题目：利用同位素示踪法研究大型水蚤对水环境中铜的生物有效性

水环境中重金属的污染问题一直受到广泛的关注。由于缺乏合适的放射性同位素，生物对Cu的吸收以及Cu在生物体内的迁移转化等动力学研究一直较为匮乏。本文以大型水蚤(Daphnia magna)为受试生物，分别以放射性同位素67Cu和稳定同位素65Cu为示踪剂，通过大型水蚤对Cu的水相吸收，食物相同化以及生理排出过程研究自然条件下水环境中Cu的生物有效性。利用放射性同位素示踪法研究表明，大型水蚤对Cu的水相吸收速率与Cu暴露浓度之间具有显著的正线性相关性，水相吸收速率常数(ku)为0.055 L/g/h。随着食物浓度的升高(2×103~1×105 cells/mL)，Cu的食物相同化率(AE)从92.0±4.4%降低到15.9±2.2%。同一食物浓度下，不同种类食物对AE有显著影响。食物浓度(中高食物浓度下)对大型水蚤对Cu排出过程影响并不显著，液体形式排出是大型水蚤排出Cu的主要途径(液体、脱壳、繁殖和粪便)，排出速率常数(ke)为0.20/d。根据实验测定的生理学参数建立的动力学模型预测表明，在自然环境中，大型水蚤体内的Cu主要通过食物相摄入。利用稳定同位素示踪法测定的结果和放射性同位素示踪法相比之下，在水相吸收过程中总体趋势一致，但参数测定值具有差别。低浓度下，大型水蚤的吸收速率随着水相中Cu浓度的增加而增加。随着水相中Cu浓度的升高，大型水蚤的吸收逐渐趋于饱和。水相吸收速率和Cu的暴露浓度符合米氏方程(Michaelis-Menten Function)，最大吸收速率Imax为14.6 μg/g/h, 米氏常数Km为3.2 μg/L，水相吸收速率常数ku为1.23 L/g/h。当食物浓度为1×105 cells/mL时, AE为17.2±2.33%，ke为0.32±0.04/d。动力学模型显示Cu的累积主要来源于水相吸收。导致该差别的主要原因可能是由于方法的不同。实验结果表明稳定同位素示踪法可以对生理学参数较好的定量。