pH对SPE-HPLC-ESI-Q-TOF-MS检测海水中小分子活性物质的影响研究

海水溶解有机物(dissolvedorganicmatter,DOM)中含有的生物活性物质在海洋生态系统中作用巨大,但因缺乏适合的分离提取方法而严重阻碍了对其不同组分在生态系统中作用的探索。固相萃取法对富集提取海水DOM十分有效,在用其提取海水DOM时,海水pH对活性物质提取效果的影响很大,但目前针对海水的这种影响尚存在很大争议。本文以天然近海海水作为基质,探究不同pH条件下用亲水-疏水平衡(hydrophilic-lipophilicbalanced,HLB)固相萃取小柱萃取海水中活性分子的提取效率,并使用高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF-MS)在负离子(ESI-)模式下检测解析提取物的组成。研究结果表明,当海水样品pH为中性和强酸性时都能获得较好的提取效率,随着pH的降低,提取物质谱的整体响应值降低,但可识别的谱峰数目增加,提取出有机物的分子量和性质差异都更广泛。分析提取物分子在范克雷维伦(van Krevelen)图和质荷比-氢碳比(m/z-H/C)图上的分布发现,中性条件适合提取饱和度较高的小分子化合物,而具有生物活性的带有不饱和基团的化合物及蛋白质、糖类等生物大分子在强酸性提取条件时提取效果和分辨率更好。综合提取效率、有效峰数目和分子组成特征考虑,用HLB固相萃取小柱提取近海海水中的小分子活性物质时,将海水样品pH调节为2较为适宜。     

有毒赤潮藻及其毒素的危害与检测

海洋中可引发赤潮的藻类约有300种,其中有毒赤潮藻为80种左右。现已知道的赤潮藻主要毒素有麻痹性贝毒、腹泻性贝毒、记忆缺失性贝毒、神经性贝毒、西加鱼度和溶血性毒素,前5种毒素的结构已经基本得到证实。有毒赤潮藻的毒素可以在海洋生物体内积累,人类误食含有藻毒素的食品时可能中毒,严重者还可能死亡。海洋有毒赤潮藻及其毒素的检测已经成为当今全球赤潮研究和监测的重要内容之一,可以通过形态学分类方法、分子生物学技术(遗传探针)和免疫学检测技术对有毒赤潮藻进行检测;可以通过生物学、物理化学检测方法和神经受体结合、免疫学检测技术对赤潮藻毒素进行检测。     

3种海洋硅藻不同培养阶段挥发性成分的比较分析

本文应用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术,对威氏海链藻Thalassiosira weissflogii、小新月菱形藻Nitzschia closterium、角毛藻Chaetoceros calcitrons 3种硅藻的挥发性成分进行分析。结果表明,在3种硅藻的培养过程中,其挥发性成分除了壬醛及醇类呈现先增后降的趋势外,大多数不饱和醛类的含量在不断增加,烷烯烃类物质在不断减少,而乙酸乙酯、2-甲基-2-丙酸甲酯这类酯类化合物在角毛藻衰败期会显著富集。通过对代表性饵料硅藻的挥发性成分进行研究,可为海水养殖过程中微藻投喂种类、投喂时机的选择提供理论依据,并为海洋硅藻的进一步开发奠定基础。     

中国近海有害藻华研究现状与展望

海洋或淡水环境中的一些藻类生物量暴发性增长会形成有害藻华(harmfulalgalblooms,HAB),对人类健康、生态安全和社会经济发展构成威胁。近50年来,近海有害藻华问题不断加剧,已经成为一类全球性的海洋生态环境问题。在"全球有害藻华生态学与海洋学研究计划(GEOHAB)"和"全球变化下有害藻华研究计划(GlobalHAB)"支持下,有害藻华研究不断深入,在"有害藻华原因种多样性、生物地理分布特征与适应策略"、"典型有害藻华的生态学与海洋学研究"、"富营养化和气候变化对有害藻华的影响"、"藻毒素与人类健康"、"有害藻华的监测、预警和防控"等方面取得了重要进展。有害藻华是我国近海最突出的生态灾害之一,自2000年以来,我国近海大规模有害藻华不断出现,藻华原因种表现出多样化、小型化和有害化的演变趋势,对沿海地区社会经济发展和生态系统健康构成严重威胁。针对我国近海的有害藻华,本文从有害藻华原因种基础生物学研究、有害藻华生态学与海洋学研究、近海有毒藻和藻毒素研究、有害藻华监测与治理研究等四个方面对主要研究进展进行了总结和分析。综合国内外有害藻华现状和相关研究进展,建议进一步深化对我国近海有害藻华形成及演变机理的研究,高度关注全球变化和人类活动对我国近海有害藻华的影响,推动有害藻华监测预警体系建设,持续提高对藻华灾害的防控能力,积极参与有害藻华领域国际合作,更好地应对有害藻华问题。     

黄渤海近海海藻养殖规模及固碳强度时空分布

定量研究黄渤海近海大型经济海藻的面积、产量及其固碳能力和空间分布,对海洋牧场建设和海藻固碳强度研究具有重要意义。基于2001—2016年《中国渔业统计年鉴》和2016年《山东渔业统计年鉴》数据,对2001—2015年黄渤海近海和全国近海养殖大型经济海藻的产量、面积及结构进行了对比分析,采用CCI指数计算了黄渤海近海及全国近海大型经济海藻的固碳能力,并分析了2016年山东省养殖海藻的空间分布特征。研究表明:2001—2015年海藻养殖面积、产量整体呈上升趋势,其中全国海藻养殖面积在2005—2007年,产量在2006—2007年出现间断性下降,黄渤海海藻养殖面积在2005—2007年,产量在2001—2003年、2005—2008年出现阶段性下降;黄渤海近海海藻养殖产量占全国近海海藻养殖产量年均约45.53%,固碳总量占全国海藻固碳总量年均约51.75%,其中裙带菜,海带及紫菜为黄渤海海藻养殖的主要经济藻类;以山东省为典型省份的海藻固碳强度在海岸带间表现出明显的空间分布差异,其中威海市荣成区域人工养殖海藻固碳总量最多。     

我国近海有毒藻和藻毒素问题的研究现状与展望

海洋中的一部分微藻能够产生藻毒素,导致鱼、贝类等养殖动物染毒或死亡,甚至危及人类健康和海洋生态安全。近20年来,随着对有害藻华(Harmful algal bloom, HAB)问题关注程度的不断提高和研究手段的快速发展,对我国近海有毒藻和藻毒素的认识也在不断深入。本文针对常见的几类藻毒素,从贝类中藻毒素污染状况、毒素来源、有毒藻藻华状况等角度,对我国当前相关研究工作进展进行了综述。大量研究表明,麻痹性贝毒毒素(paralytic shellfish toxins, PSTs)和腹泻性贝毒毒素(diarrhetic shellfish toxins, DSTs)在我国近海最为常见,其中,麻痹性贝毒主要由有毒亚历山大藻(Alexandrium spp.)产生,产毒藻种常见于南海海湾、福建沿海、长江口邻近海域、海州湾、北黄海和秦皇岛近海等,中毒事件也时有发生。常见的大田软海绵酸、扇贝毒素等腹泻性贝毒毒素多由鳍藻(Dinophysis spp.)产生,我国近海贝类沾染藻毒素的现象也非常常见。近年来,随着高效液相色谱和质谱技术的发展,在我国近海发现了越来越多的有毒藻和藻毒素。在对文献进行综合分析的基础上,简单探讨了有毒藻与藻毒素对海产品食品安全的影响及风险,以及未来研究发展方向。     

基于SPE与SPATT的水体中麻痹性贝类毒素检测方法构建与应用

为实现麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish poisoning,PSP)的实时监控与提前预警,本研究构建了基于固相萃取技术(solid phase extraction,SPE)与固相吸附毒素跟踪技术(solid phase adsorption toxin tracking,SPATT)的水体中PSP检测方法,重点优化了吸附材料及前处理方法,评价了回收率、检出限等指标,并将方法应用于2019年春季秦皇岛山海关海域PSP消长过程的监测中,比较评估了两种方法的监控预警效果。结果表明:SPE方法选用ENVI-Carb 500mg/6mL固相萃取柱,过样体积为50mL,13种PSP组分的平均回收率为82.2%±10.0%、检出限为4.0-20.0ng/L;SPATT方法选用SP207大孔吸附树脂,洗脱时间为静置Id最佳,整体回收率约为9.2%;在实际应用中,结合产毒藻密度及贻贝富集毒素含量的变化,发现SPE方法的检测结果可实时表征海域PSP风险状况,对于贻贝中PSP的预警效果也显著优于SAPTT方法,后者不仅因监控方式相对滞后一个监测周期,且灵敏度及准确性均较差。对于秦皇岛海域,当SPE方法检测结果达到100ng STX eq/L时,该海域贻贝中PSP残留将具有潜在的食用安全风险,跟踪过程表明这一阈值可提前两周预警贻贝富集毒素含量超出我国限量标准(800μg STX eq/kg),这对于强化风险警示并制定防范措施具有积极作用。     

中国近海藻毒素及有毒微藻产毒原因种调查研究进展

麻痹性贝类毒素在我国近海污染问题已十分突出,基本呈现逐年加剧的趋势。20世纪90年代,南海麻痹性贝类毒素污染较重; 21世纪初,北黄海麻痹性贝类毒素污染较重;近几年,渤海和福建近海麻痹性贝类毒素污染较重;可产生麻痹性贝类毒素的微藻有亚历山大藻和裸甲藻等。采用小鼠生物法检测我国近海腹泻性贝类毒素超标率32%左右,采用液相色谱/质谱法检测,仅有3起超标的研究报道;现行小鼠生物法检测腹泻性贝类毒素假阳性问题十分突出,应尽快废除;腹泻性贝类毒素均是脂溶性的,脂溶性海洋生物毒素在我国近海常年可检出,偶有虾夷扇贝毒素和鳍藻毒素超标现象。可产生脂溶性毒素微藻有鳍藻和原甲藻及网状原角藻等。失忆性贝类毒素在我国近海常有检出,但无超标现象;产毒微藻有拟菱形藻等。西加鱼毒素在我国南海污染较重,但毒素标准物质的匮乏,限制了西加鱼毒素的调查研究;至今尚未确定产生西加鱼毒素的微藻。酶联免疫吸附法和液相色谱串联质谱法相结合已成为藻毒素快速准确检测成熟的技术,逐渐代替小鼠生物法和液相色谱法。     

海洋碱性矿物增汇技术发展方向研究

工业革命以来,近1/3人为排放的二氧化碳被海洋吸收,海洋负排放潜力巨大。海洋碱化技术被认为是最具有固碳潜力的海洋负排放技术之一。硅酸盐碱性矿物橄榄石风化速率高,在自然界中具有广泛的分布。海水增汇效率受到橄榄石的溶解速率、扩散速率等因素的影响。基于近海橄榄石海上反应平台,利用清洁能源将橄榄石破碎、研磨加速其溶解,再由海流将高碱度海水进行扩散促进毗邻海域对大气二氧化碳吸收的方法具有广阔的应用前景。随着我国近海油气资源的开发,基于海上油气平台发展橄榄石碱化增汇技术,降低海上碱化反应平台基建成本的同时,可捕集油气生产过程中的二氧化碳,随碱化后海水入海,进一步提高碱性矿物增汇技术的碳封存效能。     

我国近海有毒藻和藻毒素的研究现状与展望

海洋中的部分微藻能够产生藻毒素,导致鱼、贝类等养殖动物染毒或死亡,甚至危及人类健康和海洋生态安全。近20年来,随着对有害藻华(harmful algal bloom,HAB)问题关注程度的不断提高和研究手段的快速发展,对我国近海有毒藻和藻毒素的认识也在不断深入。本文针对几类常见的藻毒素,从贝类中藻毒素污染状况、毒素来源、有毒赤潮发生情况等方面,对我国已开展的相关研究工作进展进行了综述。大量研究表明,麻痹性贝毒毒素(paralytic shellfish toxins,PSTs)和腹泻性贝毒毒素(diarrhetic shellfish toxins,DSTs)是我国近海最为常见的藻毒素,广东沿海、福建沿海、长江口邻近海域、海州湾、北黄海和渤海秦皇岛近岸海域贝类沾染藻毒素的问题比较突出,中毒事件也时有发生。麻痹性贝毒主要来自有毒的亚历山大藻(Alexandrium spp.),大田软海绵酸(okadaic acid,OA)和扇贝毒素(pectenotoxins,PTXs)等腹泻性贝毒毒素则主要来自有毒鳍藻(Dinophysis spp.)。近年来,随着孢囊分离与培养方法的不断完善及藻毒素分析技术的快速发展,在我国近海发现了越来越多的有毒藻和藻毒素。在对文献进行综合分析的基础上,简单探讨了有毒藻与藻毒素对我国沿海海产品食品安全的影响及风险,以及未来研究的发展方向。     

离线固相萃取螯合富集分离-ICP-MS测定海水中的稀土元素

通过测定条件优化、方法比对等实验建立了一种固相萃取小柱离线螯合富集分离电感耦合等离子体质谱仪测定海水中稀土元素的方法。海水样品通过调节p H后,进入VAC ELUT SPS24 Agilent圆形固相萃取装置,其主要基体物质的去除率高于97%;萃取富集的优化条件是海水样品p H 4.0~7.0,海水进入萃取柱速率2 m L/min,硝酸洗脱液浓度为1 mol/L;方法对稀土元素的加标回收率为83%~108%,14种稀土元素的检出限为0.057~0.613 ng/L,RSD10%;该方法与氢氧化铁共沉淀法富集稀土元素比对测定结果一致,方法具有准确度与精密度高、操作简便快速等优点,可用于海水样品中稀土元素的定量精确测量。     

海洋脂溶性藻毒素虾夷扇贝毒素产毒来源、毒性效应和检测技术研究进展

海洋藻毒素是由海洋有毒微藻分泌产生的有毒物质,可通过食物链传递,导致养殖海产品染毒或者死亡,对人类消费者的健康造成威胁。近年来有毒赤潮频发,海洋藻毒素对海产品的食用安全影响备受关注。虾夷扇贝毒素是一种脂溶性的藻毒素,在世界范围内广有分布。近年来,随着分析化学检测技术被逐渐应用于我国海产品的藻毒素检测和质量监控,虾夷扇贝毒素在我国近海多个海域的贝类样品中被检测出来,但是我国对于该类毒素的毒性作用研究相对较少。本文综述了虾夷扇贝毒素的生物来源、地理分布、化学结构、毒性作用机制及检测方法的研究进展,结合我国国内的调查研究现状,为海洋生态环境监控提出新的建议,即目前除了对常规浮游植物类群进行监控以外,还应加强有毒甲藻孢囊多样性监测,同时,基于虾夷扇贝毒素的毒性作用机制,为海洋药物活性开发和利用提供了新思路。     

Gymnodimine,首次在我国北海缘齿牡蛎中发现的一种腹泻性贝毒组分

腹泻性贝毒(Diarrhetic Shellfish Poisoning,DSP)是由有毒赤潮藻类鳍藻属和原甲藻属的一些种类产生的脂溶性多环醚类生物活性物质。腹泻性贝毒可在贝等滤食性动物体内富集,危害食用者健康。腹泻性贝毒在全球沿岸海域均有分布,是世界范围内具有最严重威胁的赤潮藻毒素之一。腹泻性贝毒的主要分析方法有液相色谱法、免疫学法以及生物毒性法。     

海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展

塑料垃圾在近海、大洋水体和沉积物中均广泛存在,并不断累积,对海洋生态系统构成了重大威胁,引起了国际社会的高度关注。本研究从环境生态和塑料降解微生物两个角度回顾了近几年相关方向上的研究进展,包括国内外海洋塑料特别是海洋微塑料在近海与深海等环境中的分布与丰度,以及近海、大洋等环境中降解菌多样性及其降解机制。总体而言,微塑料广泛分布在多种海洋环境,特别是在河口和近海的海水和沉积物,近岸沙滩,以及大洋环流中心;目前已报道的塑料降解菌及其降解酶主要来自陆地土壤和塑料垃圾处理环境,并以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)降解菌和降解酶的研究最为深入。当前,中国科学家已在近海、大洋深海(深渊)以及极地等大洋环境中,开展了微塑料分布特征和丰度调查,并在生态危害方面开展了研究,但在海洋塑料降解微生物方面还鲜有报道。塑料在海洋环境中的最终归宿以及微生物在塑料降解过程中的作用亟待评估,建议在大洋深海科考中整体布局、联合开展这两个方面的相关研究。     

固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法同时测定海水中12种抗生素

建立了固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)同步定性定量检测海水中3类12种抗生素的分析方法。通过改变去簇电压和碰撞能量,对HPLC-MS/MS的灵敏度进行优化;通过改变上样流速和洗脱剂种类,对水样的固相萃取方法进行优化。采用乙腈和0.1%甲酸-10 mmol·L~(-1)甲酸铵水溶液体系作为流动相,经过梯度洗脱进行分离,在HPLC-MS/MS多反应监测模式下进行目标抗生素定性定量分析。结果显示,12种抗生素的方法定量限范围为0.24～5.93 ng/L,加标回收率为62.8%～106.6%。采用该方法对莱州湾海域21个海水样品进行检测,除四环素、强力霉素和金霉素外,其余9种抗生素均有不同程度的检出。结果表明,本方法灵敏度高,可用于海水中多种抗生素的同步分析。     

海洋中麻痹性贝类毒素的合成转化及其影响因素研究进展

麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish toxins,PSTs)是由某些甲藻产生的一种高毒性神经毒素,在海洋环境中分布广、危害大,可对水产养殖和人类健康造成重大危害;PSTs毒素的毒性大小随种类和结构的不同有较大差异。迄今,国内外学者针对PSTs的来源分布、迁移转化、生物合成及其影响因素等开展了大量的调查研究,但目前对于藻细胞产毒的生物合成途径、遗传学特征及其环境调控机理等研究仍处于起步阶段。PSTs的生物合成过程不仅与藻细胞自身生长阶段有关,还会受到光照、温度、营养盐等多种环境因素的影响,环境条件的改变会引起藻细胞毒素组成和含量发生不同程度的变化。近年来,研究人员应用基因组学和蛋白质组学技术,发现了产生PSTs的典型甲藻——亚历山大藻(Alexandrium)细胞内与PSTs毒素生物合成相关的某些基因或蛋白质,对我们更清晰地了解亚历山大藻产生PSTs毒素的机制具有重要意义。本文综合以往的研究报道,对亚历山大藻中PSTs的生物合成与转化及其主要影响因素进行了总结,以期为产毒有害藻华的防治提供科学依据。     

海洋环境中氟喹诺酮类抗生素(FQs)分析的样品前处理与检测技术

氟喹诺酮类(FQs)药物是一种广泛使用的人工合成类抗生素,存在于水体、沉积物等各种环境介质中,并在水生生物体内得到富集,对人类健康和全球生态系统的可持续发展有重要的影响。环境中FQs残留的分析检测是了解其环境生物地球化学行为和潜在生态环境风险的基础,本文系统总结了近几年海洋水体、沉积物和生物体样品中FQs的残留特征、样品前处理与检测技术,在此基础上,前瞻分析了海洋环境中FQs残留分析检测技术的发展趋势。分析表明,FQs的分离富集和测定必须充分考虑FQs的物理化学性质和样品成分的复杂性。海水样品准备应注意过滤膜的选择和pH的调节;沉积物和生物体的样品准备应考虑水分、萃取溶剂、基质效应和pH的影响,并使用超声萃取。固相萃取、QuEChERS萃取、磁性固相萃取是分离富集FQs较常用的方法,吸附剂、淋洗溶液和洗脱溶液的选择和优化是提高样品回收率的关键。FQs的检测大多通过液质联用或液相色谱结合荧光检测器进行,其中色谱柱的选择、离子对试剂的添加和进样pH值的调整都是优化的关键因素。研究指出海洋领域FQs在线自动SPE技术的开发以及新型萃取吸附剂的研制应在未来研究中被重点关注。     

海洋寄生性甲藻——阿米巴藻Amoebophrya spp.的研究进展

寄生性甲藻阿米巴藻Amoebophrya是一类广泛寄生于纤毛虫类、放射虫类、甲藻类等海水浮游生物的原生生物,在北大西洋、北太平洋和地中海等营养盐丰富、宿主密度较高的河口和近海水环境中普遍存在,是海洋浮游食物网的重要组成部分。这类寄生性甲藻能够特异性感染海洋浮游甲藻,在有害藻华(harmful algal bloom,HAB)的发生过程中起下行控制作用,将逃脱了浮游动物摄食的浮游植物补充到微食物环(microbial loop)中去。Amoebophrya在近海海洋生态系统中的独特作用日益受到国际上越来越多研究者的关注和重视,并逐渐成为国际上海洋微型生物研究的新热点之一。近年来,已有初步调查研究表明这类寄生性甲藻在我国近海海域广泛存在;然而,目前我国尚缺乏该类寄生性甲藻的相关研究。本文系统综述了国际上该类寄生性甲藻的研究进展,针对目前研究中存在的问题并结合我国有害藻华发生机制相关研究的现状做出了分析和展望,以期推动我国该类寄生性甲藻的相关研究,为进一步阐释寄生性甲藻等海洋微型生物在有害藻华消长过程和海洋微食物环中的作用奠定基础。     

超声波提取-固相萃取联用检测河鲀毒素的研究

使用热处理、震摇、超声波等手段改善水产品中的河鲀毒素提取率,利用多种固相萃取柱纯化提取液,采用高效液相色谱-紫外检测法进行检测,重点对河鲀毒素的提取和固相萃取纯化进行了研究。试验发现,结合振荡和加热双重作用的索氏提取法和超声波加热辅助提取法具有较高的提取能力,其中超声波(35kHz,强度100%,60℃)提取10min即可达到最好效果,耗时短,效率更高;比较SCX、PRS、WCX、C18、SAX 5种固相萃取柱对河鲀毒素的吸附作用,SCX、PRS、WCX柱则能够将河鲀毒素完全保留在其上。样品纯化试验结果显示,C18-WCX小柱的组合纯化样品的效果最好,回收率在75%—82%之间,相对标准偏差小于15%。研究结果对河鲀毒素的提取、纯化和检测工作具有重要的参考意义。     

2013年我国近海赤潮引发种种类和分布研究

对2013年全国海洋环境监测1626个站位生物数据进行分析, 以近2001年～2013年在我国近海海域明确发生赤潮的生物作为赤潮引发种, 开展其种类组成和数量分布研究。结果显示: (1)我国近海赤潮引发种隶属于8门60种, 其中产毒种12种, 甲藻27种, 硅藻20种。(2)2013年共监测到上述赤潮引发种50种, 各监测站位种类数在0～25种之间, 平均密度在84～1.16×10¹¹个/m³之间, 赤潮引发种种类数、密度分布大致都呈现近岸至远海递减的趋势, 但在长江口及其邻近海域, 呈现先增大后减小趋势。(3)2013年各海区赤潮引发种种类数在36～42之间, 平均密度渤海>东海>南海>黄海, 多样性指数渤海>黄海>南海>东海, 都以中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为优势种。(4)作为高频赤潮引发种,2013年中肋骨条藻(S. costatum)主要分布在我国近岸及近海海域; 夜光藻(Noctiluca scintillans)在我国近岸、近远海海域都有分布; 东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)主要分布在黄海和东海的近岸和近海海域; 米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)分布较为广泛, 但出现的站位较少; 红色中缢虫(Mesodinium rubrum)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)只在很少区域有分布。该研究结果有助于摸清我国近海海域赤潮生物种类和分布状况, 可为赤潮的预警及其防灾减灾提供基础科学依据。