以密閉式藻類毒性試驗方法評估有機物之毒性與結構-活性關係之研究

Abstract

此篇研究歸納本實驗室以月芽藻 (Pseudokirchneriella subcapitata)所進行之48小時密閉式毒性試驗所得到的結果，利用藻細胞的數量變化 (Final yield)做為觀測終點，藉由Probit模式求出半致死濃度 (50% Effect concentration，EC50)，並將九十一種有機物的毒性機制分成五大類，共包含了Non polar narcosis、Polar narcosis、Oxidative phosphorylation uncoupling、Electrophilic/Proelectrophilic、和Respiratory inhibition。對於毒性機制屬於Non polar narcosis的有機物，將其毒性試驗後所得到的log(1/EC50)，與辛醇-水係數 (1-octanol/water partition coefficient，log P)進行回歸分析，找出基線毒性 (Baseline toxicity)方程式： log(1/EC50) = 0.739 log P + 2.051，n= 43，R2 = 0.860。 本研究利用有機物的超額毒性 (Excess toxicity)，與上述所求得的基線毒性比較之後，可發現醛類、酚類和腈類的毒性皆高於基線毒性一個order以上。而從各種有機物的log ACR中，可發現月芽藻對酮類的毒性容忍範圍較小，對醛類的毒性容忍範圍較大。 本研究選用不同的物理和化學相關參數，包括log P、Elumo、Ehomo、EE、CCRe、dipole、R、πH、∑αH、∑βH，針對上述的五種毒性機制，進行定量結構與活性關係 (Quantitative Structure-Activity Relationship, QSAR)之分析，討論有機物毒性與參數之間的相關性，進而找出最適合預測毒性的方程式。 最後，參考其他文獻中，以不同的生物體所進行毒性試驗的結果，與本研究結果比較，發現除了水蚤 (Daphnia magna)對於苯胺類的毒性較敏感之外，本實驗方法對於大部份的有機物和試驗物種，在毒性偵測上，均較其他實驗方法來得敏感；同時亦發現在不同的毒性機制下，本研究方法與其他物種的毒性試驗結果，有很高的相關性，尤其是毒性機制屬於Non polar narcosis的有機物，以fathead minnow (Pimephales promelas)與本研究結果的相關性最高，可做為替代物種 (Surrogate)選擇的參考。