisms[J].Ecology Letters,2010,13(11): 1419-1434[8]㊀Zhang R J,Han M W,Yu K F,et al.Distribution,fate andsources of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)inatmosphere and surface water of multiple coral reef re-gions from the South China Sea:A case study in spring-summer[J].Journal of Hazardous Materials,2021,412: 125214。

苯并芘污染物的毒性数据评价

苯并[a]芘污染物的毒性数据评价苯并[a]芘（Benzo[a])pyrene）是一种五环多环芳香烃类，结晶为黄色固体，其化学式：C20H12，英文表示为BaP。

苯并[a]芘性质稳定，沸点310℃～312℃，熔点178℃，不溶于水，微溶于乙醇、甲醇，溶于苯、甲苯、氯仿、丙酮等有机溶剂中。

在日光和荧光作用下易发生光氧化反应，臭氧也可使其氧化[1]。

这种物质是在300到600°C之间的不完全燃烧状态下产生的。

苯并[a]芘存在于煤焦油中，而煤焦油可见于汽车废气（尤其是柴油引擎）、烟草与木材燃烧产生的烟，以及炭烤食物中。

苯并芘为一种突变原和致癌物质，从18世纪以来，便发现与许多癌症有关。

其在体内的代谢物二羟环氧苯并芘，产生致癌性的物质。

除了致癌性外，BaP还具有很强的致畸性、致突变性和内分泌干扰物的作用。

BaP是多环芳烃中最具代表性的一种环境污染物,是确认的人类致癌物。

BaP广泛存在于人类的生产生活中,对人类健康造成严重威胁[2]。

1. 苯并[a]芘毒性数据BaP被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。

动物试验包括经口、经皮、吸入，经腹膜皮下注射、均出现致癌。

许多国家相继用9种动物进行实验，采用多种给药途径，结果都得到诱发癌变的阳性报告[3]。

流行病学研究表明，在BaP高污染区，它与肺癌，皮肤癌、胃癌等的高发相关[4]。

1983年国际癌症机构将BaP确认为人类致癌物。

有关BaP其致癌机制方面的研究不胜枚举，也较为深入，从BaP的结构、代谢物及其与DNA嵌合的角度，曾提出“K区理论’夕、“湾区理论”及“双区理论”，但具体致癌的分子机制仍不是十分明确。

其毒性作用机制主要与BaP 及其代谢活化产物可干扰钙稳态、损伤DNA和蛋白质等大分子，形成DNA和蛋白质加合物、干扰基因表达等有关[5-7]。

有关专家对我国云南宜威地区肺癌发病率原因进行了大量的研究，认为室内燃煤空气中BaP污染严重，但居民发生肺癌是由于暴露与环境致癌因素和机体的遗传因素共同作用的结果。

苯并(a)芘

1、物质的理化常数ＣＡ50-32-8 国标编号:Ｓ:中文名称: 苯并(a)芘英文名称: Benzo(a)pyrene；3,4-Benzypyrene别名: 3,4-苯并芘；BaP；多环芳烃(PAH)；稠环芳烃分子252.32 分子式: C20H12量:熔点: 179℃ 沸点：475℃密度: 相对密度(水=1)1.35蒸汽压: 25℃( 蒸汽压0.665×10-19kPa )不溶于水，微溶于乙醇、甲醇，溶于苯、甲苯、二甲溶解性:苯、稳定性: 稳定外观与性无色至淡黄色、针状、晶体(纯品)状:危险标记:本品在工业上无生产和使用价值，一般只作为生产过用途:程中形成的副产物随废气排放2.对环境的影响一、健康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

健康危害：对眼睛、皮肤有刺激作用。

是致癌物、致畸原及诱变剂。

二、毒理学资料及环境行为毒性：是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物。

急性毒性：LD50500mg/kg(小鼠腹腔)；50mg/kg(大鼠皮下)慢性毒性：长期生活在含BaP的空气环境中，会造成慢性中毒，空气中的BaP是导致肺癌的最重要的因素之一。

水生生物毒性：5μg/L，12天，微生物，阻碍作用；5mg/L，13小时，软体动物卵，阻碍作用，结构变化。

致癌：BaP被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。

BaP进入机体后，除少部分以原形随粪便排出外，一部分经肝、肺细胞微粒体中混合功能氧化酶激活而转化为数十种代谢产物，其中转化为羟基化合物或醌类者，是一种解毒反应；转化为环氧化物者，特别是转化成7，8-环氧化物，则是一种活化反应，7，8-环氧化物再代谢产生7，8-二氢二羟基-9，10-环氧化物，便可能是最终致癌物。

这种最终致癌物有四种异构体，其中的(+)-BP-7β，8α-二醇体-9α，10α-环氧化物-苯并[a]芘，已证明致癌性最强，它与DNA形成共价键结合，造成DNA损伤，如果DNA不能修复或修而不复，细胞就可能发生癌变。

能吸收大气污染物的植物

能吸收大气污染物的植物■吸二氧化硫：芦荟，能吸收二氧化硫、一氧化碳等有毒气体，并能吸附空气中的有害微生物和粉尘。

此外，芦荟叶片还对空气污染有“监测”作用，一旦室内空气污染指数超标，芦荟叶片会出现褐色斑点。

除芦荟外，米兰、鸡冠花、石竹、腊梅、杜鹃、美人蕉、石榴等也能吸收二氧化硫。

1千克石榴叶片可净化空气中6克的二氧化硫，是二氧化硫的“克星”。

石榴还能降低空气中的铅含量。

■除粉尘：橡皮树作为阔叶常绿的热带植物，对室内灰尘有一定的吸附作用，可清除颗粒状污染。

“香龙血树”巴西木也因叶片大而厚、密而多，可起到滞尘作用，对于复印机、打印机及洗涤剂中挥发的三氯乙烯有特别吸收作用。

同样发挥滞尘作用的还有叶色漂亮、观赏性强的千年木。

除此之外，常春藤、君子兰等适宜摆放在室内的植物也有一定的除尘能力。

常春藤的摆放一般以悬吊为主，使其繁密的叶子更易吸附尘垢。

能净化室内污染物的植物■吸收甲醛、苯：吊兰、芦荟、绿萝、虎尾兰、散尾葵、合果芋、千年木、一叶兰可吸收甲醛。

照明条件下，一盆芦荟4小时可消除1立方米空气中90%的甲醛。

常春藤则在照明条件下一天内可吸收室内90%的苯。

■吸收厨房油烟、防辐射：冷水花、白掌，可净化烹饪时散发的油烟；一些植物可阻挡或吸收室内电波辐射，如橡皮树、合果芋、绿萝；家中有吸烟人士的话，则可选择吊兰、发财树、君子兰。

■天然“加湿器”和“制氧机”：发财树、白掌、波士顿蕨、散尾葵蒸腾作用强，可增加室内空气湿度，防止鼻、咽黏膜干燥。

一株1.5米高的散尾葵光合作用一天可蒸发约1千克的水分；室内波士顿蕨长势良好，则说明空气湿度适中。

造氧方面，虎尾兰是制造阴离子的“能手”，产生阴离子的数量是其它植物的30倍以上，和龟背竹一样可在夜间吸收二氧化碳，制造氧气。

仙人掌也是“天然制氧机”，其光合作用后制造的氧气会储存起来，夜间释放。

一种名叫绯花玉的仙人球和白掌被称为室内增氧的“黄金组合”，绯花玉晚上吸收的二氧化碳可与白掌白天吸收的二氧化碳量相同。

大气颗粒物对环境和人体健康的危害

大气颗粒物对环境和人体健康的危害大气是人类赖以生存的基本环境要素。

但随着工业的发展、城市人口的密集、煤炭和石油燃料的迅猛增长，大气环境质量日趋恶化，大气污染已成为影响世界环境和人类身体健康的主要危害因素之一。

由于大气污染物中悬浮颗粒物会对人体健康产生直接的负面影响，从而受到各国政府及有关部门的高度重视。

在研究过程中，人们逐渐认识到粒径小于10um的颗粒物（即PM10，又称为可吸入颗粒物）是悬浮颗粒物中对环境和人体健康危害最大的一类，因此，国际上很重视对PM10的研究和防治工作，大多数国家都规定了空气中PM10的质量标准。

美国国家环保局EPA于1985年将原始颗粒物指示物质由总悬浮颗粒物（TSP）项目修改为PM10，我国也于1996年规定了PM10的二级质量标准为100ug／m³。

随着认识的发展，美国环保局在1997年再一次修改美国国家大气质量标准，规定了PM2.5的最高限制值，以降低这些细颗粒物对人体健康和环境的影响。

近几年来，我国的大气污染日益严重，可吸入颗粒物已成为北京等大都市的首要空气污染物,PM10的污染问题正引起越来越多的关注，有关部门已开展了这方面的研究工作。

1.PM10的基本特性、污染现状1.1 PM10的基本特性PM10是指空气动力学直径在10um以下的固态和液态颗粒物。

不能靠自身的重力降落到地面，因此，又被称为“飘尘”，它空气中可漂浮几天，甚至几年。

其在空气中的迁移特性及最终进入人体的部位都主要取决于颗粒物的粒径大小。

研究表明，10um以下的颗粒物可进入鼻腔，7um以下的颗粒物可进入咽喉，小于2.5um的颗粒物（即PM2.5）则可深达肺泡并沉积，进而进入血液循环，可能导致与心和肺的功能障碍有关的疾病。

目前已知的PM10的化学成分包括可溶性成分(大多数为无机离子,如硫酸根、硝酸根离子等）、有机成分〔如多环芳烃〕、硝基多环芳烃等、微量元素、颗粒元素碳等，有时PM10上还吸附有病原微生物（细菌和病毒）。

苯并[a]芘(BaP)对真鲷细胞色素P450和芳香烃受体基因表达的影响

第４９卷第３期２１００年５月
中山大学学报（自然科学版）
ＡＣＴＡＳＥＮＴＩＣＩＡＲＵＭＮＡＴＵＲＡＵＵＭＵＮＩＶＥＲＳＴＡＴＩＩＳＳＵＮＹＡＴＳＥＮＩ
Ｖｏ．Ｎｏ３１４９．
Ｍａ２０１ｖ０
苯并［］（ａ）真鲷细胞色素Ｐ５ａ芘ＢＰ对４０和芳香烃受体基因表达的影响
又回复到本达与ＢＰ的暴露剂量和暴露时间之间具有显著性的剂量一效应和ａ时间一效应关系。
关键词：苯并［］芘（ａ）ａＢＰ；真鲷；实时定量ＰＲＣ；细胞色素１５ＣＰＡ）９０（Ｙ１１；芳香烃受体（ｈ）４ＡＲ
中图分类号：Ｑ８７
文献标志码：Ａ
文章编号：０２ — ５９（００３０９ — ５５９６７２１）０ — ０３０
ＴｅＥｆｃｓｏｅｚ［］Ｐｒｎ（Ｐ）ＥｐｓｒｉｔｅＣ１ｈｆｅｔｆＢｎｏａｙｅｅＢａｘｏｕｅＯｌｈＹＰＡ１
（．ＳａｅａｏｔｙｏＭａｉｎｉｎｅｔｃｎｅ／ＥｖｏｍｅｔｃｎｅＲｓａｃｅｔｒ１ｔｅＫｙＬｂｒｏｆｒｅＥｖｏｍｎａＳｉｃ／ｎｉｎｎａＳｉｃｅｅｒｈＣｎ，ｔａｒｎｒｌｅｒｌｅｅ
ｓｏｄｔａｈｗｅｈｔＣＹＰ１１ｍＲＮＡｎＲ２ｍＲＮＡｏｌｅｉｄｃｄｓｇｉｉａｔｙ，ｂｓｄｓ，ｔｅｔｍｅｏＲ２ＡａｄＡｈｃｕｄｂｎｕｅｉｎｆｃｎｌｅｉｅｈｉｆＡｈ

苯并(a)芘的环境污染和健康危害

苯并(a)芘的环境污染和健康危害（环境科学3班，魏友钦，46号）摘要：苯并芘[benzo(a)pyrene，B(a)P]是多环芳烃中一种有毒的化学物质，它广泛存在于汽车尾气、厨房油烟、烟草焦油和直接熏烤的食品中。

本文主要介绍了多环芳烃类中致癌性最强的化合物之一———苯并(a) 芘对人体健康的危害、污染来源和危害、研究建议及污染防治。

关键词：苯并(a) 芘健康危害防治Benzene and (a) pi environmental pollution and health danger Abstract : Benzo ( a) Pyrene is one of most severe carcinogens of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons . Itwidely has in food which in the automobile exhaust, the kitchen lampblack, the tobacco tar and smokes directly roasts。

This article mainly introduced one of in multi-link aromatic hydrocarbon class carcinogenicity strongest compound.The benzene and (a) pi to the human body health harm, the pollution originate and harm, the research suggestion, and pollution preventing and controllingKey words : Benzo ( a) Pyrene , environmental pollution , harm to health，prevention and cure概述：苯并芘(Pí)是一类具有明显致癌作用的有机化合物。

园林设计-可以吸收有害物质的各种植物

1：滴水观音：有清除空气灰尘的功效。

（提示：滴水观音茎内的白色汁液有毒，滴下的水也是有毒的，误碰或误食其汁液，就会引起咽部和口部的不适，胃里有灼痛感。

应当特别注意防止幼儿误食。

但是滴水观音并不属于致癌植物。

）2：非洲茉莉：产生的挥发性油类具有显著的杀菌作用。

可使人放松、有利于睡眠，还能提高工作效率。

3：白掌：抑制人体呼出的废气,如氨气和丙酮。

同时它也可以过滤空气中的苯、三氯乙烯和甲醛。

它的高蒸发速度可以防止鼻粘膜干燥，使患病的可能性大大降低。

4：铁线蕨：每小时能吸收大约20微克的甲醛，因此被认为是最有效的生物”净化器”。

成天与油漆、涂料打交道者，或者身边有喜好吸烟的人，应该在工作场所放至少一盆蕨类植物。

另外，它还可以抑制电脑显示器和打印机中释放的二甲苯和甲苯。

5:吊兰:能吸收空气中95%的一氧化碳和85%的甲醛吊兰能在微弱的光线下进行光合作用,吊兰能吸收空气中的有毒有害气体,一盆吊兰在8~10平米的房间就相当于一个空气净化器.一般在房间内养1~2盆吊兰,能在24小时释放出氧气,同时吸收空气中的甲醛,苯乙烯,一氧化碳,二氧化碳等致癌物质.吊兰对某些有害物质的吸收力特别强,比如空气中混合的一氧化碳和甲醛分别能达到95%和85%.吊兰还能分解苯,吸收香烟烟雾中的尼古丁等比较稳定的有害物质.所以吊兰又被称为室内空气的绿色净化器。

6:芦荟:一盆芦荟相当于九台生物空气清洁器盆栽芦荟有空气净化专家的美誉.一盆芦荟就等于九台生物空气清洁器,可吸收甲醛,二氧化碳,二氧化硫.一氧化碳等有害物质.尤其对甲醛吸收特别强.在4小时光照条件下，一盆芦荟可消除1m2空气中90%的甲醛,还能杀灭空气中的有害微生物,并能吸附灰尘,对净化居室环境有很大作用。

当室内有害空气过高时芦荟的叶片就会出现斑点，这就是指示信号，只要在室内再增加几盆芦荟，室内空气质量又会趋于正常。

7:龟背竹:夜间吸收二氧化碳,改善空气质量龟背竹净化空气的功能略微弱一些,它不像吊兰、芦荟是净化空气的多面手。

苯并a芘

1、物质的理化常数2.对环境的影响一、健康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

健康危害：对眼睛、皮肤有刺激作用。

是致癌物、致畸原及诱变剂。

二、毒理学资料及环境行为毒性：是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物。

水生生物毒性：5μg/L，12天，微生物，阻碍作用；5mg/L，13小时，软体动物卵，阻碍作用，结构变化。

致癌：BaP被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。

其它三种异构体也有致癌作用。

动物试验包括经口、经皮、吸入，经腹膜皮下注射、均出现致癌。

许多国家相继用9种动物进行实验，采用多种给药途径，结果都得到诱发癌的阳性报告。

在多环芳烃中，BaP污染最广、致癌性最强。

BaP不仅在环境中广泛存在，也较稳定，而且与其它多环芳烃的含量有一定的相关性，所以，一般都把BaP作为大气致癌物的代表。

致畸：1000mg/kg，妊娠大鼠以口，胎儿致畸。

致突变：40mg/kg，1次，田鼠经腹膜，染色体试验多种变化。

小鼠，遗传表型试验多种变化。

昆虫，遗传表型试验多种变化。

微生物，遗传表型试验多种变化。

植物叶片对空气中粉尘吸附效果的比1

植物叶片对空气中粉尘吸附效果的比较一、提出问题：栾树、香樟树，法国梧桐树的树叶哪种吸附粉尘能力有什么差异？二、作出假设：栾树树叶吸附粉尘能力最强，香樟树树叶吸附粉尘能力最弱作出假设的依据：通过观察发现栾树树叶最粗糙，法国梧桐树叶密生褐色星状毛，而香樟树叶光滑，叶片无毛三、实验构想：方案一：设计人陈博在阳光下观察各种叶片的颜色及其它特征，然后将土装进一个透明塑料袋，袋里放上树叶然后剧烈摇动，拿出叶片比较观察。

方案二：设计人鞠欣选取不同种类树叶，再收集一些黄沙和灰尘，还有电风扇，按图示的方式布置，打开电扇，风向对准沙子，向树枝吹，待沙子吹完后，关闭电风扇，观察树叶上残留的沙子，并取下，然后换其它树种，最后，把挡下来的沙子的重量进行比较。

四、实验构想可行性论证：构想中存在的问题：方案一：1、用土来模拟粉尘是否合适2、应设计对照实验才能比较观察3、可以利用一些实验仪器（放大镜、显微镜）进行观察，结果会更明显。

方案二：1、用黄沙模拟粉尘是否合适，黄沙能否被树叶吸附2、有什么方法从叶片上取沙子，如何进行称重比较。

五、实验方案：根据上面的可行性论证，决定1、设计模拟实验进行探究，用粉笔灰模拟粉尘，用电风扇模拟自然风2、设计对照实验3、参考七年级教科书下册55页用五点取样法进行观察统计。

（一）材料用具：白纸、透明胶带、载玻片、剪刀、电扇、粉笔灰、显微镜、尺、树叶（二）实验步骤：1、把刚摘下的新鲜树叶洗干净、晾干，将三种树叶分别固定在白纸上2、将三种树的树叶分布在粉笔灰周围等距的地方3、用电扇模拟自然风吹散粉笔灰，注意风扇的位置要在粉笔灰的正上方，使三种树叶受风力和粉尘量相等。

4、实验组和对照组进行比较，可以发现实验前后树叶上粉尘的变化。

对照组中三种树叶上粉尘多少的比较，可发现三种树叶吸附粉尘能力的强弱。

5、用透明胶带粘取叶片上的粉笔灰，贴在载玻片上，制成玻片标本：6、在显微镜下用五点取样法观察统计（参考七年级下册55页）（三）实验结果：实验组与对照组比较发现三种树的树叶都有吸附粉尘的作用实验中三种树叶的比较发现吸附粉尘能力由强到弱分别是栾树、法国梧桐、香樟（四）探究反思：1、显微镜下计数困难：由于栾树叶脉部位积的粉尘多，透明胶带粘取后发现尘粒重叠在一起无法计数，其次有部分叶片组织或绒毛被粘下影响观察。

部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究

PRACTICE·APPLICATION实践·运用部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究大气污染物指的是空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染，其中主要的污染物有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物等，污染物含量达到一定程度后会严重危害生态环境和人体健康。

目前，我国城市地区的大气污染相对严重一些，这主要是由于工业发展过程中没有注重对环境的保护，一些有害气体直接排放到空气中，还有交通运输工具所排放的废气，都导致大气环境质量下降，如果一味追求经济利益而忽视环境保护，最终会付出惨痛的代价。

在园林工程建设中，园林植物对园林工程的质量及功能有重要作用，是园林工程建设中最重要的材料之一。

部分园林植物可以通过其叶片气孔和枝条上具有的枝孔吸收大气污染物，然后在其中降解，或者通过植物的根系排出，或者储存在某一部分，因此，部分园林植物可以净化吸收大气污染物，减少污染物，从而净化环境，提高大气质量。

一、研究园林植物对大气污染物吸收净化能力的方法通常来说，植物吸收净化大气污染物的能力与大气污染物浓度成正比。

大气污染越严重，植物内积累的污染物越多。

因此，我们通过对植物叶片中污染物元素进行化学分析，就可以了解该植物吸收净化大气污染物的能力。

主要研究方法是人工模拟熏气实验。

在动式熏气箱中，采用低浓度熏气，使植物在此环境下暴露一定的时间，气体每分钟交换3次。

大气污染物种类很多，不同的气体对植物的毒性有所不同，因此通入的气体浓度不同，如二氧化硫为1.8mg/m3,氯气为0.6mg/m3等。

然后进行采样，制备吸收液，再通过化学分析法测定植物叶片中某种元素的含量，如硫元素的测定用EDTA络合滴定法，氯元素含量用中和滴定法测定。

二、吸收净化大气污染物能力的园林植物种类1.桑树桑树属于桑科植物，多年生长茂盛，同时具有良好的吸尘作用，单位桑树叶片吸尘量可以达到5.39g/m2，也有研究证实桑树可以吸收氟化氢，对二氧化硫、含氯元素的污染物、铅等物质均有较强吸收能力。

8种乔木的滞尘效果及对光合作用的影响

8种乔木的滞尘效果及对光合作用的影响乔木是城市中常见的大型植物，不仅美化环境，还起到了一定的滞尘作用。

以下是8种乔木的滞尘效果及对光合作用的影响。

首先是银杏树。

银杏树的大叶可有效阻挡空气中的粉尘，起到了较好的滞尘效果。

而且，银杏树具有光合作用强、光能利用率高的特点，可以将光能转化为有机物质，促进环境的净化和空气的清新。

其次是香樟树。

香樟树的厚实叶片能够过滤空气中的粉尘颗粒，减少环境中的细颗粒物浓度。

此外，香樟树的大叶面积有助于增强光合作用，吸收更多的二氧化碳，释放更多的氧气，提高空气质量。

第三是法桐树。

法桐树的大叶可以拦截空气中的尘埃，起到较好的净化空气的作用。

这种乔木通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，增加空气中氧气的含量，净化环境。

第四是杨树。

杨树的大叶能够拦截大量的粉尘颗粒，同时杨树叶片的表面有细毛，能够吸附空气中的有害气体，净化环境。

杨树拥有较高的光合作用效率，能够快速吸收二氧化碳，释放氧气，改善空气质量。

第五是柳树。

柳树的叶片密集，具有较好的滞尘效果。

此外，柳树对于光合作用的支持能力强，能够吸收大量的二氧化碳，释放氧气，改善环境的空气质量。

第六是铁树。

铁树的叶片宽大，能够阻挡空气中的尘埃，起到良好的滞尘效果。

铁树具有较高的光合作用能力，可以提供大量的氧气，净化环境。

第七是白蜡树。

白蜡树的茂密叶冠可以有效地阻挡空气中的粉尘，充当滞尘屏障。

白蜡树具有较强的光合作用能力，可以吸收大量的二氧化碳，净化空气。

最后是金叶女贞。

金叶女贞的叶片较宽，且叶片表面光滑，能够有效地滞尘。

金叶女贞有较高的光合作用效率，能够吸收大量的二氧化碳，释放氧气，提高空气质量。

综上所述，以上8种乔木在城市中起到了较好的滞尘效果，并且对光合作用具有积极的影响。

这些乔木通过吸附粉尘颗粒和有害气体，释放氧气，改善空气质量，为人们提供了清新的环境。

因此，在城市绿化中，应当增加种植这些乔木的数量，以改善城市空气质量。

苯并(a)芘初中知识中的化学

苯并(a)芘初中知识中的化学人才源自知识，而知识的获得跟广泛的阅读积累是密不可分的。

古人有书中自有颜如玉之说。

杜甫所提倡的读书破万卷, 下笔如有神等，无不强调了多读书广集益的好处。

这篇苯并(a)芘初中知识中的化学，希望可以加强你的根底。

苯并(a)芘1.物质的理化常数国标编号----CAS号50-32-8中文名称苯并(a)芘英文名称Benzo(a)pyrene;3,4-Benzypyrene别名3,4-苯并芘;BaP;多环芳烃(PAH);稠环芳烃分子式C20H12外观与性状无色至淡黄色、针状、晶体(纯品) 分子量252.32蒸汽压0.66510-19kPa/25℃熔点179℃ 沸点：475℃溶解性不溶于水，微溶于乙醇、甲醇，溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、丙酮等密度相对密度(水=1)1.35稳定性稳定危险标记主要用途本品在工业上无消费和使用价值，一般只作为消费过程中形成的副产物随废气排放2.对环境的影响一、安康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

安康危害：对眼睛、皮肤有刺激作用。

是致癌物、致畸原及诱变剂。

二、毒理学资料及环境行为毒性：是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物。

急性毒性：LD50500mg/kg(小鼠腹腔);50mg/kg(大鼠皮下) 慢性毒性：长期生活在含BaP的空气环境中，会造成慢性中毒，空气中的BaP是导致肺癌的最重要的因素之一。

水生生物毒性：5g/L，12天，微生物，阻碍作用;5mg/L，13小时，软体动物卵，阻碍作用，构造变化。

致癌：BaP被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。

BaP进入机体后，除少部分以原形随粪便排出外，一部分经肝、肺细胞微粒体中混合功能氧化酶激活而转化为数十种代谢产物，其中转化为羟基化合物或醌类者，是一种解毒反响;转化为环氧化物者，特别是转化成7，8-环氧化物，那么是一种活化反响，7，8-环氧化物再代谢产生7，8-二氢二羟基-9，10-环氧化物，便可能是最终致癌物。

环境化学课后题

1、何谓大气温度层结？答：静大气的温度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结。

2、逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？答：逆温对大气垂直对流运动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。

3、何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率？如何用其判断大气稳定度？答：随高度升高气温的降低率称为大气的垂直递减率，用Γ表示。

干空气在上升时温度降低值与上升高度的比，称为干绝热垂直递减率，用dΓ表示。

若Γ<dΓ，表明大气是稳定的；Γ>dΓ，大气是不稳定的；Γ=dΓ，大气处于平衡状态。

4、影响大气中污染物迁移的主要因素是什么？答：主要有空气的机械运动，如风和湍流，由于天气形势和地理地势造成的逆温现象，以及污染物本身的特性等。

5、大气中有哪些重要的吸光物质？其吸光特征是什么？答：①氧分子和氮分子：240nm以下的紫外光可引起O2的光解；N2只对低于120nm的光有明显的吸收。

②臭氧：主要吸收来自太阳波长小于290nm的紫外光。

③NO2：是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部分可见光。

④亚硝酸和硝酸：HNO2可以吸收300nm以上的光而离解；HNO3对于波长120~335nm的辐射均有不同程度的吸收。

⑤二氧化硫：由于SO2的键能较大，240~400nm的光不能使其离解，只能生成激发态的SO2*参与许多光化学反应。

⑥甲醛：对260~360nm波长范围的光有吸收，醛类的光解是大气中HO2的重要来源之一。

⑦卤代烃：以卤代甲烷对大气污染化学作用最大，在紫外光照射下，其卤素原子离解；若卤代甲烷中含有一种以上的卤素，则断裂的是最弱的键；高能量的短波长紫外光照射，可能发生两个键断裂，应断两个最弱键；即使是最短波长的光，三键断裂也不常见。

6、太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同？为什么？答：因为在太阳光到达地面的过程中，大气中的各种物质对太阳光进行了不同程度的吸收。

部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究

部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究随着城市化的不断推进，城市大气污染日益加剧。

因此，如何利用生态工程技术有效净化城市空气成为了当下重要的科研方向。

园林植物是城市生态系统中不可或缺的组成部分，它们不仅美化了城市环境，还可以吸收大气污染物，净化空气。

本文综述了部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究进展。

1. 四种主要污染物目前，主要研究的四种主要污染物分别是：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）和臭氧（O3）。

实验结果表明，各类植物对这些污染物的吸收能力有所不同，需要因地制宜地选种。

2. 一氧化碳一氧化碳是城市污染的常见污染物之一，常常来自于汽车尾气、焚烧等活动。

植物对一氧化碳的吸收能力较弱，但是有些植物如蜜蜂樟、洋槐等对CO的吸收能力较强。

3. 二氧化氮二氧化氮主要来自汽车尾气和锅炉排放等。

植物对NO2的吸收能力具有一定的差异，通过大量实验发现，杨树、白蜡、银杏等树种对NO2的去除率较高。

二氧化硫主要来自于工厂废气和火山喷发等自然因素。

植物对SO2的吸收能力也有所不同，常用作城市园林绿化的植物如香樟、夏枯草等对SO2的吸收能力较强。

5. 臭氧臭氧是一种有害的大气污染物，它具有较强的氧化能力，对人体和植物生长发育带来极大的危害。

成熟的植物对臭氧的吸收能力也较弱，但是许多树木栽培在不利于其生长发育的环境中，能够在低浓度的臭氧污染中存活并发挥吸收臭氧的能力。

二、吸收机制的研究1. 化学作用植物通过其自身的生理酶，能够将大气中的污染物分解、吸附。

譬如，植物叶片上的水分子与空气中的污染物发生化学反应，而产生的物质结合在叶子表面，形成颗粒物，这就是一种吸附作用。

2. 隔离屏障作用植物由细胞、组织、器官等层级组成，它们建立了类似于过滤器的隔离屏障，能够有效过滤空气中的有害物质及颗粒，从而起到净化空气的作用。

3. 生物代谢作用植物能够通过光合作用，将二氧化碳吸收转化为氧气，从而增加空气的氧气含量，降低CO2含量。

植物对大气中有害气体的吸收

植物对大气中有害气体的吸收、净化作用绿色植物对于保护环境有着重要的作用，有一部分绿色植物对有害物质有较强的抗性，能在污染环境中生长，有的还能吸收、吸附和滞留一部分有害物质，减少空气、水体及土壤的污染，能够净化环境和保护环境。

本文根据我们班级环保小组的调查结果，探讨了绿色植物的环保作用，旨在提高同学们对于绿色植物的认识和保护意识，为我们理工以后的校园建设有针对性的引进、种植植物提供一些指导意义。

1．植物能吸收CO2，放出O2每年地球上全部植物吸收的CO2为93.6×109t，其中森林是主要的消耗者，通常1 hm2阔叶林每天吸收1 t的CO2，放出0.73 t的O2，只要10 m2的森林就可以把一个人一昼夜呼出的CO2吸收掉。

另外，据统计，生长茂盛的草坪，1 h可吸收1.5g/m2的CO2，按每人呼出的CO2约38 g/h计算，只需25m2的草坪就可以把一个人白天呼出的CO2吸收掉，每人有50m2草坪就可以保持整个大气含氧量的平衡。

2．植物能吸收SO2SO2是各种含硫石油和煤燃烧的产物之一，发电厂、石油加工厂和硫酸厂是SO2的主要排放源。

植物具有吸收SO2的能力。

在空间阈值范围内，植物吸硫能力随环境污染程度的增加而增大。

受SO2污染的工厂附近，一些树木的含硫量都高于清洁区同种树木的含量。

如在某电子总厂附近，据调查，下列树木含硫量见表1所示。

从表1可以看出：植物中含硫量与大气中SO2的浓度有一定的相关性，最典型的是蕃茄，蕃茄的吸硫能力和SO2浓度成正比，并且各种植物吸收和积累硫的能力是有很大差异的。

另外，山楂、夹竹桃、板栗、丁香、枫树、梧桐、黄瓜、芹菜、菊花等都是吸硫能力较强的植物。

绿色植物的含硫量还因季节不同而有变化。

落叶树种的叶片SO2的含量通常是夏秋天高于春天，这说明从春天到秋天植物叶片不断吸收、积累SO2。

如杜梨叶中春季含硫量为0.112%，夏季增高到0.639%，秋季则为0.960%。