利用隆线溞趋光行为检测水体中五氯酚钠和镉的研究

采用自主选育的隆线溞单克隆体作为试验生物,研究了五氯酚钠(PCP-Na)和镉对隆线溞趋光指数的影响,并与急性毒性试验方法进行了比较.结果表明,在试验浓度范围内,水溞的趋光指数分别随五氯酚钠和镉浓度的升高而降低,呈极显著线性关系,说明隆线溞趋光指数的变化可以指示水体中这2种毒物的生物有效浓度.PCP-Na使隆线溞趋光指数(3h)发生显著改变的下限浓度为0.18 mg·L～,远低于LC50(96 h)(0.59 mg·L-1),上限浓度大于3.20 mg·L-1,也远高于LC50(24h)(0.73 mg·L-1),表明隆线溞趋光指数法比急性毒性试验法的灵敏度高,检测范围大,耗时短.在试验溶液范围内,五氯酚钠和镉之间不存在明确的相互作用关系.     

直流电场处理后隆线溞趋光性对Cr6+ 和Hg2+ 的响应

为了利用水溞趋光性更灵敏地检测水体中的有毒物质,试验以自主选育的、趋光性强的隆线溞(Daphnia carinata)单克隆为材料,研究了直流电场对水溞趋光性的影响和对重金属Cr6+和Hg2+的响应.结果表明,在直流电场中,随电场强度增大和处理时间延长,隆线溞的趋光性由正变负.其中,不影响趋光性的临界电场强度和处理时间分别是0.01 mA和5 min.用0.01 mA的直流电场处理隆线溞5 min后,隆线溞对Cr6+或Hg2+的趋光指数检测下限显著降低,Cr6+的检测下限浓度由56μg·L-1(未经电场处理)下降为32μg·L-1(电场处理),Hg2+的检测下限浓度由5.6μg·L-1(未经电场处理)下降为4.2μg·L-1(电场处理).说明适当的直流电场处理隆线溞后,能显著降低水溞趋光指数检测毒物的下限,扩大检测范围,提高监测灵敏度.     

黄连根茎浸提物对隆线溞的急性毒性作用

黄连根茎和制剂具有抗菌等作用,广泛用于水产养殖.试验以隆线溞单克隆生物株为供试生物,研究了不同浓度的黄连根茎浸提物(Coptis chinensis root extracts,CRE)对隆线溞泳动能力、存活率及趋光性的影响.结果表明,黄连根茎浸提物对水溞具有急性毒性,半致死浓度半抑制浓度趋光指数显著改变的浓度,后者仅4.27 mg·L-1(以CRE浓度计),远远低于防治鱼病黄连进入水体的浓度.因此,水产养殖使用黄连药物对水溞存在生物毒性.此外,导致隆线溞趋光指数显著改变的CRE浓度比半致死浓度低30.62~36.51倍,测试时间从48 h或24 h缩短到3 h,且容易观察,利用隆线溞趋光性的改变可快速监测CRE对其的毒害作用.在水产养殖中,如果滥用黄连制剂,会影响水生食物链,导致水生态系统失衡.     

草甘膦与氰氟草酯对隆线溞的慢性生殖毒性研究

水溞是水生生物链的关键成员,也是国际公认的标准实验生物,研究草甘膦和氰氟草酯对水溞的慢性生殖毒性作用有益于深入了解水面广泛使用的除草剂对水生态系统的影响,为除草剂的科学使用提供依据。试验以隆线溞为材料,研究2种除草剂对水溞的初产龄、产溞数、雄溞百分率、幼溞和母溞产溞后死亡率等的影响。结果表明,在质量浓度为3.33 mg/L草甘膦和3.16 mg/L氰氟草酯的溶液中,隆线溞的初产龄平均延后2 d和4.7 d,雄溞百分率分别增加13.8%和13.3%,幼溞死亡率12.5%和16.7%,母溞产后死亡率是10.5%和8.6%,毒性随代数递增。草甘膦和氰氟草酯显著刺激第1和第2代母溞增大产溞量,随后快速下降,且浓度越高毒性越大。说明这2种除草剂对隆线溞具有显著的生殖毒性,影响水溞的群落结构。     

利用水溞的趋光行为监测水质

以隆线溞(Daphniacarinata)单克隆Dc42为生物监测器,利用趋光指数变化监测水质.在不同水质样品中,水溞趋光指数随污染程度的提高而降低,根据趋光指数计算得到的污染指数能较好地反映水样的污染程度.在重铬酸钾标准毒物溶液中,趋光指数(Ip)与Cr⁶⁺的浓度呈极显著负相关,Cr⁶⁺浓度的检测下限为0.056mg/L,平均精度达到15.30%.     

太湖隆线溞对微囊藻和栅藻竞争的影响

以Lotk-volterra 的双种竞争模型为基础,进行实验设计研究隆线溞对微囊藻和栅藻竞争的影响.结果显示,含有隆线溞的微囊藻和栅藻共培养组中微囊藻的增长率(r=0.446±0.049)大于微囊藻和栅藻共培养组中的增长率(r=0.394±0.062).经拟合计算得到微囊藻对栅藻的竞争抑制参数(α)为0.81±0.11,栅藻对微囊藻的竞争抑制参数(β)是0.23±0.08,α是β的3.5倍;含有隆线溞组中微囊藻对栅藻的竞争抑制参数(α')为1.04±0.24.栅藻对微囊藻的竞争抑制参数(β')为0.19±0.02,α'是β'的5.5倍,显然由于隆线溞的存在增强了微囊藻对栅藻的抑制能力.     

砷对水稻田生态影响的试验研究

砷是有毒的化学元素,化学性质极为活泼,一般多与S、Fe、Se、Te成化合态存在于自然界,砷和砷的化合物在大气、土壤、水体和生物体内都有微量存在,但积累过量会导致土壤污染,使生物和人体受害,甚至造成死亡。 砷酸钙[Ca_3(AsO_4)_2·Ca(OH)_2]是无机     

微生物对砷的氧化还原竞争

滤池被广泛运用于饮用水厂中,前期研究发现某水厂生物滤池处理含砷地下水时,一方面三价砷可被生物氧化锰氧化为五价砷,另一方面滤池系统中存在的微生物砷还原酶可促使五价砷还原为三价砷,而滤池表面存在的这种微生物竞争关系会影响滤池的稳定性及处理效率.为探讨其内在机制,本研究选取1株锰氧化模式菌(Pseudomonas sp.QJX-1)和1株砷还原模式菌(Brevibacterium sp.LSJ-9),考察在Mn2+、As(As3+、As5+)共存时,两菌株对空间、营养物质以及对砷氧化/还原的竞争关系.结果表明,不同的反应时间,Mn、As质量浓度/价态不同,三价及五价砷体系中,Pseudomonas sp.QJX-1生成的锰氧化物在砷的氧化还原反应中占主导地位,即能迅速氧化本身存在的As3+(三价砷体系)和砷还原菌产生的As3+(五价砷体系),最终两体系中砷都主要以As5+的形式存在.PCR及RT-PCR结果表明,反应过程中锰氧化菌功能基因(cum A)抑制了砷还原酶(ars C)的表达,锰氧化菌16S rRNA表达量始终比砷还原菌高两个数量级,即锰氧化菌在生长竞争过程中占优势.实验结果表明滤池的水力停留时间是决定出水中砷价态的一个重要因素.     

载镧生物炭的优化制备及其对水体中砷的吸附

以玉米秸秆为原材料优化制备用于吸附水体中五价砷的载镧生物炭(La-biochar),对其表面进行了系统表征,同时考察了环境条件对载镧生物炭吸附性能的影响.结果表明:相比负载前生物炭,负载后生物炭表面更粗糙,比表面积增大4.6倍,同时表面成功负载有大量镧元素.以获取对五价砷的最大吸附能力为目的,通过响应面模型获得La-biochar的优化制备条件为:物料比w(La)/w(秸秆)=9.47%,停留时间=20min,热解温度=300oC.中性和酸性环境条件有利于La-biochar对砷酸根的吸附,而碱性条件则有不利影响;较高浓度的CO32-显著降低其对砷酸根吸附,而同样浓度的Cl-和F-不会造成明显影响.     

利用in vitro方法研究不同铁矿对土壤砷生物可给性的影响

为了研究不同铁矿物对土壤砷生物可给性的影响,利用PBET(physiologically based extraction test)、SBRC(solubility bioaccessibility research consortium assay)和IVG(in vitro gastrointestinal extraction)这3种in vitro方法研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对土壤砷在胃与小肠阶段生物可给性的影响以及砷形态转化对砷的生物可给性影响机制.结果表明,添加1%水铁矿时,根据PBET、SBRC和IVG这3种in vitro方法,胃阶段砷的生物可给性分别为2.22%、5.11%和7.43%,小肠阶段砷的生物可给性分别为3.39%、2.33%和6.18%;当投加量提高到2%时,各阶段砷的生物可给性都显著降低(P0.05).3种in vitro方法,在不同铁矿物投加量相同条件下,相比于空白对照组(CK),砷的生物可给性降低幅度大小依次为:水铁矿(F1)针铁矿(G1)赤铁矿(H1)(F2G2H2).3种in vitro方法中可交换态和专属吸附态砷总量(F1+F2)同胃阶段砷的生物可给性呈正相关性,依据PBET、SBRC和IVG法,相关系数分别为r=0.93,P=0.002、r=0.90,P=0.004和r=0.89,P=0.006;F1+F2同小肠阶段砷的生物可给性呈正相关性,PBET和IVG法的相关系数分别为r=0.94,P=0.001和r=0.87,P=0.009,而SBRC法则表现为没有相关性.同样,3种in vitro方法中都表现出无定型铁结合态砷(F3)与胃阶段砷的生物可给性有显著负相关性,而与小肠阶段砷生物可给性则除了SBRC法没有相关性之外,PBET和IVG法都表现出显著负相关性.     

镉与S-异丙甲草胺对斜生栅藻的联合毒性作用

采用毒性标准实验方法研究了Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻急性毒性、总可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和细胞膜通透性的影响.结果表明Cd2+与S-异丙甲草胺单独作用时EC50均随时间的延长而减小,且S-异丙甲草胺的急性毒性大于Cd2+;Cd2+、S-异丙甲草胺的EC50-24h分别为0.27 mg·L-1、0.24 mg·L-1,EC50-96h分别为0.16mg·L-1、0.13 mg·L-1.Cd2+与S-异丙甲草胺联合作用时低浓度表现为协同作用,高浓度表现为拮抗作用.暴露96 h后,Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用下,随有毒物质浓度升高,斜生栅藻总可溶性蛋白含量降低,SOD酶活性先激活后抑制,细胞膜通透性逐渐增大.     

Fe2+、Co2+、Ni2+对渗滤液厌氧过程的影响

通过单因素和正交试验,分别研究了Fe2+、Co2+、Ni2+及其组合对渗滤液厌氧过程中COD去除率和产甲烷量的影响.结果表明,分别投加Fe2+=25 mg·L-1、Co2+=1 mg·L-1、Ni2+=0.5 mg·L-1时对COD去除率和产甲烷量促进显著,3种微量元素均表现出了"低促高抑"的Hormesis效应.微量元素组合投加时,协同促进了甲烷的产生,其中Co2+是影响COD去除率的主要因素,Fe2+是影响产甲烷量的主要因素,但3种微量元素在其各自适宜的投加浓度范围时,对渗滤液厌氧过程的促进效果较为相近.各试验组的pH值维持在7.05~7.53之间,并与产甲烷量呈显著的相关关系.此外,渗滤液成分复杂,微量元素的生物有效性一定程度上受到限制,渗滤液厌氧体系对微量元素的需求较别的体系偏高.     

耐汞好氧反硝化菌的鉴定及适应汞离子的特性研究

从实验室保存的高效好氧反硝化菌种中筛选得到一株抗汞细菌并命名为X1,经生理生化特性和16SrRNA基因序列分析,初步鉴定该菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida).对菌株X1进行Hg2适应特性研究,结果表明,对于Hg2浓度为2、67++4、、mg·L-1的实验组,菌体分别需要被延滞12、284018、、h后进入对数期,而8mg·L-1实验组则不能进入对数期;在好氧反硝化过程中,Hg2浓度在7mg·L+-1范围内各实验组的好氧反硝化过程中NO3-N浓度变化速率、NO2-N累积峰值、pH特征点出现时刻随着Hg2浓度的增大而增大(延迟),而Hg2浓度呈现出同硝氮一致的下降趋势,并且在对数期内除汞率能达到100%.研究表明,菌株X1对Hg2最大适宜耐受浓度为7mg·L+-1,相应适应时间约为40h.在最大耐受浓度范围内,菌株X1的生长和好氧反硝化过程呈现出"被抑制-适应-受刺激"的变化规律,其中,被抑制的时间和受刺激的程度都随着Hg2浓度的增大而增大,主要表现为延滞期的延长和对数期的缩短.此外,在对数期,菌株X1的生长速率、达到稳定期的浓度和好+氧反硝化速率也都随着Hg2浓度的增大而增大,且大于无Hg2菌组.++     

新生态MnO2强化混凝去除苯酚的影响因素研究

以苯酚为目标物,考察钙离子、单宁酸、高岭土投量、新生态二氧化锰投量、pH等条件对新生态二氧化锰强化氯化铝混凝去除苯酚的影响.结果表明,钙离子能够促进新生态二氧化锰强化混凝对苯酚的去除,在钙离子投加范围内（0～1.0mmol.L-1）,苯酚的去除率能提高10%左右;单宁酸与苯酚共存时,能显著促进苯酚的去除,当单宁酸投加1...     

Fe和Fe2+对混合细菌产氢发酵的影响

在研究Fe粉剂量和Fe²⁺浓度对混合细菌产氢发酵的影响基础上,确定Fe和Fe²⁺促进混合细菌产氢能力的最佳阈值,并对乙醇型发酵菌群在不同Fe粉和Fe²⁺浓度下的产氢量和最大比产氢速率进行考察和对比.结果表明,Fe粉和Fe²⁺对乙醇型发酵菌群的产氢能力均有明显的促进作用.以葡萄糖为底物,投加Fe²⁺试验中,Fe²⁺浓度200mg/L获得最大产氢量143.7mL/g,较对照组提高32%;Fe²⁺浓度50mg/L获得单位VSS最大比产氢速率21.2 mL/(h·g),较对照组提高33%.投加单质Fe试验中,Fe粉剂量1000mg/L获得最大产氢量156.1mL/g,较对照组提高44%;Fe粉剂量500mg/L获得单位VSS最大比产氢速率23.5mL/(h·g),较对照组分别提高47%.单质Fe浓度高于50mg/L时,对发酵菌群产氢的促进作用要优于同浓度下的Fe²⁺.同时对混合细菌中铁的全量和形态分布进行了考察.     

水介质中C60纳米晶体颗粒与Cu2+对小鼠腹腔巨噬细胞的复合毒性研究

为考察C60纳米晶体颗粒和Cu2+复合体系的生物毒性,本文以小鼠腹腔巨噬细胞RAW264.7作为受试对象,研究了C60纳米晶体颗粒物(n C60)和Cu2+对RAW 264.7的复合毒性影响.结果表明,当单独暴露n C6024 h,n C60浓度为6.6 mg·L-1时,细胞活性降低了45%,n C60浓度为9.9 mg·L-1时,细胞活性降低了70%,表现出剂量-毒性效应和时间-毒性效应.水中出现Cu2+可以降低n C60的细胞毒性,当Cu2+浓度为2 mg·L-1,n C60浓度为6.6 mg·L-1时,细胞的活性降低至25%,当Cu2+浓度为5 mg·L-1,n C60浓度为9.9 mg·L-1时,细胞的活性下降至15%.研究表明,n C60表面能够吸附Cu2+,并且吸附符合Langmuir吸附等温模型.n C60纳米晶体颗粒表面对Cu2+的吸附,可能是n C60对细胞毒性降低的重要原因.     

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4. 79 mg·L-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu~(2+)的耐受浓度,当Cu~(2+)浓度为0. 5 mg·L-1和1 mg·L-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu~(2+)浓度升高至3 mg·L-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO_2~--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu~(2+)后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu~(2+)的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu~(2+)的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.     

纳米TiO2对短裸甲藻的毒性效应

为了揭示纳米TiO2对藻类的毒性作用和机制,研究了纳米TiO2对短裸甲藻的抑制特性及对酶活性、氧自由基等生理指标的影响.结果表明,纳米TiO2对短裸甲藻的生长有抑制作用,72 h半数致死浓度(EC50)为9.7 mg.L-1.在受试范围内随着纳米TiO2浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著性下降(P<0.05),随TiO2浓度增加,羟自由基的含量和过氧化氢酶(CAT)的活性显著性增加(P<0.05),超氧阴离子自由基含量也呈现升高的趋势.对照组羟自由基的含量是0.083U.mL-1,而在30 mg.L-1的纳米TiO2作用下,羟自由基的含量上升到1.1 U.mL-1.在20 mg.L-1纳米TiO2作用下,随着时间的延长,SOD活性、CAT活性和MDA(丙二醛)在暴露时间为12 h时达到最大,而48 h时降低到最小.12 h SOD的活性是0.14U.(107cell.min)-1,而48 h SOD的活性为0.01 U.(107cell.min)-1,而羟自由基只在48 h处呈显著性上升(P<0.05).纳米TiO2对抗氧化体系和自由基的影响可能与其抑藻机制有关.本研究为揭示纳米材料的环境生态效应提供了基础.     

二价铁离子对UASB反应器厌氧发酵产氢效能的影响

金属离子Fe2+在生物产氢机制中起着重要作用.以红糖为底物,研究了Fe2+在0～1 650 mg·L-1范围内对UASB发酵产氢效能的影响.结果表明,适当浓度的二价铁离子对产氢具有一定的促进作用.当Fe2+浓度为0～450 mg·L-1时,发酵产气量及其氢气含量都随着Fe2+浓度的增加而增加;且当Fe2+浓度为450 mg·L-1时,获得最大生物气体积为17.72 L,较空白组提高了40.75%,此时氢气含量60.01%.而当外加的Fe2+浓度大于450 mg·L-1时,则开始呈下降趋势.因此,Fe2+可以成为调控发酵制氢的工程措施之一.     

钙信号对镉诱导河南华溪蟹细胞凋亡的调控

以河南华溪蟹(Sinopptamon henanense)为研究材料,采用生理生化和酶学组织化学等方法,通过不同时间(12、24、48、72和96 h)不同镉浓度(0、14.5、29、58 mg·L-1)处理,首先研究了镉对肝胰腺细胞内钙调素(CaM)含量、钙ATP酶(Ca2+-ATPase)活性和细胞凋亡的影响;然后用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理河南华溪蟹后再进行镉处理,以分析Ca2+信号对镉诱导肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,镉处理引起肝胰腺细胞CaM含量和Ca2+-ATPase活性显著升高,并且Caspase-3和Caspase-9被激活.用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理华溪蟹4 h后,再用镉处理48 h,镉诱导的肝胰腺细胞Caspase-3和Caspase-9活性上升都被阻断.结果表明:镉处理引起河南华溪蟹肝胰腺细胞Ca2+浓度发生变化,并通过CaM等信号分子调控Caspase-3/9活性,进而引发细胞凋亡.