2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏的SOD、CAT和EROD活性的影响

以实验室培养的铜锈环棱螺(Bellamya aeroginosa)为受试生物,研究了2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和7-乙氧基-3-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)活性的影响,以揭示BDE-47与这些酶活性之间的剂量-效应和时间-效应关系.结果表明,不同水平BDE-47污染沉积物暴露后,铜锈环棱螺肝胰脏SOD和CAT活性表现出较为明显的剂量或时间依赖性效应,BDE-47可引起铜锈环棱螺肝胰脏的氧化应激,高剂量(≥160ng.g-1)BDE-47的长时间暴露可导致SOD和CAT活性显著下降,提示细胞出现氧化损伤.SOD对BDE-47胁迫的敏感性高于CAT.铜锈环棱螺肝胰脏中SOD和CAT可以作为指示低水平BDE-47污染沉积物胁迫的生物标志物.BDE-47不能诱导铜锈环棱螺肝胰脏EROD活性,但高剂量(≥160ng.g-1)或长时间BDE-47暴露则导致EROD活性显著降低.     

沉积物中三丁基锡对铜锈环棱螺肝胰脏抗氧化防御系统的影响

以铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为试验对象,采用人工添加TBT的自然沉积物对铜锈环棱螺进行静态暴露实验,研究了沉积物中不同浓度TBT长期暴露(30 d)对铜锈环棱螺肝胰脏的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)的影响,以揭示TBT对它们影响的浓度效应关系。结果表明,沉积物中低浓度(100 ng/g)TBT对SOD、CAT和GSH没有影响。当TBT浓度为500～1000 ng/g时,SOD活性呈现浓度依耐性的升高。当TBT浓度为200～1000 ng/g时,CAT活性表现为浓度依耐性的升高。高浓度(2000 ng/g)TBT则导致SOD和CAT活性急剧下降,分别比对照下降了67.33%和54.87%。当TBT浓度为200～1000 ng/g时,GSH含量呈现浓度依耐性的下降,高浓度(2000 ng/g)TBT导致GSH含量急剧下降,比对照下降了76.87%。环境水平的TBT长期暴露对铜锈环棱螺肝胰脏产生了氧化胁迫,高浓度的TBT长期胁迫使肝胰脏受到了严重的氧化损伤。CAT和GSH可以用作环境水平TBT长期暴露的有效生物标志物。     

沉积物中不同浓度多壁碳纳米管对Cd和BDE-47生态毒性的影响

随着碳纳米管的广泛应用,其将不可避免地进入环境中.由于其具有极好的吸附亲和力和吸附容量,碳纳米管可以充当环境中持久性有毒污染物的载体,从而改变共存污染物的生物有效性和生态毒性.为评价淡水沉积物中不同多壁碳纳米管(MWCNTs)对Cd和BDE-47生态毒性的影响,采用沉积物慢性生物测试研究了不同浓度MWCNTs存在下Cd和BDE-47对铜锈环棱螺肝胰脏抗氧化防御系统关键成分超氧化物歧化酶(SOD)与Ⅱ相解毒反应的关键酶谷胱甘肽-S-转移酶(GST)以及脂质过氧化损伤指标丙二醛(MDA)的影响.结果表明,沉积物中低浓度MWCNTs(0.5 mg·g~(-1))增强Cd对铜锈环棱螺的氧化胁迫,中、高浓度(5、50 mg·g~(-1))MWCNTs引起Cd对铜锈环棱螺的氧化损伤,MWCNTs的存在显著增强了沉积物中Cd对铜锈环棱螺的毒性,而且具有浓度-效应关系;低浓度MWCNTs不影响BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,中、高浓度MWCNTs显著降低BDE-47的毒性,同样具有明显的浓度-效应关系.因此,在评价MWCNTs的潜在环境风险时,不仅考虑MWCNTs自身的毒性,还应当考虑MWCNTs的浓度、共存污染物的种类和MWCNTs与共存污染物之间的相互作用.     

基于铜锈环棱螺的生物炭修复沉积物中BDE-47生物积累动力学预测模型

研究了铜锈环棱螺对沉积物颗粒的摄取速率、从水和沉积物中摄取BDE-47的效率,以及在BDE-47污染沉积物中添加玉米秸秆生物炭后对这些生理学参数和间隙水中BDE-47平衡浓度的影响.构建了基于铜锈环棱螺摄取和消除BDE-47的相关生理学参数和沉积物地球化学参数的生物动力学预测模型,同时评价了该模型预测BDE-47生物积累的效力.结果显示,铜锈环棱螺对沉积物的摄食率为6.04 g·g^-1·d^-1,对水中BDE-47的摄取效率为38.41%.在BDE-47污染沉积物中添加4%的玉米秸秆生物炭（CSB）可以显著降低间隙水中BDE-47的平衡浓度,降幅达到81%.铜锈环棱螺对添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累显著低于未添加CSB的沉积物,暴露28 d后,添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累下降了66%.本研究构建的生物动力学模型的预测结果与暴露测试中观察到的铜锈环棱螺对BDE-47的摄取情况基本一致.BDE-47的28 d生物积累对沉积物颗粒摄食率、从沉积物中摄取BDE-47的效率、沉积物中BDE-47的浓度和BDE-47的消除速率常数等4个参数的响应表现出较好的敏感性.根据模型的预测,铜锈环棱螺从沉积物中摄取的BDE-47占总积累量的80%以上.当沉积物中添加CSB后,模型显示出更好的预测效力.因此,在已知沉积物和间隙水中BDE-47浓度的前提下,利用该模型可以有效地预测铜锈环棱螺体内BDE-47的积累量,从而减少沉积物生态毒性风险评价和利用生物炭进行原位修复效果评估的不确定性.     

腹足纲动物毒性测试候选物种的研究

随着对内分泌干扰物在腹足纲动物中危害性的关注,软体动物污染生态问题逐渐受到重视.基于该研究方向现有进展,就几种典型腹足纲动物作为化学品测试受试生物的候选物种进行了论述,认为4种前鳃亚纲生物(新西兰泥蜗、鱼盘螺、福寿螺和铜锈环棱螺)和1种肺螺亚纲生物(静水椎实螺)具有生态意义,可以作为标准受试生物来发展.相对于其他国外学者提议的4种生物,我国学者提议的铜锈环棱螺具有本土意义,在化学品毒性测试过程中应该受到重视.在以上论述基础上,对腹足纲动物毒性测试今后研究的发展方向进行了展望.     

鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征

微塑料能够被水生生物摄入并对其产生毒性效应.以5条汇入鄱阳湖河流的入湖口、鄱阳湖出湖口和南矶山自然保护区为研究区,采集优势底栖动物铜锈环棱螺样品,对其进行组织消解并分离其中的微塑料,利用显微镜和红外光谱鉴定微塑料,分析鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征.结果表明,鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料丰度为（0.52±0.15）～（2.48±0.90） n·g^-1,赣江入湖口铜锈环棱螺体内微塑料丰度高于其他入湖口,南矶山湿地自然保护区铜锈环棱螺体内微塑料丰度最小.研究区铜锈环棱螺体内微塑料以粒径小于1 mm的透明纤维为主.铜锈环棱螺肠道微塑料丰度高于肌肉组织.本研究表明人类活动是影响铜锈环棱螺体内微塑料丰度的重要因素,对底栖动物中微塑料的调查有助于人们全面了解微塑料污染的生态风险.     

菲的淡水沉积物环境预测无效应浓度推导

近年来PAHs(多环芳烃)因其持久性、生物蓄积性和毒性而备受关注. 菲是我国沉积物中普遍检出的一种优控PAHs,具有独特的“K”区和“湾”区结构,常作为研究PAHs环境效应的模式化合物. 以菲为研究对象,搜集、整理其对我国本土水生生物的急、慢性毒性数据,运用TGD(欧盟风险评价技术导则文件)推荐的平衡分配法,推导菲的淡水PNEC_sed(沉积物环境预测无效应浓度,以干质量计). 结果表明:共获得4门7科的17个急性毒性数据和5门7科的10个慢性毒性数据;物种敏感性分析显示,鱼类对菲较为敏感. 采用平衡分配法推导菲的淡水PNEC_sed为256.9 μg/kg,该值可为我国水体沉积物中菲的生态风险评价提供参考.比较结果显示,我国大部分淡水沉积物中实测w(菲)未超过PNEC_sed,其生态风险较小;巢湖和黄河兰州段个别采样点的w(菲)超过菲的淡水PNEC_sed,分别是菲的淡水PNEC_sed的1.02和3.23倍,高w(菲)可能会对水生生物造成危害.      

铅胁迫对斑马鱼抗氧化酶活性的影响

研究Pb对斑马鱼抗氧化酶活性影响,探讨重金属Pb对斑马鱼毒理学效应.以斑马鱼为模式生物,采用半静态法对斑马鱼进行驯养和试验,测定不同浓度Pb对超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性影响.Pb暴露1d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,Pb暴露7d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,且暴露1d和暴露7d酶活性变化均显著.试验结果表明,Pb胁迨斑马鱼抗氧化系统酶活性变化显著,Pb毒性显著.结果为重金属污染对水生生物毒性机理研究提供参考.     

贡湖湾大型底栖动物碳、氮稳定同位素的空间分布特征

利用稳定同位素技术,研究太湖贡湖湾的大型底栖动物河蚬和铜锈环棱螺的食物来源和营养结构,并分析其碳、氮稳定同位素空间分布特征。结果表明,河蚬和铜锈环棱螺的δ~(15)N值变化趋势相似,均随着离入湖口距离越远,其值逐渐升高,并能很好地指示湖湾的污染来源。河蚬和铜锈环棱螺处于相同的营养级,δ~(15)N值的差值在1.5‰~2.8‰之间。     

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.     

Prospects for the continued development of environmentally-realistic toxicity test susing microorganisms

The focus of environmental regulations has changed significantly since the introduction of the bioassay as a standard means of assessing environmental impact. Prominent in this change is an increasing emphasis on protecting the integrity of natural ecosystems, which incorporate community- and system-level properties as well as organismal and population processes. Consequently, support for the use of multispecies testing has widened to include not only ecologists in academia but environmental scientists in the regulatory and industrial sector as well. The reason for this trend is clear: the additional environmental realism gained from tests utilizing communities of organisms allows for greater insight into the potential hazard of chemicals and other forms of human activity to natural ecosystems that cannot be obtained from single species tests alone. Many of the problems cited for multispecies testing early in their evolution as a hazard assessment tool have been refuted or overcome. In particular, the u     

Pollutant toxicology with respect to microalgae and cyanobacteria

Microalgae and cyanobacteria are fundamental components of aquatic ecosystems. Pollution in aquatic environment is a worldwide problem. Toxicological research on microalgae and cyanobacteria can help to establish a solid foundation for aquatic ecotoxicological assessments. Algae and cyanobacteria occupy a large proportion of the biomass in aquatic environments; thus, their toxicological responses have been investigated extensively. However, the depth of toxic mechanisms and breadth of toxicological investigations need to be improved. While existing pollutants are being discharged into the environment daily, new ones are also being produced continuously. As a result, the phenomenon of water pollution has become unprecedentedly complex. In this review, we summarize the latest findings on five kinds of aquatic pollutants, namely, metals, nanomaterials, pesticides, pharmaceutical and personal care products (PPCPs), and persistent organic pollutants (POPs). Further, we present information on emerging pollutants such as graphene, microplastics, and ionic liquids. Efforts in studying the toxicological effects of pollutants on microalgae and cyanobacteria must be increased in order to better predict the potential risks posed by these materials to aquatic ecosystems as well as human health.     

水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响研究进展

淡水生态系统温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)排放是全球气候变化背景下的研究热点。水生植物作为淡水生态系统重要的组成部分,对水体生源要素的生物地球化学循环过程具有重要影响,进而影响水体温室气体产生与排放。本研究基于目前水生植物与水体温室气体排放关系的研究,探讨了水生植物对淡水生态系统温室气体排放动力学过程的影响,提出水生植物分布区可能是温室气体排放热点;水生植物种类、生活型的多样性增加了水体温室气体排放的变异性和不确定性,对监测和估算方法的准确性产生一定影响;进一步总结了水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响机制:1)机械作用,包括气体传输通道作用和浮叶植物的滞留作用; 2)水生植物光合/呼吸作用参与水体碳循环,同时水生植物凋落物分解为水体代谢提供新鲜碳、氮源,提高温室气体产生速率; 3)改变根际厌氧环境,影响根际CH_4和N_2O产生与排放; 4)水生植物群落改变水体生态因子分配格局,影响水体异养代谢等。基于当前研究现状,本文提出要进一步开展不同尺度或不同生境条件下水生植物种类、生活型和生长代谢等对水体温室气体排放动力学的影响研究,并从水生植物群落尺度构建温室气体排放动力学模型,优化监测方法与估算模型,为推进我国淡水生态系统温室气体排放研究提供理论基础。     

流域水生态功能分区方法与指标体系探讨

水生态功能分区是识别流域水生态系统特征、结构与功能的主要依据,它能够反映区域水生态系统的主要生态功能状况及其所面临的潜在压力。因此,建立基于生态功能分区的水质管理技术体系,是中国水生态管理的必然发展趋势,也是国际水质管理的前沿方向。拟从水生态功能分区的研究现状,比较国内外相关的研究工作,探讨不同等级生态分区方法及指标体系的构建依据。     

我国水生态系统完整性研究的重大意义、现状、挑战与主要任务

水生态系统完整性研究是当今国际热点,维护水生态系统健康与稳定已成为世界各国水生态系统保护的目标、方向和管理策略. “十三五”以来,我国地表水环境质量改善效果显著,但部分流域或局部水生态退化问题成为突出短板,强调水生态系统整体保护、促进水生态环境质量全面改善、提高生态系统自我修复能力将是未来我国水生态环境保护的重点任务. 本文详细剖析了典型流域水生态系统保护现状和需求,阐述了我国开展水生态系统完整性研究的重大意义,系统总结了完整性研究国际进展和应用实践,深入分析了当前我国完整性研究面临的主要挑战,提出了未来发展思路与重点任务. 加快研发完整性监测与评价新技术,建立物理、化学和水生生物多要素统筹的完整性评价指标体系,创新发展多尺度完整性评价理论,持续开展典型流域完整性状况评估,摸清水生态家底及演变趋势;突破完整性退化诊断与修复调控新技术,厘清退化机制及驱动因子,阐明气候变化与人类活动复杂压力下退化水生态系统修复路径和调控策略,提升水生态系统保护修复的科学性,加快推动我国水生态环境管理制度迈上新台阶,为恢复和维持重点流域水生态系统原真性和完整性提供科技支撑.      

人工纳米颗粒在水体中的行为及其对浮游植物的影响

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)因其特殊的尺寸效应及良好的光学、磁学等性质,已被广泛应用于医药、生物成像以及工业产品等领域.在生产、使用和排放的过程中,ENPs通过不同途径不可避免地进入水体,因此ENPs在水体中的行为和生物安全性也引起了人们的极大关注.在水生生态系统中,浮游植物作为初级生产者,为自身以及其他营养级生物提供营养物质、能量和氧气,因此受到ENPs的影响是难以估算的.近年来已有大量的研究证实ENPs对生物有毒性效应,但ENPs进入浮游植物体内的机制以及ENPs在浮游植物体内的生物运输和转化的报道较少,并且这方面的机制仍不甚明确.本文重点介绍了纳米材料进入水体的途径,在水体中的行为以及对浮游植物的生物效应的最新研究进展,但这方面的机制研究需要进一步深入.     

中国水生态分区初探

从生态系统的角度管理自然资源以及进行环境保护,已经成为国际环境保护领域的主流趋势.基于生态分区和地理分类单元开展环境保护与资源管理,已广为世界各国所接受.淡水生态分区是生态分区的一个重要类型,与水文分区和水环境功能分区相比,其在管理、评价和保护河流、溪流和湖泊等淡水水体资源、环境及水生生态系统方面,具有不可比拟的优势.本研究比较了国内外主要水体分区体系,分析各分区体系的优劣,强调在中国开展水生态分区研究的必要性.在此基础上,提出中国水生态分区的目标、范围和指标体系的设想,指出中国水生态分区应根据中国淡水生态系统实际和环境特征,着重突出河流和湖泊等水体的生态服务功能、水生生态系统的敏感性和人类活动的干扰与影响,并就中国水生态分区的范围、分类指标及水生态分区在将来环境管理中与其他现行分区体系的协调做了探讨.     

拉林河流域底栖硅藻群落结构特征及水生态健康评价

随着农业活动的发展,对水域生态系统评估成为受农业活动影响区域水环境管理的有效手段.以我国东北典型水稻种植区拉林河流域为研究区域,调查分析了全流域范围河流内23个样点的底栖硅藻群落结构和水环境理化特征,基于优势种和理化指标的冗余分析（RDA）揭示了底栖硅藻群落生态分布特征并对关键影响因子进行识别.在此基础上应用底栖硅藻生物完整性指数（D-IBI）对拉林河流域水生态系统健康状况进行评价,并分析了底栖硅藻在农业活动区和非农业活动区下的群落结构及不同土地利用类型下的D-IBI.研究结果表明,拉林河流域底栖硅藻群落结构具有明显的空间差异性;D-IBI评价结果显示,拉林河流域水体整体健康状况为一般,农业活动会影响河流生态健康状况.其中,拉林河上游为健康,中游区域为较好至一般,下游区域轻度污染至重度污染.D-IBI和多数环境因子及IBI核心指标有显著或极显著的相关关系,能较好地反映研究区域环境信息,并适用于受农业活动干扰的拉林河流域生态健康评价.     

Evaluation of nutrient limitation in aquatic ecosystems with nitrogen fixing bacteria

There has always been a great need for simple and accurate bioassays for evaluating nutrient limitation in aquatic ecosystems. Whereas organic carbon is usually considered to be the limiting nutrient for microbial growth in many aquatic ecosystems, there are, however, many water sources that are limited by phosphorus or nitrogen. A method named ＂nitrogen fixing bacterial growth potential＂ （NFBGP） test, which is based on pre-culturing of autochthonous （target） microorganisms was described. The method was applied to evaluate phosphorus or nitrogen nutrient limitation in lake and sewage water samples using an isolate of the nitrogen fixing bacterium, Azorhizobium sp. WS6. The results corresponded well to those from the traditional algal growth potential （AGP） test and the bacterial regrowth potential （BRP） test, suggesting that the NFBGP test is a useful supplementary method for evaluating the limiting nutrient, especially phosphorus, in an aquatic environment.     

镉的淡水水生生物水质基准研究

镉是一种有毒重金属,具有高毒性、难降解和易残留等特点,会对水生生物及水生态系统产生有害影响.为有效控制镉给水生生物带来的不利影响,亟需开展镉的水生生物基准研究,为水质标准的制订提供依据. 以我国淡水生态系统及其生物区系为保护对象,结合大量国内外文献报道的镉对我国淡水生物区系中代表物种的毒理学数据,运用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法等当前国际上广泛使用的基准推导方法,研究我国淡水中镉的基准值及其推导过程. 结果表明:评价因子法得出的基准值为单值,其值为0.15 μg/L;毒性百分数排序法得出的基准值包括基准最大浓度和基准连续浓度,二者分别为7.30和0.12 μg/L;物种敏感度分布法得出的基准值分为短期危险浓度和长期危险浓度,二者分别为32.50和0.46 μg/L. 比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响镉的水生生物基准的关键因素.