隨著工商業的發達及科技不斷的進步,使得人民的生活更加便 利,而相對也產生許多負面的影響,由於許許多多的化學加工的合成 品不斷的被製造出來,但是卻忽略了它對整個生活環境也相對的造成 某種程度的傷害,首當其衝的無非就是我們的水體環境,以往工廠往 往將使用完畢的,不管是最常看到的有機廢水或是其他各種來源廢水 排至河川水體,造成整個水體環境的惡化,因此就更急需知道這些化 學物質對於水體所造成的危害及影響以及造成水體生物的威脅的程 度;不過依照現今本國的水質標準若只單純討論化學物質物理及化學 上的特性分析時,我們將無法了解這些化合物或毒化物對水體環境 及生物體所造成的衝擊,如此生物評估便成為評鑑水中生態污染的 首要工具;生物評估可依營養階層分類,諸如魚類、蝦類、無脊椎 動物、浮游生物、至最低層的藻類及其他水質標準等等,也由於這些 原因,許多國家除了訂定傳統水質標準外,同時也對放流水毒性訂定 放流水生物毒性規範,來加強對水體生物的保護及更嚴格的水質標 準以達到保護環境的目的。
藻類位於食物鏈的最底層,是極具代表性且重要的生產者,也因 為其重要性當藻類的生長情形發生異狀相對地其他水體生物也相對
會發生影響,且藻類的毒性試驗具備了簡單、敏感性、再現性高等等 的優點,以及其所具有的高敏感性和實驗的準確性,故以藻類做為指 標微生物研究其對毒化物質之涵容能力,在生態保護方面為一個重 要 指 標 , 本 實 驗 所 選 用 的 藻 類— 月 芽 藻 (Pseudokirchneriella subcapitata)為試驗物種,研究其對於毒性物質之涵容能力。
一般而言,毒化物進入水體後,經過河川的稀釋作用,使濃度 不至於造成生物急毒性,因此會以慢毒性試驗結果來規範其排入水 體的濃度限制,但慢毒性試驗時間長達半年至一年,故在應用上較 為不方便;因此在國際上的一些環境組織,如 US EPA (United States Environmental Protection Agency) 、 ISO (International Organization for Standardization) 、 ASTM (American Society for Testing and Materials) 及 OECD (Organization for Economic Cooperation and Development)皆有規範一系列生物急毒性試驗,讓我 們可以在短期時間內瞭解到化合物的對於生物所造成的毒性;在傳統 上藻類毒性試驗的標準方法中,大多是開放式的批次(batch)培養 的系統為實驗方法,由於其為開放式的系統,若待測物質為具揮發 性,則有可能因為揮發性的影響而造成低估毒性的影響的低估。也因 為如此,本研究使用 BOD 瓶來造成一完整的密閉環境系統,評估具 有揮發性的物質並以藻類溶氧變化量(△DO)、細胞密度做為試驗
終點,了解其毒性物質對於藻類的影響。
本研究是針對炔丙基醇(Propargyl alcohol)及一系列衍生物做藻 類毒性試驗。炔丙基醇為一種有著淡天竺葵(geranium-like odor)味 道的有機化合物,主要用於鋼鐵業中的抗腐蝕劑及電鍍用添加劑,它 也是有機物合成的重要中間體,可用於生產丙烯酸、丙烯醛、維生 素 A 等,也可用作除鏽劑,能抑制乙酸、磷酸、硫酸、鹽酸等對鐵 銅鎳等金屬的腐蝕,還可用作溶劑的穩定劑(solvent stabilizer)、土 壤煙燻劑(soil fumigant)、除草劑、殺菌劑等,應用十分廣泛。先 前 主 要 的 研 究 主 要 針 對 哺 乳 類 動 物(Vernot et al., 1977;Archer, 1985) ,而對於這類炔丙基醇類水體生物毒理方面的研究相當少,也 因此用來作為研究的主題;而針對本研究中的測試物種因為其在商業 活動中扮演著重要的角色,對於這類化合物的相關毒性研究也逐漸受 到重視,依據台灣環保署 Environmental Protection Administration, R.O.C. (Taiwan) 2006 的統計資料發現其用量達到 1268 公噸,而此化 合物本國也在 1999 年將其列入第三類的毒性化學物質;而根據 The Advisory Committee on Existing Chemicals of Environmental Relevance BUA 的報告(BUA, 1998)中指出每年約有 500-1000 噸的使用量,而約 有0.75-3 tonnes/yr 排入下水道系統中;根據 Toxics Release Inventory TRI 的資料顯示在美國光是在 Texas city 就有 70000pounds/yr 以上排
放致地下水體,US EPA 在 2003 年 HPV Challenge Program(美國環保 署高生產容量計畫書) ; 其為北美洲包含美國,加拿大,墨西哥所共 同 簽 訂 對 於 工 業 化 學 製 品 的 安 全 製 造 及 用 途 所 成 立 的 協 會 , 此 program 係針對化學製品在美國進口數量在 100 萬磅以上所進行管制 的 組 織 部 門, 也 針 對 此 項 化 合 物 進 行 管 制 及 研 究 另 外 還 有 像 是 Superfund、RCRA (Resource Conservation and Recovery Act) 以及在 歐洲也有像是 ECB(European Chemicals Bereau)、EPCRA (European Pentecostal Charismatic Research Association)在 1986 年也針對此化合 物建立TRI (Toxics Release Inventory) 指標,由上述這些機構組織針 對以上這類化合物的關注程度不難發現,這些化合物的排放有很高的 可能性造成我們水體環境的破壞甚至更進一步造成人類健康的威 脅。
由於化學物質不斷的被合成製造出來,倘若要將每種毒性化合 物都作分析研究可能極為費時且不具經濟效益因此在環境毒物學研 究中引用了在醫學、製藥工業經常使用的定量-結構-活性反應關係 (Quantitative Structure-Activity Relatioships ; QSARs)來預測單一有機 化學物質之毒性強弱及可能造成毒性之原因,也由於QSARs模式的 建構使我們可以簡單迅速的預先推估出同類有機化合物的毒性,減 少資源的浪費。QSAR是一種利用化學物質的物化特性或分子結構
的參數及空間上的參數以及化學物質的生物毒性進行統計回歸分 析 。 在QSARs 模 式 中 , 大 都 以 辛 醇 - 水 係 數 (The logarithm of 1-octanol/ water partitioncoefficient ; log Kow or log p)做為參數,而 (Wang et al., 2001)指出此log Kow參數說明物質疏水性(hydrophobicity) 之特性,由此可之疏水性參數在植物毒性研究中的重要性。
1.2 研究目的
1. 利用連續式培養技術,配合BOD瓶進行密閉式藻類毒性試驗,並 以溶氧以及細胞密度為試驗終點,探討一系列的炔丙基醇類,利 用Probit model計算出EC50 (50%抑制濃度)及EC10 (10%抑制濃度) 來評估各一級炔丙基醇在密閉式藻類毒性試驗的結果。
2. 從研究中試驗結果所得到的NOEC以及EC10討論一級炔丙基醇於 低濃度劑量的影響。
3. 將本研究藻類的數據,和其它學者使用不同方法及物種所做出 來的數據做比較,並將實驗結果納入藻類毒性資料庫的參考依 據。
1.3 研究方法與架構
實驗自參考資料與文獻收集開始,首先確定欲實驗的化合物,
進而蒐集化合物之物化資料、文獻回顧、數據收集,做進一步整裡 與分析,再建立實驗目的、實驗方法及分析方法,最後完成試驗。