诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应

基于室内培养实验,研究了海洋环境污染物诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应。结果表明,实验浓度范围内,3种微藻生物量都随时间增加而增大,符合Logistic生长模型;诺氟沙星对3种微藻毒性效应差别较大,对新月菱形藻的毒性效应最低,EC₂₀（concentration for 20% of maximal effect）和EC₀₅（concentration for 5% of maximal effect）分别为25.36 mg/L和1.76 mg/L;对盐生杜氏藻的毒性效应较低,EC₂₀和EC₀₅分别为10.54 mg/L和1.25 mg/L;对小球藻的毒性效应最高,EC₂₀和EC₀₅分别为5.33 mg/L和0.01 mg/L;诺氟沙星对三种海洋微藻的抑制率增幅均随浓度增加趋缓。另外,在1 mg/L的浓度下,新月菱形藻的B_f值略高于对照组,这可能与毒性兴奋效应有关;小球藻的指数增长期随着诺氟沙星浓度的增大有着明显缩短的趋势。基于物种敏感性分布,得到诺氟沙星污染物对海洋生态系统的预测非效应浓度（predicted no effect concentration,PNEC）为0.096 mg/L。     

石油烃类污染物对中肋骨条藻和微型原甲藻的毒性效应研究

选择中肋骨条藻（Skeletonema costatum）,微型原甲藻（Prorocentrum minimum）作为受试生物,测定了原油、燃料油分散液（WAF）以及添加溢油分散剂后的乳化液（DWAF）对两种微藻的毒性效应参数。结果表明:低浓度的原油WAF和DWAF以及燃料油DWAF均对中肋骨条藻的生长起促进作用,其中,当原油WAF浓度为0.3 mg/L时,促进作用最强;而原油DWAF浓度低于0.5 mg/L时,开始促进生长,当浓度低至0.1 mg/L时,种群增长速率最大。两种微藻在4种不同石油烃类污染物体系中的96 h-EC₅₀差异较大,96 h-EC₅₀值介于0.07~30.77 mg/L之间;其中燃料油DWAF毒性最强,对中肋骨条藻和微型原甲藻的96 h-EC₅₀分别为0.45 mg/L和0.07 mg/L;而微型原甲藻对原油WAF毒性效应敏感性最低,其96 h-EC₅₀高达30.77 mg/L。     

眼点拟微球藻和近头状伪蹄型藻对抗生素的生理响应及去除效应

抗生素的广泛使用对水生生态环境造成潜在风险。为探讨水体残留抗生素对藻类的毒性作用,分别以海洋微藻眼点拟微球藻和淡水微藻近头状伪蹄型藻为对象,探讨三种典型抗生素（红霉素、诺氟沙星和磺胺嘧啶）胁迫下藻类的生理响应和去除效应。实验结果显示,三种抗生素中红霉素的毒性较强。高浓度红霉素对两种藻类生长均起到抑制作用,低浓度红霉素暴露则会刺激藻类生长,眼点拟微球藻和近头状伪蹄型藻的72 h半数最大有效浓度（EC₅₀）分别为6.13 mg/L和27.7 μg/L。随着红霉素浓度的增加,两种藻类的光合色素含量显著降低（p < 0.05）。藻体内超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性也表现出低浓度红霉素暴露时显著增强,高浓度时则显著受到抑制的现象（p < 0.05）。实验结果表明所选藻类对诺氟沙星和磺胺嘧啶具有一定的生物去除能力。经144 h暴露后,眼点拟微球藻对诺氟沙星和磺胺嘧啶的去除率分别为57%和78.3%,近头状伪蹄型藻在暴露120 h后对诺氟沙星和磺胺嘧啶的去除率分别为51.2%和8.3%。     

纳米二氧化钛增强五价砷对丰年虾的慢性毒性作用

为探究长期暴露下人工纳米材料与其他污染物的联合慢性毒性效应,考察了纳米二氧化钛(titanium dioxide nanoparticles,nano-TiO₂)与五价砷〔arsenate,As(Ⅴ)〕单独或联合暴露对丰年虾(Artemia salina)的慢性毒性效应,观察其存活率、体长、肠道形态及超微结构变化,同时测定了丰年虾对As的累积以及As在丰年虾亚细胞组分中的分布情况. 结果表明:①28 d低剂量As(Ⅴ)暴露导致丰年虾存活率降低, 肠道形态及肠道超微结构损伤,且nano-TiO₂与As(Ⅴ)联合暴露组的毒性效应增强. ②与As(Ⅴ)单独暴露组相比,nano-TiO₂存在条件下丰年虾在暴露前期(第7和14天)对As的摄入及排泄均增加;而暴露后期(第21和28天),nano-TiO₂促进丰年虾排泄As的效应减弱,导致联合暴露组中丰年虾体内As的累积显著增加(P < 0.05). ③与As(Ⅴ)单独暴露组相比,联合暴露组中As在生物解毒组分——热稳定蛋白(heat-stable protein,HSP)组分中的占比下降. 在暴露的第14、21和28天时,联合暴露组中As在HSP组分中的占比较As(Ⅴ)单独暴露组分别显著降低了39.83%±9.54%、43.27%±5.29%和50.91%±7.60%(P均小于0.05). 研究显示,nano-TiO₂可能会抑制丰年虾对As的解毒作用,从而导致As毒性上升.      

有机磷农药对海洋微藻致毒性的生物学研究 Ⅵ.对硫磷对4种海洋微藻的毒性效应

本文报道有机磷农药——对硫磷对４种海洋微藻的毒性效应。实验结果显示：（１）对硫磷对４种海洋微藻有较高的毒性，对藻细胞的生长和分裂有严重的抑制效应。（２）４种海洋微藻对对硫磷的耐受力有一定的差异，按由大到小的顺序依次为新月菱形藻＞盐藻＞金藻＞扁藻。（３）对硫磷能够引起叶绿素ａ的降解，随着浓度的提高，藻细胞叶绿素ａ的含量呈下降趋势。     

磷限制条件下单胞藻胞内磷储量差异机理研究

不同微藻细胞内磷含量的差异,在有害藻华的形成及优势种演替过程中具有重要作用,但对于不同微藻细胞内磷含量的差异的原因仍缺乏了解. 本文采用磷限制培养试验考察了4株典型海洋藻华单胞藻〔三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、多列拟菱形藻(Pseudo-nitzschia multiseries)、球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)〕的细胞内磷含量随时间的变化,并利用Droop模型计算了微藻的最大比生长速率(μ_max)与细胞内磷的最小配额(Q_min),分析了Q_min与藻类性状的响应关系. 结果表明:①4种海洋微藻的细胞内磷含量随时间呈先增后减的趋势,并且细胞内磷含量变化的响应时间和响应程度存在种间差异;②4种海洋微藻的Q_min存在差异,其范围为0.71～1.68 μg/g,4种海洋微藻的比生长速率(μ)与其细胞内磷含量(Q)呈正相关;③Q_min与细胞体积呈显著正相关,Q_min与μ_max可能存在一定的相关关系,即μ_max较大的微藻其Q_min较小. 研究显示,与藻体积、μ_max相比,门水平上的差异可能对Q_min影响较小,而Q_min的较大差异可能是藻类对磷具有不同竞争能力的表现,因而在有害藻华形成过程中出现不同微藻优势种演替的现象.      

壬基酚对胶州湾典型微藻的毒性效应

以胶州湾常见优势藻种中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)为受试生物,考察了壬基酚(NP)对两种海洋微藻的急性毒性效应,同时以超氧化歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量为指标,研究了两种海洋微藻细胞内抗氧化系统对NP氧化胁迫的响应。结果表明,NP对中肋骨条藻和旋链角毛藻生长抑制的96 h-EC50分别为0.13 mg/L和0.22 mg/L,中肋骨条藻对NP的毒性更为敏感。当中肋骨条藻培养体系中NP浓度在0.04～0.16 mg/L和旋链角毛藻培养体系中NP浓度在0.05～0.20 mg/L时,两种海洋微藻体内SOD活性均呈现出先诱导上升后抑制降低的变化趋势,MDA含量则随NP浓度的增大而增大;而在低浓度NP(<0.05 mg/L)胁迫下,96 h实验周期内,两种微藻细胞内SOD活性和MDA含量与不添加NP的对照组相比无显著差异(P>0.05),表明低浓度的NP胁迫下微藻体内诱导产生的抗氧化酶能够及时清除活性氧自由基,防止细胞受到损伤。暴露实验72 h后,两种微藻细胞内的SOD活性和MDA含量与NP作用浓度呈现显著的浓度-效应关系,这表明微藻细胞内SOD活性和MDA含量可以作为生物标志物用于近海水体中NP生态风险评价。     

光生物反应器内CO2传输与微藻固碳性能强化

CO₂气体可为微藻光合作用提供必需的碳源,CO₂在藻液中的混合、溶解及传输特性显著影响了微藻的生长固碳.在微藻光生物反应器中,气泡在藻液中的生长、脱离、聚并、上升等动力学行为主要由气体分布器决定.本文以气体分布器为研究对象,研究在不同孔径及孔间距下对15%（V/V）CO₂气体在悬浮液中的气泡行为、CO₂溶解与混合特性以及对微藻生长固碳的影响.结果表明：气泡上升速度随气体分布器孔径及孔间距的减小而减小,导致CO₂气泡在藻液中停留时间增加,强化了CO₂溶解传输,CO₂体积传质系数提高了143%,混合时间降低了24%,最终使微藻生物质浓度提高18.8%,固碳速率提高23.2%.     

有机磷农药对海洋微藻致毒性的生物学研究：Ⅵ.对硫磷对4种海洋 …

本文报道有机磷农药－对硫磷对４种海洋微藻的毒性效应。实验结果显示：（１）对硫磷对４种海洋微藻有较高的毒性，对藻细胞的生长和分裂有严重的抑制效应。（２）４种海洋微藻对对硫磷的耐受力有一定的差异，按由大到小的顺序依次为新月菱形藻〉盐藻〉金藻〉扁藻。（３）对硫磷能够引起叶绿素ａ的降解，随着浓度的提高，藻细胞叶绿素ａ的含量呈下降趋势。     

不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

Nano-TiO2回收过程中SO42-对不同混凝剂混凝过程的影响

为了降低纳米TiO₂使用成本,采用不同混凝剂对纳米TiO₂悬浊液进行固液分离.通过考察浊度去除率、出水pH值的变化情况,并结合X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、固体核磁（NMR）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）表征,探究了纳米TiO₂回收过程中SO₄^2-对不同混凝剂混凝过程的影响.结果表明,当使用AlCl₃作混凝剂时（0.1mmol/L）,SO₄^2-浓度从0.0mmol/L增加到20.0mmol/L,浊度去除率降低了0.80%,絮体粒径从450μm下降到215 μm,而强度因子无明显变化.低聚合态的Al_a不与SO₄^2-结合,混凝过程中通过吸附架桥和网捕卷扫的作用形成大量无定形的Al （OH）₃.当使用Al₁₃作混凝剂时,再生长后絮体的粒径随着SO₄^2-浓度的增加而下降,S-O峰的红移证明有新的含S聚合物产生,Al 2p的峰均向较高的结合能移动证明生成的絮体不是Al （OH）₃.     

纳米TiO2/ZJ-01复合相促脱剂对高浓度氨氮吹脱效率的协同强化机制研究

为了强化煤化工废水中高浓度氨氮(500~7000mg/L)的吹脱去除效率,进一步减少投碱量,制备了一种纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂,并对其稳定性、促脱效率及强化机理进行了研究.结果表明,在有机组分质量分数6.0%,5nm TiO₂固含量0.4%,超声分散30min时,纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂性价比最好.在纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂投加量为7.5mL/L时,氨氮吹脱率便可以达到95.14%,且在任何pH值条件下投加纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂,氨氮吹脱率均能提高17.02%~32.46%.与直接吹脱法相比,投加纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂吹脱40min,原水pH=10时的氨氮吹脱率便已高于直接吹脱法pH=11.5时的氨氮吹脱率,极大降低了碱耗量.进一步对纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂作用机理研究发现,纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂能极大的降低气液相间表面张力,从而降低传质过程中的液膜阻力,减小气泡尺寸,增大传质接触面积,加快氨气的逸出;同时,在吹脱过程中纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂能够增强界面湍动及对流现象,加快气泡液膜表面部分更新,减少有效传质边界层厚度,从而降低氨氮传质阻力,强化了气液间传质的进行.     

大气PM2.5对大鼠心肌细胞的毒性作用

为评估大气PM_2.5及其不同组分对心肌细胞H9C2的毒性作用,探讨PM_2.5对心血管系统产生毒性作用的关键组分,将前期采集并制备的PM_2.5完全颗粒物、PM_2.5水溶性组分、PM_2.5脂溶性组分和PM_2.5单纯颗粒物以不同质量浓度对H9C2细胞染毒.用MTS法在染毒6、10、24、48、72 h后测定细胞活力;根据细胞活力测定结果,选用较低染毒浓度（10 μg/mL）,用相关试剂盒测定染毒24 h后胞内和上清液中LDH（乳酸脱氢酶）和SOD（超氧化物歧化酶）活力,ELISA及RT-qPCR法测定炎性因子IL-6和TNF-α表达量,AP位点计数法测定细胞DNA损伤情况.结果表明:颗粒物成分（PM_2.5完全颗粒物和PM_2.5单纯颗粒物）对H9C2细胞表现出强烈的生长抑制作用,50 μg/mL及以上染毒浓度组在染毒时间≥ 24 h时细胞可能已经全部死亡,而可溶性成分（PM_2.5水溶性组分和PM_2.5脂溶性组分）对H9C2细胞生长表现为极弱或无生长抑制作用,仅400 μg/mL的PM_2.5脂溶性组分始终对细胞生长表现出抑制作用;各组分样本都在一定程度上造成了H9C2细胞损伤,降低了胞内LDH和SOD活性;PM_2.5完全颗粒物和PM_2.5脂溶性组分在造成炎性损伤方面的作用较为明显.研究显示,颗粒物组分对H9C2细胞致死作用显著,相对而言,PM_2.5完全颗粒物表现出的毒性作用最强且最全面.      

CO2浓度对微藻-真菌共生体生物净化沼液沼气的影响

以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO₂浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO₂去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO₂浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO₂的平均去除率为(62.07±5.94)%。     

纳米铜粉对中肋骨条藻的毒性效应

以中肋骨条藻作为受试藻种,研究铜离子、纳米铜和微米铜对它的毒性效应.结果表明,3种铜试剂在不同程度上都会抑制中肋骨条藻的生长,藻密度和叶绿素的增加值与铜试剂加入量基本呈负相关.在整个实验周期96h内,当Cu2+浓度大于0.1mg/L时会对藻产生很大的抑制作用,而纳米铜浓度大于0.15mg/L会严重影响藻密度和叶绿素,在24h内当微米铜浓度低于2mg/L时会促进藻的生长,在96h时高浓度(>1mg/L)会抑制其生长.纳米铜对中肋骨条藻的毒性作用一方面是溶出的铜离子,另一方面是纳米粒子本身.     

壬基酚对羊角月牙藻的毒性效应研究

为研究壬基酚（NP）对淡水微藻的毒性效应特点,选取模式生物羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）为受试对象,设置5个暴露处理浓度：0.1,0.3,0.6,0.9,1.2mg/L.观察并测定羊角月牙藻的生长情况、叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量等指标,并通过植物光合效率仪测定叶绿素荧光诱导动力学参数,分析NP对光系统Ⅱ（PSⅡ）的影响.结果表明,NP限制羊角月牙藻生长的96h EC50为0.979mg/L;NP处理浓度为0.3mg/L时,可以对羊角月牙藻生长产生抑制效应,与对照组相比,主要光合色素（叶绿素）含量下降,MDA含量显著增加,过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著上升,最大光能转化效率（Fv/Fm）显著下降,ABS/RC（单位反应中心吸收光能）显著上升,DI0/RC（单位反应中心耗散能量）、ET0/RC（单位反应中心捕获用于电子传递的能量）、TR0/RC（反应中心用于还原QA的能量）也随之升高;当处理浓度≥0.9mg/L后,CAT和SOD活性、TR0/RC显著下降,DI0/RC显著升高,表明PSⅡ受到损伤.由此可知,NP能够破坏膜系统完整性、诱发抗氧化系统响应并造成PSⅡ损伤,降低光能转化效率,对羊角月牙藻具有毒性效应,对水域生态系统具有潜在风险.