6种表面活性剂的生物毒性研究

石油工业在发展的中后期,大量使用表面活性剂以提高采收率,但大部分表面活性剂的生物毒性作用尚不明确。以502发光菌、重组大肠杆菌和大肠杆菌为受试微生物,综合研究了6种现役表面活性剂的急性毒性和Persoone毒性作用分级,通过体外凝胶电泳研究了表面活性剂的DNA损伤和作用机理。结果表明,6种表面活性剂均表现出较高的急性毒性,重组大肠杆菌较502发光菌和大肠杆菌更敏感,可能更适合作为生态监测测试菌;6种表面活性剂中有5种为高毒,1种为有毒,且均能引起质粒DNA损伤,可能原因为表面活性剂与DNA直接结合导致,其中2种磺酸型表面活性剂诱导DNA损伤的毒性较强,推测可能具有一定的遗传毒性。研究结果可为表面活性剂的健康、环境安全性指标和生物毒性的检测方法提供参考。     

水质生物毒性检测方法的研究进展

生物毒性检测能直观地反映水体中各种污染物质对生物种群的综合毒性,因而得到了广泛应用和迅速发展.主要综述了应用于水质毒性检测的各种急性毒性实验、慢性毒性实验、遗传毒性实验方法的研究概况.并对其应用前景进行了展望.     

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.     

发光细菌活性控制的温度条件分析研究

以明亮发光杆菌和鳆鱼发光杆菌为研究对象,检测急性毒性和遗传毒性两种有毒物质的生物毒性,通过添加各种冷藏液,将发光细菌放置在液体培养基中,培养至对数生长期进行振荡离心,重新悬浮于脱脂牛奶溶液冷藏,对比脱脂牛奶悬液冷藏、冻干粉复苏后冷藏以及新鲜菌液直接冷藏3种方法的温度条件调控效果.结果表明,发光细菌采用脱脂牛奶菌悬液冷藏6 d后复苏相对发光率可达94.15%,说明采用此种冷藏方式有效提升了发光细菌活性的稳定性,在应对水质毒性快速检测评价中具有较好的应用前景.     

基于A2/O处理工艺的生活污水的成组生物毒性评价

为了更加准确评估城市生活污水的综合生物毒性以及处理工艺对污水毒性的削减状况,本研究通过发光菌急性毒性、遗传毒性、雌激素活性检测方法对A~2/O工艺处理前后污水的毒性进行评价,同时通过斑马鱼暴露实验分析污水和回用水对水生生物内分泌干扰效应的作用模式.结果表明,污水厂进水具有较强的急性毒性、遗传毒性以及雌激素活性,水质较差.经二级生物处理后,上述毒性显著性降低,污水厂出水水质提高.但污水出水雌二醇当量为1.89 ng·L-1,仍可能会对受纳水体的水生生物产生潜在危害.浓缩2.5倍的水样导致雄性斑马鱼肝脏的卵黄原蛋白基因(vtg1)和雌激素受体基因(esr1)的表达水平显著上升,由此可以得出污水可通过干扰目的基因的表达来调控水生生物的内分泌活动.而esr1基因在肝脏的表达被抑制说明污水可能具有抗雌激素作用,同时反映进行生物毒性效应分析时应从多个组织或器官考虑,以获得比较全面的信息.     

单室MFC型生物毒性传感器对重金属离子的检测研究

构建了单室微生物燃料电池(air-cathode microbial fuel cell,ACMFC)型生物毒性传感器,以含重金属离子(Cd2+、Cu2+)人工配水为检测对象,分析了有毒物质对检测仪的抑制率与有毒物质浓度的线性关系.结果表明,①单室MFC型生物毒性传感器结构简单,操作方便,灵敏度较高,可用于水体重金属离子(Cd2+、Cu2+)生物毒性的快速检测;②在实验条件下,该生物毒性传感器检测时间4h,清洗时间2～10min,恢复时间4h;③检测结果显示,实验室自配Cd2+、Cu2+及其混合液IC20值分别为0.6、0.8和0.25mg/L,有毒物质浓度与MFC产电量的抑制率呈显著正相关,相关系数分别为0.9960、0.9744和0.9907.     

环境监测的指示生物——发光细菌制备成简便的干燥制剂

发光细菌能发出一种蓝绿色的可见光,利用发光细菌这种独特的发光特征作为环境监测指示生物的指标,已越来越引起人们的广泛重视。细菌发光特性可以用来快速监测水体环境中有毒物质的毒性,其中包括重金属离子,各种有机的和无机的以及各种能損害生物新陈代谢的有害物质;可以用来快速监测空气中的有毒物质和评价空气污染程度;可以用来快速评价工业废水的综合生物毒性;可以用来测定环境中的致癌物质等。在这些测试中,以发光细菌作指示生物,比用其他生物如用鱼和无脊椎动物     

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．     

水质生物毒性检测仪在环境治理中的应用研究

水中存在的多种有毒生物严重影响水体质量,对水质生物的毒性进行检测,可有效提高环境治理效果。采用毒性检测仪对水质生物毒性进行检测,通过分析水质生物毒性检测仪的光电探测器、分压器等硬件结构的工作原理,完成对水质生物毒性的检测。实验结果表明,采用水质生物毒性检测仪检测方法与传统检测方法得到的检测结果相差较小,其具有的便于携带、操作简单和实验周期短等优点,可有效的应用到环境治理中,为环境治理提供较大帮助。     

pUCD-recA重组发光菌构建及对遗传毒性污染物响应作用

基因重组发光菌在水质毒性的评价中具有重要的作用,本研究从分析污染物毒性损伤的机制出发,构建新型pUCD-recA基因重组发光菌.用PCR法从大肠杆菌W3110中扩增recA基因,将其与pGEM-T easy载体连接后测序.测序正确的recA片段及pUCD615载体均用BamHⅠ、EcoRⅠ双酶切,连接后电转化导入宿主菌JM109.挑取克隆,提取质粒用PCR鉴定,阳性克隆再进行测序.将构建成功的pUCD-recA载体转化入大肠杆菌RFM443,加入相应的遗传毒性污染物,观察发光响应作用.结果表明,recA基因PCR扩增出的片段为293 bp,测序结果与GenBank中的recA序列进行BLAST比对,同源性为99%,表明扩增序列正确.与pUCD615载体连接后的测序结果表明,recA基因已正确地插入到pUCD615的多克隆位点,方向和读码框正确,重组发光菌载体构建成功.将构建好的重组载体转化入RFM443宿主菌,加入遗传毒性污染物观察响应效果.丝裂霉素C(MMC)对pUCD-recA重组发光菌诱导效果最好,0.01 mg/L即可有很好的响应曲线;N′-甲基-N′-硝基亚硝基胍(MNNG)则在50~100 mg/...     

基于成组生物毒性测试的PM2.5毒性

为了准确评估PM_(2.5)的综合生物毒性,采用发光细菌急性毒性、斑马鱼胚胎急性毒性和体外人肺腺癌细胞(A549)毒性试验对常州市冬季雾-霾天、冬季正常天和夏季这3个时间段的PM_(2.5)进行生物毒性评价,并结合大气理化指标进行分析.结果表明,3个时间段的PM_(2.5)均表现出急性毒性或发育毒性.冬季雾-霾天、冬季正常天和夏季PM_(2.5)对发光细菌的毒性单位(toxicity unit,TU)值分别为1. 74(有毒)、1. 19(有毒)和0. 92(微毒);对斑马鱼胚胎的TU值从大到小排列为:冬季正常天(TU=1. 14,有毒)、冬季雾-霾天(TU=0. 79,微毒)和夏季(TU=0,无毒);对A549的TU值为:冬季雾-霾天(TU=0. 61,微毒)夏季(TU=0. 38,微毒)冬季正常天(TU=0. 31,微毒).在发育毒性方面,除夏季PM_(2.5)样品,其余2个时间段的PM_(2.5)均对斑马鱼胚胎发育有影响,主要表现出心包囊肿、脊椎弯曲和尾部畸形.平均毒性(average toxicity,Av Tx)、毒性指数(toxic print,Tx Pr)和最敏感测试(most sensitive test,MST)综合毒性评价方法表明冬季雾-霾天和冬季正常天PM_(2.5)均表现出有毒,夏季则表现出微毒,以冬季雾-霾天PM_(2.5)样品的综合毒性最高.此外,3种测试生物对PM_(2.5)污染物的敏感度排序为发光细菌斑马鱼胚胎 A549.理化指标和生物毒性的相关性分析结果表明,PM_(2.5)中所含的污染物对生物毒性效应产生影响,可为PM_(2.5)生物毒性综合评价和人体健康风险评估提供依据.     

不同水体急性生物毒性的测定及研究

文章对饮用水水源、地表水及景观水进行发光细菌急性生物毒性测定。依靠细菌发光损失率的测定,建立饮用水水源综合毒性基准线,为突发地表水环境事件快速反应水质状况的工作奠定基础。同时,研究各类水体发光损失率特点及急性生物毒性状况。     

发光细菌生物毒性抑制率优化研究

发光细菌生物毒对水生生态环境有极大的破坏作用,为保护水体环境,提出发光细菌生物毒性抑制率优化研究。完成测试样品调制;设置菌悬液特征参数,利用pH、RLU及D600进行同步检测,完成发光细菌生物毒性重现;分析磺胺类药品于根际土壤的形态分布和生态毒性,完成发光细菌生物毒性抑制率优化研究。实验证明,三种磺胺类药品对发光细菌生物毒性的相对抑制率都小于30%,为低毒性;其中有机溶剂对发光细菌生物毒性的抑制率最大,水溶态较大,结合态最小。     

Bioassay: A useful tool for evaluating reclaimed water safety

Wastewater reclamation and reuse has been proved to be an effective way to relieve the fresh water crisis. However, toxic contaminants remaining in reclaimed water could lead to potential risk for reuse, and the conventional water quality standards have difficulty guaranteeing the safety of reclaimed water. Bioassays can vividly reflect the integrated biological effects of multiple toxic substances in water as a whole, and could be a powerful tool for evaluating the safety of reclaimed water. Therefore, in this study, the advantages and disadvantages of using bioassays for evaluating the safety of reclaimed water were compared with those of conventional water quality standards. Although bioassays have been widely used to describe the toxic effects of reclaimed water and treatment efficiency of reclamation techniques, a single bioassay cannot reflect the complex toxicity of reclaimed water, and a battery of bioassays involving multiple biological effects or in vitro tests with specific toxicity mechanisms would be recommended. Furthermore, in order to evaluate the safety of reclaimed water based on bioassay results, various methods including potential toxicology, the toxicity unit classification system, and a potential eco-toxic effects probe are summarized as well. Especially, some integrated ranking methods based on a bioassay battery involving multiple toxicity effects are recommended as useful tools for evaluating the safety of reclaimed water, which will benefit the promotion and guarantee the rapid development of the reclamation and reuse of wastewater.     

臭氧高级氧化含酚类废水出水的急性生物毒性和荧光光谱特征分析

研究了苯酚、间甲酚、邻甲酚和间苯二酚等酚类化合物在臭氧氧化过程中生物毒性的变化,揭示了反应中高毒性中间产物的荧光光谱特征。研究发现:4种酚类化合物被臭氧氧化后,生物毒性均呈先增加后减弱的趋势,其中臭氧氧化苯酚、间甲酚、邻甲酚和间苯二酚的生物毒性最大值分别是其初始毒性的16.7,26.3,34.8,3.2倍。利用Na₂SO₃还原臭氧氧化出水,急性生物毒性可得到高效去除,4种污染物毒性单位最高点的去除率分别为95.2%、94.5%、87.3%和44.4%,并且毒性单位的变化量和在295~305 nm激发波长下的荧光发射光谱峰强度的恢复量呈显著相关（P<0.05）,可为构建基于光学特征的臭氧氧化出水中生物毒性的快速定量表征方法提供新思路。     

典型炼化废水微生物功能结构与主要致毒物质响应关系研究

为探明典型炼化废水处理系统(简称“系统”)生物毒性削减效果、主要致毒物质类别及微生物功能响应关系,以费氏弧菌和鼠伤寒沙门氏菌为受试生物,测试系统沿程生物急性毒性及遗传毒性,并结合毒性鉴别评价方法甄别系统主要致毒物质,同时利用高通量测序技术探究系统微生物功能结构与主要致毒物质响应关系.结果表明：(1)系统沿程生物毒性总体呈下降趋势,生化处理单元进水为急性毒性微毒、遗传毒性阳性.其中,炼油废水急性毒性总削减率为86.514%,遗传毒性总削减率为96.221%;化工废水急性毒性总削减率为53.281%,遗传毒性总削减率为62.273%.(2)通过毒性鉴别评价方法 (toxicity identification evaluation,TIE)结果推断,炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物,化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属.(3)CCA分析表明,NH3-N浓度(r=0.819,p=0.001)、Cr浓度(r=0.777,p=0.002)、TPH (total petroleum hydrocarbon,总石油烃)浓度(r=0.752,p=0.002)与生化处理前微生物群落结构...     

发光菌在环境毒性检测中的应用

快速、灵敏、低廉的发光细菌毒性检测技术能够准确评价各类污染物毒性,反映出水体的污染情况和污染物的毒性。概括了发光菌毒性监测技术及其原理,综述了在水环境、大气环境、土壤环境等方面的应用研究,并对未来的研究方向进行了展望。     

Effects of silver adsorbed on fumed silica, silver phosphate glass, bentonite organomodified with silver and titanium dioxide in aquatic indicator organisms

In order to reduce the level of transmission of diseases caused by bacteria and fungi, the development of antimicrobial additives for use in personal care, hygiene products, clothing and others has increased. Many of these additives are based on metals such as silver and titanium. The disposal of these products in the environment has raised concerns pertaining to their potential harmfulness for beneficial organisms. The objective of this study was to evaluate the influence of the shape, surface chemistry, size and carrier of three additives containing silver and one with titanium dioxide (TiO₂) on microcrustacean survival. Daphnia magna was used as a bioindicator for acute exposure test in suspensions from 0.0001 to 10,000 ppm. Ceriodaphnia dubia was used for chronic test in TiO₂ suspensions from 0.001 to 100 ppm. D. magna populations presented high susceptibility to all silver based additives, with 100% mortality after 24 hr of exposure. A different result was found in the acute experiments containing TiO₂ suspensions, with mortality rates only after 48 hr of incubation. Even on acute and chronic tests, TiO₂ did not reach a linear concentration-response versus mortality, with 1 ppm being more toxic than 10,000 ppm on acute test and 0.001 more toxic than 0.01 ppm on chronic assay. Silver based material toxicity was attributed to silver itself, and had no relation to either form (nano or ion) or carrier (silica, phosphate glass or bentonite). TiO₂ demonstrated to have a low acute toxicity against D. magna.     

UV/TiO2光催化过程对二级处理出水多重生物效应的削减特性研究

为了考察复杂体系的二级处理出水在UV光解及UV/TiO_2光催化反应过程中生物效应的变化,本文探究了反应前后发光细菌的荧光抑制毒性、SOS/umu遗传毒性、小球藻光合抑制效应3种生物效应的变化,并分析了物化指标的变化与生物效应之间的关系.结果表明,UV光降解过程并不能高效削减二级处理出水的荧光抑制毒性,但可以高效削减遗传毒性和光合抑制效应,其削减率分别达到61%和81%;在低辐照强度下,UV/TiO_2光催化过程对3种生物效应的削减率分别为38%、84%和80%.增大辐照强度后,3种生物效应的削减率进一步提高,尤其是荧光抑制毒性,其削减率可提高至62%.在UV光降解条件下,二级处理出水的遗传毒性、光合抑制效应与荧光强度、UV_(254)之间存在很好的线性关系;在UV/TiO_2光催化条件下,二级处理出水的3种生物效应都与荧光强度、UV_(254)之间具有很好的线性关系.这为二级处理出水生物效应的控制及生态安全的保障提供了一定的依据.