被动式采样器与原位鱼体暴露用于监测水体Ah受体效应的比较研究

采用被动式采样器SPMD结合H4ⅡE鼠肝癌细胞离体EROD测试的方法来评价水体中Ah受体效应物质的污染水平.以多环芳烃(PAHs)为目标化合物,在太湖梅梁湾地区选取了5个站点,同时放置SPMD采样器和笼养鲫鱼进行32 d的现场原位暴露实验,然后对SPMD样品提取液进行化学分析和离体EROD测试,对鱼肌肉样进行化学分析和对肝胰脏样进行活体EROD测试.结果表明,随着暴露时间的延长,SPMD样品提取液诱导EROD酶的能力逐渐增强,经过32 d暴露的SPMD样品的提取液其诱导的EROD酶活相当于TCDD的毒性当量值为3.8～6.2 pg/g,而且根据化学分析结果计算的PAHs相当于TCDD的毒性当量值与离体生物测试结果之间相关性很好(R²=0.88),说明PAHs是引起该地区水体EROD效应的一个重要诱导因子;根据化学分析结果而配制的模拟样品的离体EROD测试结果表明,多环芳烃类物质对梅梁湾地区水体Ah受体效应的贡献约为40%～50%.研究还发现,SPMD提取液离体EROD测试结果与同时暴露的鱼体肝胰脏的活体EROD测定结果之间也存在较好的相关性(R²=0.62).因此认为,SPMD结合离体EROD测试的方法能够很好的用于评价水体中Ah受体效应物质的污染水平,并能够用于揭示特定化合物与相应的生物效应之间的定量关系.     

生物质炭对土壤中氯苯类物质生物有效性的影响及评价方法

通过室内培养实验,设定对照和添加1%小麦秸秆生物质炭处理,研究生物质炭对土壤中氯苯类物质老化残留的影响,并通过丁醇、HPCD和Tenax这3种化学提取方法以及蚯蚓富集实验评价土壤中氯苯类物质生物有效性的变化.老化4个月后,对照处理中六氯苯、五氯苯和1,2,4,5-四氯苯的残留率分别为29.87%、18.02%、5.16%,而添加1%生物质炭处理中六氯苯、五氯苯和1,2,4,5-四氯苯的残留率分别为68.25%、61.32%和58.02%,表明添加生物质炭能够抑制氯苯的消减.丁醇、HPCD和Tenax提取和蚯蚓富集实验结果表明,添加生物质炭显著降低土壤中氯苯的生物有效性(P<0.05),并随老化时间延长,降低效果更为显著.不同提取剂对氯苯的提取效率不同,丁醇和Tenax对氯苯的提取率为六氯苯>五氯苯>1,2,4,5-四氯苯,而HPCD对氯苯的提取率为1,2,4,5-四氯苯>五氯苯>六氯苯.添加生物质炭可显著降低蚯蚓对氯苯的生物富集因子(P<0.05).本研究表明,生物质炭能降低土壤中有机污染物的生物有效性,但高污染残留存在潜在的环境风险.     

溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段发育和内分泌干扰毒性

采用半静态水体暴露方式研究了水中溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段的发育毒性与内分泌干扰效应.结果表明,影响稀有鮈鲫胚胎孵化的LOEC (最低可观察效应浓度)>3.0μg/L;影响稀有鮈鲫仔鱼发育畸形和死亡指标的LOEC和NOEC (无可观察效应浓度)分别为1.0和0.33μg/L.低至0.04μg/L的溴氰菊酯暴露便可显著下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)表达量并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.11μg/L的溴氰菊酯暴露可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)和芳香烃受体基因(AhR1a)的表达量,并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.33μg/L的溴氰菊酯可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)、芳香烃受体基因(AhR1a、AhR1b、AhR2)的表达量,并诱导甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量的上调.上述作用浓度水平已经处于多个天然水体中溴氰菊酯的检出浓度范围,因此,关于水体残留溴氰菊酯对鱼类的内分泌干扰效应必须予以重视.     

MWNTs/TiO2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.     

中国大陆省级无意产生的五氯苯和六氯苯多源大气排放清单

基于技术分类方法构建了动态排放因子数据库,再采用排放因子法,自下而上构建了1960～2019年中国大陆省级无意产生的五氯苯和六氯苯的多源大气排放清单,并探究其时空分布特征.研究结果显示,五氯苯的最大排放源是含氯化学品生产,而六氯苯的最大排放源则是金属冶炼;五氯苯和六氯苯的排放密度均表现为东部地区高于西部地区的特征.从1960～2019年,五氯苯和六氯苯的排放量从1277.9,81.2kg分别上升至11862.3,439.7kg,但排放强度(单位GDP的排放量)却从869.3,55.2g/亿元分别下降至12.0,0.4g/亿元.     

硫酸铵和尿素对废物焚烧过程中多种途径生成氯苯类的抑制作用

氯苯类(CBz)是废弃物焚烧等过程中产生二英的前驱物,也被认为是实现二英在线检测的良好指示物,同时五氯苯(PeCBz)和六氯苯(HxCBz)也是持久性有机污染物(POPs).但氯苯在废物焚烧过程中的排放和控制尚没有受到足够重视,为此开展了模拟焚烧过程中硫酸铵和尿素对3种氯苯合成途径的抑制作用研究,包括飞灰合成,1,2-二氯代苯(1,2-DiCBz)转化高氯代苯等过程.结果表明,硫酸铵和尿素对氯苯的3种合成途径均有抑制作用,如1%尿素与废物混合焚烧对四氯苯、五氯苯和六氯苯的抑制效率分别达到了66.8%、57.4%和50.4%.比较硫酸铵和尿素对3种过程的抑制作用,认为尿素对氯苯具有更稳定的抑制能力.     

共存氯苯类同系物对六氯苯厌氧降解活性的影响

微生物厌氧降解六氯苯已经成为国内外六氯苯污染土壤修复技术研发的前沿和热点.研究了在不同的初始pH值、反应温度及固液比等环境条件下,3种共存氯苯类同系物五氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,4-三氯苯对染料厂污染土壤中六氯苯厌氧降解活性的影响.结果表明,在降解过程中,共存氯苯类同系物的累积对六氯苯的厌氧降解产生了反馈抑制作用,影响了六氯苯的降解活性,且在不同的环境条件下,累积规律不同,反馈抑制作用不同.反应的初始pH值较低时,五氯苯的的反馈抑制作用更突出,反应的初始pH值较高时,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;常温下,五氯苯的反馈抑制作用更突出,较高温度下,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;固液比越小,五氯苯的反馈抑制作用越突出.因此,针对性地采取提高低氯苯类同系物降解活性的措施,降低共存低氯苯类同系物在六氯苯厌氧降解过程中的累积,不失为提高污染土壤中六氯苯降解率的一种好的选择.     

邻苯二甲酸二辛酯对热带爪蛙胚胎发育和心脏毒性效应研究

邻苯二甲酸二辛酯（DEHP）是一种增加塑料柔软性的化学物质,容易释放到自然水环境中,因此,DEHP所造成的生态风险值得关注. 目前,有关DEHP对两栖类动物胚胎的早期发育和心脏毒性研究仍较少.本研究通过96 h的暴露实验,探究DEHP对热带爪蛙胚胎的早期发育毒性和心脏毒性.结果表明,DEHP虽然不会造成胚胎孵化率的显著变化（p>0.05）,但造成了存活率的极显著下降（p<0.01）.在DEHP影响下,胚胎产生的畸形类型主要是心包水肿和脊柱弯曲,其中,胚胎的心包水肿率显著高于对照组并且具有剂量-效应和时间-效应关系（p<0.01）.在暴露DEHP 24 h后,胚胎的心率剧烈升高,随着暴露时间的增加,心率逐渐降低.0.1、0.5 mg·L^-1 DEHP能导致胚胎的心脏面积（舒张状态）增大,但随着暴露浓度的增加心脏面积逐渐减小.胚胎心脏抗氧化酶SOD和CAT的活力随着暴露浓度的增加,产生一致的变化趋势.SOD在第48 h和第96 h对DEHP较不敏感,CAT则在第48 h和96 h均被显著抑制（p<0.01）.另外,在1、5、10 mg·L^-1浓度下,DEHP引发的心包水肿和心率 异常下降可能与心脏发育基因nkx2.5、心脏供能基因pparα和pgc-1α显著下调（p<0.05,p<0.01）有关.在暴露过程中,不同的毒性效应最早发生在第48 h,暴露的第48 h是DEHP诱导热带爪蛙胚胎产生心脏毒性的最早时间点.该结果可为评估增塑剂对水生动物胚胎的毒性效应和生态风险提供信息和参考.     

海河干流底泥中六氯苯残留及其释放规律

为调查海河干流底泥中六氯苯的污染程度及底泥悬浮后六氯苯的释放规律,利用Malven Mastersizer激光粒度分布仪测定海河干流5个断面底泥的粒径分布.结果表明:底泥粒径<125μm的占总质量50%左右,而>500μm只占10%左右,得出海河底泥的粒径较细,为淤泥质底泥;海河干流5断面底泥总有机碳含量在0.64%～3.40%之间;底泥中残留六氯苯浓度范围为6.8～16.7μg/kg,平均值为长江南京段底泥中六氯苯含量的2.9倍,远低于淮河底泥中六氯苯含量.考察了温度、总有机碳含量、底泥粒径以及吸附时间对六氯苯释放的影响,结果表明各因素对六氯苯的释放均有显著影响.快、慢2段一级动力学模型较好地拟合了六氯苯释放的实验数据,并得出了释放动力学参数:快速和慢速释放部分所占的质量分率F_rap,F_slow分别为37.6%和62.4%;快速和慢速释放速率常数k_rap,k_slow分别为0.066 9h^-1和0.000 5h^-1.     

pH值对白腐真菌液体培养基抑制杂菌效果的影响研究

应用摇瓶试验研究了不同初始pH值对白腐真菌Phanerochaete chrysosporium液体培养基在非灭菌环境抑制杂菌效果的影响.结果表明,当采用Phanerochaete chrysosporium孢子作为种子在非灭菌环境进行培养时,初始pH值为3.6和4.4的液体培养基在培养第1d仅感染酵母菌,而初始pH值为5.6的液体培养基不仅感染了酵母菌而且还感染了细菌;正是由于非灭菌环境培养体系感染杂菌,使得后续Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP的脱色能力大大降低甚至丧失;而采用灭菌环境培养Phanerochaete chrysosporium,非灭菌环境脱色活性艳红K-2BP的方法却获得了较好的脱色效果,3种初始pH值的氮限制液体培养基培养出的Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP 45h的脱色率均在70%以上,接近或超过灭菌环境的结果,其中初始pH值为4.4的液体培养基培养的Phanerochaete chrysosporium在非灭菌环境对活性艳红K-2BP的脱色效果最好,其24h的脱色率达到80%以上.尽管3种pH液体培养基在脱色过程中也同样感染了杂菌,但与非灭菌环境培养体系相比含量很少,没有影响脱色效果.因此,可以得出低pH值(pH=3.6,pH=4.4)氮限制培养基虽然在一定程度上可以抑制细菌,但是却不能抑制酵母菌;当在非灭菌环境使用Phanerochaete chrysosporium脱色活性染料时,Phanerochaete chrysosporium只有在灭菌环境培养至菌丝体形成并在整个系统占优势,才能获得较高的脱色效果.     

冬季北京城区PM2.5诱导人肺上皮细胞系A549中多环芳烃受体(AhR)通路的激活

使用冬季北京市城区的细颗粒物（PM_2.5）评估其对人肺上皮细胞系A549中多环芳烃受体（AhR）通路的激活作用.利用CCK-8法检测细胞暴露PM_2.5后的存活率,选取50%抑制浓度（IC₅₀）作为细胞暴露剂量,采用Western blot和免疫荧光检测PM_2.5暴露诱导AhR定位变化,采用荧光定量PCR和Western blot检测AhR的靶基因CYP1A1的转录和翻译水平改变,应用双荧光素酶报告基因法测定AhR与靶基因结合位点（XRE）的活性,利用酶标仪测定CYP1A1的酶活性改变.结果显示,随着暴露时间的增加,AhR逐渐从细胞质易位至细胞核;CYP1A1 mRNA和蛋白质的表达水平也呈时间依赖性显著增加;AhR与XRE结合活性的增加表明了PM_2.5诱导CYP1A1增加的调节机制;最后引起细胞内CYP1A1酶活性显著增加.研究表明,来自冬季北京城区的PM_2.5样品可激活A549细胞的AhR通路,提示AhR介导的信号途径可能与PM_2.5的暴露毒性有关.     

Arsenate and phosphate interaction in Saccharomyces cerevisiae

In the present study, arsenate（As（V）） and phosphate（P（V）） interactions were investigated in growth, uptake and RNA content in yeast（Saccharomyces cerevisiae）. Yeast grew slowly with As（V） concentrations increasing in the medium. However, the maximal population density was almost the same among different As（V） treatments. It was in the late log phase that yeast growth was aug- mented by low As（V）, which was maybe due to the fact that methionine metabolism was stressed by vitamin B6 deprivation, so As（V） treatments did not affect maximal population density. However, with P （V） concentrations increasing, the maximal population density increased. Therefore, the maximal population density was determined by P （V） concentrations in the medium but not by As （V） concentrations in the medium. Ycflp（a tonoplast transpor） transports As（GS）3 into the vacuole, but arsenic（As） remaining in the thalli was 1.27% with As（V） exposure for 60 h, from which it can be speculated that the percentage of As transported into vacuole should be lower than 1.27%. However, the percentage of As pumped out of cell was 71.49% with As （V） exposure for 68 h. Although two pathways （extrusion and sequestration） were involved in As detoxification in yeast, the extrusion pathway played a major role in As detoxification. RNA content was the highest in the early-log phase and was reduced by As（V）.     

Mepanipyrim induces cardiotoxicity of zebrafish (Danio rerio) larvae via promoting AhR-regulated COX expression pathway

The wide use of pesticides has seriously threatened human health and the survival of beneficial organisms. The fungicide mepanipyrim is widely used in viticulture practices. Studies of mepanipyrim-induced toxicity in organisms are still scarce, especially studies on cardiotoxicity. In this study, we aimed to investigate mepanipyrim-induced cardiotoxicity in zebrafish (Danio rerio) larvae. We found that mepanipyrim could induce cardiotoxicity by altering the heart rate and cardiomyocyte diameter of larvae. Meanwhile, RNA sequencing and RT-qPCR data indicated that mepanipyrim exposure could dramatically alter the mRNA expression of calcium signaling pathway-, cardiac muscle contraction-, and oxidative respiratory chain-related genes. Interestingly, by the CALUX cell bioassay, we found that most cytochrome c oxidase (COX) family genes exhibited potential AhR-regulated activity, suggesting that mepanipyrim induced cardiotoxicity via a novel AhR-regulated manner in larvae. Additionally, the AhR antagonist CH223191 could effectively prevent mepanipyrim-induced cardiotoxicity in zebrafish larvae. In conclusion, the AhR agonist mepanipyrim could induce cardiotoxicity in a novel unreported AhR-regulated manner, which could specifically affect the expression of COX family genes involved in the mitochondrial oxidative respiratory chain. Our data will help explain the toxic effects of mepanipyrim on organisms and provide new insight into the AhR agonistic activity pesticide-induced cardiotoxicity.     

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.     

酵母菌降解胞外聚合物提升剩余活性污泥的脱水性能

剩余污泥的脱水性能直接影响到污泥处置的效果和成本,提升污泥脱水性是污泥减量化的重要途径.本研究提出利用复合酵母菌群降解剩余污泥胞外聚合物(EPS)来提升污泥脱水性能的方法.首先评价了复合酵母菌群对灭菌后EPS中各组分的降解效果;继而将混合酵母细胞接入剩余污泥中进行曝气,考察了酵母菌对污泥脱水性的提升效能.研究结果表明,酵母菌对提取的EPS中蛋白质、多糖和核酸的降解效果明显,振荡培养72 h内最多分别降低了(60. 43±2. 73)%、(18. 94±2. 39)%和(48. 30±3. 37)%.向2 L剩余污泥中接入1. 5 g混合酵母菌湿菌体进行曝气,24 h后污泥的毛细吸水时间(CST)下降了(17. 19±1. 16)%,比对照组多下降了(7. 03±1. 35)%;与此同时污泥中EPS总量比对照污泥多下降了(17. 46±3. 91)%,表明酵母菌可以通过原位降解污泥中EPS来提高污泥的脱水性能.     

典型酚类污染物内分泌干扰效应研究——对斑马鱼发育及核受体介导基因调控的分子影响

以斑马鱼为研究对象,观察2,4,6-三氯酚（2,4,6-trichlorophenol）、4-氯-3-甲酚（4-chloro-3-methylphenol）和4-硝基苯酚（4-nitrophenol）3种酚类污染物对斑马鱼胚胎发育早期阶段形态学指标的影响,借助q-RT-PCR方法对斑马鱼胚胎分别暴露于0.1,0.5和2.5mg/L至120hpf幼鱼8个重要受体（雄激素受体（AR）、甲状腺激素受体（TR）、芳香烃受体（AhR）、雌激素受体（ER）、糖皮质激素受体（GR）、孕烷X受体（PXR）、盐皮质激素受体（MR）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR））相关基因的转录水平进行了研究;进一步采用分子对接和分子动力学模拟的方法研究污染物与筛选出的影响受体（ER、AhR、PXR、GR以及MR）之间的相互作用过程.结果表明,在5和10mg/L的浓度下3种酚类污染物都显著影响斑马鱼的发育,造成脊柱弯曲、心包水肿等不良影响;基因结果显示2,4,6-三氯酚暴露导致ER的基因下调,雌激素受体α（er1）基因在2.5mg/L浓度下下调2.1倍.4-氯-3-甲酚显著影响ER、AhR以及PXR的相关基因,表现为在0.5和2.5mg/L暴露er1基因显著下调1.8和2.2倍,ahr2和pxr基因在0.1和2.5mg/L的浓度下分别下调1.7和1.8倍和上调3.5和3.2倍.4-硝基苯酚暴露使GR、MR核心受体基因发生调控变化,糖皮质激素受体基因（gr）在低中浓度下分别显著上调2.0和2.1倍,最高浓度下下调1.9倍.盐皮质激素受体基因（mr）在中高浓度下分别下调1.9和2.1倍,在最低浓度下显著上调1.7倍;分子计算结果显示它们与相关受体通过疏水和氢键等相互作用而稳定结合,且均方根偏差（RMSD）在5ns后稳定.这3个典型酚类污染物主要通过斑马鱼ER、AhR、PXR、GR、MR受体介导产生内分泌干扰效应并影响其早期生长发育.     

混合培养微生物好氧降解对硝基苯胺的特性研究

通过富集培养 ,获得了降解对硝基苯胺的混合培养微生物。结果表明 ,对硝基苯胺降解速度和混合培养微生物生长对外加碳源有较强的依赖性。在培养液中添加 1 0g L葡萄糖和 1 0g L酵母粉 ,36h内对硝基苯胺去除率可达97%以上 ,对硝基苯胺降解速率可达 4 1mg L·h ;当对硝基苯胺作为培养液生长的唯一碳源、氮源和能源时 ,96h内对硝基苯胺去除率为 34 8% ,降解速率为 0 15mg L·h。