水体中重金属镉和锌对大型蚤联合毒性效应的初步研究

为了初步探讨重金属镉(Cd)和锌(Zn)对水生生物的联合毒性效应,以大型蚤(Daphnia magna)为研究对象,以蚤体内的金属硫蛋白(MT)含量为毒性指标,研究了重金属Cd和Zn对大型蚤的联合毒性作用.结果表明:Cd和Zn单独暴露下,大型蚤体内MT含量随水体中重金属浓度升高而升高,呈幂函数关系;Cd和Zn联合暴露下,蚤体内MT含量随联合浓度的升高呈先上升后下降趋势;在较低浓度时Cd、Zn表现为协同作用,在中等浓度时表现为相加作用,在较高浓度时表现为拮抗作用;MT可作为Cd、Zn联合毒性评价的敏感指标.     

络合态金属铜在大型水蚤(Daphnia magna)体内的生物积累及生物毒性

以人工稀释水作为背景水样,通过实验室暴露和化学平衡软件的辅助分析,研究了4种有机络合剂(草酸、酒石酸、EDTA和腐殖酸)对大型水蚤(Daphniamagna)体内铜的生物积累(BBD)以及生物毒性的影响.结果表明,有机络合剂的存在降低了大型水蚤体内生物积累量和金属硫蛋白(MT)含量,明显降低了水体中金属Cu的毒性,4种不同有机络合剂所产生的效果大体相同;有机络合态的铜也能为大型水蚤所吸收和利用,在相同浓度条件下大型水蚤对腐殖酸络合态铜的利用大于EDTA络合态铜.     

活性污泥生物炭对沉积物中镉生态毒性的影响

为评价沉积物中生物炭对重金属Cd生态毒性的影响,以底栖动物铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为测试生物,采用14-d亚慢性沉积物生物测试研究了不同添加水平的活性污泥生物炭与不同浓度Cd联合作用对Cd的生物积累、肝胰脏细胞DNA损伤以及超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的影响。结果表明,活性污泥生物炭可以显著降低间隙水中Cd含量。当沉积物w(Cd)较低(10μg·g~(-1))时,添加生物炭并不显著降低Cd的生物积累,当沉积物w(Cd)较高(50μg·g~(-1))时,只有w=5%的生物炭才能显著降低Cd的生物积累。活性污泥生物炭对铜锈环棱螺不具有毒性。添加生物炭后,低Cd处理组DNA损伤指数、SOD活性和MDA含量均没有显著改变,提示低Cd沉积物中添加生物炭不影响Cd毒性。就高Cd处理组而言,添加w=1%生物炭也不影响Cd毒性,当添加w=5%生物炭时,DNA损伤显著降低,SOD活性明显升高,MDA含量显著下降,Cd毒性下降约60%。因此,沉积物中Cd生物有效性的降低并不必然导致Cd在铜锈环棱螺体内生物积累的减少。沉积物中较高比例的生物炭通过对Cd的吸附阻控在一定程度上减少了生物积累,从而可以有效地降低毒性。生物炭对沉积物中污染物生态毒性的影响与污染物的种类和浓度以及生物炭用量有关。     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

镉致鸡血管氧化应激与金属硫蛋白含量的变化

为探讨镉(Cd)对血管抗氧化功能及金属硫蛋白(MT)的影响,将180只50日龄健康雌性海兰鸡随机分为3组(对照组、低剂量组和高剂量组),分别饲喂含0、140、210mg·kg-1(BW)CdCl2的基础日粮,在饲养20、40、60d后采集主动脉和前腔静脉,测定其MT含量,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明:1)Cd暴露后,与对照组相比,低剂量组血管MT含量显著升高(p<0.01),并随暴露时间的延长而逐渐增加;高剂量组血管MT含量显著降低(p<0.01),并随暴露时间的延长先升高后降低.2)随着Cd暴露剂量的加大,血管SOD、GSH-Px活性逐渐降低,而MDA含量逐渐升高,具有明显的剂量-效应关系.3)随着暴露时间的延长,血管SOD、GSH-Px活性逐渐降低,MDA含量逐渐升高,具有明显的时间-效应关系.4)Cd暴露下,主动脉与前腔静脉各指标具有相同的变化趋势.以上结果表明,Cd具有血管毒性,其毒作用机理可能与MT含量变化以及抗氧化功能失衡有关.     

海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性

镉是一种生物非必需的毒副作用很强的重金属元素.进入海洋环境中的镉,最终有相当部分进入沉积物中,并对底栖生物造成危害.通过测定不同镉质量浓度暴露条件下海水、沉积物和生物体内的镉的形态和含量,研究了海洋沉积物中不同形态镉的生物有效性.结果表明,菲律宾蛤仔对Cd的蓄积随着时间增加,呈现先快速增加的趋势,在24 h内其蓄积速率最大,96 h后生物体内镉的质量分数出现缓慢下降趋势.在蓄积时间一定的条件下,在任何Cd含量沉积物下,菲律宾蛤仔都可以蓄积Cd,而且随着沉积物中镉质量分数升高,生物体内蓄积的镉的质量分数也呈现上升趋势.活性镉(可交换态)是沉积物中镉存在的主要形式(45.48x.96%),硅酸盐结合态和黄铁矿结合态的金属只占较小的比例,活性镉是影响沉积物中重金属镉生物可利用性的最有效形态.     

不同适应温度对镉暴露中大型溞生理和亚细胞水平的作用

虽然水生生物大多是变温动物并且温度对化合物的毒性有非常重要的作用,但生态毒理学实验一般在实验室标准温度(20℃)或者生物最适温度下进行。我们调查了适应温度(20℃、24℃和28℃)对镉暴露(0,20和40μg·L~(-1))中大型溞生理和亚细胞水平的作用,实验终点包括镉的急性毒性(48 h-EC50)、大型溞的21 d存活率、21 d累积繁殖数(21-d CR)、第一次生育时间(time to first brood,TFB)、能量储存、电子转移活性(electron transport system activity,ETS)、热应激蛋白hsp70和金属硫蛋白(MT)。结果显示:适应温度升高时大型溞的镉耐性降低,20℃、24℃和28℃下的48 h-EC50分别为(40.2±9.9)μg·L~(-1)、(15.6±2.7)μg·L~(-1)和(10.7±1.9)μg·L~(-1);28℃下,大型溞21 d存活率分别比对照(20℃,0μg·L~(-1)镉暴露)降低23%(20μg·L~(-1)镉暴露)和87%(40μg·L~(-1)镉暴露)并且大型溞的21 d累积繁殖数(21-d CR)显著降低。大型溞的能量储存随适应温度的升高而降低,24℃和28℃时分别降低了46%和62%(0μg·L~(-1)镉暴露),48%和60%(20μg·L~(-1)镉暴露)、80%和91%(40μg·L~(-1)镉暴露)。而镉浓度只有达到40μg·L~(-1)时,对大型溞的能量储存有明显影响。适应温度和镉暴露对电子转移系统活性(ETS)没有显著影响。28℃的适应温度和40μg·L~(-1)的镉暴露都能诱导大型溞热应激蛋白hsp70和金属硫蛋白(MT)显著上升,但适应温度(20℃~28℃)和镉暴露(0~40μg·L~(-1))的结合对hsp70先诱导后抑制,MT则一直被诱导上升。总之,生物在不同温度下对毒物的反应存在差异,将不同适应温度下的毒性数据整合到生态危险性评价能够保证生物获得更充分的保护;此外,hsp70和MT的变化是环境压力的综合反应,作为某种污染物的生物标志物时需要综合考虑环境因素。     

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。     

沉积物中重金属Pb和Cd对河蚬的毒性效应研究

以河蚬为受试生物,以存活率、呼吸抑制率为测试终点,研究了沉积物和上覆水中重金属Pb、Cd对底栖生物的毒性效应,并探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同时提取金属(simultaneously extracted metals,SEM)对重金属生物有效性的影响。结果表明,沉积物中Pb、Cd对河蚬致死效应较低,当Pb、Cd浓度分别为400、100 mg獉kg-1,连续暴露21 d时,致死率低于20%;沉积物中Pb、Cd对河蚬14 d的呼吸抑制率EC50分别为519和151 mg獉kg-1;上覆水中Pb和Cd离子浓度较低,对生物毒性效应贡献可以忽略;SEM/AVS值和生物呼吸抑制率有着明显的线性相关性,当SEMPb/AVS1,SEMCd/AVS0.6时,重金属对河蚬有明显的毒性效应。     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。     

广州城市河涌沉积物浸出液对水生生物的急性毒性

研究了广州市石井河、澳口涌、沙河涌、东朗涌、车陂涌、花地涌6条河涌沉积物浸出液对小球藻、大型和斑马鱼的急性毒性.试验结果表明,6条河涌沉积物浸出液对水生生物均存在不同程度的毒性,其中石井河和澳口涌毒性较大.对于河涌沉积物污染的生物检测,小球藻生长抑制率指标比大型和斑马鱼存活率指标具有更高的敏感性和指示性,其顺序表现为小球藻>斑马鱼>大型.沉积物会构成河流的一个持久性污染源而对水生生物造成危害.在治理河涌的过程中,河涌沉积物的二次污染不可忽视.氵搔氵搔氵搔     

水环境中氯丙嗪污染对鲫鱼和大型蚤的急性毒性效应

氯丙嗪作为一种镇静类兽药被广泛使用,已成为水环境中的一种新型污染物.为检验氯丙嗪对水生生物的生态毒性效应,采用实验室模拟的方法,研究了工业原料药盐酸氯丙嗪对鲫鱼(Carassius auratus)和大型蚤(Daphnia magna)的急性毒性效应.结果表明:氯丙嗪对两种水生生物的毒性效应(致死率、抑制率概率单位)均与其浓度呈显著线性正相关关系(p<0.05),且毒性强度随作用时间的延长而增加;氯丙嗪对鲫鱼的24、48和96h的半致死浓度(LC50)值分别为1.11、0.43和0.32mg·L-1,通过计算求得氯丙嗪对鲫鱼的安全浓度为19.5μg·L-1;氯丙嗪对大型蚤的24h LC50值为0.65mg·L-1,24h EC50值(使50%受试大型蚤活动受抑浓度)为0.57mg·L-1;48h LC50值为0.36mg·L-1,48h EC50值为0.28mg·L-1;对鲫鱼和大型蚤而言,氯丙嗪属极高毒性物质,大型蚤对氯丙嗪的敏感性大于鲫鱼。     

鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究

沉积物是氮磷营养盐的主要蓄积库,它不仅是外来污染物的归宿地,同时其自身营养盐的释放也可对水环境产生重大影响。针对鄱阳湖存在的沉积物磷释放问题,关键环境因子对基质磷吸附的影响规律进行了探讨。通过控制在不同环境因素条件下,上覆水中磷的变化规律探讨,阐明磷在上覆水-底泥界面迁移转化的规律和环境因素对迁移转化过程的影响。研究结果表明,吸附初始阶段,两者含量相差较大,起始吸附速率很高;随着反应时间的推进,两者含量差随之减小;当吸附时间达到30 min时,此时上覆水的平衡质量浓度为8.648 mg·L^-1,两者含量达成平衡。由磷的吸附等温试验同样可看出,随着平衡质量浓度逐渐增加,土壤吸磷量刚开始增加较快,随后增加趋势逐渐减缓直至磷饱和。pH越小,上覆水质量浓度越低,沉积物对磷的吸附作用越强;pH越大,上覆水中TP质量浓度越大,强碱条件下,TP吸收量剧减。在好氧条件下,沉积物对磷的吸附远远高于厌氧条件下沉积物的吸附。好氧条件下,反应在4 h内,沉积物对磷的吸附速率最高,随后吸附量很小直至逐渐饱和。厌氧条件下,吸附作用不明显;当反应时间达到24 h后,上覆水磷质量浓度保持不变,此时沉积物磷吸附达到饱和。高溶解氧水平对于控制底泥向上覆水体释放磷,维持水体较低总磷是必要的。温度为30℃,20℃和5℃3种条件下,当反应24 h后,三者均达到吸附平衡。因此,当上覆水的磷质量浓度较低时,高温条件下基质的磷释放速度会高于低温条件下的磷释放速度。研究结果旨在为正确认识、合理评估环境因素对湖泊水体磷的影响提供更为充分恰当的试验依据和理论解释。     

Prediction of Cd toxicity to Daphnia magna in the mixture of multi-walled carbon nanotubes and kaolinite

In this study, we investigated cadmium toxicity created by adsorption kinetics in several mixtures containing two types of multi-walled carbon nanotubes (COOH-MWCNT and NH₂-MWCNT) and natural kaolinite. Characteristics of two types of MWCNTs were measured by zeta potential and ATR FT-IR graphs and TEM images. The solution of CNTs and kaolinite was tested to study Cd adsorption kinetics and mechanisms of differentiation-associated toxicity using Daphnia magna in a binary system (Cd–MWCNTs and Cd–kaolinite) and a ternary system (Cd–MWCNTs–kaolinite). In the binary system, Cd removal efficiency was nearly 100% and 40% for MWCNTs and kaolinite because of surface charge, respectively, with increasing sorbent concentration. In the ternary system, the trend of adsorption rate was similar to that of binary system. In comparison with percent mortality in the binary system, the solution in the ternary system showed higher toxicity due to the interaction of MWCNTs–kaolinite coagulated particles, thereby decreasing Cd adsorption onto CNTs and kaolinites. Overall, kaolinite can affect the adsorption process of Cd on MWCNTs in negative ways, depending on adsorption state. In conclusion, our studies suggest that kaolinite differs with adsorption ability of Cd by MWCNTs, and toxicity is likely to be produced by multivariable regression in the adsorption state.

     

Integrated environmental assessment of freshwater sediments: a chemical and ecotoxicological approach at the Alqueva reservoir

In order to study the pollution of an aquatic ecosystem, it is necessary to analyze not only the levels of chemical pollutants in water, but also those accumulated in the sediment matrix, as well as to assess its ecotoxicological status. The Alqueva reservoir, the largest artificial lake in Europe, was chosen as case study as it constitutes the most important water supply source in southern Portugal. It is located in the Guadiana River Basin, in a semi-arid region with high levels of water scarcity and where agriculture is one of the main activities. The evaluation of sediments comprised: (1) physical and chemical analysis (grain size, pH, organic matter, nitrogen, phosphorus); (2) potentially toxic trace elements (Cu, As, Pb, Cr, Cd, Zn and Ni); and (3) ecotoxicological evaluation with Vibrio fischeri, Thamnocephalus platyurus, Daphnia magna, and Heterocypris incongruens. Total trace element concentrations indicated that As, Cd, and Pb surpassed the Canadian levels for the protection of aquatic life, in most of Alqueva’s sites. The results of the toxicity assessment showed that some locations induced acute and chronic toxicity in the species used. Further, the H. incongruens was the most sensitive species as far as the contamination found in the sediment is concerned, followed by the bacteria V. fischeri. This integrative approach, together with the water column quality assessment, allowed a comprehensive evaluation of the environmental quality of this strongly modified water body and will allow the implementation of remediation strategies to obtain a good ecological potential as proposed in the Water Framework Directive.     

蒽醌类化合物对大型蚤(Daphnia magna)的急性光致毒性研究

通过测定模拟光照和无光照条件下20种蒽醌类化合物对大型(Daphnia magna)的48h半数活动抑制浓度(EC50), 研究了该类化合物的光致毒性．比较了两种助溶剂(二甲基亚砜和丙酮)对这些化合物光致毒性的影响,初步讨论了光致毒性的机理．结果表明,所研究的助溶剂不影响这些化合物对大型潘的光致毒性．蒽醌类化合物因其取代基的不同(-NH2、-OH、-Cl、-Br、-NO2)、取代基位置的不同和取代基数目的不同,而表现出对大型潘光致毒性的不同．最低未占据分子轨道能(ELUMO)和最高占据分子轨道能(EHOMO)之间的能级差,可用于初步判断蒽醌类化合物 溞大型的潜在光致毒性．     

废弃农药厂污染场地土壤浸出液的急性毒性和遗传毒性筛查

污染土地再开发是城市土地可持续利用的关键。为进行废弃农药厂的生态风险评价,采集常州市某废弃农药厂污染场地6个不同区域的土壤样品(编号为S1、S2、S3、S4、S5和S6),选取发光细菌、大型溞和蚕豆根尖细胞为试验生物,运用成组生物毒性试验对6个土壤样品的浸出液进行生物毒性检测。结果表明:6个土壤样品的浸出液都具有急性毒性和遗传毒性;发光菌和大型溞急性毒性试验表明,S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S6的土壤浸出液毒性最低;蚕豆根尖微核遗传毒性试验表明S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S4和S6的土壤浸出液毒性最低。蚕豆根尖微核遗传毒性试验结果与发光菌和大型溞急性毒性效应基本相同,表明成组生物毒性测试法可以用于污染土壤浸出液的毒性评价。污染物质和毒性检测结果的相关性分析结果表明,土壤中所含污染物种类和浓度已经对土壤毒性效应产生影响,结合化学分析与生物毒性检测可为污染场地进行综合评价与风险评估提供依据。