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摘 要

卡马西平是一种抗癫痫药物，常在水环境中被检测出来，而微塑料在环境中广泛存在，会吸附环境中的各种污染物，容易被水生生物吞食，并通过食物链富集传递。本次研究以大型溞为模式生物研究卡马西平与1 μm聚苯乙烯的微塑料浓度是否对水生生物有生态毒性效应。本次研究设置21 d的慢性毒性实验，分别将大型溞暴露于0、1、10、100和1000 μg/L 5个浓度的卡马西平溶液、聚苯乙烯溶液，及10 μg/L 聚苯乙烯与上述5种浓度卡马西平吸附24 h 以后的溶液中，观察它们的繁殖和生长适应性，记录每日大型溞的蜕壳和产溞情况。分析结果发现大型溞的初次蜕壳与产溞时间及产溞总数影响不明显，初次产溞数与蜕壳数出现不同程度的下降，高浓度组的大型溞少量死亡。结果表明卡马西平与聚苯乙烯微塑料会改变大型溞的生长繁殖能力，证实了一定浓度卡马西平与微塑料会对生物产生负面的生理影响。

关键词：卡马西平 聚苯乙烯 大型溞 慢性毒性

Chronic Toxicity of Microplastics and Different Concentrations

of Carbamazepine to Daphnia magna

Abstract

Carbamazepine(CBZ) an antiepileptic drug is regularly detected in the aquatic environment. Microplastics(MPs) are ubiquitous in the environment which can absorb various pollutants. MPs can be swallowed by aquatic organisms easily, and be transferred through the food chain. In this study, Daphnia magna was used as a model organism to study whether CBZ and 1μm polystyrene(PS) which is a kide of MPs had ecotoxic effects on aquatic organisms. We conducted a 21d chronic toxicity experiment. Daphnia magna was exposed to five concentrations of CBZ , PS at 0, 1, 10, 100 and 1000 ug/L and a solution of 10 ug/L PS combined with five concentrations of CBZ to adsorb for 24 hours. We observed their reproductive and growth adaptability, and recorded the molting and fecundity of Daphnia magna everyday. The results showed that the initial molting time and total number of Daphnia magna had no significant effect, but the number of Daphnia magna and the number of molting decreased in varying degrees. A small number of Daphnia magna died in the high concentration group. These observations confirm that the change in the concentration of CBZ and PS will change the growth and reproduction ability of Daphnia magna. It means that some concentrations of CBZ and MPs can cause negative physiological changes to organisms.

Key words: Carbamazepine; Polystyrene; Daphnia magna; Chronic toxicity.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 卡马西平（CBZ）的介绍 1

1.2.1 卡马西平的危害 1

1.2.2 卡马西平的去除方法 2

1.3 微塑料的介绍 2

1.3.1 微塑料的危害 2

1.3.2 微塑料的去除方法 3

1.4 模式生物的起源与选择 3

1.5 本论文的研究内容和基本思路 4

第二章 实验材料和方法 5

2.1 实验材料 5

2.2 实验设计 6

2.3 实验前期准备 7

2.3.1 藻液的培养 7

2.3.2 大型溞的培养与选择 8

2.4 喂养实验 8

2.4.1 藻液的处理 8

2.4.2 喂养量的确定 9

第三章 数据分析 10

3.1 初次产溞时间的变化分析 10

3.2 初次产溞数的变化分析 11

3.3 产胎数的变化分析 12

3.4 产溞总数的变化分析 13

3.5 初次蜕壳时间的变化分析 14

3.6 蜕壳总次数的变化分析 15

3.7 死亡情况 15

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 18

致谢 21

第一章 绪论

1.1研究背景

在世界发展的进程中，越来越多的药物被发明，用来治疗人和动物，各类药物、抗生素的用量逐渐加大。Alder等人调查发现全世界每人每年的平均药物使用量约为15克，而一些工业化国家的人年均药物使用量远高于普通国家，甚至可以达到50-150克^[1]。治疗过程中，这些药物在进入生命体后带来了一些有利影响，如控制疾病、维持机体健康状态，但机体消耗部分药物后，剩余部分将随生理活动被排出体外。随着医药行业的发展与人们环保意识的增强，人们开始注意到环境中的药品污染。Bahlmann和Blair等人在研究天然淡水资源时发现淡水资源中各种药物和个人护理产品持续存在，且其残存量最近有所增加^[2-3]。由于这些药品污染物在环境中浓度低，常难以被发觉，但它们又结构复杂、难降解，长此以往药品在水生生物中积累，可能会对水生生物的生长、繁殖造成影响，甚至诱发生化功能的改变，给环境与生物带来危害，破坏生态系统^[4-5]。

除了药品污染，环境中还广泛存在着一种粒径小于5mm 污染物--微塑料^[6][7]。日常生活中大量的生产和使用塑料制品，有人随意抛弃塑料垃圾，当塑料垃圾进入水环境，经过物理降解、光降解和生物降解作用分解成微塑料，进入环境的微塑料因粒径小，易被生物吞食，通过富集积累给生物造成伤害，所以控制微塑料传播，防治水环境污染成为现如今的首要问题。目前环境中检出的微塑料主要包括聚乙烯（PE）、聚苯烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚酯（PEst）、聚对苯二甲酸类（PET）及聚酰胺(PA)^[8-9]。

1.2 卡马西平（CBZ）的介绍

卡马西平（CBZ）常被用来治疗癫痫心律失常和抑郁等疾病^[10]。与其他药物一样，CBZ在医疗过程中约87%被消耗，剩余的13%通过尿液和粪便被释放出体外，而CBZ的结构不发生任何变化^[2]。CBZ在水环境中普遍存在，由于CBZ在废水中难以去除，导致CBZ在环境中残留并累积，CBZ通过食物链在动植物体系中传递或富集，长此以往生态系统会受到侵害，对动植物产生不良影响^[11]。

1.2.1 卡马西平的危害

卡马西平临床使用极为广泛，却有很多服药患者出现对CBZ的不良反应，甚至有人因不良反应而丧生。在患者对CBZ的不良反应中57%是药疹^[12]；经研究分析发现CBZ能对人体的血液系统、神经系统、以及内分泌系统造成损害，可能使人四肢无力，头晕、小脑失调，严重的患者可能会得白血病；内分泌系统异常可能造成低钠血症、甲状腺功能低下等疾病^[13]。所以在卡马西平药物的使用上要极为谨慎，严格控制用量，定期检测患者血液药物浓度，并及时调整用药剂量，以确保患者获得安全、合理、有效的治疗。

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