3种农药对青海弧菌Q67的联合毒性作用特征

农药的大量生产和应用造成了严重的环境污染问题,对生物甚至人类的生存和健康构成了威胁。该文以苯嗪草酮(GLY)、甲霜灵(MET)和草甘膦(MM)为研究对象,以发光菌青海弧菌(Q67)为指示生物,采用直接均分射线法设计3种农药的二元混合物体系,应用时间依赖微板毒性测试方法系统测定3种农药及其二元混合物对Q67的毒性,采用非线性最小二乘法拟合浓度-效应数据,并应用浓度加和模型(CA)分析农药混合体系的毒性相互作用。结果表明:3种农药的浓度-效应曲线均可用Logit函数有效表征,以半数浓度-效应的负对数值(p(EC)_(50))为毒性大小指标,除0.25 h外,3种农药在不同暴露时间的毒性大小顺序均为:MET (p(EC)_(50)=2.56～3.01)MM (p(EC)_(50)=2.35～2.53)GLY (p(EC)_(50)=2.10～2.30);单个农药及其二元混合物的毒性具有时间依赖性,且二元混合物毒性表现出一定的组分依赖性;3种农药二元混合物体系的15条射线对Q67的联合毒性作用方式也具有明显的时间依赖性,混合体系GLY-MET和GLY-MM体系开始的时候呈现明显的拮抗作用,随着暴露时间的延长,毒性作用方式从拮抗变为加和作用,甚至协同作用;而MET-MM的混合物体系呈现明显的时间依赖性拮抗作用,但无协同作用的出现,说明GLY很可能是混合物体系呈现协同作用的原因。     

3种重金属对蛋白核小球藻的联合毒性及机理

重金属污染日益严重,对人类具有潜在威胁。该文以绿藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为受试生物,3种典型重金属污染物镉(Cd)、铜(Cu)和铬(Cr)为研究对象,采用均匀设计射线法设计重金属三元混合物体系(Cd-Cu-Cr),应用时间毒性微板分析法系统考察3种重金属对蛋白核小球藻的单一毒性及联合毒性,并通过分析绿藻中叶绿素和蛋白质含量探讨3种重金属及其混合物的可能的毒性作用机理。结果表明:3种重金属对蛋白核小球藻的毒性均随着暴露时间的延长逐渐增强,呈现明显的时间依赖性;重金属处理后的蛋白核小球藻中叶绿素含量随暴露时间的延长不断减少,如在24～72 h时,Cd处理的蛋白核小球藻中的叶绿素减少率增长较快,后趋于稳定,而Cr和Cu处理后的绿藻在整个暴露时间内叶绿素减少率均增加;Cd和Cr处理后绿藻的蛋白质含量减少率随着暴露时间的延长快速增加,而Cu处理后的绿藻中蛋白质减少率在24～72 h趋于平缓,之后减少率迅速增加;5条混合物射线的毒性均为加和作用,即组分间没有发生明显的毒性相互作用;三元混合物在低浓度时对蛋白核小球藻具有促进生长作用,在高浓度时抑制其生长,即Hormesis现象;三元混合体系处理后的绿藻中叶绿素及蛋白质的含量与单一Cu处理后的变化规律相似,这表明混合物的毒性机制受单一组分的影响。     

3种四环素类抗生素对绿藻联合毒性作用评估

为了探究四环素类抗生素(TCLs)在环境中的毒性作用与机理，文章以盐酸四环素(TCL)、盐酸金霉素(CTC)、盐酸强力霉素(DHY)为研究对象，采用直接均分和均匀设计射线法分别设计TCLs的二元、三元混合物体系，运用基于蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的时间依赖微板毒性分析法系统地考察了TCLs单一毒性及其混合物的毒性效应，应用绝对偏差模型并结合热值图分析混合物毒性相互作用，并应用电镜扫描等技术和方法同步分析TCLs及其混合物作用前后C. pyrenoidosa细胞形态的变化、叶绿素和蛋白质含量。结果表明：3种TCLs之间构成的3个二元混合体系和1个三元混合体系共20条射线对C. pyrenoidosa的毒性数据均呈现较好的浓度-效应关系，且具有时间依赖毒性效应和浓度依赖毒性效应；3种抗生素的毒性强弱不同；毒性大小排序为CTC>DHY>TCL；在TCLs二元和三元混合体系中，TCL-DHY和CTC-DHY体系中有拮抗作用，而其余混合体系均没有呈现出毒性相互作用即加和作用，拮抗作用出现在中浓度区域，拮抗作用和组分浓度比有关；TCLs可以破坏C. py...     

3种离子液体与甲霜灵二元混合物的联合毒性

选择3种咪唑类离子液体(ILs): C10H19ClN2 (IL1), C12H23ClN2 (IL2), C16H31ClN2 (IL3)和一种杀菌剂甲霜灵(MET)为混合物组分,以直接均分射线法构建3组二元混合物体系:MET-IL1, MET-IL2和MET-IL3. 应用微板毒性分析法(MTA)测定二元混合物对青海弧菌Q67 (Vibrio qinghaiensis sp.–Q67)的联合毒性.通过比较实验毒性数据与浓度加和(CA)参考模型分析混合物的毒性相互作用,并利用半数效应浓度(EC50)水平下的等效线图分析毒性变化规律.结果表明3组二元混合物的相互作用明显不同.在MET-IL1和MET-IL2 2组二元体系中,MET浓度比例越高,拮抗作用越明显;在MET-IL3二元体系中,随着MET浓度比例的减小,MET与IL3的相互作用由加和变为协同,并且MET比例越小,协同作用越明显.     

多效应残差法(MERA)表征二甲亚砜-农药二元混合物毒性相互作用

采用直接均分射线设计(EquRay)构建二甲亚砜(DMSO)分别与3种常用农药乐果(DIM)、敌敌畏(DIC)和甲霜灵(MET)的二元混合物,应用微板毒性分析(MTA)测试单个物质及混合物对青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)的发光抑制毒性.以浓度加和(concentration addition,CA)模型检测混合物的毒性相互作用,提出并应用多效应残差法(multi-effectresidual analysis,MERA)定量表征DMSO-农药二元混合物实验观测毒性相对于CA模型预测结果的偏离程度,即毒性相互作用强度.表征结果显示3组DMSO-农药二元混合物的毒性相互作用以拮抗作用为主,最强拮抗作用在-23%～-15%之间,发生拮抗作用的浓度范围及拮抗作用强度受混合物组成、组分浓度比和效应水平等因素的影响.综合分析比较MERA与传统等效线图及扩展毒性单位和对3组二元混合物的表征结果发现,MERA从生物效应角度表征毒性相互作用强度,受到混合物组成和效应水平的限制较少,适用于分析具有复杂相互作用的二元混合物.     

构建三元混合污染物的三维等效图

等效线分析法广泛应用于二元混合物的毒性相互作用评估.然而,如何构建三维等效图以考察三元混合物中发生的毒性相互作用至今没有文献报道.本研究的主要目的即以三元混合物中3个组分的相对浓度为坐标轴建立三维等效图以考察三元混合物的毒性相互作用.以6种目前在中国广泛使用的农药,包括3种除草剂(2,4-D、敌草净、西草净)和3种杀虫剂(乐果、吡虫啉、残杀威)为混合物组分,采用均匀设计射线法(UD-Ray)分别对三元除草剂和三元杀虫剂混合物中各组分浓度分布进行优化设计,以全面表征实际混合物的浓度多样性.通过费氏弧菌微板毒性分析法测定农药及其三元混合物在不同浓度下的发光抑制毒性,以浓度加和(CA)模型为加和参考模型,建立三维等效图,分析各混合物的毒性相互作用.结果表明,三维等效图能清晰、直观地反映三元混合物的毒性相互作用信息,开拓等效分析法在三元混合物毒性分析中的应用.     

基于主成分回归的整合模型预测重金属混合物毒性

为解决CA和IA模型预测结果共线性的问题,基于主成分回归改进已有整合加和模型ICIM,建立新的混合物整合模型（PCR-IAM）,并预测加和、协同和拮抗相互作用的重金属混合物联合毒性.以混合物实验浓度为因变量,浓度加和与独立作用预测混合物效应浓度的主成分回归为自变量,建立了PCR-IAM模型.以4个二元混合物体系（Ni-Fe、Ni-Pb、Ni-Cd和Ni-Cr）共20条混合物射线的联合毒性（共240个样本点）验证PCR-IAM模型的预测能力.结果表明,所有二元混合物的PCR-IAM模型的决定系数（R²）和留一法（LOO）交叉验证相关系数（Q²）值均大于0.95,表明PCR-IAM模型能够准确预测20条加和效应、协同和拮抗作用混合物的联合毒性.因此,经验数学模型PCR-IAM模型可以准确预测加和效应、协同和拮抗作用混合物毒性,为构建更合理的整合模型及环境混合污染物的风险评估提供可靠的技术手段.     

离子液体与废水对青海弧菌Q67的混合毒性研究

以1-苄基—3-甲基咪唑四氟硼酸(IL1)和1-已基—3-甲基咪唑双(三氟甲基磺基)亚胺(IL2)及废水为混合物组分,以Vibrio qinghaiensis sp.-Q67为指示生物,采用均匀设计射线法设计不同浓度配比的IL1-IL2混合物体系及IL1-IL2-废水的混合物体系,应用微板毒性分析法系统测定这些混合物体系的浓度-效应数据,并以浓度加和与独立作用模型为加和参考模型分析毒性相互作用.结果表明:IL1-IL2的混合物体系具有拮抗或加和作用,且混合物毒性(pEC50值)与其中IL1的浓度比具有良好的线性关系;IL1-IL2-废水的混合物体系具有明显的协同或加和作用,且混合物pEC50值与其中废水的浓度比具有良好的线性关系.     

Cd2+和Pb2+的单一和复合作用对菲律宾蛤仔的急性毒性效应研究

实验生态条件下采用半静态急性毒性实验的方法,比较研究了96 h内不同浓度Cd2+和Pb2+对菲律宾蛤仔(Rudi-tapes philippinarum)的急性毒性效应,分析了不同配比的两种重金属离子的复合作用对目标生物的影响。结果表明:(1)在单一污染物胁迫条件下,Cd2+、Pb2+对菲律宾蛤仔的96 h半数致死浓度LC50分别为4.740 mg/L和31.116 mg/L,其对应的安全质量浓度分别为0.677 mg/L、1.844 mg/L。Cd2+的毒性效应更强。(2)Cd2+和Pb2+的复合毒性效应表明:在所设定的不同浓度配比条件和实验时间下,Cd2+、Pb2+对目标生物均表现出明显的协同作用。     

磺胺间甲氧嘧啶-镉复合污染对作物种子发芽的影响

测定了黄潮土中常用兽药磺胺间甲氧嘧啶(SMM)与重金属镉(Cd)单一及复合污染对小麦和西红柿种子发芽(根伸长、芽伸长和发芽率)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应.结果表明,在单一污染物作用下,根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SMM对2种作物的毒性效应明显强于Cd,SMM对小麦和西红柿根伸长的IC50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为33.7,49.3mg/kg,而Cd为507.3,599.8mg/kg.SMM和Cd复合污染时,在低Cd(200mg/kg)的胁迫下,联合作用主要体现为协同作用,但随着SMM浓度的增加,协同效应不显著(P>0.05);在高Cd(500mg/kg)作用下,二者的联合效应中Cd起主要作用.     

镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力

针对土壤重金属-持久性有机物复合污染日益严重的现象,本研究以镉(Cd)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氯代二苯并呋喃(OCDF)为典型的重金属和持久性有机污染物,选取紫茉莉为修复植物,通过温室盆栽实验研究Cd-OCDF复合污染土壤中植物的耐性以及有机物对植物提取土壤中Cd能力的影响.结果表明种植3个月期间,紫茉莉在Cd浓度≤200 mg·kg-1的复合污染土壤中具有较强的耐性,株高和生物量降低有限;与Cd单一污染相比,OCDF对紫茉莉株高、根部生物量无显著影响,Cd浓度200 mg·kg-1,OCDF浓度500μg·kg-1时,OCDF存在使紫茉莉地上生物量降低22.19%,其它处理组,OCDF对紫茉莉地上生物量无显著抑制作用,反而某些处理组增加紫茉莉地上生物量.Cd-OCDF复合污染效应与Cd单一污染相比,Cd浓度为200 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,紫茉莉根部Cd积累量降低了34.44%,Cd浓度为400 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,根部和叶部Cd积累量分别降低了7.93%和18.09%;其它处理组,OCDF不同程度地提高了紫茉莉根、茎、叶提取和积累土壤中Cd的能力.可见,用紫茉莉修复高浓度Cd-OCDF复合污染土壤中的Cd具有实践上的可行性.     

四环素和铜离子对生物除磷微生物的作用效应

选取污水中的污染物四环素和铜离子为二元混合物,以比吸磷率来表征二元混合物对污水生物除磷微生物的联合作用效应.采用直接均分射线法设计3种二元混合物的浓度配比（Ratio1,Ratio2,Ratio3）;采用Logistic方程拟合试验数据获得浓度-效应曲线,并利用浓度加和模型分析二元混合物对生物除磷微生物的联合作用效应及关系.结果表明,不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的抑制效应均随着时间的增加逐渐增强,具有明显的时间依赖性.浓度加和模型分析表明,随着反应时间的延长,不同浓度配比的二元混合物对微生物的作用关系均是由拮抗作用逐渐过渡为加和作用和协同作用.但3组不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的相互作用也存在明显不同,在Ratio1和Ratio3中各组分所占比例差别较大,拮抗作用较明显,而在Ratio2中各组分所占比例差别较小,拮抗作用相对较弱.     

甲胺磷、乙草胺和铜单一与复合污染对黑土环境安全的胁迫研究

以黑土为环境介质,通过急性毒性试验法研究了东北黑土区普遍存在的2种农用化学品甲胺磷和乙草胺与重金属Cu对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)的单一与复合毒性效应.单一毒性试验结果表明,3者对蚯蚓均有毒性,顺序为甲胺磷>乙草胺>Cu.复合毒性实验结果表明,2种有机农药与重金属Cu复合毒性效应十分复杂,与不同的浓度组合及染毒历时有关,一般随时间的延长,毒性加剧.2种有机农药通过不同途径毒害蚯蚓,复合毒性效应表现为协同作用.可见,3者对土壤生态系统环境安全性和土壤健康质量存在潜在危害,同时这几种污染物的共存进一步加大了潜在危害性,且复合毒性效应与各组浓度组合及污染暴露时间密切相关.     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

加热对有机-重金属复合污染土壤影响研究

该文考察了加热温度和加热时间对废旧电器拆解场地的有机-重金属复合污染土壤有机污染物浓度、重金属浸出浓度、重金属弱酸提取态含量和土壤理化性质的影响。加热温度试验结果表明,300℃以上加热6 h后,土壤有机污染物含量均达到建设用地第一类用地要求,但镉和镍的浸出浓度均超过了地下水Ⅳ类水质标准。400℃以上加热6 h后,土壤重金属浸出浓度均达到地下水Ⅳ类水质标准,但土壤理化性质变化较大,综合考虑加热温度对土壤污染物含量和理化性质的影响,300℃是最佳的加热温度。300℃下加热时间试验结果表明,随着加热时间的增加,镉和镍的浸出浓度逐渐下降,但加热至18 h后,镉的浸出浓度依然超标,而土壤理化性质变化较大,综合考虑加热时间对土壤理化性质影响,300℃下的加热时间需要控制在12 h以内。后续根据需要再结合固化/稳定化技术处理可使土壤满足使用要求。     

鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的同步淋洗效果研究

选取典型有机氯农药林丹及典型重金属Pb、Cd为目标污染物,以模拟污染土壤为对象,考察了鼠李糖脂对林丹/重金属的增溶/配合作用及其影响因素,同时分析了淋洗前后土壤重金属的形态变化,并深入研究了鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的淋洗效果.结果表明,林丹溶解度随鼠李糖脂浓度及离子强度的提高显著增大,但随pH(5.0~10.0)的提高而逐渐降低.鼠李糖脂对Pb的配合能力大于Cd,两种重金属的配合浓度随鼠李糖脂浓度的增加而增加;pH提高对Pb的配合有抑制作用,而对Cd有所促进.鼠李糖脂在土壤上的吸附符合线性等温吸附.当鼠李糖脂浓度高于5000 mg·L-1时,其对3种污染物的淋洗开始有显著效果;当鼠李糖脂浓度为40000 mg·L-1时,其对林丹、Pb及Cd的去除率分别达到76.9%、18.0%和100%,且pH为7.0时淋洗效果最好.同时,鼠李糖脂对不同形态Pb和Cd的去除能力有差异,其中,对可交换态重金属的去除最为有效.     

氧化木糖无色杆菌(Achromobacte rxylosoxidans)LAX2对Cu、Pb和Cd复合污染土壤的生物矿化修复研究

我国土壤重金属复合污染较为突出,是目前亟待解决的土壤环境问题之一.本文研究了一株氧化木糖无色杆菌LAX2对Cu、Pb和Cd共存体系的生物矿化作用及其复合污染土壤的矿化修复作用.结果表明,菌株LAX2的发酵液、无菌发酵液和菌体细胞对3种重金属的去除能力大小顺序均为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+).X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱和能谱分析表明,3种重金属共存时菌株LAX2发酵液可诱导形成PbCO_3和CdCO_3晶体,而Cu不能单独成矿,混合矿物晶体呈长杆状.菌株LAX2发酵液能够明显降低黑钙土和白浆土中Cu、Pb和Cd的有效态含量,矿化修复30 d后,黑钙土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了48.0%、71.4%、62.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了42.0%、63.2%、53.6%;碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量明显增加,可交换态和有机物结合态含量明显降低.矿化修复后的土壤中重金属的浸出毒性随修复时间的增长而降低,黑钙土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了90.3%、93.2%、92.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了82.5%、86.1%、84.3%.以上结果说明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固定土壤中的复合重金属,且在相同条件下对黑钙土的修复效果好于白浆土.     

半固态培养条件下烟曲霉去除土壤中镉

选用了1株高耐镉(Cd)的烟曲霉,提出了利用烟曲霉在半固态培养体系表面生长并去除Cd的方法,研究了菌体对不同模拟Cd污染水平土壤中Cd的去除效果,测定了菌体吸附和富集Cd的变化.结果表明,烟曲霉在半固态培养体系中能够实现一定的Cd去除效果,Cd含量为10 mg·kg~(-1)时,对土壤Cd的综合去除率可达31%.同时通过研究不同Cd含量下烟曲霉干重和体系pH随时间变化情况,发现随着培养时间和Cd含量的增加,烟曲霉干重逐渐下降,最大下降幅度可达64%,pH为5.6~6.0时去除效果较好.培养过程中土壤Cd形态变化表明,烟曲霉在该体系下主要去除土壤中弱酸溶态和可还原态的Cd,可氧化态Cd含量在培养前后基本保持不变.这种方法的提出为微生物去除土壤重金属污染提供了新的思路.     

苯并(a)芘、镉单一及复合污染对双齿围沙蚕3刚节疣足幼体发育的影响

为评估多环芳烃与重金属单一及复合污染对海洋底栖多毛类早期发育的影响,本文选取苯并(a)芘(BaP)和镉(Cd)作为目标污染物,进行了二者单一及复合污染对广泛分布于我国河口和海湾的双齿围沙蚕(Pernereis aibuhitensis)3刚节疣足幼体发育影响的72 h急性毒性实验。结果表明:(1)单一污染胁迫下,BaP对沙蚕幼体的毒性作用显著(P<0.05),致畸效应明显,而Cd对沙蚕幼体的毒性作用不显著(P>0.05),当Cd浓度最高为2000μg/L时幼体正常发育的比例仍高达82.3%;沙蚕3刚节疣足幼体非正常发育的BaP和Cd半数效应浓度(EC50)分别为125.03μg/L和13.3 g/L。(2)复合污染胁迫下,幼体发育受BaP+Cd低浓度配比组合(0.5+5,0.5+50,5+5,5+50μg/L)的影响较小,复合毒性以拮抗作用为主;但受BaP+Cd高浓度配比组合(50+500,50+2000,500+500,500+2000μg/L)的影响显著增大(P<0.05),复合毒性主要表现为协同作用。     

单宁酸与柠檬酸复合淋洗去除土壤中重金属Cd的研究

采用土柱淋洗技术对模拟Cd污染土进行修复研究,探讨了单宁酸、柠檬酸在不同浓度、淋洗时间、复配体积比下对重金属进行单一、复合淋洗的去除效果,并比较复合淋洗前后重金属的形态变化特征。实验结果表明,单宁酸和柠檬酸对重金属具有较好的去除效果。单一作用时,随着时间的增加,两种淋洗剂对重金属的去除率逐步提高,均在12 h时达到最好效果,重金属去除率分别为59.08%、71.25%。实验同时证明,两种淋洗剂进行复合淋洗对重金属Cd的去除率明显高于单一淋洗,当单宁酸浓度为10.0 mmol/L,柠檬酸浓度为0.6 mol/L,淋洗剂体积配比为1∶3,淋洗时间为12 h时,复合淋洗效果最好,重金属去除率达到97.47%。土柱淋洗前后重金属形态分级结果表明:单宁酸、柠檬酸复合淋洗能有效去除酸可提取态、氧化物结合态的重金属Cd。