我国部分商品粮基地粮食重金属污染的差异分析与综合评价

本文根据1988年全国农业环境质量状况调查资料,选取我国部分商品粮基地县粮食重金属污染数据,通过多元统计分析,揭示了各商品粮基地粮食重金属污染的差异与分类。最后采用模糊综合评判方法,对各商品粮基地粮食重金属污染程度进行了综合评价,得到了相对污染程度的排序。     

不同测定方法探讨重金属对微生物毒性的影响

微生物是污水处理工艺中污染物的重要分解者,重金属对活性污泥微生物具有一定毒性。为了研究和比较重金属对活性污泥微生物的毒性影响,采用发光细菌毒性、活性污泥脱氢酶毒性、硝化抑制毒性3种方法测定4种重金属(Hg、Cd、Zn、Pb)对活性污泥微生物的毒性,并对测定结果进行了比较。结果表明,4种重金属均可降低污泥系统COD_(Cr)的去除率,其中,Cd和Hg对COD_(Cr)去除率的影响最明显(43.2%-92.3%和52.4%-92.5%),而Pb和Zn对活性污泥COD_(Cr)去除率的影响较小。发光细菌毒性测定方法的灵敏度最高(达50%以上),测得的重金属半数有效浓度(EC_(50))最低(Hg 9.6 mg·L~(-1),Cd 0.3 mg·L~(-1),Zn 3.6 mg·L~(-1),Pb 13.9 mg·L~(-1)),4种重金属对发光细菌发光强度的抑制程度表现为HgCdZnPb,发光细菌的发光强度抑制率与重金属的对数浓度呈极显著的线性相关关系(P0.01),发光细菌发光强度随重金属对数浓度的增大而减小。活性污泥脱氢酶毒性和硝化抑制毒性的测定结果与发光细菌毒性测定结果相比,灵敏度相对较低,测得的重金属EC_(50)相对较高,活性污泥脱氢酶活性的抑制程度大小顺序为CdHgZnPb,与测得的活性污泥硝化速率抑制程度大小顺序一致,但二者测得的EC_(50)有所差别。4种重金属与活性污泥脱氢酶活性的Logistic回归方程均达到极显著水平(P0.01),活性污泥SVI值随重金属浓度的增加而升高,当重金属浓度较低时,其对活性污泥SVI的影响并不大。为了更准确地判定重金属对活性污泥微生物的毒性影响,应取不同的重金属毒性终点指示指标进行毒性组实验,而不能以发光细菌毒性的单一测定结果作为评判依据。     

非毒性剂量重金属锑通过改变细胞脂代谢促进前列腺癌进展

本文旨在检测健康人群与前列腺癌患者血清中重金属锑的含量,并对重金属锑在前列腺癌发生发展中的作用和相关机制进行初步探索。本实验使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对健康人群和前列腺癌患者血清中重金属锑的含量进行了检测;此外,分别通过MTT和Alamar-Blue方法对于重金属锑对人前列腺癌PC-3细胞的毒性效应进行了评价,并进一步探讨了非毒性剂量的重金属锑对前列腺癌细胞增殖能力(细胞计数及克隆形成实验)及脂类代谢过程(细胞内甘油三酯)的影响。研究结果显示:重金属锑在前列腺癌组患者血清中含量明显高于健康人群组且差异具有统计学意义;毒性实验结果表明高剂量的重金属锑能够显著抑制细胞活力且呈浓度依赖型方式,而非毒性剂量重金属锑能够显著促进前列腺癌细胞增殖,并导致细胞内甘油三酯的含量增加(P0.05)。综上所述,重金属锑在前列腺癌患者血清中具有相对较高水平,其机制可能是通过影响细胞脂类代谢从而促进前列腺癌的进展,这将对未来前列腺癌的预防和治疗提供一定的理论依据。     

重金属废水吸附处理的研究进展

由于重金属对人、动植物和微生物具有显著的毒性,不能被微生物降解,重金属废水已成为全球性重大环境问题.本文综述了重金属废水的来源、特点、危害及常见的处理方法.与其他方法比较,吸附法具有操作简单、效率高和成本低等特点,已在重金属废水处理中获得广泛应用.本文重点分析了重金属吸附剂的研究进展与存在问题,提出了重金属吸附剂的研究重点和发展方向.     

大沽排污河河口地区沉积物中重金属污染及其潜在生物毒性风险评价

本文以大沽排污河口表层沉积物为研究对象,分别运用ERL/ERM和生态危害指数两种评价方法对沉积物中6种重金属的潜在生物毒性风险进行评价,并对两种方法的评价结果进行对比。经均一化处理,重金属的含量均值由大到小的顺序排列为铬（168 mg/kg）〉锌（157 mg/kg）〉镍（60.7 mg/kg）〉铜（45.3 mg/kg）〉铅（7.31 mg/kg）〉镉（0.215 mg/kg）。经计算20个采样断面的沉积物中重金属毒性单位总和均在3~4之间,有80%的采样断面沉积物中重金属毒性单位总和大于3.5,毒性单位总和最大值为3.789。说明大沽排污河口沉积物中重金属的潜在生物毒性水平较低,可视为无生物毒性。     

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。     

部分除草剂与重金属混合物对发光菌的毒性

以5种不同类型除草剂和4种重金属为混合物组分,探索混合物毒性变化规律.应用微板毒性分析方法,测定了百草敌、磺草灵、西草净、除草定、环嗪酮、CdCl2·2.5H2O、Ni(NO3)2·6H2O、CoSO4·7H2O和ZnSO4·7H2O对淡水发光菌—青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.—Q67)的发光抑制毒性.应用非线性最小二乘拟合技术模拟实验剂量-效应数据.结果表明,5种除草剂与4种重金属化合物的剂量-效应曲线(DRC)均可用Weibull函数有效表征.为了全面考察各种不同浓度组成的混合物对Q67的毒性,设计了9个组分同时存在的3个等效应浓度比(EECR)混合物和10个均匀设计浓度比(UDCR)混合物.同样应用微板毒性分析方法测定了各个混合物对Q67的抑制毒性,并应用非线性最小二乘拟合技术模拟了其剂量-效应曲线.通过剂量加和(DA)与独立作用(IA)模型综合分析了各个混合物对发光菌的毒性变化规律.结果表明,不同类型除草剂与多种重金属的各种浓度组合的混合物毒性均可用DA模型进行预测和评估.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

植物耐受和解除重金属毒性研究进展

总结了植物细胞及分子水平对重金属耐性和解除其毒性的途径.植物通过避免增加细胞内敏感位点毒物浓度来解除重金属毒性.其途径主要有:一方面通过菌根化、细胞壁吸收及根系分泌物的螯合作用减少根系吸收重金属进入细胞质;另一方面通过体内调节机制解除重金属毒性和提高耐性,主要通过一系列膜蛋白对进入细胞质内的重金属排出细胞质外、隔离于液泡中,或将重金属转变为无毒性形态挥发入大气,或通过细胞质内的植物螯合素、金属硫蛋白、有机酸、氨基酸、多胺等对重金属螯合,解除重金属毒性;同时植物还可以在重金属胁迫下产生热休克蛋白修复胁迫伤害的蛋白质.本文提供了涉及植物重金属解毒和耐性广泛的观点和证据.     

水环境中痕量重金属生物活性形态的分析

水环境中痕量重金属的生物活性形态,包括生物可吸收态和生物毒性形态,这种形态的分析是重金属形态分析研究的一个重要发展方向。对于水环境中重金属对生物的毒害现状评价、潜在危害预测以及水环境容量的确定、排放标准和污染治理方案的制定,具有重要意义。本文总结了各种物理化学法重金属形态分析的结果与生物测试重金属形态测定结果之间的相关性,进而探讨了应用物理化学方法进行金属生物活性形态分析的可行性和特点。     

研究不同金属形态的毒性效应在探讨重金属水环境容量中的作用

考查重金属污染物的毒性效应是探讨重金属水环境容量的基本出发点。从这点出发,文中较为深入地讨论不同金属形态对水生生物的毒性效应及溶解态金属中主要有毒形态的测量。据此,提出了对重金属水环境容量的定性描述和粗略估算的方法。     

重金属人体生物有效性、吸收及毒性研究中的肠道细胞模型

重金属污染对人体健康产生极大威胁,因而备受关注.肠道吸收是人体重金属暴露的主要途径之一,因此,重金属的生物有效性、肠道吸收过程和毒性研究成为当前的研究热点.体外胃肠模拟法和动物模型被广泛用于重金属的相关研究,然而体外胃肠模拟法缺少人体肠道细胞成分,动物模型与人体存在着物种差异且实验成本高.鉴于此,研究者开发了能够部分模拟人体肠道上皮功能的体外肠道细胞模型.此模型作为研究生物有效性的重要工具,能模拟肠道对重金属的吸收转运过程,并能够结合分子生物学等技术、采用多学科交叉的研究方法探索重金属的肠吸收和肠毒性的分子机制.本文系统介绍了人肠上皮的结构功能、肠道上皮细胞对重金属吸收转运机制、肠道细胞模型的发展及其在重金属相关研究中的应用与优缺点,总结了肠细胞模型功能验证指标和优化方法.同时,还对肠道微流控培养系统(芯片肠道)和肠类器官等三维肠细胞模型技术的最新进展进行了介绍和展望.     

利用藻红外测试技术研究多种重金属溶液对滇池铜绿微囊藻的毒性作用

为考察多种重金属同时存在的混合溶液对藻类的生物毒性,选择Cr(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)5种重金属,以按照国家饮用水卫生标准限值浓度配制的单一重金属溶液和多种重金属混合溶液为受试样品,并利用本实验室开发的藻红外测试技术,评价了低浓度下单一重金属溶液和多种重金属共存溶液对藻的生物毒性。实验结果显示:按照饮用水标准限值配制的5种单一重金属溶液均未观察到对藻有生物毒性,但在多种重金属共存的27个不同组合的混合溶液中,有73.1%的样品表现出明显的生物毒性;藻响应出现率与混合溶液中重金属的总浓度呈正相关关系(r=0.8942)。当多种重金属以二元至五元混合时,藻响应出现率分别为50%、80%、100%、100%,表明随着重金属组分的增加,混合溶液的毒性作用越来越显著。当不同混合溶液的重金属总浓度大于0.11 mg·L-1时,平均累积藻响应占比显著上升到93%,表明重金属混合溶液中藻的毒性与总浓度之间存在剂量响应关系。采用平均藻响应出现率分析,结果显示混合溶液中不同重金属的相对影响顺序为:Cr(Ⅲ)87.5%>Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)58.3%>Cd(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)54.3%,表明Cr(Ⅲ)表现出的藻毒性远高出其他重金属。现行的水质标准通常采用单一指标和限值,本研究结果表明采用单一指标不能有效规避多种污染物共存体系的环境风险。     

根际环境的调节与重金属污染土壤的修复

根际环境的pH和Eh会产生影响土壤中重金属的化学过程。pH的变化影响到重金属的固定和活化，根际的酸化能够活化大多数重金属，使其毒性增强；反之，则固定大多数重金属，减轻其毒性。Eh的变化可改变重金属的价态和存在形态，使其毒性减弱或增强。根分泌物可从多方面影响金属的毒性和有效性，如改变根际环境的pH值和Eh来改变金属的存在形态和活度；与金属络合或者吸附、包埋金属污染物；通过影响根际微生物特征来改变金属的毒性。根际环境中微生物能改变金属离子存在形态，其代谢产物能对金属离子产生沉淀、螯合等作用。土壤脲酶对重金属污染最敏感，可以用于监测土壤重金属污染。调控根际环境，可以有效地调节土壤中重金属污染物的活度、毒性及其转移，对重金属污染土壤起到修复作用。     

铜陵矿区水系沉积物中重金属污染及潜在生态危害评价

重金属潜在生态危害指数是评价沉积物化学参数生物毒性大小的有效手段．我们于2002年11月和2003年11月对铜陵矿区水系进行了沉积物采样,结合水样分析结果,将不同区段河流沉积物中重金属的含量与国标值进行比较分析,并用潜在生态危害指数法对矿区水系的重金属污染和生态危害进行了评价．     

水环境中重金属铜暴露下青鳉鱼的行为响应

采用生物行为传感器监测青鳉鱼在重金属铜暴露下的行为数据,分析不同暴露浓度(20、10、5、1和0.1 TU)下青鳉鱼的行为响应。20、10、5、1和0.1 TU的暴露浓度下青鳉鱼对重金属污染的行为反应模式符合环境胁迫阈值模型,且不同浓度梯度重金属对青鳉鱼产生不同的行为毒性效应。利用重金属作用下青鳉鱼的行为变化来研究重金属环境胁迫导致的生物行为响应机制,从而得到重金属暴露下生物行为的实时变化过程和趋势,可对水环境生态系统质量进行综合评价。     

辽河表层沉积物重金属生态风险与综合毒性表征

采用ICP-MS测定了辽河26个支流表层沉积物间隙水中7种重金属(Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、As、Cd)的含量,并应用间隙水毒性基准单位(IWCTU)和Nemeraw指数(NI)对间隙水重金属生态风险进行了评价;同时利用摇蚊幼虫活体生物毒性测试方法评估了辽河流域26个支流表层沉积物的综合毒性。研究结果显示,辽河支流表层沉积物间隙水7种重金属平均含量为:Pb 3.92μg·L-1,Cu 5.73μg·L-1,Cr 7.21μg·L-1,Zn 4.33μg·L-1,Ni 4.48μg·L-1,As 5.89μg·L-1,Cd 0.29μg·L-1,根据IWCTU值和NI值,柴河、养息牧、亮子河、凡河、付家窝堡、接官厅具有潜在的生态风险;综合毒性表征结果表明,柴河、长沟子河、付家窝堡、柳河、一统河、潮沟河表层沉积物对摇蚊幼虫具有较高毒性。结合重金属毒性和综合毒性分析,认为辽河流域支流表层沉积物毒性应该是由复合污染形成,而不仅仅是重金属污染。     

重金属汞对海洋底栖动物毛蚶和紫贻贝毒性效应研究

本文基于我国近海典型底栖双壳类生物毛蚶、紫贻贝急性和慢性毒性效应实验数据,分析了重金属汞对受试生物体质量、体长及消化腺超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)酶活力的影响,获取了无观察效应浓度(No Observed Effect Concentration, NOEC),并以生存率为反应终点分析计算了重金属汞的非检测毒性效应浓度及半致死浓度。结果表明,各实验组SOD酶活力的组内方差与组间方差的差异整体上并不显著(P > 0.05),实验周期内仅在个别时间处理组间存在显著性差异(P < 0.05);实验周期内毛蚶和紫贻贝体质量、体长的组内方差与组间方差并没有显著性差异(P > 0.1),体长及体质量不适合作为毒性效应的评价终点。重金属汞对毛蚶、紫贻贝的非检测毒性效应浓度分别为23.7 μg·L-1、87.8 μg·L-1,半致死浓度分别为683.4 μg·L-1、773.2 μg·L-1。     

利用靶器官毒性剂量法(TTD)和证据权重分析法(WOE) 评估固化飞灰中重金属非致癌健康风险

传统的健康风险评价方法未考虑重金属对多种靶器官的影响及重金属间的相互作用,不能反映重金属真实的风险情况.ATSDR的靶器官毒性剂量法(TTD)和EPA的证据权重分析法(WOE)分别将重金属能够产生效应的靶器官与重金属间的相互作用引入评价过程,对传统评价方法进行修正.基于此,本研究采用了TTD法和WOE法评估了生活垃圾焚烧厂固化飞灰中重金属的非致癌健康风险,并将其与传统的非致癌健康风险评价方法进行比较.结果表明,传统的非致癌健康风险评价方法得出的HI值为0.2084,经TTD法和WOE法修正后的HI值分别为0.5165和0.6717,修正后风险大于传统方法所预测风险,更严格的反映固化飞灰对工人健康的真实风险.     

重金属-纳米颗粒联合毒性评价模型研究进展

基于单一污染物的毒性研究无法准确评估真实环境中多污染物共存的生态与健康风险,因此大量研究开始关注混合物联合毒性这一更具挑战性和现实性的课题.本文围绕当前毒理学领域的主要研究对象——重金属、纳米材料,综述了重金属混合物、纳米颗粒混合物、以及两者混合物的联合作用评价方法,包括基于重金属间无相互作用或相互作用可忽略的浓度加和(concentrationaddition,CA)模型、独立作用(independent action,IA)模型及其改进模型,基于生物生理过程的生物配体模型(biotic ligand model,BLM)、毒代-毒效动力学模型(toxicokinetictoxicodynamic,TK-TD)、动态能量平衡(dynamic energy budget,DEB)理论,基于颗粒物结构性质的定量纳米结构-活性关系(quantitative nano structure-activity relationships,QNAR,或nano-QSAR)模型等,介绍了各类模型的基本原理、适用条件和应用情况.最后对重金属-纳米颗粒联合毒性的未来研究方向进行了展望.