多效应残差法(MERA)表征二甲亚砜-农药二元混合物毒性相互作用

采用直接均分射线设计(EquRay)构建二甲亚砜(DMSO)分别与3种常用农药乐果(DIM)、敌敌畏(DIC)和甲霜灵(MET)的二元混合物,应用微板毒性分析(MTA)测试单个物质及混合物对青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)的发光抑制毒性.以浓度加和(concentration addition,CA)模型检测混合物的毒性相互作用,提出并应用多效应残差法(multi-effectresidual analysis,MERA)定量表征DMSO-农药二元混合物实验观测毒性相对于CA模型预测结果的偏离程度,即毒性相互作用强度.表征结果显示3组DMSO-农药二元混合物的毒性相互作用以拮抗作用为主,最强拮抗作用在-23%～-15%之间,发生拮抗作用的浓度范围及拮抗作用强度受混合物组成、组分浓度比和效应水平等因素的影响.综合分析比较MERA与传统等效线图及扩展毒性单位和对3组二元混合物的表征结果发现,MERA从生物效应角度表征毒性相互作用强度,受到混合物组成和效应水平的限制较少,适用于分析具有复杂相互作用的二元混合物.     

离子液体与废水对青海弧菌Q67的混合毒性研究

以1-苄基—3-甲基咪唑四氟硼酸(IL1)和1-已基—3-甲基咪唑双(三氟甲基磺基)亚胺(IL2)及废水为混合物组分,以Vibrio qinghaiensis sp.-Q67为指示生物,采用均匀设计射线法设计不同浓度配比的IL1-IL2混合物体系及IL1-IL2-废水的混合物体系,应用微板毒性分析法系统测定这些混合物体系的浓度-效应数据,并以浓度加和与独立作用模型为加和参考模型分析毒性相互作用.结果表明:IL1-IL2的混合物体系具有拮抗或加和作用,且混合物毒性(pEC50值)与其中IL1的浓度比具有良好的线性关系;IL1-IL2-废水的混合物体系具有明显的协同或加和作用,且混合物pEC50值与其中废水的浓度比具有良好的线性关系.     

3种农药对青海弧菌Q67的联合毒性作用特征

农药的大量生产和应用造成了严重的环境污染问题,对生物甚至人类的生存和健康构成了威胁。该文以苯嗪草酮(GLY)、甲霜灵(MET)和草甘膦(MM)为研究对象,以发光菌青海弧菌(Q67)为指示生物,采用直接均分射线法设计3种农药的二元混合物体系,应用时间依赖微板毒性测试方法系统测定3种农药及其二元混合物对Q67的毒性,采用非线性最小二乘法拟合浓度-效应数据,并应用浓度加和模型(CA)分析农药混合体系的毒性相互作用。结果表明:3种农药的浓度-效应曲线均可用Logit函数有效表征,以半数浓度-效应的负对数值(p(EC)_(50))为毒性大小指标,除0.25 h外,3种农药在不同暴露时间的毒性大小顺序均为:MET (p(EC)_(50)=2.56～3.01)MM (p(EC)_(50)=2.35～2.53)GLY (p(EC)_(50)=2.10～2.30);单个农药及其二元混合物的毒性具有时间依赖性,且二元混合物毒性表现出一定的组分依赖性;3种农药二元混合物体系的15条射线对Q67的联合毒性作用方式也具有明显的时间依赖性,混合体系GLY-MET和GLY-MM体系开始的时候呈现明显的拮抗作用,随着暴露时间的延长,毒性作用方式从拮抗变为加和作用,甚至协同作用;而MET-MM的混合物体系呈现明显的时间依赖性拮抗作用,但无协同作用的出现,说明GLY很可能是混合物体系呈现协同作用的原因。     

3种四环素类抗生素对绿藻联合毒性作用评估

为了探究四环素类抗生素(TCLs)在环境中的毒性作用与机理，文章以盐酸四环素(TCL)、盐酸金霉素(CTC)、盐酸强力霉素(DHY)为研究对象，采用直接均分和均匀设计射线法分别设计TCLs的二元、三元混合物体系，运用基于蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的时间依赖微板毒性分析法系统地考察了TCLs单一毒性及其混合物的毒性效应，应用绝对偏差模型并结合热值图分析混合物毒性相互作用，并应用电镜扫描等技术和方法同步分析TCLs及其混合物作用前后C. pyrenoidosa细胞形态的变化、叶绿素和蛋白质含量。结果表明：3种TCLs之间构成的3个二元混合体系和1个三元混合体系共20条射线对C. pyrenoidosa的毒性数据均呈现较好的浓度-效应关系，且具有时间依赖毒性效应和浓度依赖毒性效应；3种抗生素的毒性强弱不同；毒性大小排序为CTC>DHY>TCL；在TCLs二元和三元混合体系中，TCL-DHY和CTC-DHY体系中有拮抗作用，而其余混合体系均没有呈现出毒性相互作用即加和作用，拮抗作用出现在中浓度区域，拮抗作用和组分浓度比有关；TCLs可以破坏C. py...     

四环素和铜离子对生物除磷微生物的作用效应

选取污水中的污染物四环素和铜离子为二元混合物,以比吸磷率来表征二元混合物对污水生物除磷微生物的联合作用效应.采用直接均分射线法设计3种二元混合物的浓度配比（Ratio1,Ratio2,Ratio3）;采用Logistic方程拟合试验数据获得浓度-效应曲线,并利用浓度加和模型分析二元混合物对生物除磷微生物的联合作用效应及关系.结果表明,不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的抑制效应均随着时间的增加逐渐增强,具有明显的时间依赖性.浓度加和模型分析表明,随着反应时间的延长,不同浓度配比的二元混合物对微生物的作用关系均是由拮抗作用逐渐过渡为加和作用和协同作用.但3组不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的相互作用也存在明显不同,在Ratio1和Ratio3中各组分所占比例差别较大,拮抗作用较明显,而在Ratio2中各组分所占比例差别较小,拮抗作用相对较弱.     

构建三元混合污染物的三维等效图

等效线分析法广泛应用于二元混合物的毒性相互作用评估.然而,如何构建三维等效图以考察三元混合物中发生的毒性相互作用至今没有文献报道.本研究的主要目的即以三元混合物中3个组分的相对浓度为坐标轴建立三维等效图以考察三元混合物的毒性相互作用.以6种目前在中国广泛使用的农药,包括3种除草剂(2,4-D、敌草净、西草净)和3种杀虫剂(乐果、吡虫啉、残杀威)为混合物组分,采用均匀设计射线法(UD-Ray)分别对三元除草剂和三元杀虫剂混合物中各组分浓度分布进行优化设计,以全面表征实际混合物的浓度多样性.通过费氏弧菌微板毒性分析法测定农药及其三元混合物在不同浓度下的发光抑制毒性,以浓度加和(CA)模型为加和参考模型,建立三维等效图,分析各混合物的毒性相互作用.结果表明,三维等效图能清晰、直观地反映三元混合物的毒性相互作用信息,开拓等效分析法在三元混合物毒性分析中的应用.     

氯酚类化合物对淡水发光菌Q67的联合毒性

以淡水发光菌Q67——青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)为生物材料,分别研究了2-氯酚,2,4-二氯酚和2,3,4-三氯酚及其等剂量、等毒性单位配比混合物的发光抑制毒性,并采用相加指数法和相似性参数法评价了混合物的联合毒性效应. 结果表明:3种氯酚对Q67菌的EC₅₀值分别为99.57,25.19和3.42 mg/L,说明氯酚类化合物对发光菌的急性毒性随着氯原子数目的增加而增大,氯酚的二元和三元混合物的毒性作用明显高于化合物的单一毒性. 2种评价指数均采用评价标准的95%置信区间,避免了由实验误差引起的不准确性. 氯酚混合物对Q67菌的联合毒性效应主要表现为简单的相加作用,只有2-氯酚与2,3,4-三氯酚的组合为弱的协同作用. 氯酚的等剂量和等毒性配比混合物毒性作用的评价结果相一致.      

苯酚与苯胺衍生物对发光菌的联合毒性

 应用微板毒性分析方法,以污染物对淡水发光菌——青海弧菌(Vibrio-qinghaiensis sp.)Q67 的发光抑制为毒性指标,分别测定了对氯苯酚(P1)、邻氯苯酚(P2)、2,4-二氯苯酚(P3)、间甲苯酚(P4)、对甲苯酚(P5)、间硝基苯酚(P6)、2-硝基苯酚(P7)、对甲苯胺(P8)、P9、邻硝基苯胺(P10)、邻氯苯胺(P11)、间氯苯胺(P12)对Q67 的毒性. 结果表明, 12 种污染物的剂量-效应关系除了P11 可用Logit 模型描述外,其余11 种污染物均可用Weibull 模型有效描述. 由模型估算的半数效应浓度负对数值(pEC50) 分别为3.43,2.81,3.66,2.83,2.99,3.15,3.20,2.52,2.36,3.66,2.81,2.89,其对Q67 的毒性大小顺序为 (P3 = P10) > P1 > P7 > P6 > P5 > P12 > P4 > (P11 = P2) > P8 > P9. 分别设计浓度为各自EC10 和EC50 的2 个等效应浓度比混合物和12 个均匀设计浓度比混合物进行微板毒性实验,并应用剂量加和(DA)模型与独立作用(IA)模型建立由单一毒物的剂量-效应参数来预测混合物联合毒性的方法. 结果表明,在实验浓度范围内各混合物毒性均能用DA模型精确预测.     

应用淡水发光菌研究二元重金属混合物的联合毒性

应用新型淡水发光菌一青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.nov-Q67)发光值的测定。对铜锌、铜汞、铜镉、铜镍等4种重金属混合物的联合毒性进行了评价。结果表明。铜锌混合物对Q67的联合毒性等于两者的毒性之和。作用方式表现为加和作用：铜汞、铜镉、铜镍3种混合物对Q67的联合毒性则表现为拮抗作用。     

均匀设计用于研究硝基苯衍生物对青海弧菌Q67的联合毒性

实验设计在混合物毒性评估与预测中起着非常重要的作用. 应用微板毒性测试方法测定了7种硝基苯衍生物对青海弧菌Q67的发光抑制毒性,硝基苯、邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯、间硝基苯胺、对硝基苯胺和对硝基甲苯的-lg EC₅₀值(EC50的单位为mol/L)分别为2.66,3.22,3.30,3.29,2.94,4.22和3.39;引入均匀实验设计方法,在单个硝基苯衍生物剂量-效应关系基础上构建不同效应浓度下的10个混合物,同样应用微板毒性测试方法测定其对Q67的毒性,应用剂量加和(DA)与独立作用(IA)原理建立了混合物毒性的评估与预测模型. 结果表明:与等效应浓度比法相比,均匀实验设计构建的混合物浓度配比,具有三维浓度分布特征,可在更大范围内考察各种可能的混合物类型,更加接近于实际环境体系.      

苯胺和硝基苯胺对大型蚤(Daphnia magna)的联合毒性

测得了苯胺与硝基苯胺对大型蚤(Daphnia magna)的单一毒性和二元混合物的联合毒性.用相加指数法(AI)和相似性参数(λ)进行评价,两种方法得出一致的结论,即3种二元混合物的联合作用均为协同作用;比较混合物在等剂量,毒性单位比分别为1∶1,1∶4,2∶3,3∶2,4∶1下的AI值和λ值,发现均在等毒配比时的协同作用最强.      

苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物联合毒性效益

采用藻类生长抑制实验测定了苯酚、2,4-二氯酚与6种苯胺衍生物对斜生栅列藻的单一毒性和二元混合物的联合毒性,得到化合物单独存在时的半抑制浓度EC50和共存时的半抑制浓度EC50mix。采用毒性单位法、相加指数法、混合毒性指数法和相似性参数法进行联合毒性评价,结果表明：苯酚＋2,4-二氯胺、苯酚＋二苯胺及苯酚＋苯胺等毒性混合时主要表现为协同作用;而其它二元混合物采用不同方法评价联合毒性结果有差异。当苯酚与苯胺按照不同毒性配比混合时（1︰4,4︰1,1︰1,2︰1）,表现为协同作用。以辛醇/水分配系数法为结构描述符,分别建立了单一毒性和联合毒性的定量构效关系（QSAR）模型。结果表明,苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物对斜生栅列藻的毒性主要与化合物在生物体内的分配作用有关。     

SDS与取代芳烃多元混合体系联合毒性作用研究

测定了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和3种取代芳烃苯酚、硝基苯、甲苯对发光菌的单一毒性,以及等浓度配比下SDS与3种取代芳烃二元、三元及四元混合体系的联合毒性效应,并基于常见的4种联合作用评价方法,对混合体系的联合毒性作用进行了评价研究.结果表明,4种不同的评价方法对SDS与苯酚、甲苯和硝基苯的联合效应评价结果具有较好的一致性,即在以SDS为底物的混合体系中,除SDS与硝基苯联合毒性表现为弱拮抗作用外,其它的二元、三元及四元混合体系的毒性均表现为不同程度的协同作用,且甲苯的协同程度最强.在选择的联合研究体系中,以毒性单位法获得参数的数值较大,判定灵敏度较高.根据发光菌发光原理、SDS的分子结构特征和芳烃类化合物取代基的不同,可对联合毒性作用的机理进行初步探讨.     

基于主成分回归的整合模型预测重金属混合物毒性

为解决CA和IA模型预测结果共线性的问题,基于主成分回归改进已有整合加和模型ICIM,建立新的混合物整合模型（PCR-IAM）,并预测加和、协同和拮抗相互作用的重金属混合物联合毒性.以混合物实验浓度为因变量,浓度加和与独立作用预测混合物效应浓度的主成分回归为自变量,建立了PCR-IAM模型.以4个二元混合物体系（Ni-Fe、Ni-Pb、Ni-Cd和Ni-Cr）共20条混合物射线的联合毒性（共240个样本点）验证PCR-IAM模型的预测能力.结果表明,所有二元混合物的PCR-IAM模型的决定系数（R²）和留一法（LOO）交叉验证相关系数（Q²）值均大于0.95,表明PCR-IAM模型能够准确预测20条加和效应、协同和拮抗作用混合物的联合毒性.因此,经验数学模型PCR-IAM模型可以准确预测加和效应、协同和拮抗作用混合物毒性,为构建更合理的整合模型及环境混合污染物的风险评估提供可靠的技术手段.     

苯胺与甲基苯胺二元混合物对大型溞(Daphnia magna)的联合毒性

研究了苯胺与甲基苯胺对大型溞（Daphnia magna)的单一毒性及二元混合物的联合毒性，采用相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)进行评价，结果均为协同作用，并进一步证明混合物的配比对评价结果有一定的影响。     

甲苯、乙苯和二甲苯对中华新米虾的毒性效应

以中华新米虾(Neocaridina denticulata sinensis)为受试生物,采用半静态生物测定方法,研究了TEX污染物对中华新米虾的单一急性毒性和联合毒性效应.在单一毒性试验中,甲苯、乙苯和二甲苯对中华新米虾的96h LC50分别为13.8,10.4,11.3mg/L,毒性大小顺序为乙苯>二甲苯>甲苯.基于等毒性溶液法(ETS)分析了TEX二元混合物的联合毒性,结果表明,甲苯-乙苯、乙苯-二甲苯与甲苯-二甲苯按不同毒性单位比(4:1,3:2,2:3,1:4)组成的二元混合物对中华新米虾的联合毒性作用均表现为相加作用.基于毒性单位法(TU)和混合毒性指数法(MTI)研究了甲苯-乙苯-二甲苯按浓度比1:1:1和毒性单位比1:1:1所组成的三元混合物对中华新米虾的联合毒性,96h LC50分别为11.6,10.7mg/L,毒性大小与3种苯系物单独作用相当.当暴露时间为48h时,联合毒性表现为部分相加作用,而暴露时间为96h时,联合毒性作用为协同作用,即随着暴露时间的增加,甲苯-乙苯-二甲苯组成的三元混合物的联合毒性从部分相加作用转变为协同作用,但是协同作用均不明显,非常接近于相加作用.因此,甲苯、乙苯和二甲苯对中华新米虾的联合毒性作用主要表现为相加作用.