发光菌生物毒性测试方法的改进

针对发光菌发光强度本底差异较大,检测期间发光变化幅度宽的问题,在传统发光菌生物毒性测试实验中,引入校正因子(P^I_丙酮),研究了磁力搅拌时间、培养时间、培养代数和培养温度等条件对EC₅₀测定值的影响.结果表明改进后的方法实验重现性好,相对标准偏差(RSD)在2.1%～13.1%之间.发光菌生物毒性测试方法的改进,为获得可靠的毒性实验数据,进行多组分有机化合物定量结构-活性相关(QSARs)的研究奠定了一定的实验基础.     

硝基苯、苯酚衍生物对发光菌毒性定量构效关系研究

采用发光细菌法测定14种硝基苯、苯酚衍生物对发光菌的毒性,得到各化合物的半数有效浓度（15minEC50值）。选用辛醇/水分配系数（logP）、分子最低空轨道能（ELUMO）和平均超离域性（S^N_av）作为参数,与logl/EC₅₀值进行定量构效关系（QSAR）研究。结果表明,硝基苯衍生物对发光菌的毒性与分子的电性参数（ELUMO或S^{N_av）相关;而苯酚衍生物的毒性可分别由疏水性参数（logP）和电性参数（ELUMO或SN_av）来描述。采用以Snav为参数的QSAR模式预测了14种试验化合物对发光菌的毒性}     

取代联苯的定量结构活性相关及联合毒性研究

测定了18种取代联苯对大型蚤(Daphnia magna)24h的单一毒性(24h-EC₅₀)及其混合物联合毒性.对单一毒性进行了定量结构活性相关(QSAR)分析,建立了辛醇-水分配系数(lgK_ow)模型,理论线性溶剂化能相关(TLSER)模型及量子化学参数模型,表明量子化学参数模型能很好地预测取代联苯的单一毒性.混合物联合毒性研究表明,取代联苯的联合毒性机制为浓度相加效应,并且根据浓度相加预测了混合物半数抑制浓度(EC_50mix),预测值与实验值非常吻合.     

Ca2+与Pb2+相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca²⁺浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca²⁺单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标——72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca²⁺浓度从0.25 mmol/Ｌ增加到2.00 mmol/Ｌ时,导致了以自由铅离子活度（{Pb²⁺}）和溶解态铅总浓度（［Pb］_T）表示的72　h EC₅₀的增加（表现为发育延迟）,两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca²⁺浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型（BLM）概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca²⁺浓度从2.00 mmol/Ｌ增加到4.00 mmol/Ｌ时,72 h EC₅₀ {Pb²⁺}和72 h EC₅₀ ［Pb］_T并没有显著的增加.     

PFOS/PFOA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎致毒效应研究

采用斑马鱼胚胎毒性测试方法,研究了PFOA/PFOS对斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段生长发育的影响.结果表明,PFOS/PFOA对斑马鱼有明显毒性作用,LC₅₀(48 h)分别为1005 mg/L和107 mg/L,LC₅₀(96　h)分别为499 mg/L和71 mg/L.PFOS/PFOA抑制斑马鱼胚胎发育,可导致胚胎发育畸形,甚至死亡,高浓度(＞240 mg/L)PFOS损伤细胞膜,导致胚胎分裂中的细胞发生自溶而卵凝结死亡,抑制胚胎原肠胚的形成.在各种亚致死效应中,脊柱畸形对PFOS暴露最敏感,其EC₅₀=9.14 mg/L,PFOA暴露最敏感亚致死性毒理学终点为96　h孵化,对应EC₅₀=328.0 mg/L.PFOA/PFOS导致胚胎发育延迟,具有发育毒性.     

双酚A和四溴双酚A对大型和斑马鱼的毒性

采用静态生物急性试验的方法,研究了双酚A和四溴双酚A对大型和斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段的生长发育影响.结果表明,大型的幼接触不同浓度的双酚A和四溴双酚A,活动会受到抑制,甚至死亡,48 h的EC₅₀分别为8.91和0.69 mg·L^-1;对斑马鱼也有明显的毒性作用,其96 h的LC₅₀分别为9.06和1.78 mg·L^-1.根据化学物质对鱼类和类的毒性评价标准,这2个化合物都属于高毒物质.双酚A和四溴双酚A对斑马鱼生命早期阶段毒性影响的研究结果表明,对斑马鱼胚胎发育有明显抑制作用,可以造成胚胎发育畸形甚至死亡,斑马鱼胚胎72 h孵化畸形是双酚A的最敏感指标,EC₅₀为2.90 mg·L^-1,72 h未孵化是四溴双酚A的最敏感指标,EC₅₀为0.14 mg·L^-1.双酚A和四溴双酚A对鱼卵发育有显著影响,双酚A对鱼卵有致畸作用,四溴双酚A抑制了鱼卵孵化.     

铜、锌和锰抑制蛋白核小球藻生长的毒性效应

运用评价化学品毒性藻类测试的标准实验方法 ,得到铜、锌和锰对蛋白核小球藻生长的安全浓度分别为31.8μg/L、65.0μg/L和 5.5mg/L ,抑制蛋白核小球藻生长的 96h EC₅₀ 分别为 67.3μg/L、473.0 μg/L和 17.0mg/L .实验结果表明无论从安全浓度还是从 96h EC₅₀ 考虑 ,都证明抑制蛋白核小球藻生长的毒性由大到小的顺序是铜 >锌 >锰 .不同金属离子与藻细胞的不同亲和性是导致金属离子抑制蛋白核小球藻生长毒性差异的主要原因 .     

Pd/C气体扩散电极用于电化学降解五氯酚钠的研究

采用氢气还原法制备出Pd/C催化剂,利用循环伏安曲线（CV）对氧在Pd/C催化剂上的电化学还原行为进行了分析,并由催化剂制备成Pd/C气体扩散阴极,采用先通H₂后通空气的方式在隔膜电解体系中对五氯酚钠进行降解,比较了不同电极体系下五氯酚钠的去除效果.结果表明,在阴极室,Pd/C气体扩散电极通过外界曝气提供的O₂在阴极还原产生H₂O₂,电解100 min后H₂O₂的稳定浓度达到9.8 mg/L.实验制备的Pd/C气体扩散阴极既对五氯酚钠具有还原脱氯作用（通入H₂时）,又促进O₂还原生成H₂O₂（通入O₂时）,它对五氯酚钠的去除效果要好于不掺杂Pd的气体扩散阴极.反应120 min后,五氯酚钠平均转化率和脱氯率均超过80%,反应200 min后TOC平均去除率分别超过75%.采用高效液相色谱（HPLC）等手段分析出五氯酚钠在阴极室还原脱氯的中间产物主要是苯酚,Pd/C气体扩散阴极利用电化学还原脱氯和阴阳极同时氧化相结合对氯酚类有机物的降解是可行的.     

紫外活化过硫酸盐降解水中三氯蔗糖动力学和机制

以新兴污染物人工甜味剂三氯蔗糖（SUC）为对象,研究紫外活化过硫酸盐（UV/PS）对其的降解效果.考察UV光强、PS投加量、溶液初始pH值和阴离子浓度等因素的影响,解析UV/PS降解SUC过程中的降解产物并评估其生态毒性.结果表明,对比单一UV和单一PS,UV/PS降解SUC效果更为明显,SUC降解反应速率常数随光强、PS投加量增加而增大,中性条件更有利于SUC降解,背景离子NO₃^-和HCO₃^-对UV/PS降解SUC有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-促进降解过程.基于高分辨质谱HRMS和GC-MS解析出16种中间产物,降解过程主要涉及羟基化、氧化和醚裂解等反应.发光细菌毒性实验和ECOSAR预测结果表明,UV/PS降解SUC过程中会产生毒性高于母物质的中间产物,对生态环境存在潜在威胁.     

BPA与3种双酚类化合物的联合作用雌激素效应

环境内分泌干扰物的联合作用已经是目前研究的重点.采用重组基因酵母检测法,分别测定了双酚A (BPA)、双酚AF(BPAF)、双酚AP(BPAP)、双酚F(BPF)4种双酚化合物的雌激素活性,并依据其测定结果,按照等效浓度比,设计了浓度比分别为EC₁₀和EC₅₀的6种二元混合物并测定了其雌激素活性.结果表明,这4种化合物的剂量-效应关系都可以用Weibull函数有效描述,BPA、BPAF、BPAP、BPF的EC₅₀值分别为：6.81×10^-6、7.44×10^-7、1.43×10^-5、7.52×10^-6 mol·L^-1,其雌激素活性大小顺序为：BPAF>BPA>BPF>BPAP.依据不同的联合作用判断方法对这4种化合物的联合效应进行判断,结果表明,相同化合物的不同混合比例可能对联合作用方式产生影响,采用DA和IA预测模型可以更加直观、方便地判断联合作用的类型,而且可以反映出不同混合比例对联合作用的影响.     

某制药废水对发光细菌急性毒性的评价研究

采用发光细菌法测试某制药厂废水处理站工艺流程中5个节点废水的急性毒性.地下调节池水样EC50为3.44%,TUa为29,LID为625,为极强/高毒废水;地上调节池水样EC50为2.46%,TUa为41,LID为244,为极强/高毒废水;中间沉淀池水样EC50大于100%,LID=10,毒性较弱;二级沉淀池和总排放出口的废水EC50均大于100%,且LID均为1,无毒性.结果表明,现有处理工艺流程有效降低了制药废水对发光细菌的急性毒性,总排出口废水对发光细菌已经没有可见的生物毒性,达到相关制药废水排放标准.同时发现,低浓度废水对发光细菌的发光度不但没有抑制,反而有一定的增强作用.     

我国典型土壤中铜对白符跳(Folsomia candida)的毒性阈值及其预测模型

为确定我国土壤中Cu对白符跳的毒性阈值并建立其预测模型,以外源添加的方式研究了我国9种典型土壤（江西红壤、安徽黄棕壤、重庆紫色土、云南黄红壤、湖南水稻土、山东潮土、黑龙江黑土、新疆灰漠土、陕西垆土）中Cu对模式生物——白符跳（Folsomia candida）存活率与繁殖率的影响.结果表明:白符跳存活率对Cu毒害的敏感性远低于繁殖率.9种土壤中基于w（TCu）实测值推导的土壤Cu对白符跳繁殖率的EC₅₀（半数效应浓度）变化范围为65~668 mg/kg,表明不同土壤中Cu的毒性阈值差异显著,但基于w（Cu_Ca）（Cu_Ca为CaCl₂溶液提取的Cu）推导的不同土壤中EC₅₀的差异有所减小.相关性分析表明,基于w（TCu）实测值推导的EC₅₀值与土壤pH、w（CaCO₃）均呈显著正相关,相关系数分别为0.801和0.670.进一步利用回归分析建立了基于pH和w（OM）的土壤Cu对白符跳繁殖的EC₅₀预测模型——lg（EC₅₀）=0.213+0.288pH+0.016 w（OM）,基于该模型预测与推导的EC₅₀值之间相关性较好.研究显示,氯化钙提取态Cu的存在能在一定程度上解释不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值的差异,pH和w（OM）可较好地预测不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值.      

溴酸盐对水生生物的急性毒性效应

采用标准毒性测试方法,分析了溴酸钾、溴酸钠、溴化钾对水生生态系统中不同营养级生物包括发光菌、绿藻、水蚤、斑马鱼的急性毒性效应.结果表明,3种污染物对发光菌发光强度几乎没有影响,溴酸钾对斜生栅藻的96 h EC50为738.18mg·L-1;对大型蚤和裸腹蚤的48 h EC50分别为154.01 mg·L-1和161.80 mg·L-1,48 h LC50分别为198.52 mg·L-1和175.68mg·L-1;对斑马鱼的96 h LC50为931.4 mg·L-1.溴酸钠对斜生栅藻的96 h EC50为540.26 mg·L-1;对大型蚤和裸腹蚤的48 h EC50分别为127.90 mg·L-1和111.07 mg·L-1,48 h LC50分别为161.80 mg·L-1和123.47 mg·L-1;对斑马鱼的96 h LC50为1 065.6 mg·L-1.而溴化钾对以上几种受试生物的影响远小于溴酸钾和溴酸钠的影响,对比可知引起受试生物产生毒性效应的原因是由溴酸盐引起的.毒性作用规律显示,随着暴露时间的增加,溴酸盐的毒性效应越明显,受试生物对溴酸盐的毒性效应的敏感顺序为:大型蚤、裸腹蚤斜生栅藻斑马鱼普通小球藻、发光菌.     

利用主动和被动采样技术和发光菌毒性测试评价水中有机污染物的毒性

提出利用能够模拟生物吸收过程的半渗透膜采样技术(SPMD)富集疏水性有机污染物,然后进行生物毒性测试．这一方法在原理上不同于传统主动富集．生物毒性测试技术体系,能够模拟生物富集和产生毒性的过程．用三油酸脂半渗透膜采样技术对洋河和北京市高碑店污水处理厂水样进行富集,并采用海洋发光菌P．phosphoreum T3和青海弧菌V．qinghainesis Q67发光菌对原水样和经过富集的水中有机污染物进行毒性测试．研究结果表明,洋河水中存在导致急性毒性的有机物,主要来自宣化工业区,以取代苯类化合物(如：硝基芳烃)为主,相比于此类物质,持久性有机污染物对急性毒性的贡献不大．对高碑店污水厂进行的实验表明,用发光菌方法直接测定污水,很难解释急性毒性变化规律．而采用SPMD技术富集水中有机污染物后进行毒性测试,结果和化学分析数据相当吻合．结合SPMD的优点,推荐用该方法作为环境有机有毒污染物毒性监测和生态风险评价的样品前处理手段．     

金属化合物对发光菌的毒性效应及不同发光菌的敏感度差异研究

利用发光菌毒性测试技术,研究了5种重金属化合物HgCl2、Pb(NO3)2、Cd(NO3)2、K2Cr2O7、NaAsO2对3种常见发光菌种——青海弧菌Q67、明亮发光杆菌502、费氏弧菌的毒性效应差异.同时,对发光抑制率和金属化合物浓度进行线性回归分析后计算了EC50值(半数效应浓度值),并对比了不同菌种对各金属化合物的敏感度差异及特点.结果表明,5种重金属对青海弧菌Q67的毒性大小顺序为HgCl2Cd(NO3)2NaAsO2Pb(NO3)2K2 Cr2 O7;对明亮发光杆菌502的毒性大小顺序为:HgCl2NaAsO2Pb(NO3)2Cd(NO3)2K2 Cr2 O7;对费氏弧菌的毒性大小顺序为:HgCl2Pb(NO3)2Cd(NO3)2NaAsO2K2Cr2O7.研究结果对利用发光菌毒性测试技术测定不同废水污染时菌种的选择具有指导作用,在未知污染物的情况下应选用几种菌种同时检测,这样可以保证检测结果的可靠性.     

基于物种敏感度分布法建立中国土壤中锑的环境基准

基于Sb（锑）的植物及动物毒理学数据缺乏以及保护生态受体的土壤Sb的环境基准尚未建立的现状,通过收集和筛选文献中Sb的毒理学数据并补充开展不同土壤类型的跳虫和植物的毒理学试验,建立了Sb的生物毒性预测模型,并以此为依据对收集及试验毒理学数据进行归一化处理,以消除土壤性质的影响.此外,进一步利用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布法）推导我国4种典型情景土壤中Sb的HC₅（hazardous concentration,能够保护95%物种的生态安全阈值）,最终建立基于土壤性质参数的环境基准计算模型.结果表明:①不同土壤中Sb对跳虫的毒性差异较大,跳虫毒性阈值EC₁₀（effect concentration,10%抑制效应浓度）与土壤pH呈负相关,与w（SOC）（SOC为土壤有机碳）呈正相关,即随着土壤pH增加或w（SOC）降低,Sb对跳虫的生物有效性随之增加,进而导致EC₁₀降低.②通过毒性阈值与土壤性质之间的多元回归分析可知,土壤pH和SOC可较好地预测Sb的生物毒性,植物和无脊椎动物的R2（决定系数）分别为0.778和0.867.③利用SSD得到11个物种在4种典型情景土壤中的HC₅分别为55.12、28.28、28.08及14.55 mg/kg,推导出PNEC_total（predicted no effect concentration,预测无效应浓度）分别为28.96、15.54、15.44及8.68 mg/kg,计算模型为PNEC_total=-5.811pH+0.587[SOC]+55.480+C_b（[SOC]为土壤有机碳含量,C_b土壤Sb背景浓度）.鉴于此,建议以中性土壤中Sb的环境基准值作为我国农用地土壤Sb污染风险筛选值制订的参考依据,即农用地土壤w（Sb）限值定为15 mg/kg.      

日光辐照草酸铁盐体系降解水中低浓度混合药物及产物的生物毒性评价

在太阳光辐照下以三草酸合铁酸钾为催化剂,分解H2O2产生·OH,对水中的甲硝唑、双氯芬酸钠、磺胺甲基异唑和布洛芬4种常见的痕量药物污染物间歇降解与矿化,并且对降解前后水溶液的毒性进行了评价.以体系的总有机碳为指标,探讨了H2O2的初始浓度、三草酸合铁酸钾的投加量、体系的pH值等因素对水溶液中TOC去除率的影响,确定了最佳操作条件,根据4种药物的化学结构解释了它们在水中的降解速度.以药物水溶液对小球藻的EC50值为指标,对4种药物的联合毒性,以及降解中间产物的生物毒性做出了评价.结果表明,当4种药物的初始浓度都为20mg·L-1时,降解过程适宜条件是pH值为3,H2O2的初始浓度为300mg·L-1,三草酸合铁酸钾的投加量为75mg·L-1.4种药物的降解速度为:甲硝唑布洛芬磺胺甲基异唑双氯芬酸钠.随着中间产物的生成与降解,药物水溶液的生物毒性有先增大后迅速减小的趋势.最后给出了Solar/FeOx/H2O2体系降解水中低浓度药物的表达式.     

对苯二酚抑制铜绿微囊藻生长下藻毒素的产生与释放

选用对苯二酚,根据其抑藻的剂量效应关系,研究了铜绿微囊藻在不同抑制条件下,即投加剂量为EC20、EC50、EC70、EC90、EC99时,藻毒素Microcystin-LR(MCLR)的产生与释放,并通过测定总有机碳和三维荧光光谱,研究了细胞内有机物的释放状况.结果表明,EC20作用下,藻毒素的产生受到抑制,总MCLR约为对照样的72.4%~83.0%;在EC50~EC99作用下,藻细胞受到刺激,毒素产量明显增加,总MCLR可升至对照样的1.77~3.13倍,且在EC70~EC99作用下,胞内毒素大部分释放于胞外.细胞释放的其它有机物主要是类腐殖酸和类富里酸,但并不稳定,6 d后,发生了明显的降解与转化.     

不同喜树碱制剂对普通小球藻的毒性比较

以普通小球藻（Chlorella vulgaris）为试验材料,连续10d测定了新型生物农药喜树碱3种不同的制剂对普通小球藻的毒性.结果表明：0.2%喜树碱乳油对普通小球藻毒性最高（EC50值在0.0368～0.2547mg.L-1）,其中第3天的EC50值最小为0.0368mg.L-1;0.5%喜树碱钠盐的毒性较低（...     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.