抗氧化酶基因作为多环麝香污染分子标志物研究

为研究土壤中低剂量合成麝香暴露的分子毒理效应,以蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因为供试基因,建立mRNA表达水平的Sybr GreenⅠ荧光定量PCR检测方法;并且采用自然土壤染毒实验,检测了吐纳麝香(AHTN)或佳乐麝香(HHCB)胁迫诱导SOD、CAT mRNA的表达水平变化.序列同源性比较与熔解曲线分析表明设计的引物适合供试基因mRNA的检测.SOD与CAT基因构建的荧光定量标准曲线的线性关系分别为0.997和0.994,且PCR扩增效率均接近于100%,故可实现两基因mRNA表达的相对定量分析.土壤染毒暴露28 d后,丙二醛(MDA)含量水平显著升高,表明自由基诱导的细胞氧化损伤是AHTN或HHCB毒性效应的主要途径方式.SOD、CAT mRNA总体表现为上调表达趋势,且表达量与MDA含量呈显著正相关,表明抗氧化酶基因的诱导表达与氧化应激水平有关联.而且,SOD、CAT mRNA表达水平与AHTN或HHCB浓度存在正相关剂量-效应关系.综上表明,SOD与CAT基因可成为潜在的分子生物标志物,用于表征合成麝香污染暴露水平及其毒理效应.     

上海城市污水处理厂中合成麝香的分布与来源解析

于2008年4月、7月、10月在上海12家污水处理厂采集了36个污泥样品,分析了其中合成麝香的浓度水平.结果表明,佳乐麝香(HHCB)和吐纳麝香(AHTN)的浓度变化范围为198~4828μg/kg、89~1455μg/kg,中值为1491,702μg/kg,是其中主要的污染物.分析合成麝香的主要污染来源,发现污泥中HHCB、AHTN主要来源于加香浓度高,使用后又能即刻进入污水的添香类日用品,如洗发水、沐浴露和洗衣粉等,贡献量占90%以上,特别是沐浴露和洗衣粉.利用这些日用品中合成麝香的浓度估算,上海地区居民人均对HHCB、AHTN的贡献量分别为0.33,0.06g/a,是欧洲和美国水平的10%~50%.估算了污水处理厂出水中HHCB、AHTN的最大浓度以及对水生生物的风险系数(RQs),表明目前上海污水处理厂出水中合成麝香对水生生物的风险影响较低.     

苏州河沉积物中多环麝香分布特点的初步研究

采用GC-MS定性定量分析方法,对苏州河上海市区段10个表层沉积物中多环麝香污染水平及分布特点进行了研究.在10个沉积物样品中检测出2.76～4 54μg·kg-1萨利麝香(ADBI)、56.88～552.08μg·kg-1佳乐麝香(HHCB)以及25.79～117.25μg·kg-1吐纳麝香(AHTN);除北新泾采样点外,其余9个样品中检测出检测限(LOD)～3 15μg·kg-1粉檀麝香(AHMI);在所有样品中均未检测出开许梅龙(DPMI)和特拉斯(ATⅡ).试验结果显示,沉积物中多环麝香污染的主要成分为HHCB和AHTN,这一特征取决于香精香料行业中多环麝香的使用模式.由于长达百年的污水直排历史,与国外河流沉积物污染状况比较,苏州河沉积物中多环麝香污染更为严重.     

吐纳麝香长期暴露下蚯蚓体内金属硫蛋白和谷胱甘肽变化

吐纳麝香(AHTN)作为人工合成麝香中多环麝香的典型代表,具有挥发性、易生物富集等特性,由于其在环境中的浓度日益升高,呈现出一定的生物效应,可能对生态系统的稳态存在着潜在的威胁,为探讨上述课题,试验通过采用自然土壤法以赤子爱胜蚓(Eiseniafetida)作为试验动物,首次研究测定蚯蚓在AHTN的长期暴露条件下,其体内金属硫蛋白和谷胱甘肽含量的变化。试验结果得出低浓度的AHTN能够抑制机体内金属硫蛋白和谷胱甘肽的生成,使得金属硫蛋白和谷胱甘肽的含量显著减少,在一定浓度范围内的AHTN对机体无明显不利影响,而高浓度的AHTN能够诱导机体内金属硫蛋白和谷胱甘肽的生成,使得金属硫蛋白和谷胱甘肽的含量显著增多(P<0.05),从而对土壤环境存在着潜在的生态风险。     

泥龄对A~2O工艺去除多环麝香的影响

研究了A2O工艺不同污泥龄(Sludge retention time,SRT)条件下中佳乐麝香(Galaxolide,HHCB)与吐纳麝香(Tonalide,AHTN)的去除和迁移的变化情况。采用固相萃取与气相质谱联用的方法对各池中水相与泥相中HHCB和AHTN的浓度进行分析。结果发现:A2O工艺对HHCB的去除效果好于AHTN。高SRT条件(15,20 d)下HHCB、AHTN的总去除率明显小于低SRT条件(5,10 d)下的总去除率。     

人工合成麝香对小麦种子发芽的生态毒性

采用土培实验,研究了佳乐麝香(HHCB)和吐纳麝香(AHTN)对小麦种子发芽的生态毒性,测定了这2种人工合成麝香对小麦种子发芽率、根伸长抑制率和芽伸长抑制率的影响.结果表明,小麦种子的发芽率与这2种人工合成麝香浓度之间剂量-效应关系不明显,低剂量条件下(佳乐麝香≤150 mg·kg-1,吐纳麝香≤200 mg·kg-1...     

HRT对A2O工艺中典型多环麝香迁移转化的影响

研究了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)条件下佳乐麝香(galaxolide,HHCB)与吐纳麝香(tonalide,AHTN)在A2O工艺各池水相和泥相中的变化情况.采用固相萃取与气相质谱联用的方法对水相与泥相中目标物的质量浓度进行检测.结果表明,HRT主要影响HHCB在A2O工艺中的生物降解和随剩余污泥排放的比重,影响AHTN随剩余污泥排放的比重.随着HRT的增大,HHCB、AHTN在厌氧池中的去除率与去除贡献率逐渐减小,而缺氧池与好氧池的去除率与去除贡献率相对增大.2种目标物在4个HRT工况(6、8、10、12 h)下的总去除率分别为73.93%、73.05%、75.14%、76.00%和48.76%、44.27%、57.17%、62.9%.A2O工艺对HHCB的去除效果较好,而对AHTN的去除效果较差.HRT的增大对HHCB的去除影响不大,而对AHTN的去除有促进作用.     

淀山湖水、沉积物和鱼体中的合成麝香及人体暴露评估

合成麝香是一类"类持久性"有机污染物,研究其在城市近郊湖泊的污染变化,可以更好地了解生活污染源对湖泊水环境的影响特点,为湖泊水环境研究积累更多基础数据.研究了上海近郊淀山湖水体、沉积物和鱼体中合成麝香的污染状况及其人体的暴露状况.结果表明,佳乐麝香(HHCB)是表层水和沉积物中的主要合成麝香类污染物,平均浓度为11.9 ng·L-1和0.98 ng·g-1干重.合成麝香在淀山湖野生鱼体中也有存在,主要污染物HHCB的中值浓度为122 ng·g-1脂重.淀山湖水环境的整体污染水平不高.表层水的合成麝香污染受到采样时间影响较明显,7月丰水期的表层水浓度偏低(Mann-Whitney U检验,p=0.000,p0.05);沉积物浓度随采样时间的变化并不十分明显.淀山湖进水区域采样点的污染程度普遍高于出水区域.淀山湖沉积物的HHCB浓度远小于底栖生物的无观察效应浓度(no observed effect concentration).经食物摄入(饮食、饮水)途径暴露的合成麝香量仅为0.90 ng·d-1·kg-1体重,显著低于因个人护理用品使用产生的皮肤暴露量.淀山湖水环境已受到合成麝香的影响,但污染水平较低,生态风险和健康影响很小.     

城市污泥中合成麝香的分布特征

对上海市15个污水处理厂外排污泥中合成麝香的污染水平及分布特征进行了研究,发现污泥中普遍存在佳乐麝香（HHCB）和吐纳麝香（AHTN）,干污泥中的平均浓度和浓度范围分别为2.92、 0.81～6.39和1.96、 0.35～3.11 mg·kg^-1;萨利麝香（ADBI）、粉檀麝香（AHMI）、酮麝香（MK）则为次要组分;这与日化产品中合成麝香的使用模式一致.污泥中8种合成麝香的总量在1.16～9.57 mg·kg^-1,与国外其它地区相比上海污泥中合成麝香的污染水平较低;污泥中合成麝香的浓度与进水中生活污水的比例、污水处理量以及污水处理工艺等因素有关.HHCB、AHTN和ADBI间存在良好的线性相关性,显示污泥中合成麝香有共同的来源特征.利用污泥中合成麝香的浓度估算了上海地区人均贡献量,并与欧洲的人均使用情况进行了比较;评价了污泥农用后对土壤可能产生的影响.     

吐纳麝香对东海原甲藻的毒性作用机制

为研究吐纳麝香(AHTN)对海洋微藻的毒性作用机制,以东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)为受试对象,测定5种浓度的AHTN(1,10,50,200和400μg/L)对微藻的生长、光合色素含量、细胞形态结构、细胞膜通透性、抗氧化系统和光合系统的影响.结果表明,AHTN显著抑制东海原甲藻的生长,...     

不同磷石膏添加量与接种菌根对玉米生长及磷、砷、硫吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了不同磷石膏（PG）添加量（0、20、40g·kg-1）和接种3种丛枝菌根真菌（Glomus mosseae（GM）、Glomus aggregatum（GA）、Diversispora spurcum（DS））对玉米生长及其磷、硫、砷吸收的影响.试验结果表明：随磷石膏添加量的提高,土壤有效磷、有效...     

枯草芽孢杆菌对土臭素和2-甲基异冰片的降解动力学特性

土臭素(geosmin,GSM)和2-甲基异冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)是2种普遍存在于养殖水体中的土腥异味化合物,微生物降解是去除这两种物质的有效途径.本文研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解GSM和2-MIB的动力学特性.结果表明,枯草芽孢杆菌对GSM(1 000~2 000 ng·L-1)和2-MIB(1 000~2 000 ng·L-1)具有较好的降解性能,降解率均达90%以上;枯草芽孢杆菌对这些异味化合物的降解符合伪一级反应动力学,其生物降解速率常数(K)范围为0.14~0.41,降解速率不随GSM和MIB初始浓度的变化而变化;枯草芽孢杆菌对GSM降解的最大比生长速率umax为0.311,Monod常数KS为1.73,而在降解MIB过程中枯草芽孢杆菌的生长不符合Monod方程(R2=0.781).     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼卵黄蛋白原mRNA水平的影响

为了研究环境低剂量全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate,PFOS）对水生生物的内分泌干扰效应和可能的作用机制,测定了PFOS对斑马鱼（Brachydanio rerio）肝脏中卵黄蛋白原（vitellogenin,VTG）mRNA水平的影响.将斑马鱼暴露于4个PFOS的环境低剂量浓度组（0.1、1、10、100μg.L-1）中进行21d毒性试验,收集肝脏样品,提取RNA,采用荧光定量PCR（qRT-PCR）分别检测VTG1和VTG3的mRNA水平.结果表明：①PFOS暴露引起雄性斑马鱼肝脏VTG1和VTG3 mRNA水平升高,VTG1 mRNA水平升高与剂量呈正相关,在100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;VTG3的mRNA水平变化与剂量呈倒U型曲线,呈现典型的毒物刺激荷尔蒙效应,在10和100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;②PFOS暴露引起雌性斑马鱼肝脏中VTG1 mRNA水平升高,在10μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异,但在高浓度（10和100μg.L-1）处试验结果误差较大;VTG3 mRNA水平只在10μg.L-1暴露浓度处升高,但相比于对照组均没有显著性差异.试验结果表明PFOS暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,其毒性作用机制可能是类雌激素效应,而肝脏中VTG1和VTG3mRNA水平可能作为PFOS内分泌干扰效应评价的敏感生物标志物,但VTG1和VTG3 mRNA水平的响应曲线呈现基因亚型和性别差异.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚对赤子爱胜蚓的抗氧化酶、代谢酶及其基因表达的影响

多溴联苯醚(PBDEs)是广泛存在于环境中的一种新型持久性有机污染物.四溴联苯醚同分异构体中的BDE-47是多溴联苯醚中最重要的单体之一.试验采用人工土壤培养法,通过亚急性试验,研究了在不同暴露时间阶段下,不同BDE-47剂量对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)抗氧化酶(过氧化氢酶CAT)、代谢酶(谷胱甘肽转移酶GST)以及二者基因表达的影响.结果表明,在暴露14 d和28 d时,CAT活性被诱导上升并且差异显著;GST活性变化差异不显著;CAT基因表达水平在第14 d时呈现抑制效应,在后续的第28 d和第42 d基因表达水平上调;GST基因表达水平整体呈现诱导效应,并且差异显著,随着暴露时间的增加,低毒处理组(10、50 mg·kg-1)的基因表达水平逐渐下调至低于对照组的水平,高毒处理组(100、200 mg·kg-1)的基因表达量仍高于对照组水平;在BDE-47的暴露试验中,CAT与GST活性及其基因表达水平两项指标对低毒处理组较高毒处理组更为敏感.     

城市污水处理厂Candidatus Accumulibacter的菌群结构及定量分析

Candidatus Accumulibacter是污水生物除磷系统中的优势聚磷菌.本研究采用编码聚合磷酸盐激酶的功能基因(polyphosphate kinase 1gene,ppk1)作为遗传标记,对9个污水处理厂共12个活性污泥样品中Accumulibacter的进化枝水平的丰度及其菌群结构进行了研究.实时定量PCR(Quantitative PCR,QPCR)的结果显示,Accumulibacter的6个进化枝(IA、IIA、IIB、IIC、IID、IIF)均存在于12个污泥样品中.A2O及其改良工艺中总Accumulibacter丰度最高,达到总菌的22.77%.所有样品中Accumulibacter均以Type-II为主,其中,IIC、IID的丰度均达到了108cells·g-1(以MLSS计),占Accumulibacter的平均比例分别为75.34%和14.87%,是污水处理厂中的优势聚磷菌.分支IA丰度最低,占总Accumulibacter比例平均只有0.32%.系统发育分析结果显示,每个样品中Accumulibacter分支多样化,均含有IIA、IIC、IID分支.QPCR和系统发育分析都证实了生物除磷效果与Accumulibacter的群落结构密切相关,除磷效果不好可能和IID占总Accumulibacter比例较高有关.     

稀有鮈鲫HMGR基因全长克隆及雄鱼经五氯酚暴露基因表达的分析

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGR)是甲羟戊酸(mevalonic acid,MVA)途径中的第一个关键限速酶.克隆稀有鮈鲫HMGR基因全长,分析该基因在不同组织及雄鱼经不同浓度五氯酚(pentachlorophenol,PCP)暴露的表达差异,探索PCP对类固醇激素前体(胆固醇)合成水平基因转录调控的内分泌干扰机制.采用同源克隆策略及cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE),从稀有鮈鲫肝脏中首次克隆得到3 101碱基(bp)的HMGR基因cDNA全长,基因命名为GrHMGR(GenBank accession No:KF885724).GrHMGR编码884个氨基酸,系统发育树分析表明,GrHMGR编码的蛋白与其他鱼类来源的HMGR氨基酸序列同源性较高.Real-time PCR分析表明GrHMGR的表达有组织特异性,在大脑,性腺和肝脏中均有表达,性腺中表达量最高.稀有鮈鲫雄鱼经不同浓度PCP暴露后,GrHMGR在大脑和性腺的表达随PCP浓度的增加显著下降,然而在肝脏组织中表达趋势有所不同.HMGR的表达下降会减少胆固醇的合成.说明PCP暴露会通过干扰稀有鮈鲫的胆固醇合成途径,进而对内分泌系统产生影响.     

Hepatoprotective and antioxidant effects of dietary Glycyrrhiza polysaccharide against TCDD-induced hepatic injury and RT-PCR quantification of AHR2, ARNT2, CYP1A mRNA in Jian Carp (Cyprinus carpio var. Jian)

To evaluate the protective effects of Glycyrrhiza polysaccharide (GPS) against 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD)-induced hepatotoxicity in Jian carp, the fish were fed diets containing GPS at doses of 0.1, 0.5 and 1.0 g/kg for 60 days before an intraperitoneal injection of 0.6 μg/kg TCDD at a volume of 0.05 mL/10 g body weight. At 72 hr post-injection, blood and liver samples were taken for biochemical analysis and the fish liver samples were used for the preparation of pathological slices. The results showed that increases in alanine aminotransferase (GPT), aspartate aminotransferase (GOT), lactate dehydrogenase (LDH), and alkaline phosphatase (AKP) in serum induced by TCDD were significantly inhibited by pre-treatment with 1.0 g/kg GPS. Following the 1.0 g/kg GPS pre-treatment, total protein (TP), albumin (Alb), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), total antioxidant capacity (T-AOC) and superoxide dismutase (SOD) activities in liver tissue increased significantly, malondialdehyde (MDA) formation (P < 0.05 or P < 0.01) was significantly inhibited, and the expression of cytochrome P4501A (CYP1A), aryl hydrocarbon receptor 2 (AHR2) and aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator 2 (ARNT2) mRNA (P < 0.05) was significantly enhanced. Histological observations on fish liver were obtained by preparing paraffin tissue sections via HE staining, and the results showed that histological changes were obviously reduced by 0.5 and 1.0 g/kg GPS. GPS significantly reduced liver tissue damage caused by TCDD. Overall, these results proved the hepatoprotective effect of GPS in protecting against fish liver injury induced by TCDD, and supported the use of GPS (1.0 g/kg) as a hepatoprotective and antioxidant agent in fish.     

邻苯二甲酸二丁酯对短裸甲藻的抑制机制研究

为揭示化感物质邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)对短裸甲藻(Gymnodinium breve)的抑制机制,研究了DBP对短裸甲藻丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量、亚显微结构、不同超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的影响.结果表明,DBP引起了细胞MDA的积累,3 mg.L-1的DBP处理组在72 h处出现最大值,为0.34μmol.(109cells)-1,是对照组的2.3倍;细胞膜出现大量突起,细胞内形成大量液泡,膜结构解体最终空洞、死亡.CuZn-SOD位于藻细胞质,在DBP影响下,活性升高,表明藻细胞质(包括细胞膜)内积累的ROS诱导了酶的活性;而位于线粒体的Mn-SOD活性降低,可能是由于ROS在线粒体内积累过度导致其失活,DBP可能通过作用于短裸甲藻线粒体和细胞膜,从而引起藻细胞氧化损伤,最终导致细胞空洞化死亡.该结果对赤潮化感抑制剂的实际应用具有理论指导作用.     

GC-MS和GC-ECD同时在线观测本底大气中的HCFC-142b

2010年5月～2011年5月,利用自组装气相色谱-质谱联用法(GC-MS)和气相色谱-电子捕获检测法(GC-ECD)在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了二氟一氯乙烷(HCFC-142b)在线观测对比实验,GC-MS和GC-ECD系统分析精度分别为0.23%和0.88%.观测期间HCFC-142b浓度变化范围约为21×10-12～355×10-12;通过独立样本T检验P>0.05,表明两种方法获得的HCFC-142b浓度数据无显著性差异;对两套系统观测浓度数据的差值分析表明,造成两套系统观测浓度间微小差别的主要因素是空气样品时间分辨率和观测精度.利用局部近似回归法进行本底值筛分,GC-MS和GC-ECD法获得的本底浓度均值差、中值差、25和75百分位数值差均优于系统观测精度.两种方法捕获HCFC-142b污染过程一致,污染浓度均具有夏秋高冬低的特点;两种方法观测HCFC-142b污染浓度的年变化趋势一致.     

金黄色葡萄球菌聚磷特性研究

在厌氧/好氧交替环境下,对一般不认为是典型聚磷菌的金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)纯菌的释磷、聚磷行为和碳源利用情况进行了研究,并考察了其对实际生活污水中磷的去除效果.结果表明,正常好氧条件下培养的金黄色葡萄球菌,改为厌氧培养5h后就有明显的释磷行为;在紧接下来转为好氧培养时会快速吸磷,6h时的吸磷量达水中总磷的65%,菌体含磷量由之前的0.98%增加到2.30%.染色观察显示,厌氧培养后菌体内聚羟基丁酸(PHB)颗粒显著增多,转为好氧培养后胞内聚磷颗粒增多.经过厌氧/好氧交替运行4个周期后菌体的含磷量就由初期的0.8%增至4.6%,但每个环境交替周期内吸磷量并未显著增加,且在厌氧/好氧交替的第1个周期,金黄色葡萄球菌即具有明显释磷、吸磷行为.该菌在厌氧阶段可利用包括蛋白胨、葡萄糖等大分子有机物在内的多种碳源释磷;其对实际生活污水磷的去除率高达98.2%.因此,金黄色葡萄球菌具有典型的聚磷菌特征,其聚磷时可利用的碳源可以是VFAs之外的蛋白质和葡萄糖,且其聚磷能力不需要诱导,是其与生具有的本性.