纳米ZnO对嗜热四膜虫的生态毒性研究

为评价纳米ZnO的生态安全性,研究了其对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)的水生生态毒性. 显微成像表明,嗜热四膜虫食物泡是摄取纳米ZnO的主要部位. 低ρ(纳米ZnO)对嗜热四膜虫的增殖具有促进作用(即“兴奋反应"),其中100 mg/L时促进作用最明显,随着ρ(纳米ZnO)的进一步增加,其对嗜热四膜虫增殖的促进作用逐渐减弱. 随着时间的延长,“兴奋反应"逐渐减弱. 纳米ZnO能降低嗜热四膜虫的超氧化物歧化酶活性,且ρ(纳米ZnO)越高,抑制效应越强. 纳米ZnO使嗜热四膜虫自由基清除能力下降,可能是其产生毒害作用的主要原因之一.      

3种氯酚对噬热四膜虫的毒性效应

以原生动物噬热四膜虫作为受试生物,研究了3种氯酚的急性毒性和遗传毒性及环境因子对污染物的生物效应,探讨了水体硬度对3种氯酚生物毒性的影响.结果表明,3种氯酚毒性大小依次为五氯酚(PCP)>2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)>2,4-二氯酚(2,4-DCP),表明随着氯原子数目的增加,生物毒性增强.硬度实验结果显示随水体硬度升高,3种氯酚对四膜虫的急性毒性先降低后增加,但不同的水体硬度下2,4-DCP对四膜虫的24、48、72和96 h EC50值分别为3.69、3.54、3.02和2.34 mg·L-1;2,4,6-TCP分别为3.23、2.83、2.56和1.97 mg·L-1;PCP分别为0.63、0.45、0.34和0.28 mg·L-1,3种氯酚的EC50值分别在同一数量级上,表明对四膜虫的毒性影响不大.采用单细胞凝胶电泳技术(SCEG)研究了3种氯酚对四膜虫核DNA的损伤作用,结果显示氯酚类化合物具有细胞毒性,彗星实验可以较好地指示氯酚类化合物的遗传毒性.     

稀土元素对四膜虫的异常作用研究*

为探讨稀土元素是否有毒性作用，本工作仍以原生动物上海四膜虫为材料，侧重研究稀土元素对其细胞核和有性生殖的影响。选择了镧、铈、钕和镱等4种稀土元素，分别在它们对四膜虫繁殖的促进浓度(2～40rag/L)和抑制浓度(20～300mg/L)时，观察诱发微核产生以及四膜虫接合生殖的情形。结果表明，这4种稀土元素不仅能诱发上海四膜虫产生微核，而且对它的生殖过程也有一定的影响。     

汞和农药安绿宝对四膜虫的毒性

采用梨形四膜虫为实验生物评价了汞离子和安绿宝农药的毒性。结果表明,随着H~(2+)和安绿宝浓度的增高,梨形四膜虫细胞的增长繁殖明显降低。24b最低影响浓度Hg~(2+)为0.001mg/L,安绿宝为0.01mg/L,48h最低影响浓度同24h。在高浓度下,四膜虫的毒性效应为细胞变形,缩小和运动异常,甚至仑部致死。用个体计数法和透光度法判断Hg~(2+)和女绿宝的毒性结果一致。梨形四膜虫是一种非常好的实验生物。     

3种典型有机污染物对2种水生生物的急性毒性及安全评价

在实验室条件下研究了1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)、硝基苯和毒死蜱这3种典型有机污染物对我国两种本土淡水水生生物霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)的急性毒性效应,并进行生物安全性评价.结果表明,随污染物浓度增加和时间的延长,3种污染物的毒性均明显增强,两种水生生物的死亡率上升,呈明显剂量-效应关系.1,2,4-TCB、硝基苯和毒死蜱对霍甫水丝蚓的96 h半致死效应浓度(96 h-LC50)分别为71.88、285.76和5.50 mg·L-1,对四膜虫的96 h-EC50分别为15.58、140.22和14.69 mg·L-1.3种典型污染物的毒性评估结果表明,1,2,4-TCB对霍甫水丝蚓表现为中等毒性,硝基苯为低等毒性,而毒死蜱则表现为高等毒性;3种污染物对嗜热四膜虫的毒性顺序依次为:1,2,4-三氯苯毒死蜱硝基苯.研究结果将为开展水生态风险评估,制定和完善我国水质基准提供本土数据支持.     

六氯苯对原生动物四膜虫的生物毒性实验室研究

以原生动物嗜热四膜虫(TetrahymenathermophilaBF5)为靶生物,在PPYS培养基和无机盐培养基中,研究了生长稳定期间的四膜虫暴露于50μg/L、250μg/L和1000μg/LHCB的中短期生物毒性。研究结果表明,PPYS培养基中50μg/L的HCB对四膜虫的生长表现为促进作用,在试验时间内,四膜虫数量增加5%～15%。250μg/L和1000μg/L的HCB发生抑制作用。在250μg/L和1000μg/L的HCB中培养96h,四膜虫的数量分别降低到在同一时间无HCB存在情况下数量的63%和35%,168h时分别为42%和24%。在无机盐培养基中,3种浓度的HCB均对四膜虫的生长产生抑制作用,而且表现为急性和短期毒性。暴露于50μg/L、250μg/L和1000μg/L的HCB中96h,四膜虫的数量分别减少到同一时刻无HCB存在情况下数量的34%、24%和10%。可见,培养体系中营养物质的存在,可以降低和缓解HCB对四膜虫的生物毒性。     

应用梨形四膜虫快速监测水质初探

梨形四膜虫(T.pyriformis)是一种分布广泛、取材容易、培养方法简单的单细胞原生动物。应用其急性或慢性毒性试验的原理来快速监测水质,不但方法简便,而且成本低廉,因此很有希望成为一种理想的水质监测生物。 已有文章报道过重金属对四膜虫的半致死的毒性作用,对四膜虫细胞分裂的影响。本试验以纯培养的梨形四膜虫受单一的有机或无机毒物污染后所引起的急性致死结果为依据,探讨毒物浓度与致死时间的关系,同时结合实际污水处理生产来评价梨形四膜虫运用于快速监测污水的可行性,并以     

不同填埋时间、不同季节的垃圾渗滤液生物毒性

以武汉市7个城市生活垃圾填埋场渗滤液作为研究对象,探讨不同填埋时间、不同季节渗滤液的生物毒性变化以及理化指标与生物毒性效应的相关性.毒性实验采用嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)作为试验生物,进行了渗滤液对受试生物的24 h半数致死浓度LC50和生长抑制测定.结果表明,不同填埋时间的渗滤液LC50在0.84%~12.15%之间;随着填埋时间延长,渗滤液LC50有增大的趋势,急性毒性逐渐减小,但渗滤液对嗜热四膜虫种群的生长抑制没有减少的趋势.不同季节渗滤液的LC50没有明显的规律性,夏季的渗滤液LC50较小,急性毒性较强;不同季节的渗滤液对嗜热四膜虫的生长抑制情况不同,春季渗滤液的生长抑制作用最小.渗滤液理化指标与LC50无显著相关性,而渗滤液对嗜热四膜虫种群的生长抑制作用随着COD、BOD5、NH4+-N和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)的增加而增强.     

用梨形四膜虫繁殖抑制试验作为毒理指标的探讨

梨形四膜虫(Tetrahymera Pyrifermis)为单细胞真核动物.国内有利用直接计数法获得重金属对其细胞分裂影响的报告.国外有用测定其脱氢酶活性,评价重金属对四膜虫影响的研究.我们用比浊法,评价了六种环境毒物对四膜虫的影响.     

水溶性有机物对土壤中菲的生态毒性影响

采用生物培养和物理化学试验,研究了水溶性有机物(DOM)对土壤中phe生态毒性的影响.结果表明,本研究所用DOM均具有表面活性;小麦根phe毒害的敏感区间为0～200mg/kg,200mg/kg是土壤中phe的50%小麦根伸长抑制率浓度.DOM的存在会降低phe的生态毒性,但是降低程度与其疏水性馏分含量和表面活性有关,且phe生态毒性的降低程度随DOM浓度的增大而增大.本研究的结果说明DOM能减轻土壤中phe的生态毒性.     

含荧光素酶四膜虫B2086-LUC全细胞生物传感器的构建及其对重金属离子的响应

为了获得可用于快速检测环境中重金属污染的全细胞生物传感器,本研究将含有HA标签的萤火虫荧光素酶(LUC)基因重组到含有四膜虫金属硫蛋白MTT1启动子和微管蛋白终止子序列的载体pBX中,获得重组质粒pBX-LUC,用基因枪粒子轰击法将pBX-LUC转化入四膜虫细胞中,通过同源重组和巴龙霉素抗性筛选, LUC基因整合到四膜虫大核基因组MTT1 位点,获得含有LUC基因的细胞株B2086-LUC. B2086-LUC对重金属镉和汞的响应敏感,可检测的最低浓度为5~10ng/mL;对铜和锌的响应较弱,可检测的最低浓度为0.5~ 1mg/mL.因此,四膜虫B2086-LUC可作为环境中镉和汞污染快速检测的全细胞生物传感器.     

沉积物和土壤中胶体对氯霉素吸附行为的影响

天然胶体（NCs）在沉积物和土壤中广泛存在,并可影响抗生素等污染物的环境归趋.以氯霉素（CAP）为抗生素代表,选取不同来源的沉积物和土壤样品,结合切向超滤技术、动态光散射、紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱等多种纳米分析技术和方法,揭示了沉积物/土壤中不同相对分子质量NCs对CAP的吸附能力及其影响因素.结果表明,相对分子质量小的NCs自生源贡献率大且腐殖化程度高,而相对分子质量大的NCs以陆源来源为主,且芳环上含有更加丰富的羧基、羟基和羰基等官能团.平行因子分析共识别出4个荧光组分,其中类腐殖质组分是主要成分.基于传统批处理实验探究了沉积物/土壤不同组分对CAP的吸附行为,结果表明,线性模型和Freundlich模型能较好地拟合土样不同组分对CAP的吸附.原始样品、去除有/无机碳样品中的NCs对CAP的吸附率均值分别为4.46%、3.93%和6.61%,说明NCs中的有机碳对CAP的吸附行为具有重要影响.CAP更易被相对分子质量小的NCs吸附,这可能是因为相对分子质量小的NCs腐殖化程度高,芳环上取代基以脂肪链为主,且NCs中的色氨酸类蛋白物质会抑制其对CAP的吸附.冗余分析结果表明,沉积物和土壤NCs对CAP的吸附主要与其NCs来源、芳香性、芳环上的有氧官能团、腐殖化程度和类腐殖物质有关.     

氯霉素对斑马鱼早期发育的毒性效应

通过氯霉素对斑马鱼(Daniorerio)胚胎及仔鱼的毒性暴露实验,研究了氯霉素对斑马鱼早期发育的致死和亚致死毒性效应.结果表明,氯霉素对斑马鱼胚胎的自主运动、心跳和孵化能力均造成了明显的不利影响,并且胚胎和仔鱼在毒性暴露过程中均产生了明显的畸形特征.其中,低浓度的氯霉素对胚胎的自主运动产生抑制作用,而高浓度的氯霉素对其自主运动产生明显的刺激作用.高浓度的氯霉素抑制胚胎和仔鱼的心跳及孵化能力,且对胚胎和仔鱼造成致死效应,其96hLC50值分别为56.6mg·mL-1和116.8mg·mL-1,而低浓度的氯霉素对胚胎和仔鱼产生致畸效应,胚胎和仔鱼表现出的主要畸形特征有心包水肿、卵黄囊肿胀、凝血、脊柱弯曲和鳔缺失.     

碳毡阴极电还原降解氯霉素效能与机制研究

为实现氯霉素（CAP）的稳定高效去除,通过阴极材料筛选优化,构建了以碳毡为阴极的电化学还原体系.实验分别考察了阴极材料、阴极电位、pH、电解质种类和CAP初始浓度对CAP降解效果的影响.结果表明：以碳毡为阴极,电流密度为2.5 mA·cm^-2时,反应30 min后初始浓度为10 mg·L^-1的CAP去除率达到了94.9%,60 min内CAP得以完全去除;CAP中氯的脱除是其降解的重要途径,60 min内氯离子的转化率可达60.5%;碳毡阴极电位降低至-1.4 V （vs.SCE）利于还原降解过程;硝酸根的存在对CAP还原有一定的抑制作用;重复降解实验和扫描电镜（SEM）实验证明了碳毡阴极降解CAP效能的稳定性;通过电子自旋共振（ESR）自由基捕获和猝灭实验初步探讨了CAP的脱氯还原机制,发现原子H^*的生成和电子还原作用是CAP快速降解的主要机制.     

集胞藻胞外聚合物(EPS)与氯霉素的相互作用

通过利用激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱,研究蓝藻集胞藻EPS(胞外聚合物)与CAP(氯霉素)的相互作用.结果表明:EPS含有6个峰,其中峰A(Ex/Em=205/304)、峰B(Ex/Em=230/302)、峰C(Ex/Em=235/354)和峰D(Ex/Em=260/372)为类蛋白峰,峰E(Ex/Em=275/446)和峰F(Ex/Em=350/452)为类腐殖质峰.除峰F外,其他各峰都能被CAP猝灭,说明它们所代表的物质能够与CAP发生作用;而峰F则几乎不被CAP猝灭,即荧光峰F不与CAP发生作用.CAP与EPS中荧光基团的反应属于静态猝灭,生成稳定的不发荧光的EPS-CAP络合物,其有效猝灭常数为3.28～4.49,结合常数为4.54～8.13.EPS与CAP强的络合作用意味着环境中普遍存在的EPS可能深刻地影响CAP在水环境中的迁移与转化.      

不同来源土样胶体对氯霉素吸附行为的影响

选取不同来源沉积物或土壤样品（沉积物A1和A2,天然土壤B1和B2,市售营养土B3）,采用切向超滤与多种纳米分析技术相结合的方法,分析了不同土样中胶体的理化特征及其对氯霉素（CAP）吸附行为的影响.荧光区域积分法结果显示,土样胶体的荧光组分以色氨酸类蛋白质、类富里酸和类腐殖酸为主,络氨酸类蛋白质和溶解性微生物代谢物质存在较少.吸附实验结果表明,B3胶体对CAP的吸附率最大（36.25%）,在胶体浓缩液和超滤液中的分配比例最高（1.91）,但其有机碳归一化结合系数最低（3.93）.与天然土壤相比,河湖沉积物胶体的吸附率较高,但其与CAP的结合能力却较低.冗余分析结果表明,胶体对CAP的吸附主要与其芳香度、有色溶解性有机质丰度、溶解性有机碳浓度及分子量有关;此外,胶体的腐殖化程度、芳环上羧基、羰基等官能团的比重及荧光物质中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸对CAP的吸附行为也具有较大影响.     

基于细菌学研究改性生物炭对抗生素的降解机制

分别选取3个裂解温度下制备的改性生物炭——MBC350,MBC500和MBC700,2种抗生素——磺胺甲噁唑（SMX）和氯霉素（CAP）,考察MBCs对SMX和CAP生物降解的影响及生物降解过程中Pseudomonas stutzeri和Shewanella putrefaciens的细菌学特征.结果表明,在低浓度MBCs培养的细菌体系中,SMX和CAP的去除主要依靠细菌P.stutzeri和S.putrefaciens的生物降解;而在高浓度MBCs培养的细菌体系中,SMX和CAP的去除主要依靠MBCs的吸附.其主要是由于随着MBCs浓度的增加,对SMX和CAP的吸附量提高,同时促进细菌的繁殖,导致溶液中较少的SMX和CAP被细菌生物降解.MBCs提高了P.stutzeri细胞膜中饱和脂肪酸含量,抑制了S.putrefaciens中饱和脂肪酸的合成.特别是P.stutzeri中脂肪酸C10：0和C15：1,cis-10消失;而S.putrefaciens中逆式脂肪酸C14：1,cis-9和C15：1,cis-10生成.此外,应用基因绝对定量技术发现MBCs显著提高了细菌P.stutzeri的基因表达拷贝数,抑制了S.putrefaciens的基因表达拷贝数.但细菌P.stutzeri和S.putrefaciens的基因表达拷贝数均随着MBCs浓度的增加而增加.因此,本研究表明低浓度MBCs有利于SMX和CAP的生物降解,而高浓度MBCs促进细菌的生长量,脂肪酸和基因表达拷贝数.     

生物质炭施用对土壤中氯虫苯甲酰胺吸附及消解行为的影响

分别在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中添加0.5%(质量分数)生物质炭,采用批处理等温吸附实验及室内消解实验测定了CAP的吸附等温线及消解动态,目的是揭示不同类型土壤中施用生物质炭对残留CAP的环境行为影响规律,为评估生物质炭田间施用综合生态效应,评价土壤残留CAP的环境污染风险提供理论依据.结果表明,生物质炭施用可提高土壤对CAP的吸附活性,但提高程度因土壤性质不同而异.有机质含量较高的黑土中添加生物质炭,吸附农药Kd值提高了2.17%,而有机质含量较低的潮土添加等量生物质炭后则提高了139.13%.生物质炭施入土壤后其对农药吸附活性受到不同程度抑制.与施入土壤前比较,生物质炭施入黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中后吸附常数KF,biochar分别降低了96.94%、90.6%、91.31%、68.26%和34.59%.CAP在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中的消解半衰期为115.52、133.30、154.03、144.41和169.06 d,而在添加生物质炭的土壤中消解半衰期分别延长了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75 d.与吸附实验结果一致,生物质炭施入黑土对延缓农药土壤消解作用最小,而潮土中施入生物质炭效果最明显.本研究表明生物质炭施入土壤后可增强对农药的吸附作用,延缓农药的土壤消解,但影响程度与土壤性质有关.