细胞色素P450酶系及其在毒理学上的应用

综述了细胞色素P450酶系在生物有机体中催化代谢外来化合物的 影响因素。作为生物体内的混合功能氧化酶系统的重要组成部分。P ytP450酶系（Cytochrome P450）在毒理学上的意义是作为早期预警系统来监测和预报环境污染状况的。在实际应用中，常以动物（多以鱼作为实验材料）肝脏中P450酶系的诱导作为评价多环芳烃、多氯联苯、二恶英、石油烃类环境污染状况的最灵敏的生物学反应之一。对P450作为生化指标的优点和局限性也进行了探讨。     

混合功能氧化酶对外源有机污染物的代谢

海洋环境中存在的石油烃,多环芳烃、多氯联苯和DDT、农药等有机污染物在生物体内的累积毒性及生物代谢转移是海洋污染研究的重要课题。近年来的研究揭示,海洋动物普遍存在与哺乳动物相似的混合功能氧化酶(MFO)酶系,对外源有机污染物的代谢转化起重要的作用,是动物体内主要的解毒酶系[1-6]。MFO酶系对有机污染物响应敏感,在海洋石油污染监测方面有广泛的应用[7-14]。本文就海洋动物的MFO酶系的研究方面作如下的评述。     

全氟辛烷磺酸对蚯蚓体内4种酶活性的影响

采用人工土壤法,研究了不同暴露浓度的全氟辛烷磺酸(PFOS)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性及蚯蚓细胞色素P450(CYP450)含量的影响。研究结果表明,各指标敏感性总体为CYP450>CAT>GSH-PX>SOD。人工土壤试验中PFOS诱导CYP450含量增加,同时又抑制CAT活性。试验第4天时,50mg/kg处理组CAT活性是对照组的2.83倍,SOD活性达到190.769 U/mg,是对照组的2.19倍;12.5 mg/kg处理组GSH-PX活性最高,CYP450含量是对照组的3.85倍。PFOS暴露浓度与蚯蚓CAT、SOD和CYP450活性存在剂量-效应关系,在PFOS环境污染诊断时,可将第4天时的CAT、GSH-PX活性和CYP450含量作为生物标志物。为赤子爱胜蚓体内抗氧化酶和CYP450作为PFOS污染的早期诊断和生态风险监测生物标志物的可行性提供科学依据。     

矿物超细颗粒的形成机制、结构特征及其环境行为和效应

矿物超细颗粒在自然环境中普遍存在,具有独特的环境行为和效应,对元素地球化学循环、污染物迁移转化和生态环境演变等有重要影响.矿物超细颗粒的环境行为和效应与其形成过程和结构特征密切相关.综述了物理、化学和生物过程驱动的矿物超细颗粒的形成机制,介绍了用于表征矿物超细颗粒结构特征的显微镜、光谱、质谱和同步辐射技术,分析了矿物超细颗粒在环境中的迁移转化及其与污染物的吸附、氧化还原和催化转化作用,总结了矿物超细颗粒的食物链积累、生物和生态毒性等环境效应,并对颗粒结晶路径、风险管控和微纳界面调控等重要研究方向进行了展望.超细颗粒是连接微观物质与宏观矿物晶体之间的桥梁,全面认识复杂基质中矿物颗粒的环境属性及其与污染物的微观作用机制,有助于指导矿物超细颗粒在环境污染修复中的应用,从而优化功能材料的设计,促进绿色低碳纳米技术的发展.     

生物炭的制备及其在强化电子传递和催化性能等方面的研究进展

生物炭作为一种重要的碳质固体材料,其来源广、成本低、性质优良,在土壤改良和环境治理等领域得到广泛应用.该文主要分析总结了不同原料和制备条件对生物炭性质的影响以及生物炭在电子传递与催化等方面的重要作用.结果表明:生物炭的性质、产率等与制备原料和热解参数（热解温度、反应停留时间和加热速率等）等密切相关;相比快速热解,高温慢速热解更有利于生物炭产率和性能的提升;通过化学或物理方法对生物炭修饰改性可定向改变生物炭的比表面积、催化性能或吸附能力;生物炭中大量的表面含氧官能团、持久性自由基使其具备独特的氧化还原特性（如电子传递、催化氧化等）,广泛应用于能源回收以及污染物降解去除等环境领域.该文从生物炭性能的优化提升、环境应用效能的影响因素和关键作用机制,以及生物炭的回收和再生利用等经济效益方面进行了总结和展望,为后续生物炭在环境领域的进一步应用提供了思路,具有重要的科研价值和现实意义.      

植物去除空气污染物的机理研究进展

介绍了植物去除空气污染物的研究现状及机理,主要包括:通过叶表面的气孔和表皮吸收、吸附;植物体内代谢或者分泌酶催化氧化还原进入体内的污染物;通过植物联合根系微生物降解由于干湿沉降进入土壤或者水体中的污染物等.提出了在植物空气去除机理研究中存在的问题,以及未来需要研究的方向.     

基于综合生物标志物响应指数评价0~#柴油和平湖原油胁迫下的缢蛏(Sinonovacula constricta)毒性效应

选择0#柴油和平湖原油乳化液对缢蛏(Sinonovacula constricta)进行氧化胁迫实验,选取典型的抗氧化酶-超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷光甘肽硫转移酶(GST)及过氧化物酶(POD)用于衡量油类污染物对生物体造成的氧化压力大小.此外,结合综合生物标志物响应(Integrated Biomarker Responses,IBR)指标,对2种石油污染物对缢蛏的毒性响应进行定量化评价.结果表明,不同浓度的0#柴油和平湖原油对缢蛏消化腺中的4种酶表现出不同程度的诱导效应,各试验组在暴露前期均表现出诱导或抑制,但对4种酶的影响存在时间顺序性,SOD、CAT和GST的酶活性表现为升高-降低的过程,POD表现为降低-升高的过程,活性达到峰值的时间SOD和CAT要早于GST和POD.结合计算出的IBR数值来看,高浓度0#柴油能够引起最为显著的生物效应变化,显示该石油污染物高毒性的特征,0#柴油生物毒性大于平湖原油生物毒性.     

细胞色素P450酶代谢新烟碱类农药N-脱烷基反应的机制研究：以噻虫嗪为例

生物转化是影响有机污染物毒性的重要过程,细胞色素P450酶在其中起着关键作用.新烟碱类农药对于哺乳动物毒性较低,但是经过P450酶的转化后,可能会产生毒性增强的代谢产物,提高环境和健康风险.本研究以噻虫嗪（TMX）为例,采用计算模拟的方法研究P450酶催化下TMX的代谢路径和产物,探讨该类污染物N-脱烷基的反应机制.计算结果表明,P450酶代谢TMX有两条不同路径：一条是经过两次O-亚甲基羟基化后通过水桥开环生成毒性减小的噻虫胺（CLO）;另一条是通过氢提取/羟基反弹羟基化甲基的过程,然后经水桥转移氢质子发生N-脱甲基反应,生成去甲基噻虫嗪（dm-TMX）,据前人实验报道该产物会导致肝肿瘤发生率的增加,具有明显的健康风险.鉴于其他烷基胺类化合物具有类似的代谢机理,进一步通过C—H键解离能(BDE_C-H)与氢提取反应的活化能（ΔE^*）建立了N-脱烷基化反应活性的预测模型,R²=0.932,平均绝对误差MAE=1.75 kcal·mol^-1,模型的稳健性良好,可以快速有效地为该类污染物的代谢活性研究提供...     

生物监测及其研究进展

一、生物监测的特点生物监测是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况,从生物学角度为环境质量的监测和评价提供科学依据。生物监测具有如下特点。 1.能反映环境污染物对生物的综合效应当今世界上已知的各类物质达数百万种之多,其中仅人工合成的物质就达数十万种。这些物质中的绝大部分在生产和使用的过程中,都可能对环境造成不同程度的污染。因此,环境污染物的成份极为复杂,即使使用世界上最先进的理化检测技术和手段,要对如此繁多的污染物全部进行监测分析,无论是在技术上或经济上都不可能的。加之环境因子的千变万化,     

微生物异化Fe（Ⅲ）还原在环境污染治理中的应用及其发展前景

微生物异化Fe（Ⅲ）还原是指以Fe（Ⅲ）为末端电子受体在无氧条件下氧化有机物的产能过程,而铁元素是地壳中丰度最高的元素之一,因此,异化Fe（Ⅲ）还原在生物地球化学循环中起着重要的作用。文章围绕异化Fe（Ⅲ）还原机制,综述了国内外有关异化Fe（Ⅲ）还原在有机污染物（尤其是难降解有机污染物）、营养物质（N,P）等环境污染治理中的研究现状及其发展趋势,并对其进行了评述和展望,以期为特定污染物在环境污染治理中的实际应用提供参考依据。     

二氧化钛(P25)光催化降解二苯砷酸的研究

二苯砷酸(diphenylarsinic acid,DPAA)是经化学武器泄漏而产生的一种含苯基的有机砷化合物,具有较强的生物毒性,严重威胁生态环境的安全.目前关于降解DPAA方法的研究较少.前期研究发现利用光催化剂二氧化钛(P25)能快速降解DPAA,本实验在此基础上主要研究该催化剂对DPAA的吸附特征、光催化降解动力学及其影响因素,并利用活性氧猝灭剂实验进一步了解各活性氧基团在光反应中的贡献.结果表明,P25光催化降解DPAA可以分为表面吸附与光反应两个阶段,并可用Langmuir-Hinshelwood反应动力学模型拟合.溶液中离子强度和酸碱度的变化会引起光催化剂对DPAA吸附量的改变,进而引起反应速率的改变,反应速率随吸附量的减小而下降.溶液中溶解氧也能促进二氧化钛对DPAA的催化降解.活性氧猝灭实验发现羟自由基在催化反应中贡献最大.     

多溴联苯醚及其环境行为

多溴联苯醚(PBDEs)在环境中的浓度快速增长,在各种生物体和人体中也发现了PBDEs的存在,因此已经成为了全球性的环境污染物,是目前研究的一大热点。文章介绍了PBDEs的物理化学性质、分析方法、在环境中的分布归趋和控制措施,着重介绍了水环境中PBDEs的分布和归趋。     

蚯蚓细胞色素P450生物标记物方法研究

以蚯蚓(Eisenia fetida)为试验动物,通过强化预处理(盐水洗脱)、改变离心力和溶解微粒体膜等实验,建立了蚯蚓细胞色素P450含量的定性、定量测定方法.在此基础上,以多环芳烃(菲)为供试外源污染物,分别以滤纸接触法和土壤投加法,进行了蚯蚓细胞色素P450含量与菲污染诱导的量-效关系试验.结果表明,增加和调整离心力,加入增溶剂等方法,可有效去除干扰,使蚯蚓微粒体样品的450峰值由完全被干扰掩盖(在455～457nm处滞后出现),转变为在450nm±1nm达到最大值.滤纸接触试验(10^-6,10^-5,10^-4,10^-3和10^-2mg·mL^-1)和土壤染毒试验(1,2,4,8 mg·kg^-1)均表明,蚯蚓体内P450含量与菲浓度存在量-效关系.对土壤染毒不同诱导时间(1,3,7,14,28d)的测定结果表明,不同浓度的菲对蚯蚓毒性为诱导刺激(7d)效应和诱导抑制(14d和28d)效应,导致蚯蚓体内P450总量分别为对照组的0.99～1.41倍及0.77～0.88倍(p<0.05).蚯蚓细胞色素P450含量测定方法具有简单、快速、低耗、敏感的优点,是适合于土壤低剂量污染暴露毒性诊断的生物标记物指标.     

白腐真菌细胞色素P450的诱导及检测方法研究

以CO结合差光谱为基本检测法,研究了白腐真菌黄孢原毛平革菌中细胞色素P450的诱导和适宜的分离检测方法.结果表明,正己烷对该真菌P450有显著的诱导作用,P450诱导量受正己烷浓度和诱导时间的影响,每小时投加正己烷2μL/mL、诱导6 h可使该真菌微粒体P450比浓度高达140~160 pmol/mg.在此基础上,本研究优化了分离P450时破碎细胞的方法以及光谱法检测P450的条件.破碎细胞时,采用高速分散结合玻璃研磨,比采用玻璃研磨、超声破碎和珠磨等方法分离的微粒体P450含量高1~5倍,是更为适宜的破碎方法.检测CO结合差光谱时,通气和还原条件对P450检测值有显著影响,较适宜的条件为:样品池和对照池分别通入等量的CO和N2,通气流量为3 mL/min(300μL样本),通气时间40 s;通气后投加还原剂低亚硫酸钠,投加浓度为0.4 mol/L.     

CALPUFF在大气预测及环境容量核算中的应用

文章简要介绍了CALPUFF模型的组成结构、模型原理和使用方法,以大亚湾区近期规划环评为例,对处于规划指定产业规模下的大亚湾区进行了污染物扩散浓度场模拟的应用,并以此为基础,对使用A值法估算的区域大气环境容量进行核算.使用CALPUFF模型对环境容量进行核算,可以清晰地反映出规划污染源布局、地形特征、大气稳定度、对流条...     

水体中PCDD/Fs生物标示器的研究进展

水生生物体内PCDDs/Fs的累积作用是通过3种途径实现的,包括通过鳃和表皮从水中的直接摄入(生物富集),水中悬浮颗粒的摄取(吞入)和污染食物的消耗(生物放大)。鱼体内的PCDDs/Fs含量可以在一定程度上反映水体的PCDDs/Fs污染水平。但是,由于鱼体的生物-沉积物累积因子相当低,其作为生物累积标示的可能性仍有待进一步的研究。鱼体肝脏的总细胞色素P450、细胞色素P4501A、乙氧基试卤灵-O-脱乙基酶、超氧化物歧化酶和脂过氧化反应水平等指标都可作为水体PCDDs/Fs污染的较为敏感的生化生物标示器     

SPARROW模型及其应用研究进展

SPARROW模型是由美国地质调查局开发的一个基于流域空间属性的估算污染物负荷、浓度等的非线性回归模型。由于模型通过质量守恒来约束污染物的传输,并以统计学的方法实现变量参数的校准,因而SPARROW模型在量化污染物的传输过程中具有足够高的精确度与合理性。总体来看,SPARROW模型在流域污染源及环境因子分析、水质评估与模拟、监测管理优化等方面发挥出了重要作用,并被广泛地应用于国内外的不同流域。针对SPARROW模型在不确定性分析中存在的自相关问题,贝叶斯分析的引入优化了模型在不确定性方面的评估。目前,SPARROW模型在国内流域中以估算总氮、总磷、COD等污染物负荷为主要应用。随着国内相关数据的积累以及共享程度的提高,其应用范围将会愈加广泛。     

Contaminant geochemistry—a new perspective

To date, the field of contaminant geochemistry—which deals with the study of chemical interactions in soil and aquifer environments—has focused mainly on pollutant toxicity, retention, persistence, and transport and/or on remediation of contaminated sites. Alteration of subsurface physicochemical properties by anthropogenic chemicals, which reach the land surface as a result of human activity, has been essentially neglected. Contaminant-induced changes in subsurface properties are usually considered as deviations from a normal geological environment, which will disappear under natural attenuation or following remediation procedures. However, contaminants may in many cases cause irreversible changes in both structure and properties of the soil–subsurface geosystem between the land surface and groundwater. The time scales associated with these changes are on a “human time scale”, far shorter than geological scales relevant for geochemical processes. In this review, we draw attention to a new perspective of contaminant geochemistry, namely, irreversible changes in the subsurface as a result of anthropogenic chemical pollution. We begin by briefly reviewing processes governing contaminant–subsurface interactions. We then survey how chemical contamination causes irreversible changes in subsurface structure and properties. The magnitude of the anthropogenic impact on the soil and subsurface is linked directly to the amounts of chemical contaminants applied and/or disposed of on the land surface. This particular aspect is of major importance when examining the effects of humans on global environmental changes. Consideration of these phenomena opens new perspectives for the field of contaminant geochemistry and for research of human impacts on the soil and subsurface regimes.     

水环境容量与总量控制在制定排放标准中的应用

针对湖北省府河流域含盐废水大量排放,造成引用水源和农业灌溉水源严重污染的状况,从制定府河流域氯化物排放标准的指导思想出发,研究了府河氯化物的水环境容量在制定排放标准和排污总量控制中的作用,指出污染物的水环境容量研究是进行流域排污总量控制和制定流域排放标准的基础。而执行流域污染物排放标准可有效地实施污染物总量控制,减少对水环境的污染。     

芳烃抽提装置的环境保护设计

介绍了芳烃抽提装置的环保设计标准及设计原则，并讨论了芳烃抽提装置中污染物排放情况和治理措施。