在型水溲生物测试技术的应用研究进展

大型水溲是国际公认的标准实际生物。大型水溲生物测试技术具有敏感，快速、，可靠等优点，受到国内外的重视。通过文献研综述了国内外大型水溲生物测试技术的应用研究动态及发展趋势。     

用溞类监测农药污染水体的初步试验

一、前言 枝角类(Cladocera)俗称红虫,为经济鱼类的饵料,在自然界水体中广泛分布。在近几年的调查中,我们发现受农药废水严重污染的YJ湖。此类浮游动物较正常湖泊为少,特别是(氵蚤)属(Daphnia)更为稀少。YJ湖原与LT湖相通。(氵蚤)属中有两种搔是LT湖的主要种类,全年各月数量很多,直至1976年4月份,我们仍采到大量僧帽(氵蚤)(Daphnia cucullataSars)和蚤状(氵蚤)[Daphnia pulex(De Geer)]。据估计YJ湖被污染前,这两种(氵蚤)有可能也是该湖的主要枝角尖.至今只能偶然零星采获,可能为污染影响所致。     

三种碳纳米材料对水生生物的毒性效应

为了评价碳纳米材料的水生态安全性,以斜生栅藻(Scenedesmus oblignus)和大型蚤(Daphnia magna)为受试生物,研究了单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和富勒烯(C₆₀)3 种碳纳米材料水悬浮液对水生生物的毒性效应.结果发现,SWCNTs、MWCNTs 和C₆₀对斜生栅藻生长的 96 h EC₅₀ 值分别为22.6, 15.5, 13.1 mg/L;对大型蚤活动抑制的 48 h EC50 值分别为1.3, 8.7, 9.3 mg/L.3 种碳纳米材料水悬浮液对斜生栅藻的毒性大小无显著性差异(P >0.05); SWCNTs 对大型蚤的毒性大于MWCNTs 和C₆₀(P <0.05);2 种生物对碳纳米纳米材料的敏感性也不同.3 种碳纳米材料对2 种水生物的毒性大小与氯苯相似.     

石化乙烯工业废水中关键毒性物质的鉴别

借鉴美国环保署制定的毒性物质鉴别评价技术(TIE),直接从企业生产的工艺出发,结合废水的主要水质指标对某石化厂乙烯工业废水进行毒性鉴别试验,发现废水中的苯和硫化物对大型蚤具有明显的致死性,其中苯是废水中的关键毒物。所取废水对测试生物大型蚤的24 h-LC50均值为53.68%,其中主要致毒物质苯的含量大约30 mg/L。     

苯乙烯对水生生物的急性毒性效应研究

选择标准实验动物大型蚤(Daphina magna)和斑马鱼(Brachydanio rerio),探讨苯乙烯对水生生物的急性毒性效应和苯乙烯对水生生物的安全浓度。试验结果表明:大型蚤和斑马鱼随增加在含苯乙烯溶液中的暴露时间,半致死浓度呈下降趋势,反映大型蚤和斑马鱼对苯乙烯毒性的耐受程度随时间降低。苯乙烯对大型蚤和斑马鱼的96h-LC50值分别为11.35mg/L和121.04 mg/L。本试验分别通过每6h和每4h换水一次获得各时间段的大型蚤和斑马鱼的LC50值,由于在6h和4h内各浓度组中苯乙烯还存在较强的挥发,因此实际的致死浓度小于试验获得的大型蚤和斑马鱼LC50值。根据苯乙烯的毒性和遵循最敏感的原则,苯乙烯对水生生物的安全浓度应低于0.11 mg/L。     

4种纳米氧化铁对大型蚤的急性毒性

为了评价纳米氧化铁材料的水生态安全性,参照国家化学品生态毒性测试标准方法(GB/T13266-91),以大型蚤(Daphniamagna)为受试生物,研究了4种纳米氧化铁水悬浮液(nα-FeOOH:针状,15 nm;nFe3O4:球形,9 nm;nα-Fe2O3:近球形和纺锤形,40 nm;nγ-Fe2O3:针形和近球形,22 nm)对水生甲壳类动物大型蚤的毒性效应。结果显示,4种纳米氧化铁水悬浮液对大型蚤活动抑制的48 h EC50值分别为:0.267、0.097、3.717 mg/L,>100.0 mg/L。据此可得到4种氧化铁纳米材料的毒性大小顺序为:nFe3O4>nα-FeOOH>nα-Fe2O3>nγ-Fe2O3。通过对4种纳米氧化铁水生态安全性的初步评价,表明人工纳米材料的生态毒性和环境效应不容忽视,应重视并深入研究其制毒作用机制。     

烷基酚类的生殖干扰毒性与结构相关研究

选用4种烷基酚类化合物,对枝角类生物大型蚤进行24 h急性毒性试验和21 d生殖毒性试验,选取急性试验指标(半数致死浓度)和生殖毒性指标(母蚤存活数、幼蚤生殖量、孵化成活率、幼蚤的雌、雄性个体数等)进行定量构效相关(QSAR)研究.结果表明,所测4种烷基酚化合物均可对大型蚤的生殖特性产生活性影响.其中,4-辛基酚和对壬基酚不但能抑制大型蚤的生殖量,还可改变大型蚤孤雌生殖的幼蚤性别比率.实验化合物的一、二阶分子连接性指数与受试生物体的生殖活性有较好的相关性,且以分子亲核反应为主.      

水质基准甲壳类受试生物筛选

为筛选我国甲壳类基准受试生物, 依据其分布范围、 生态学意义等选出具有代表性的本土甲壳类生物, 从ECOTOX数据库及公开发表的文献中搜集其毒性数据, 采用物种敏感度分布法分别对浮游甲壳类和底栖甲壳类的物种毒性数据进行敏感性分析. 结果表明: 溞科的溞属(大型溞、 蚤状溞、 僧帽溞和透明溞)、 低额溞属(锯顶低额溞)和网纹溞属(模糊网纹溞)可作为浮游甲壳类基准受试生物; 钩虾科的钩虾属(蚤状钩虾和淡水钩虾)、 长臂虾科的沼虾属〔日本沼虾(青虾)〕和方蟹科的绒螯蟹属(中华绒螯蟹)可作为底栖甲壳类基准受试生物. 此外, 由于甲壳类生物对不同污染物的敏感性排序存在差异, 溞属(大型溞、 蚤状溞、 僧帽溞和透明溞)、 低额溞属(锯顶低额溞)、 钩虾属(蚤状钩虾)和沼虾属(日本沼虾)适用于推导重金属污染物的水生生物基准; 溞属(蚤状溞)、 网纹溞属(模糊网纹溞)、 钩虾属(蚤状钩虾和淡水钩虾)、 绒螯蟹属(中华绒螯蟹)适用于推导各种有机污染物和氨氮的水生生物基准.      

受污染地表水的生物毒性效应分析

针对以非常规水源补水的受污染地表水的生态安全问题,文章以北京地区受污染河水为试验用水,利用多组生物效应试验(发光菌、大型蚤和仔鱼)进行急性生物毒性检测,并与污水厂二级出水和再生水厂出水水质进行比较.结果表明:受污染地表水在浓缩倍数达50倍时,发光细菌相对抑制率达到50％以上,大型蚤和仔鱼的急性毒性试验死亡率均达到100...     

十溴联苯醚对大型蚤和发光菌的毒性研究

利用发光菌和大型蚤2种不同层级的水生生物研究十溴联苯醚(BDE-209)对其的毒性,为多溴联苯醚的生态风险控制提供基础数据和技术参数。大型蚤毒性试验结果表明:BDE-209在24 h和48 h内不足以引起大型蚤死亡,48-EC50>10 mg/L,属于低毒;BDE-209暴露浓度为1 mg/L时,对大型蚤的生长和繁殖没有显著影响。但BDE-209暴露浓度≥10 mg/L时对大型蚤的生存和繁殖会产生较大影响,这是由于BDE-209在慢性试验过程中降解成了多种毒性更强的低溴联苯醚。发光菌急性毒性试验表明,BDE-209对发光菌的剂量-效应曲线为非线性,且急性毒性较小,浓度越高,抑制率越高,高浓度下对发光菌的抑制率变化很小。     

环境相关浓度下的药物对大型蚤的多代慢性毒性

选择无脊椎动物大型蚤(Daphnia Magna)为供试水生生物,以磺胺甲恶唑、氧氟沙星和布洛芬作为目标污染物,在环境相关浓度下,对大型蚤进行6代慢性毒性研究.磺胺甲恶唑在0.8,8.0,80.0μg/L下,对大型蚤生殖和生长指标均没有发现明显的影响.200.0μg/L的氧氟沙星显著降低了F3(孤雌生殖第三代)和F4代的产卵数.900.0μg/L布洛芬明显延长了F3和F4代第一次产卵时间,并显著降低了F3、F4和F5代第一胎产卵数.在6代培养中,复合暴露M1处理(最低浓度药物混合物)没有表现明显效应,M2和M3处理在后面世代中明显延长产卵时间,降低产卵数量.相对于3种药物的单一暴露,复合暴露M2和M3处理增强了对大型蚤产卵时间和产卵数量的影响,提前表现出世代差异.2.0μg/L及20.0μg/L的氧氟沙星和9.0μg/L及90.0μg/L的布洛芬在连续6代的孤雌繁殖中没有发现明显的影响,200.0μg/L的氧氟沙星和900.0μg/L的布洛芬在前几代对大型蚤表现出一定的适应性或耐受性,而在后几代中,大型蚤出现产卵时间延后或产卵数量减少的现象,对大型蚤繁殖的影响表现出浓度依赖性和世代差异性.在目前检测环境浓度(MEC)下,3种药物单一污染和复合污染对大型蚤生态风险较低.     

重金属形态与其生物有效性的相关性研究

通过对大型蚤的急性毒性试验,用多元回归分析方法,研究了河流沉积物中重金属铜等的形态与其生物有效性的关系,试验结果表明:重金属的直接可给态对大型蚤的毒性最大,缓冲态次之,惰性态没有表现出毒性作用,反而降低了其它有害形态对大型蚤的毒性.     

海上石油生产水的水生生态毒性

采用水生生态毒理学常用的大型蚤(Daphnia magma)和斑马鱼(Brachydaniorerio)以及毒性单位(Tua)法对渤海海上油田的石油生产水进行生态毒性评价和分级.结果表明,这些石油生产水对大型蚤和斑马鱼均表现出一定的毒性效应.其中,水样1和水样3的毒性较大,对大型蚤的Tua分别为151.52和70.96.而对斑马鱼的Tua分别为2.41和2.12.水样3虽经处理,但其生态毒性并未得到明显的改善.水样2对大型蚤和斑马鱼都属于低毒等级,其Tua依次分别为4.39和1.97.可见,大型蚤和斑马鱼可以作为海上石油生产永生态毒性的监测指标,但在生态风险评价中大型蚤比斑马鱼更为灵敏.     

盐度对脊尾白虾蚤状幼体Na~+/K~+-ATPase和HSP基因表达的影响

通过室内模拟实验,研究了不同梯度的盐度胁迫对脊尾白虾蚤状幼体的影响,记录了不同时间段幼体的死亡率,采用荧光定量PCR技术,分析了3个相关基因的表达情况。实验结果如下:盐度为14和28处理组中脊尾白虾蚤状幼体活动正常,过低(2,5和8)或过高(42)的盐度处理短时间内都会导致脊尾白虾蚤状幼体死亡;盐度为14和28这两组试验中脊尾白虾蚤状幼体的钠钾ATP酶(Na+/K+-ATPase)基因表达水平随着处理时间的延长略有上升,但是整体来说变化幅度不大,盐度为8处理组中前6 h Na+/K+-ATPase基因表达水平变化不大,第12 h时显著升高;盐度为8和28处理组中脊尾白虾蚤状幼体HSP70在2 h后就显著上升,盐度为28处理组中脊尾白虾上升幅度相比之下较小,盐度为14处理组中脊尾白虾HSP70在整个实验期间变化不大;脊尾白虾蚤状幼体体内热休克蛋白90(HSP90)对盐度的胁迫响应趋势跟HSP70基因类似,只是变化程度有所差异。总的来说,大型水利工程的兴建会导致河口地区盐度的异常变化,进而影响河口地区脊尾白虾蚤状幼体正常生活,这3个基因的表达水平变化可以作为河口盐度变化的生物标志物。     

纳米二氧化钛对三价砷在大型蚤体内累积与毒性的影响

nTiO₂（纳米二氧化钛）可作为其吸附污染物的运输载体而影响污染物在生物体内的累积与毒性,为明晰nTiO₂吸附As（Ⅲ）（三价砷）后作为As的运输载体对水生物体内As累积与毒性的影响,以大型蚤（Daphnia magna）为受试生物,通过室内培养试验,研究了不同nTiO₂浓度、As（Ⅲ）不同暴露水平相互作用下蚤体中As与Ti的累积含量、毒性及其潜在作用机制.结果表明,nTiO₂可在30 min内吸附As（Ⅲ）至平衡,其中2、20 mg/L的nTiO₂对75 μg/L As（Ⅲ）的吸附率分别可达31.38%、51.84%,蚤体内As的累积含量分别为对照组的2.9和3.8倍,表明nTiO₂可作为运输载体提高As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积;但不同As暴露水平下蚤体As和Ti含量的相关关系表明,nTiO₂作为载体的运输作用可能会因As暴露水平的增加而减弱.另外,nTiO₂虽然作为运输载体提高了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但并未增加As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.添加2、20 mg/L的nTiO₂后,As（Ⅲ）对大型蚤的24 h IC₅₀（半抑制浓度）分别从0.93 mg/L增至2.53和2.97 mg/L,表明nTiO₂降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.研究显示,nTiO₂虽增加了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但却降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性,这有利于对nTiO₂及其复合重金属污染风险的深入认识.      

蚤状潘在4种毒物胁迫下的运动行为变化研究

文章研究了蚤状溞在4种毒物(Cu~(2+)、Cd~(2+)、三唑磷、莠去津)胁迫下游泳速度、高度、间距以及轨迹等行为参数的变化规律,发现蚤状溞在受到毒害后,其运动行为会发生显著变化:具体表现为蚤状溞的游泳速度在1 h内增加到一个峰值后逐渐下降;除莠去津之外,蚤状溞在其他3种毒物胁迫下的运动高度均受到了抑制;在毒物的胁迫下,蚤状溞均出现了聚集现象;游泳轨迹在高浓度毒物胁迫下波动幅度加大,呈现紊乱状态。在同一毒物不同浓度胁迫下,运动行为响应时间不同,但行为的变化趋势相似。实验表明,与传统溞类生物毒性测试相比,用运动行为变化来监测水质能缩短预警时间50%以上,明显提高预警效率。     

含氮杂环化合物对水生生物的毒性作用研究

研究了6种典型含氮杂环化合物对水生生物的急性毒性,获得了吲哚、吡啶、喹啉、异喹啉、2-甲基喹啉和8-羟基喹啉对小球藻的48 hEC50、对大型蚤的48 h LC50、对斑马鱼的96h LC50及对发光细菌的15min EC50值.6种物质对大型蚤、斑马鱼及发光细菌的毒性与其价分子连接性指数、辛醇/水分配系数显著相关.发光细菌毒性结果与大型蚤、斑马鱼的毒性结果显著相关,而与小球藻不相关.     

溴酸盐对水生生物的急性毒性效应

采用标准毒性测试方法,分析了溴酸钾、溴酸钠、溴化钾对水生生态系统中不同营养级生物包括发光菌、绿藻、水蚤、斑马鱼的急性毒性效应.结果表明,3种污染物对发光菌发光强度几乎没有影响,溴酸钾对斜生栅藻的96 h EC50为738.18mg·L-1;对大型蚤和裸腹蚤的48 h EC50分别为154.01 mg·L-1和161.80 mg·L-1,48 h LC50分别为198.52 mg·L-1和175.68mg·L-1;对斑马鱼的96 h LC50为931.4 mg·L-1.溴酸钠对斜生栅藻的96 h EC50为540.26 mg·L-1;对大型蚤和裸腹蚤的48 h EC50分别为127.90 mg·L-1和111.07 mg·L-1,48 h LC50分别为161.80 mg·L-1和123.47 mg·L-1;对斑马鱼的96 h LC50为1 065.6 mg·L-1.而溴化钾对以上几种受试生物的影响远小于溴酸钾和溴酸钠的影响,对比可知引起受试生物产生毒性效应的原因是由溴酸盐引起的.毒性作用规律显示,随着暴露时间的增加,溴酸盐的毒性效应越明显,受试生物对溴酸盐的毒性效应的敏感顺序为:大型蚤、裸腹蚤斜生栅藻斑马鱼普通小球藻、发光菌.     

壬基酚对浮游生物的毒性效应及其食物链传递研究

以蛋白核小球藻及5种枝角类(微型裸腹溞、多刺裸腹溞、盔型溞、蚤状溞、大型溞)浮游动物为研究对象,开展壬基酚(NP)对浮游生物的毒性效应,及NP在"水-蛋白核小球藻-大型溞"食物链的生物富集和生物传递能效研究.结果表明:NP对微藻的半抑制效应浓度为3.33mg/L;对5种枝角类浮游动物的48h半致死效应浓度范围介于8.67~131.79μg/L,裸腹溞属耐受性显著高于溞属.1和5μg/LNP连续暴露下,大型溞存活率显著降低,且首次繁殖时间延迟,前者仅在第8d有子代产出,而后者未观察到子代个体.微藻对培养液中0.1mg/LNP的生物富集系数(BCF)在3h时达到最大值7393.投喂NP暴露后的微藻,大型溞摄食率呈显著降低的趋势,且第3d天出现死亡现象.大型溞体内NP含量最大值为0.07mg/g,NP经蛋白核小球藻传递到大型溞的生物富集系数仅为0.097.NP的低食物链传递可能与大型溞对NP的转化、大型溞生长过程中的蜕壳以及摄食后的消化和排泄过程有关.     

离子液体[C8mim]PF6对水生生物的毒性作用

运用评价化学品对水生生物毒性的标准试验方法,探讨离子液体1-辛基-3-甲基-咪唑六氟磷酸盐([C8mim]PF6)对普通小球藻、大型蚤和斑马鱼的毒性影响.结果表明,[C8mim]PF6在实验浓度下,对普通小球藻的生长和叶绿素a的产生均有抑制作用,浓度越高抑制作用越明显,且对叶绿素a含量的影响更为显著.高浓度组(200mg/L)可致死部分小球藻细胞;[C8mim]PF6对大型蚤的48h LC50为4.47mg/L,属于高毒性;[C8mim]PF6对斑马鱼的96h LC50为126.08mg/L,属于低毒性.[C8mim]PF6对这3种水生生物的抑制率/致死率(EC50/LC50)随时间呈规律性变化.[C8mim]PF6与藻类的亲和性及其亲脂特性可能是其对水生生物存在潜在毒性的2个主要原因.