乙草胺、铜污染共存对土壤甲胺磷蚯蚓降解过程的影响研究

为揭示利用蚯蚓活动强化甲胺磷降解的可行性,采用了微宇宙培养方法,通过有蚯蚓和无蚯蚓的对比实验,考察了乙草胺和铜分别与甲胺磷共存条件下污染黑土中甲胺磷降解过程的动态变化.结果表明,无论是否加入蚯蚓,甲胺磷单一污染的土壤中甲胺磷的降解符合一级反应动力学规律;蚯蚓活动能促进甲胺磷降解过程的进行.土壤中乙草胺或铜与甲胺磷共存时,均明显地干扰了甲胺磷降解过程随时间的动态变化;根据化学结构分析,推测两者对甲胺磷降解规律的影响机制可能类似.铜与甲胺磷复合污染的土壤中甲胺磷含量明显高于乙草胺与甲胺磷复合组,说明铜较乙草胺对土壤甲胺磷降解过程的延缓作用更强.     

乙草胺、甲胺磷及组合对农田黑土细菌种群生长及多样性的毒性效应

应用传统及分子微生物生态学16S rDNA-PCR DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)等研究方法,分别对不同浓度乙草胺、甲胺磷及其乙草胺-甲胺磷二元组合胁迫下黑土中细菌活细胞数量(CFU Colony Forming Units)、种群丰富度(Richness)及其结构变化规律进行了研究.结果表明:单因子乙草胺及甲胺磷对细菌CFU产生急性毒性效应,但是长期毒性效应不显著;高浓度乙草胺-甲胺磷的二元组合对细菌CFU产生复合毒性效应,其对细菌CFU的复合抑制率明显高于相应组合中各单因子.乙草胺对可培养自生固氮菌表现出强烈刺激的作用,甲胺磷表现为严重抑制作用;而所有乙草胺-甲胺磷二元组合却对自生固氮菌CFU表现为复合毒性效应,其复合毒性明显高于相应组合中各单因子对自生固氮菌的毒性效应.应用16S rDNA-PCR DGGE技术研究结果显示:乙草胺、甲胺磷及乙草胺-甲胺磷组合不同程度地降低了黑土中细菌种群在分子水平上的丰富度,并使其种群组成和结构均发生了显著变化.     

乙草胺-铜离子复合污染对黑土农田生态系统中土著细菌群落的影响

采用传统毒性评价手段和现代分子生物学技术相结合的方法 ,研究乙草胺和金属铜的复合污染对黑土农田生态系统中土著细菌群落的影响 .结果表明 ,乙草胺 铜复合污染比其单一污染更能降低细菌总数以及固氮菌、硅酸盐细菌和矿化磷细菌活菌量和土壤脱氢酶的活性 ,更能促进土壤呼吸强度的增加 ;利用以 16SrDNA为基础的变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分析各处理样品间的相似程度 ,发现复合污染明显影响微生物群落结构 .由相似系数结果表明 :长期未施农药土壤、农药单一与复合污染土壤 3者间存在细菌群落的显著差异 ,并且乙草胺 Cu2 复合污染土壤与长期施用农药土壤具有较高相似性 (相似系数达 74 1% ) .     

乙酰甲胺磷和汞单一及复合污染对黄瓜发芽及幼苗生长的影响

有机磷农药和重金属是目前我国土壤中较常见的污染物。本文以黄瓜种子为供试作物,研究了重金属汞与农药乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对其发芽率以及幼苗生长的毒害效应。结果表明,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜种子的发芽率、芽长和根伸长的生态毒性敏感程度依次为:根伸长>芽长>发芽率,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜幼苗的毒害效应均较明显。复合污染对黄瓜种子发芽指标和幼苗生长的抑制效应表现为协同作用,其结果是复合污染的整体生态毒性效应增强。研究结果为进一步研究农药和重金属复合污染的生态毒性提供基础资料。     

铜、毒死蜱单一与复合暴露对蚯蚓的毒性作用

土壤环境中重金属-农药复合污染已经对土壤生态和人类生存环境构成严重威胁.其中重金属铜和有机磷农药毒死蜱作为土壤环境中两类常见的污染物,其复合污染的环境效应值得关注.本文采用OECD标准滤纸接触法、人工土壤法研究了铜-毒死蜱单一及复合暴露对蚯蚓急性致死作用及回避行为的影响.结果表明,滤纸法和人工土壤法Cu对蚯蚓急性毒性的48h-LC50和14 d-LC50分别为2.23μg·cm-2和496.05 mg·kg-1;而毒死蜱对蚯蚓急性毒性的48 h-LC50和14 d-LC50分别为5.94μg·cm-2和186.07 mg·kg-1.滤纸法和人工土壤法铜、毒死蜱浓度单位配比1∶1时,铜、毒死蜱对蚯蚓急性毒性联合作用类型均近似表现为相加作用,而毒性单位配比1∶1的滤纸法和人工土壤法试验结果分别为协同作用和拮抗作用.回避行为试验结果表明,铜、毒死蜱对蚯蚓回避行为的联合作用类型为拮抗作用.     

氯苯和邻二氯苯的蚯蚓急性毒性研究

文章以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)滤纸急性毒性实验研究氯苯和邻二氯苯对蚯蚓的单一和联合毒性效应。单一毒性实验发现,蚯蚓死亡率和氯苯与邻二氯苯的曝露浓度显著正相关(P<0.05),其48 h LC50分别为5.680 mL/L和2.750 mL/L,表明氯苯的毒性小于邻二氯苯;同时通过观察可知,氯苯以皮肤渗入赤子爱胜蚓体内的毒性效应高于邻二氯苯;另外,实验期间,蚯蚓的体重明显下降,且与污染物浓度呈一定的线性关系(氯苯R2=0.780和P<0.05)。联合毒性实验发现,氯苯和邻二氯苯共存时蚯蚓的死亡率增加,表明氯苯和邻二氯苯复合污染时两者的毒性呈协同作用。可见,氯苯和邻二氯苯污染对土壤生态系统安全和土壤健康质量存在较大的威胁,同时这两种污染物的共存进一步加大了潜在危害性,且复合毒性效应与各组浓度组合密切相关。     

酰胺类除草剂与四种杀虫剂对蚯蚓的联合毒性

采用滤纸接触法测定了2种酰胺类除草剂和4种常用杀虫剂及其混剂对赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)的室内毒性,并用毒性单位法评价混剂的联合毒性效应.结果表明,6种农药对赤子爱胜蚯蚓的毒性依次为阿维菌素＞克百威＞毒死蜱＞三唑磷＞乙草胺＞丁草胺,96h致死中浓度分别为0.800,3.481,8.213,10463,12.580,29.910μg/cm2;乙草胺分别与克百威和三唑磷按毒性单位11和14混用,使克百威的蚯蚓毒性分别增强9.5和4.5倍,三唑磷的蚯蚓毒性分别增强5.5和4.4倍,丁草胺与三唑磷按毒性单位11和14混用,使三唑磷的蚯蚓毒性分别增强6.7和4.8倍.其他混用组合未见明显的增毒作用.     

汞和两种农药复合污染对土壤转化酶活性的影响

通过模拟方法研究了豆磺隆,呋喃丹2种农药与重金属汞(Hg)单一及复合污染对草甸棕壤和黑土4个土壤转化酶活性的影响.结果显示,在试验浓度范围内,土壤添加豆磺隆和呋喃丹后,转化酶变化幅度分别为-12%～7%和-6%～7%,表明2种农药对土壤转化酶的毒性较小;Hg对转化酶最大抑制率为22%～35%,二者之间呈显著的对数负相关关系,表明Hg对转化酶的毒性较大,转化酶在一定程度上可作为Hg污染的监测指标,通过对数方程计算出4个土样的生态剂量(ED₅₀)分别为76.68,727.49,236.52,316.59mg/kg;Hg和2种农药之间普遍存在交互作用,豆磺隆与Hg复合污染引起土壤转化酶最大净变化量(△I)为对照的-12%～15%,呋喃丹和Hg为-25%～-6%,有机质对复合污染产生的毒性有明显的缓冲作用.     

Cd、Cu和Pb复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性的影响

采用蚯蚓毒性试验和均匀组合设计(Cd:0~15 mg·kg-1,Cu:0~175 mg·kg-1,Pb:0~600 mg·kg-1)方法,以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为试验蚓种,研究了土壤中重金属Cd、Cu、Pb复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和酸性磷酸酶(AP)活性的影响,为重金属污染土壤的生物学诊断和风险评价提供科学依据.结果表明,Cd、Cu、Pb复合胁迫对蚯蚓SOD、GST和AP活性产生显著的诱导效应,酶活性与重金属含量及其持续时间密切相关:蚯蚓SOD活性在暴露前8 d因受重金属胁迫比第0 d增加了7.4%~240.5%,之后因胁迫过强被抑制,比第8 d下降了19.4%~69.7%.GST活性则在暴露前16 d持续增加了104.3%~217.3%,之后受抑制比第16 d下降了1.2%~40.3%.AP活性随时间呈"促进-抑制-促进-抑制"变化,在第8 d受胁迫比第0 d下降了9.2%~37.8%,至第16 d产生适应比第8 d增加了37.2%~117.2%,但最终因胁迫过强比第16 d下降了24.3%~34.0%.回归分析表明,Pb和Cd-Cu-Pb对SOD活性的产生影响最为显著,Cd和Cu则显著影响了GST和AP活性.     

应用标准方法测定农药对蚯蚓的毒性

本文论述使用标准化的人工土壤测定农药对蚯蚓的急性毒性的方法.实验结果证明,适用于测定农药对蚯蚓毒性的人工土壤组成为:石英砂830g/kg(干重,下同)、草炭100g/kg、膨润土50g/kg、碳酸钙10g/kg、马粪10g/kg.利用人工土壤测定久效磷、多菌灵、呋喃丹、林丹及甲基对硫磷对蚯蚓(Eiseniafoetida)的毒性.其半数致死浓度(LC_(50))分别是:0.18、4.27、12.9、70.85、74.52ppm.经用三种不同类型的自然土壤(东北黑土、华北褐土、江西红壤)及人工土壤测定呋喃丹对蚯蚓的毒性后,证实呋喃丹在人工土壤中对蚯蚓的半数致死浓度(12.9ppm)处于三种自然土壤的LC_(50)值(褐土6.9ppm、红壤12.7ppm、黑土19.2ppm)之间,表明人工土壤具有一定的代表性,用人工土壤进行农药对蚯蚓的毒性研究是可行的.     

基于毒理基因组学的PBDE-209和镉联合毒性效应研究

多污染物引发的联合毒性是环境污染物风险评价中的重要问题之一,然而此类研究相对不足.多溴联苯醚和重金属镉可在多种环境介质中共存,虽对其各自单独暴露所产生的毒性已有相对明确的认识,但对二者联合毒性效应及其分子机制的探索仍十分有限.生物信息学的发展为污染物的健康效应研究提供了一种新的思路.为此,本研究基于比较毒理基因组学数据库(CTD)分析了十溴联苯醚和镉在单独或共同暴露下所影响的基因和相关疾病,推测两种污染物对胎儿红系造血过程产生的潜在影响,并进一步整合外源红系细胞基因表达数据库中的基因芯片确证二者共同影响的基因集合.同时,通过对这些基因集合进行生物学过程和信号通路富集分析,筛选出潜在的靶基因JAK3和AKT2,并在无显著细胞毒性的暴露条件下,通过体外细胞实验验证了十溴联苯醚和镉对这两个靶基因表达的干扰.本研究结果可为预防多溴联苯醚和重金属的联合暴露风险提供一定的科学依据,同时,CTD数据库和外源特定疾病发生发展相关基因表达数据库联合使用,并结合传统毒理学研究手段的评价模式,可为污染物的共同暴露与特定疾病的相关性及分子机理的探索在研究思路和技术手段上提供参考.     

场地复合污染的生态效应与风险评估研究进展和展望

我国已初步形成基于人体健康风险的污染场地土壤风险评估制度和技术标准体系,但基于保护生态受体的土壤污染风险评估技术方法和标准体系尚未构建. 本文从我国重点行业场地土壤复合污染现状出发,综述了典型行业场地土壤特征污染物复合情形下的生态效应,分析了产生不同联合效应的机理. 对目前常用的生态风险评估方法进行了分类阐述,并评述了复合污染生态效应和风险表征的研究进展,以期为我国构建全面系统的土壤污染风险管控体系提供支撑. 我国冶炼、焦化等重点行业场地通常呈现重金属-重金属复合、重金属-多环芳烃复合等污染特征,当这类污染物共存时,可通过影响彼此的生物吸收转运、降解转化、生物毒性等,产生协同、加和、拮抗等联合效应. 目前常用的生态风险评估方法包括指数法、商值法、概率法等,指数法基于污染源、暴露途径和生物受体的不同指标构建综合评估指数量化污染物的相对风险,商值法基于污染物暴露量和毒性参考值等量化污染物的绝对风险,概率法通过污染物和毒性数据的概率密度函数和累积分布概率函数等获得考虑污染分布和毒性效应变异性的绝对风险,复合污染情形下,可通过浓度加和、效应加和以及二者相结合的多层次方法进行综合表征. 本文针对目前生态风险评估方法体系构建存在的重点难点问题,建议从合理构建多维度多要素综合风险指数、分区分类构建本土化生物有效性和毒性参数、基于复合污染毒性效应机理科学构建概率风险表征方法等方面开展深入研究,推动生态风险评估规范化和精准化.      

红树林湿地有机污染生态学的研究评述

有机污染物广泛并持久地存在于天然环境中,能够破坏生态环境,危害人体健康。红树林具有特殊的生态和环境特性,是吸收和积累多种有机污染物的理想场所。本文介绍了红树林生态系统有机污染物的分布及来源,总结了有机污染物对红树植物和动物的影响;评述了有机污染物在红树植物中的积累以及根际微生物对其的降解。最后,提出未来可能的发展方向,主要包括:（1）开展并建立红树林大量有机污染物的基础数据库;（2）研究典型有机污染物在红树林生态系统中的形态及迁移转化规律,同时探究其对红树植物和顶级捕食者的潜在毒性。（3）建立有机污染物浓度与生态效应的量化关系,利用模型评估有机污染物的直接毒性效应和间接生态效应。（4）加强红树林湿地微生物多样性调查,探究沉积物微生物对典型有机污染物的降解机理。     

四环素与镉复合污染对水稻根系的影响

为阐明抗生素与重金属复合污染对水稻根系的影响机制,考察了四环素（TC）与镉（Cd）单一和复合污染条件下,水培分蘖期水稻根系生长、污染物积累和根系分泌物的变化特征.结果表明：TC与Cd单一处理时,根部生物量和叶绿素含量下降,表现出毒害作用,低剂量的TC与Cd共同作用能够缓解其毒性效应;TC与Cd单一/复合污染均使根的伸长和植株蒸腾量表现出低促高抑现象.水稻根系对TC和Cd的吸收积累呈现出显著的剂量效应,且两者共存会改变污染物的生物可利用性及在根系的亲和力,从而协同促进TC和Cd在水稻根系的吸收积累,但更多的TC会与Cd络合导致根系Cd吸收减少.TC与Cd单一污染可显著抑制根系分泌物的分泌,复合污染条件下,对根系分泌物的影响随浓度升高存在差异：低浓度时能在一定程度上缓解TC/Cd对光合作用的抑制作用,且伴随蒸腾作用的增加,水稻根系分泌物增多;而高浓度时根系细胞完整性可能受损,进而抑制根系分泌物的分泌.进一步分析发现,高浓度时,根系分泌物中氨基酸及衍生物类、有机酸类和糖醇类物质的分泌显著增加,可能是因为TC与Cd的络合作用使Cd的生物可利用性降低,缓解了高Cd胁迫对水稻的毒性,促进分泌有机酸类、氨基酸及衍生物类和糖醇类物质,增强自我防护作用.本研究结果可为保障水稻安全生产,建立有效控制抗生素-重金属类复合污染的根际调控措施提供参考数据.     

石油烃、Cu2+对沙蚕的毒性效应及对其抗氧化酶系统的影响

在实验室模拟条件下,研究了石油烃和不同浓度的Cu²⁺对沙蚕(Nereis diversicolor)种群的毒性效应及对其抗氧化酶系统活性的影响.结果表明:石油烃和Cu²⁺对沙蚕均表现出较强的毒性,暴露3d后,其LD₅₀值分别为117.5μL·L^-1和864.0μg·L^-1.Cu²⁺单因子污染暴露5d后,沙蚕体内过氧化物酶(POD)的活性受到显著影响,表现出先受到抑制后缓慢增加的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)的活性也发生显著变化,其变化趋势为先被诱导而后抑制.石油烃以其约为半致死剂量水平单因子暴露5d后,POD的活性并未被显著诱导,SOD的活性则低于对照组.在石油烃与Cu²⁺复合污染的条件下,暴露5d后沙蚕体内POD和SOD活性表现出相同的变化趋势,即先下降后上升.通过比较,还发现沙蚕体内SOD的活性变化更能灵敏地反映出污染物对沙蚕的毒性作用.     

Joint effects of heavy metal binary mixtures on seed germination, root and shoot growth, bacterial bioluminescence, and gene mutation

This investigation was to assess the joint effects of metal binary mixtures on seed germination,root and shoot growth,bacterial bioluminescence,and gene mutation based on the one toxic unit(1 TU)approach.Different sensitivities and orders of toxicity of metal mixtures were observed among the bioassays.In general,mostly additive or antagonistic effects were observed,while almost no synergistic effects by the binary metal mixtures in all bioassays.Therefore,the combined effects of heavy metals in the different bioassays were difficult to generalize since they were dependent on both chemical type and the organism used in each bioassay.However, these results indicate that a battery of bioassays with mixture chemicals as opposed to just a single assay with single metal is a better strategy for the bioassessment of environmental pollutants.     

中国海洋生态毒理学研究中的毒性测试生物

自20世纪70年代末,中国海洋生态毒理学萌芽发展,基于生态毒理学的剂量-反应原理开始利用海洋生物开展污染物毒性测试,以评估污染物对于海洋生物及海洋生态系统的影响.21世纪以来,应用于毒性测试的海洋生物物种变得更为广泛且多样,常用的海洋生物包括海洋藻类、原生动物、轮虫动物、环节动物、软体动物、棘皮动物、节肢动物、头索动物和海洋鱼类等.这些受试生物已用在多种海洋污染物的毒理学研究上,为海洋污染物的生态风险评估及海水水质基准的制定提供科学基础.浅述近年来中国海洋生态毒理学研究中毒性测试生物的应用情况,特别对其中常用的6种（类）海洋模式生物,包括中肋骨条藻、扇形游仆虫、牡蛎（多种）、海胆（多种）、日本虎斑猛水蚤和海洋青鳉鱼在毒性测试上的应用展开较为具体的介绍.     

Bioavailability and toxicity of cadmium to microorganisms and their activities in soil: a review

Significant quantities of cadmium (Cd) have been added to the soils globally due to various anthropogenic activities, raising concerns for environmental health. Microorganisms play a unique role in the soil ecosystem, because of their contributions to soil fertility. Contrasting trends, reported on the toxic effects of heavy metals including Cd on soil microorganisms and their activities, are attributable to short-term studies often limited to a single soil type and conducted under controlled laboratory conditions. There is a paucity of reliable field data on Cd alone, since most field studies on Cd-microorganism interactions in soils are based on sewage sludge containing multimetals and organic substances. No single parameter can be used to generalize Cd toxicity and different parameters can provide contrasting results. A battery of relevant tests, rather than just one single assay, involving important microbial activities should therefore be included in ecotoxicity studies. The bioavailability of Cd and associated toxicity to soil biota vary with time, soil type, speciation, ageing, Cd-source, organisms and the environmental factors. The available fraction or soil solution Cd, and not the total concentration of Cd, seems to correlate well with the toxicity parameters.     

Bioavailability and toxicity of cadmium to microorganisms and their activities in soil: a review

Significant quantities of cadmium (Cd) have been added to the soils globally due to various anthropogenic activities, raising concerns for environmental health. Microorganisms play a unique role in the soil ecosystem, because of their contributions to soil fertility. Contrasting trends, reported on the toxic effects of heavy metals including Cd on soil microorganisms and their activities, are attributable to short-term studies often limited to a single soil type and conducted under controlled laboratory conditions. There is a paucity of reliable field data on Cd alone, since most field studies on Cd-microorganism interactions in soils are based on sewage sludge containing multimetals and organic substances. No single parameter can be used to generalize Cd toxicity and different parameters can provide contrasting results. A battery of relevant tests, rather than just one single assay, involving important microbial activities should therefore be included in ecotoxicity studies. The bioavailability of Cd and associated toxicity to soil biota vary with time, soil type, speciation, ageing, Cd-source, organisms and the environmental factors. The available fraction or soil solution Cd, and not the total concentration of Cd, seems to correlate well with the toxicity parameters.     

不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu有效性的影响及相关因素分析

本文通过培养试验,研究了不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu总量及形态3年内动态变化的影响,并对影响Cu形态变化的相关因素进行了分析.研究结果显示:不同畜禽粪与化肥配施增加了土壤中Cu的总量,增加效果依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.不同畜禽粪与化肥配施导致了土壤中各形态Cu含量增加,增幅依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.此外,不同畜禽粪与化肥配施还导致了土壤中酸可提取态Cu和残渣态Cu比例增加,可还原态Cu和可氧化态Cu比例减少,变化幅度均呈现猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施的规律.由于酸可提取态Cu占全Cu比例较小(增加后比例仍不足2%),故其对Cu有效性的影响微乎其微,而残渣态Cu的增加,可还原态、可氧化态Cu的减少均表明:不同畜禽粪与化肥配施降低了土壤中Cu的有效性.对于影响Cu形态的相关因素分析,研究结果表明:土壤中各形态Cu与pH值间相关性不显著,但其与有机质含量间相关性极其显著.酸可提取态、残渣态Cu与有机质含量呈显著负相关,可还原态、可氧化态Cu与有机质含量呈显著正相关.此外,畜禽粪与化肥配施增加了土壤中各形态Cu与pH值间的相关性,但对其与有机质含量间关系影响不大.