应用BLM研究辽河与太湖水体中镉对大型溞急性毒性

应用生物配体模型(BLM)所得累积半致死浓度(LA50)预测我国辽河与太湖4个点位Cd对大型溞的急性毒性,同时与实际水样Cd的加标实验结果对比。生物急性毒性试验的48 h-LC50(183.74~267.31μg/L)与BLM预测的48 h-LC50(134.91~376.35μg/L)结果具有较好的一致性,表明以大型溞急性毒性数据所调整LA50为基础的预测结果较为可靠。其中太湖点位水样Cd的毒性高于辽河点位,可能是辽河点位较高溶解性有机碳(DOC)和碱度浓度对Cd的毒性具有一定的影响。     

应用生物配体模型（BLM）研究辽河与太湖水体中铜对大型溞的急性毒性

应用生物配体模型(BLM)预测我国辽河与太湖的丰水期和枯水期4个点位铜对大型溞的急性毒性(48 h-LC50),与实际水样的毒性试验结果进行比较.结果表明,在辽河红庙子、太湖平台山和拖山这3个点位中的BLM预测48 h-LC50值为232.75~411.49μg·L-1,实测48 h-LC50值为134.55~350.00μg·L-1,两者具有较好的一致性,而辽河通江口点位,丰水期和枯水期BLM预测48 h-LC50值与实测值相差较大.BLM预测结果与实测结果得到的水效应比(WER)范围分别为2.18~5.79与1.88~11.15,均大于1.各点位的枯水期Cu对大型溞的急性毒性均大于丰水期,可能是Cu与溶解性有机质(DOC)络合降低了其毒性.     

Biotic Ligand Model的简化模型及预测性能评价

通过检索4物种(Fathead minnow、D.magna、D.pulex、Rainbow trout)在地表水中实测的铜半致死浓度(Observed_LC50),及Biotic Ligand Model(BLM)预测其半致死浓度(Predicted_LC50),得到4物种的预测精度依次为0.075、0.52、0.96、0.29,模型对Fathead minnow与Rainbow trout的预测性能较差.在此基础上,分析显示预测误差值与LA50呈指数关系,表明LA50值并非常数值.通过对BLM的LA50的校正,Fathead minnow与Rainbow trout的预测精度升为0.59、0.42.通过分析LA50与硬度的关系,发现BLM在软水环境中预测效果较差.另外,随机均匀生成500组水质参数组,通过BLM预测,筛选出4项敏感参数为DOC、pH、HCO-3浓度及温度,并建立相应物种的LC50与其的多元线性关系,大大简化了生物配位模型.     

湘江衡阳段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的分布特征研究

采用ICP-MS研究湘江衡阳段上覆水、悬浮颗粒物、表层沉积物及孔隙水中重金属的含量及分布特征.结果表明,湘江衡阳段主要的重金属污染元素是Cd,上覆水中Cd的平均含量为0.26μg·L-1,高于美国水质基准的持续基准浓度CCC(USEPA2009),已经对部分水生生物表现出潜在的毒性效应;悬浮颗粒物和表层沉积物中Cd的富集含量较高,分别为42.03μg·g-1和29.62μg·g-1,达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平TEL的70倍和50倍,其中,从沉积物中取得的孔隙水中Cd平均含量为3.8μg·L-1,该值是CCC的15倍甚至高于最大基准浓度(CMC),已经对部分水生生物表现出实际的急性毒性效应.湘江衡阳段重金属的空间分布特征表现为中下游污染较上游严重,在衡阳水口山地区等污染企业密集区,重金属含量较高,表明人类活动输入已经成为湘江重金属的重要来源.研究结果还表明,悬浮颗粒物及沉积物相作为水体重金属污染物的主要赋存介质,对重金属污染的迁移、沉积、转化及生物富集作用具有决定性的意义,其重要性不容忽视.     

太湖重点区域水环境中邻苯二甲酸酯的污染水平及生态风险评价

为了解太湖重点区域水环境中邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)的污染情况,对丰水期、枯水期和平水期目标区域的水体和沉积物中6种PAEs进行分析,3个水期水体中PAEs浓度分别为1.6~11.2μg·L-1(平均值3.68μg·L-1)、nd~6.21μg·L-1(平均值1.3μg·L-1)和nd~1.72μg·L-1(平均值0.48μg·L-1),从上游至下游未呈现明显浓度变化,其中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[di(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP]对ΣPAEs浓度的贡献比较大,邻苯二甲酸二正丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)在某些采样点高于国内标准.沉积物中PAEs含量范围在0.74~6.90μg·g-1(平均值2.64μg·g-1),主要成分是DBP和DEHP.生态风险评价的结果表明,DBP和DEHP是重点区域中最主要的风险因子;沉积物PAEs中所有种类的含量均未超过风险评价低值(effect range low,ERL),对生物的潜在危害较小.与国内外河流、湖泊与河口等沉积物中PAEs污染水平比较,太湖重点区域水环境中PAEs污染属于中等水平.工业污染和城市活动是水环境中邻苯二甲酸酯的主要来源.     

山东省降雨和降雪中溶解有机碳、溶解无机碳和总氮的浓度变化及来源分析

测定了2014年山东省青岛、烟台和泰安三地32场降雨和4场降雪中溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和溶解总氮(DN)的浓度.结果显示,降雨和降雪中DOC、DIC和DN的浓度具有很大的变化区间,范围分别为28~616μmol·L-1、22~371μmol·L-1和10~355μmol·L-1,平均浓度与其他研究报道的我国其它地区降雨中的浓度相当,但高于世界其它地区降雨中的相应浓度.溶解碳和溶解氮是山东降雨中重要的化学污染组分.分析发现,相对于陆地生成的降雨,海洋生成的降雨中含有较低的DOC、DIC和DN,说明雨水中溶解的碳和氮主要来自陆地人类向大气的排放.碳-14同位素分析结果证实,降雨中的DOC具有很老的年龄(平均达2840 a),主要来自化石燃料的排放,而雨水中的DIC主要来自大气中含碳酸盐的悬浮颗粒物的溶解;人类的排放也是造成雨水中高浓度DN的主要来源.计算结果表明,2014年山东降雨年输送通量分别为:DOC 1.51 g·m-2·a-1(以C计)、DIC 0.86 g·m-2·a-1(以C计)、DN 1.18 g·m-2·a-1(以N计),DOC通量与世界各地的降雨中DOC通量相当.降雨和降雪过程不仅是去除大气中可溶性碳氮污染物的重要途径,同时也是全球碳和氮循环过程中的重要一环.局部地区富营养化的降雨过程亦可能对陆地和海洋生态系统产生不可忽视的影响.     

西藏普莫雍错湖芯沉积物中重金属的垂向分布特征及生态风险评估

2008年7月采集了青藏高原南部普莫雍错的湖芯沉积物样品,利用微波消解和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析了样品中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Mn和Fe的含量,其平均浓度分别为26.4μg·g-1、6.64μg·g-1、16.2μg·g-1、26.2μg·g-1、50.2μg·g-1、0.363μg·g-1、16.8μg·g-1、0.302 mg·g-1和9.84 mg·g-1,略高于南极沉积物,但低于人类影响较大的云南滇池、内蒙古岱海、北美五大湖和太湖相应浓度,处于较低浓度水平.重金属垂向浓度分布波动较小,表层浓度较高.主成分分析和聚类分析结果表明,有机质和Mn受地表径流陆源碎屑输入影响较大,而其他重金属主要受天然成岩风化及大气沉降影响.采用沉积物质量基准法和潜在生态风险指数法进行生态风险评估,结果表明普莫雍错沉积物中重金属的生态风险水平较低.     

铜对大麦(Hordeum vulgare)的急性毒性预测模型——生物配体模型

采用水堵的方法研究了Ca2 、Mg2 、K2 、Na2 和pH对大麦铜急性毒性的影响程度,并建立了一种用于预测铜对大麦急性毒性的生物配体模型(BLM).结果表明,高活度Mg2 (1.21 mmol·L-1和1.65 mmol·L-1)显著增加了大麦根伸长的半抑制浓度EC50(Cu2 )(以自由Cu2 活度表示),而Ca2 、K2 、Na2 对EC50(Cu2 )的影响没有达到显著水平.培养液中铜的形态分析和相关分析表明,pH值通过改变羟基铜(CuOH )的含量而影响铜的毒性.根据生物配体模型理论,估计了Cu2 、Mg2 、CuOH 和生物配体的络合平衡常数,分别为LogKCuBL=6.57,logKCuOHBL=7.03,logKHgBL=3.00.在此基础上通过计算得出,当50%的大麦根伸长被抑制时需络合66%的生物配体位点,利用上述参数建立的生物配体模型预测的EC50在实测值的2倍范围之内,远远低于仅考虑自由Cu2 毒性的12倍预测范围.结果说明,考虑了Mg2 竞争和CuOH 毒性建立的生物配体模型能够准确地预测铜对大麦的急性毒性.     

广州市主要饮用水源中重金属健康风险的初步评价

对广州市主要饮用水源地水中重金属浓度进行了调查研究,并应用US EPA推荐的健康风险评价模型对饮用水源地水中重金属的健康风险作了初步评价.结果表明,西江断面、北江断面、东江断面重金属的平均浓度范围分别为Cd 0.21～3.96μg·L-1,As 1.16～13.75μg·L-1,Cr0.96～13.16μg·L-1,P...     

水体BTEX污染对大型溞和霍普水丝蚓的毒性效应及水环境安全评价

以大型溞(daphnia magna)和霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为受试生物,研究了甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物(BTEX)的水生生态毒性效应.结果表明,3种污染物对大型溞和霍普水丝蚓毒性影响呈明显的剂量-效应关系,且毒性作用随暴露时间延长而增加.水体中甲苯、乙苯和二甲苯污染对大型溞的24h EC50分别是172.1、50.1和63.6 mg·L-1,48h EC50分别是136.9、42.9和50.3 mg·L-1;对霍普水丝蚓的24hLC50分别是194.8、71.9和88.0 mg·L-1;48h LC50分别是185.2、46.8和75.6 mg·L-1;96h LC50分别是170.4、38.8和71.9 mg·L-1.根据3种污染物对2种受试生物的毒性试验结果,预测水体中甲苯、乙苯和二甲苯的安全浓度sc分别为13.7、3.9和5.0 mg·L-1,最大允许浓度MPC分别为1.4、0.4和0.5 mg·L-1.     

Piriformospora indica confers cadmium tolerance in Nicotiana tabacum

Piriformospora indica, a root-colonizing endophytic fungus of Sebacinales, promotes plant growth and confers resistance against biotic and abiotic stresses. In order to confirm the influence of P. indica on growth, proline, malondialdehyde (MDA), chlorophyll, and cadmium (Cd) amounts in Nicotiana tabacum under Cd stress, hydroponics, pot and field trials were conducted. The results showed that P. indica can store Cd in plant roots and reduce leaf Cd content, reduce the concentration of MDA, and increase the proline and chlorophyll content and the activities of catalase, peroxidase, and superoxide dismutase under hydroponic Cd stress. RT-PCR analysis showed that the relative expression level of genes Gsh2, TaPCS1, oas1, GPX, and Hsp70 in colonized plants was 4.3, 1.4, 2.9, 1.7, and 6.9 fold higher than in un-colonized plants respectively. Cd exposure significantly reduced un-colonized plants'' agronomic traits compared to P. indica-colonized ones. Our results suggested that P. indica can sequester Cd in roots, so that much less cadmium was transported to leaves, and the increased concentrations of antioxidant enzymes, pigments and proline contents, as well as the higher expression of stress-related phytochelatin biosynthesis genes in P. indica-inoculated plants, may also serve to protect N. tabacum plants against oxidative damage, enhancing Cd tolerance.     

Uptake of radioiodide by Paenibacillus sp., Pseudomonas sp., Burkholderia sp. and Rhodococcus sp. isolated from a boreal nutrient-poor bog

Radionuclides, like radioiodine(~(129)I), may escape deep geological nuclear waste repositories and migrate to the surface ecosystems. In surface ecosystems, microorganisms can affect their movement. Iodide uptake of six bacterial strains belonging to the genera Paenibacillus,Pseudomonas, Burkholderia and Rhodococcus isolated from an acidic boreal nutrient-poor bog was tested. The tests were run in four different growth media at three temperatures. All bacterial strains removed iodide from the solution with the highest efficiency shown by one of the Paenibacillus strains with 99% of iodide removed from the solution in one of the used growth media. Pseudomonas, Rhodococcus and one of the two Paenibacillus strains showed highest iodide uptake in 1% yeast extract with maximum values for the distribution coefficient(K_d) ranging from 90 to 270 L/kg DW. The Burkholderia strain showed highest uptake in 1% Tryptone(maximum K_d170 L/kg DW). The Paenibacillus strain V0-1-LW showed exceptionally high uptake in 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth(maximum K_d 1,000,000 L/kg DW). Addition of 0.1% glucose to the 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth reduced iodide uptake at 4℃ and 20℃ and enhanced iodide uptake at 37℃ compared to the uptake without glucose. This indicates that the uptake of glucose and iodide may be competing processes in these bacteria. We estimated that in in situ conditions of the bog,the bacterial uptake of iodide accounts for approximately 0.1%–0.3% of the total sorption of iodide in the surface, subsurface peat, gyttja and clay layers.     

模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

人金属硫蛋白基因(MT1E)在毕赤酵母中的表达及其铬抗性

金属硫蛋白(Metallothionein,MT)是一类富含半胱氨酸的蛋白质,巯基含量丰富,其半胱氨酸上的巯基对重金属离子有极强的结合力,能够结合重金属形成无毒或低毒的络合物,具有重金属解毒的功能.本文根据已公布的人金属硫蛋白基因MT1E序列,用Vector NTI 7.0软件设计合成12条寡聚核苷酸片段,并拼接得到MT1E完整基因.将测序正确的MT1E基因克隆至酵母表达载体pPIC9K,酶切验证后的阳性克隆命名为pPIC9K-MT1E,含有该重组基因的毕赤酵母工程菌命名为GS115/pPIC9K-MT1E.通过酶联免疫(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)方法检测到GS115/pPIC9K-MT1E工程菌发酵液有金属硫蛋白酶活性,表明人金属硫蛋白MT1E基因能在毕赤酵母GS115菌株中正确分泌表达.铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)重金属抗性分析表明,工程菌GS115/pPIC9K-MT1E对Cr(Ⅵ)的抗性较强,有解毒重金属Cr(Ⅵ)的能力.     

黄连根茎浸提物对隆线溞的急性毒性作用

黄连根茎和制剂具有抗菌等作用,广泛用于水产养殖.试验以隆线溞单克隆生物株为供试生物,研究了不同浓度的黄连根茎浸提物(Coptis chinensis root extracts,CRE)对隆线溞泳动能力、存活率及趋光性的影响.结果表明,黄连根茎浸提物对水溞具有急性毒性,半致死浓度半抑制浓度趋光指数显著改变的浓度,后者仅4.27 mg·L-1(以CRE浓度计),远远低于防治鱼病黄连进入水体的浓度.因此,水产养殖使用黄连药物对水溞存在生物毒性.此外,导致隆线溞趋光指数显著改变的CRE浓度比半致死浓度低30.62~36.51倍,测试时间从48 h或24 h缩短到3 h,且容易观察,利用隆线溞趋光性的改变可快速监测CRE对其的毒害作用.在水产养殖中,如果滥用黄连制剂,会影响水生食物链,导致水生态系统失衡.     

凤眼莲化感物质对铜绿微囊藻、斜生栅藻生长及细胞数相对比例的影响

为探索化感物质在蓝藻水华治理方面的应用潜力,选取在凤眼莲根系分泌物中发现的5种化感物质（亚油酸、亚油酸甘油酯、丙酰胺、N-苯基—2-萘胺和壬酸）,研究了3种剂量下（0.1、1.0、10.0mg.L-1）其对单一、混合培养铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响.结果发现,化感物质成分、剂量和藻类培养方式对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长...     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

铜绿假单胞菌对白腐菌产木质纤维素降解酶的影响

采用固态发酵的方法,考察了两株不同型号的铜绿假单胞菌（AB93066和ATCC9027）对白腐菌（黄孢原毛平革菌）产木质纤维素降解酶（木素过氧化物酶LiP、锰过氧化物酶MnP和羧甲基纤维素酶CMCase）的影响,并对酶提取液的pH值、表面张力及稻草降解残渣中挥发性有机质含量的变化进行了分析.结果表明,添加5.72%的A...     

大气CO2浓度升高对红三叶和高丹草Cs、K竞争吸收与转运的影响

水培条件下,研究了大气CO2浓度升高对红三叶(Trifolium Pratene L.)和高丹草(Sorhum vulgare x Sorghum.vulgare var.sudanense hybrids)在不同铯(Cs)浓度(0、200、500、1000μmol·L-1)下生物量、铯和钾的竞争吸收及转运的影响.结果表明,大气CO2浓度升高显著提高了2种植物叶、茎和根各部位的生物量,其中,红三叶各部生物量分别提高了42.6%、66.2%和45.0%,高丹草分别提高了17.4%、18.9%和22.3%.大气CO2浓度升高提高了红三叶和高丹草叶片及茎中的Cs含量,提升比例最大的为红三叶的茎(达9.7%),同时显著提高了2种植物对Cs的转运系数及红三叶的茎和根中Cs/K的区别系数.对于红三叶,大气CO2浓度升高引起叶片K含量略微增加,而茎和根系中K含量显著降低;对于高丹草,大气CO2浓度升高引起叶片和茎中K含量增加,而根系中K含量降低.2种植物对Cs的吸收都与介质中Cs浓度呈显著的线性相关,溶液中Cs浓度的增加提高了红三叶和高丹草的Cs/K区别系数,并且Cs的添加不仅对红三叶和高丹草的生物量都起到了一定的抑制作用,同时还降低了2种植物对钾的吸收.在正常的CO2浓度下,1000μmol·L-1Cs处理可使2种植物叶、茎和根中的K含量分别降低10.4%、13.3%、32.5%(红三叶)和18.3%、42.1%和38.9%(高丹草);在大气CO2浓度升高的条件下,分别降低12.2%、22.0%、35.0%(红三叶)和17.9%、38.7%、34.6%(高丹草).     

纳米氧化铜对酿酒酵母的细胞毒性机制研究

以模式生物酿酒酵母BY4741为研究对象,测定了不同粒径的纳米CuO(CuO-NPs)及常规CuO在SD-Ura培养基中的水合粒径和溶出的可溶性铜含量,研究了CuO-NPs、常规CuO和Cu2+对酿酒酵母的细胞毒性效应及胞内活性氧(Reactive Oxide Species,ROS)的产生.结果发现,CuO-NPs对酵母的细胞毒性远大于常规CuO,而Cu2的细胞毒性最强,不同粒径的CuO-NPs对酵母的细胞毒性无显著性差异.酵母受试不同形态的铜4h后,常规CuO有30.75％～51.25％的可溶性铜溶出,而CuO-NPs溶出的可溶性铜高达77.32％～ 100％,且溶出的可溶性铜受pH的影响.Cu2产生的ROS最多,CuO-NPs产生的ROS的平均荧光强度(Mean fluorescence intensity,MFI)在1265～2329之间,但两者之间无显著性差异,常规CuO产生的ROS的平均荧光强度最低,约1000.上述试验表明,CuO-NPs对酵母的细胞毒性主要是由可溶性铜和ROS引起的,团聚作用和尺寸效应对CuO-NPs的毒性影响不明显.该结果可为纳米金属氧化物的安全性评价提供科学依据.