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摘 要

卡马西平和微塑料是两种化学物品，近年来在我国的水环境中频频出现，其对人体会产生伤害，为了测定两者的毒性，本实验以大型溞（Daphnia magna Straus）为本次实验的试用生物，采用半静态法测定卡马西平和微塑料对大型溞的48h致死的单一毒性和联合毒性，从而求出半致死浓度，并根据我国农药环境安全评价分级标准进行毒性分级。结果显示本实验的卡马西平试液对大型溞的EC₅₀（半致死浓度）值（48h）为87.811 mg/L，微塑料试液对大型溞的EC₅₀值（48h为14.192 mg/L，两者半致死浓度皆大于10 mg/L,所以两者对大型溞的毒性等级为低毒。在不同浓度卡马西平中加入一定浓度的微塑料半致死浓度小于没有加微塑料试剂的半致死浓度，在不同浓度微塑料中加入一定浓度卡马西平的半致死浓度大于没有加卡马西平试剂的半致死浓度，由此数据表明单一微塑料毒性 gt; 联合毒性 gt; 单一卡马西平毒性。

关键字：大型溞 卡马西平 微塑料 联合毒性 半致死浓度

Abstract

Carbamazepine and microplastics are two kinds of chemicals. In recent years, they appear frequently in the water environment of our country and cause harm to human body. In order to determine the toxicity of carbamazepine and microplastics, Daphnia Magna Straus was used as the trial organism in this experiment. Semi-static method was used to determine the single toxicity and combined toxicity of carbamazepine and microplastics to Daphnia Magna Straus. The semi-lethal concentration was calculated and the toxicity was graded according to the grading standard of environmental safety assessment of pesticides in China. The results showed that the EC50 (half lethal concentration) of carbamazepine test solution to Daphnia Magna (48h) was 87.811 mg/L, and that of microplastics test solution to Daphnia Magna (48h was 14.192 mg/L), both of which had a half lethal concentration of more than 10 mg/L, so their toxicity to Daphnia Magna was low. The semi-lethal concentration of carbamazepine in different concentrations was lower than that without microplastics reagent. The semi-lethal concentration of carbamazepine in different concentrations of microplastics was higher than that without carbamazepine reagent. The data showed that the toxicity of single microplastics gt; combined toxicity gt; single carbamazepine toxicity.

Key Words :Daphnia magna; carbazepine ;Micro plastic; Combined toxicity of carbazepine and microplastics; Lethal concentration

目 录

摘要 I

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1卡马西平的基本性质 1

1.2卡马西平的来源和在环境中的残留情况 1

1.3微塑料的理化性质及应用范围概述 2

1.4微塑料的来源和在环境中的残留情况 2

1.5大型溞的性质及现在的应用情况 3

第二章 材料和实验方法 4

2.1试验材料 4

2.1.1 试验用水 4

2.1.2 试验药品 5

表2-2 实验所用的主要药品 5

2.1.3 试验仪器 6

2.1.4 试验环境条件 7

2.2试验方法 7

2.3数据处理 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 卡马西平和微塑料对大型溞的单独毒性试验 11

3.2卡马西平和微塑料对大型溞的联合毒性试验 13

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 绪论

近年来，环境之类的问题越来越受国家及人们的重视。中国作为一个人口大国，自然避免不了人口急剧增长这个问题，随之而来便是各种环境污染问题。污水问题是目前我国的一个大型挑战，随着工业和农业的快速发展，生活污水、农用污水、工业废水等各种废水大大破坏了我国的水体环境。面临着水体破坏的压力，水生生物的生存也受到了前所未有的威胁。研究表明，即使每种化学物质浓度低于无观测效应浓度( NOEC) 时，其混合物也可能对水生生物产生显著的联合毒性^[1]。

1.1卡马西平的基本性质

卡马西平（Carbamazepine），其分子式为C₁₅H₁₂N₂O。化学的名称是5H-二苯并[b,f]氮杂卓-5-甲酰胺，结构式如下图所示：

图1-1 卡马西平的结构式

它是一种白色或者和白色相差无多的结晶性粉末，基本上没有气味，它特别容易溶于DMSO(二甲基亚砜)等有机溶剂，但是在水中它基本不溶解^[2]，所以卡马西平在水体中常常会有较高的浓度，而且它在水体中的持续时间很长。卡马西平的最多用途是用来治疗神经系统的疾病和对抗癫痫^[3]起着很大的作用。在抑郁症，狂躁症，心率失常等疾病上也有一定的治疗效果。

1.2卡马西平的来源和在环境中的残留情况

卡马西平因为治疗效果明显，所以用的人就越来越多，目前有特别多的研究调查显示卡马西平在水体中含量越来越多^[4]，分布的范围也随之增长，而且浓度比较高，不容易被去除，通常作为环境中PPCPs污染状况的指示化合物。在我国，卡马西平作为药物被越来越多的人使用，因此，环境中的卡马西平的来源多种多样。首先，通过粪便排入水体，卡马西平被人们服用后，人体能充分分解的只有百分之七十，所以剩下的百分之三十无法被人体吸收，从而通过排泄物排出体外^[5]，从而进入水环境。其次，过了保质期的卡马西平可能会被直接丢入水环境中。由于种种原因，近年来，污水厂排出的水体中也频频被检测出卡马西平药品的存在^[6]。当然，由于其效果显著，被人们广泛的关注，随即有人研究发现在很多病例中卡马西平还是有副作用的存在的，比如长时间服用卡马西平会使肾功能下降，从而可能会导致肾功能衰竭。因此，水体中是否有卡马西平或者卡马西平在水体中的浓度为多少已经引起了人们的极度重视。

1.3微塑料的理化性质及应用范围概述

塑料作（PS）为一种新型化学合成物质，在生活和工业中应用十分广泛。每年全球使用的塑料制品不少于2.4亿吨，其中至少百分之十经过各种途径流入海洋。流入海洋的塑料在紫外线照射、生物降解或海洋涡流、湍流的作用下破碎解体，变成更加微小的塑 料，其中直径小于5mm的碎片或颗粒称为微塑料。微塑料，一般的尺寸在0.2-0.5mm之间，为塑料颗粒、纺织纤维及薄膜等。微塑料还要分次生微塑料和初生微塑料。初生塑料主要是人为生产在护理产品中的微小塑料^[7]。

1.4微塑料的来源和在环境中的残留情况

全球塑料的产量已经达到了非常巨大的数目，随着塑料流入到水体中，其中的微塑料降解性很低，其带来的影响不可忽略。第一是微塑料对生物体直接产生物理损伤，第二是微塑料进入水体与其他污染物产生联合毒性从而对水体生物产生更大的影响^[8]。Setala等人^[9]发现微塑料由中型浮游动物向大型浮游动物转移的现象。Zhang等人^[10]在中国西藏北部西陵盆地四湖的湖岸沉积物中监测到了微塑料。另外，最近几年的文献报道显示，微塑料（PS）会被食物链所影响，食物链的增多会使其累积量增多，最后会在鱼类、贝类、和海洋生物体内存留集结，甚至在海盐中也发现微塑料（PS）等化学物品的存在，那么紧接着会出现的情况就是微塑料极有可能会出现在我们日常生活中，如家用的盐，如果家用盐中含有微塑料，那么就会随着饮食，微塑料通过家用盐这个媒介进入到人体内^[11]。塑料在生产过程中需要添加的化学物质中，有50%以上都是有毒物质^[12]，其中常用的塑料添加剂有甲醛、聚苯乙烯、抗氧化剂、双酚A等物质，并在微塑料中也被检测到^[13]。这些物质如果在生物体内被释放出来就有可能对生物的正常生长发育产生影响。

1.5大型溞的性质及现在的应用情况

大型溞（Daphnia magna Straus）属于枝角类生物，在自然水体中非常常见。大型溞对水体环境中的威胁和压迫特别敏感，它在淡水食物链中充当着重要角色，是国际公认的标准型试验生物，是水生系统中非常重要的环节^[14]。由于大型溞具有生活周期短、生长速度快、产溞量高、比较容易培养、特别是它对水环境的威胁非常敏感等特点使其成为国内外实验室广泛使用的水生态测试的模式生物^[15]。是因为大型溞非常容易受到外界污染物影响，从而摄入污染物到体内 ，在体内有较强的集结性。

本实验用的微塑料和卡马西平，华^[16]等人表明在低浓度时就会显著影响它们的生长、繁殖、褪壳、活性和生理生化过程等，因此，本实验以大型溞为受试生物。本文采用研究微塑料和卡马西平单一浓度和联合浓度对大型溞的致死率^[17]来反映微塑料和卡马西平的毒性，以确定卡马西平和微塑料之间的毒性关系。从而对水体生物危害的风险控制提供基础数据和理论依据。

第二章 材料和实验方法

2.1试验材料

2.1.1 试验用水

纯水（实验室纯水机制作）

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