4种喹诺酮类抗生素对发光菌毒性作用研究

分析了4种常见的喹诺酮类抗生素(QNs)对发光菌(Photobacterium phosphoreum)的单一毒性和等毒性比例下的联合毒性作用,基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价混合体系联合毒性的作用类型。加替沙星、洛美沙星、左氧氟沙星和诺氟沙星4种喹诺酮类医药品对发光菌的半数效应浓度(EC50)分别为:0.084×10~(-3)、0.137×10~(-3)、0.129×10~(-3)和0.151×10~(-3)mol·L-1。不同的评价方法对4种QNs的联合效应评价结果具有较好的一致性,多元混合体系呈现为不同程度的拮抗作用。结合分子结构特征和不同取代基相互作用,初步分析了联合毒性机理,进一步的毒性作用机制还需通过对生物生理生化反应等进行深入研究。本研究多种QNs混合体系呈现拮抗作用为主,揭示了此类医药品在环境中的联合使用可能导致药效降低以及微生物耐药性的产生和传播。     

3种新型污染物对发光菌的毒性作用研究

分析了3种常见的代表性新型污染物对发光菌的单一毒性和等毒性比例下的联合毒性,基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价混合体系联合毒性作用类型。三氯生、五氯酚、双酚A对发光菌的半数效应浓度(EC_(50))分别为:0.045、0.035、0.74 mg·L~(-1)。不同的评价方法对3种新型污染物的联合效应评价结果具有较好的一致性,多元混合体系呈现为不同程度的拮抗作用,结合分子结构特征和不同取代基的相互作用,初步分析了联合毒性机理,进一步毒性作用机制还需要通过对生物生理生化响应等进行深入研究。新型污染物混合体系对发光菌的联合作用呈现以拮抗作用为主,表明此类污染物环境残留可导致相关化学品功效降低,引发微生物耐药性的产生和传播的风险。     

三种药品联合毒性作用及其环境风险分析

测定了阿司匹林、盐酸环丙沙星和阿奇霉素3种常见活性医药成分(APIs)对发光菌的单一毒性以及混合体系的联合毒性,并应用毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数(MTI)等方法对混合体系联合作用类型进行分析.结果表明,阿司匹林显示较高的单一毒性,联合毒性中除阿司匹林-环丙沙星二元混合体系为部分相加作用外,其它体系联合毒性均呈现为不同程度的拮抗作用.同时应用简化环境模型计算了3种医药品的预测环境浓度(PEC)和预测无效应浓度(PNEC),将风险表征参数(PEC/PNEC)作为综合评价因子,获得3种医药品目前在大连开发区污水处理厂排水中的数值较低,以阿司匹林综合评价因子最高.     

苯并噻唑类污染物对青海弧菌Q67毒性效应

以青海弧菌Q67为指示生物,结合96微孔板高通量检测技术,测定了10种环境中常见苯并噻唑类污染物对发光菌的毒性效应。结果表明,10种苯并噻唑化合物均对发光菌具有毒性效应,其EC50在1.17×10-6~5.43×10-3mol·L-1之间。对其进行毒性效应排序,发现巯基取代氨基2羟苯基羧酸乙酯溴氟甲基氯甲硫基苯并噻唑。利用结构化学描述符和偏最小二乘法,构建了苯并噻唑类化合物对Q67发光菌毒性的定量构效关系模型(QSAR),结果发现,氢键供体数量(ND)和极性溶剂可及分子表面积(PSASA)对其毒性具有重要意义。本研究为苯并噻唑类污染物毒性效应评价及其环境风险评价提供了参考。     

细颗粒物(PM_(2.5))主要组分模拟溶液对发光细菌的光抑制分析

为明确NH_4~+、 NO_3~-、SO_4~(2-)及金属等组分在水溶性提取液对发光细菌的光抑制过程中所起的作用,参照PM_(2.5)样品提取液浓度,模拟配制与3级以上PM_(2.5)样品提取液中主要组分:硫酸盐、硝酸盐、氨盐相同浓度的溶液,同时选取与PM_(2.5)可溶性提取液发光抑制率相关性较强的铅、锌,配制不同浓度级别模拟溶液,测试各单一组分对发光细菌的发光抑制率及其混合溶液对发光细菌的联合影响效应。基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价了混合体系联合影响的作用类型。结果表明,与3~6级PM_(2.5)可溶性提取液中硫酸氨、硫酸氢氨、硝酸氨、硫酸锌和硝酸铅浓度相同的模拟溶液对发光细菌的发光没有抑制作用。不同的评价方法对PM_(2.5)主要组分混合体系联合效应评价结果具有较好的一致性,硫酸氨、硝酸氨、硫酸氢氨混合溶液中,对发光细菌的光抑制均为硫酸氢氨的独立作用,硫酸锌与硝酸铅的混合体系,锌和铅对发光细菌的联合影响效应表现为协同,硫酸氨、硝酸氨、硫酸氢氨与硫酸锌、硝酸铅的多元混合体系呈现协同作用。     

典型抗生素与群体感应抑制剂对费氏弧菌的三元慢性联合毒性

群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitor,QSIs)广泛应用之后与环境中现有抗菌药物共存的趋势不可避免。为了评价QSIs和现有抗菌药物共存所引起的生态环境效应,本文以费氏弧菌(Vibrio fischeri)作为模式生物,磺胺类抗生素磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺类增效剂甲氧苄嘧啶(TMP)和群体感应抑制剂4-溴-5-溴亚甲基-2(5氢)-呋喃酮(FC-30)为研究对象,测定了以上3个化合物对Vibrio fischeri的单一/混合慢性毒性效应。单一慢性毒性结果表明,3个化合物的毒性大小如下:FC-30SCPTMP,混合慢性毒性结果表明三元混合体系联合效应为拮抗。进一步分析可知,SCP+FC-30和TMP+FC-30两个混合体系的拮抗作用是三元混合体系为拮抗效应的根本原因。最后指出,因为SCP、TMP和FC-30的三元混合体系是拮抗作用,所以从环境生态风险角度分析,三者联合用药对环境的影响小于单一用药。     

邻苯二甲酸酯类雌激素活性联合作用模型分析

环境雌激素对生命健康影响受到广泛关注,现行污染物环境标准制订和风险评价只针对单一化合物而非混合物效应,不足以保护生命安全与人类健康。为探讨环境雌激素的混合物效应,选择对雌激素敏感的人乳腺癌MCF-7细胞增殖实验,检测雌二醇(E2)、邻苯二甲酸酯类化合物(DBP和DEHP)的单一及其联合雌激素活性;基于单一化合物的浓度-反应曲线,运用浓度相加(CA)和独立作用(IA)模型对混合物的毒性进行预测,并将模型预测结果与混合物实验数据进行比较分析。结果表明,E2、DBP、DEHP对MCF-7细胞的单一作用数据可通过Weibull方程拟合,由拟合方程得到的半数效应浓度(EC50)及95%置信区间分别为3.450×10-6(2.373×10-6~1.675×10-5)、5.138(1.489~1.082×10)、1.186(4.478×10-1~2.24)μmol·L-1;3种化合物的混合物数据亦可通过Weibull、Logistic和Exp Gro1方程进行有效拟合,混合物效应与化合物单独作用产生的效应具有显著性差异;3种化合物表现非相似联合作用,利用独立作用(IA)模型预测混合物效应较为可靠,外源性环境雌激素与内源性雌激素联合作用产生的混合效应显著。环境雌激素混合物毒性可以通过相加作用模型预测,为环境复合污染的风险评价和管理提供基础数据。     

大环内酯类抗生素对发光菌和脲酶活性影响分析

新型有机污染物(emerging organic contaminants,EOCs)对生物代谢和生态工程效能的影响受到密切关注。调控污泥生化过程稳定是确保污水处理厂出水水质的关键。为探究EOCs胁迫下污泥脲酶和海洋发光菌的应激效应,分析了阿奇霉素、红霉素、罗红霉素和乙酰螺旋霉素对脲酶和发光菌的毒性作用。结果表明,4种抗生素对发光细菌均呈现出不同程度的抑制作用,其EC50分别为30.05×10-5、71.70×10-5、108.6×10-5和63.44×10-5mol·L-1;而在不同浓度梯度抗生素的胁迫下,脲酶呈现不同的应激反应,包括毒物兴奋效应和耐药性。抗生素对脲酶和发光菌呈现一致的毒性递减现象:阿奇霉素乙酰螺旋霉素红霉素罗红霉素。研究结果为监控水生生态系统提供了基础数据,为评价EOCs的环境风险和预警污水处理工艺扰动性风险提供参考。     

乙草胺与Cu,Zn对发光菌和斑马鱼胚胎的联合毒性效应

研究了乙草胺与Cu,Zn（以毒性单位配比为1∶1,1∶4和4∶1以及1∶1∶1构成的二元或三元混合体系）对发光菌（photobacterium phosphoreum）和斑马鱼（B.rerio）胚胎的联合毒性,采用相加指数法（AI）对联合毒性效应进行评价.结果表明：同种物质混合毒性配比不同时,对生物的联合毒性作用不完全相同;不同的混合体系对发光菌和斑马鱼胚胎表现出不同的联合毒性效应,乙草胺与重金属对发光菌的联合毒性主要以拮抗为主,对斑马鱼胚胎的联合毒性则主要以协同为主,说明受试生物不同,其对化合物的敏感性不同.     

部分重金属化合物对淡水发光菌的毒性研究

应用微板毒性分析方法,分别测定了CdCl2·2.5H2O、CoSO4·5H2O、Cr(NO3)3·3H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·3H2O、MnCl2·9H2O、Na2SeO3、ZnSO4·7H2O、Ni(NO3)2·6H2O9种重金属离子化合物及其混合物对淡水发光菌—青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensissp.—Q67)的发光抑制毒性.结果表明,9种重金属离子化合物对Q67的剂量-效应关系均可用Weibull或Logit模型有效描述.由拟合剂量-效应曲线得到这9种重金属离子化合物的半数效应浓度EC50的负对数值(-logEC50)分别为4.35、3.08、2.39、3.83、3.34、2.39、3.32、3.93和2.76,说明其毒性顺序为:CdCl2·2.5H2O>ZnSO4·7H2O>Cu(NO3)2·3H2O>Fe(NO3)3·3H2O>Na2SeO3>CoSO4·5H2O>Ni(NO3)2·6H2O>Cr(NO3)3·3H2O≈MnCl2·9H2O.为了研究重金属混合物的毒性规律,设计了4组等效应浓度(EC50、EC15、EC10和EC5)比混合物,测试了其混合物毒性,并应用剂量加和(DA)、独立作用(IA)原理及经典联合毒性评价方法进行了分析.DA与IA分析表明,所研究的4种混合物的毒性具有拮抗特征,而毒性单位法(TU)和混合指数法(MTI)的评价结果均为部分相加作用,相加指数法(AI)的评价结果则为拮抗作用.所选评价方法不同,混合物毒性评价结果可能也不同.     

Indoor air pollution: A review∗

Relationships between toxicities of substituted aromatic hydrocarbons to Daphnia magna and to Fathead minnows or Photobacterium phosphoreum were studied based on structure‐activity equations we established. Good relationships between toxicities of chemicals to Daphnia magna and to Fathead minnows, Photobacterium phosphoreum were found for a wide range of chemicals. The toxicity data of fish can be predicted by the toxicity data of Daphnia magna or Photobacterium phosphoreum. It is probable that the toxicities of chemicals to the three organisms are similar.     

Toxicity of substituted benzaldehydes to photobacterium phosphoreum and quantitative structure‐activity relationship

Acute toxicities (15min‐EC₅₀) of 21 substituted benzaldehydes to Photobacterium phosphoreum were determined. A quantitative structure‐activity relationship (QSAR) was developed using molecular connectivity indices and quantum chemical parameters, which show that the toxicity is influenced mainly by the difference of the simple and valence‐corrected fourth path molecular connectivity, polarizability, dipole moment, and the most negative net atomic charge on an atom. This study further shows that benzaldehydes are reactive chemicals, which exhibit bioreactive toxicity.     

三氯生对青海弧菌Q67和人乳腺癌细胞MCF-7的时间毒性

三氯生(triclosan,TCS)是一种广谱性抗菌剂,2005年欧盟水框架指令将TCS列为一种新型污染物。目前对TCS的研究局限于急性毒性实验,关于TCS毒性随时间的变化以及不同溶解状态下TCS的毒性差异的研究却鲜有报道。应用以96孔微板为暴露反应载体的微板毒性分析法,添加氢氧化钠(NaOH)或使用二甲亚砜(DMSO)作为助溶剂溶解TCS,分别测定其对青海弧菌Q67的相对发光抑制毒性(15min急性毒性和时间毒性)和对人乳腺癌细胞MCF-7在不同暴露时间(24、48和72h)内的细胞增殖抑制毒性。Q67的急性毒性实验结果表明,碱性条件下TCS的毒性(EC50=3.97(10-8mol.L-1)大于DMSO作为助溶剂时的毒性(EC50=1.68(10-4mol.L-1)。无论碱性条件还是DMSO助溶,TCS在不同暴露时间内对Q67的时间毒性没有明显差异。在不同暴露时间下MCF-7增殖抑制率实验中,DMSO作为助溶剂时,TCS的最高实验浓度为1.46(10-3mol.L-1,随着暴露时间的延长,抑制率在24、48和72h时分别为27.8%、44.2%和62.4%;碱性环境时TCS的最高实验浓度为1.39(10-6mol.L-1,随着暴露时间的延长,抑制率在24、48和72h时分别为20.2%、55.8%和73.9%。研究表明,在DMSO和NaOH作为助溶剂的条件下,TCS对MCF-7均存在时间毒性差异,并且NaOH碱性溶液中TCS对MCF-7的毒性远大于DMSO作为助溶剂时的毒性。     

4种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性及安全性评价

为甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂合理使用提供科学依据,本研究采用试管药膜法测定了啶氧菌酯、吡唑醚菌酯、嘧菌酯和醚菌酯等4种药剂的原药及其制剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性,并进行了安全性评价。对比原药结果发现,啶氧菌酯原药和醚菌酯原药毒性很高,LR50依次是2.66×10-4及7.32×10-4mg a.i.·cm~(-2),均属于高风险;而吡唑醚菌酯原药及嘧菌酯原药毒性较低,LR50分别为3.01×10-3和3.47×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂。对比制剂结果发现,啶氧菌酯悬浮剂毒性最高,LR50为5.02×10-5mg a.i.·cm~(-2),为极高风险药剂;其次是吡唑醚菌酯悬浮剂及乳油,LR50分别为3.78×10-3和5.80×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂;最低的是嘧菌酯水分散粒剂、悬浮剂和醚菌酯水分散粒剂,LR50均大于4.0×10-2mg a.i.·cm~(-2),均为低风险药剂。部分甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对天敌赤眼蜂存在较高风险,特别是啶氧菌酯,应避免田间使用,或通过避开赤眼蜂释放期来减少对赤眼蜂的伤害。     

敌草快对藻类和溞类的急性毒性及其水中含量测定

敌草快是一种非选择性、广谱的联吡啶类触杀性除草剂,主要通过干扰植物细胞膜、破坏光合作用而快速发挥效果。为探究敌草快对水生生物的毒性,测定了该化合物对羊角月芽藻和大型溞的急性毒性,并建立了高效液相色谱法测定水中敌草快含量的方法。结果表明:检测方法在1.00×10-2~3.00×10-2mg a.i.·L-1范围内的线性相关系数为0.99995,添加回收率在90.3%~109%之间,相对标准偏差(RSD)为1.10%~10.3%,保留时间在7.2 min左右。按实测浓度和理论浓度分别计算敌草快对羊角月芽藻的72 h的半数效应浓度EyC50(72 h-EyC50),分别为3.16×10-2mg a.i.·L-1和3.32×10-2mg a.i.·L-1,均为高毒;对大型溞48 h的半数效应浓度EC50(48 h-EC50)分别为1.18×10-2mg a.i.·L-1和1.33×10-2mg a.i.·L-1,均为剧毒。     

Carboxymethyl‐β‐cyclodextrin influence on the solubility and toxicity of substituted indole compounds

The solubilization of eight selected substituted indole compounds (SICs) by carboxymethyl‐β‐cyclodextrin (CMCD) in water is reported. The results show that their solubility was well improved in CMCD aqueous solution, and the stoichiometry of inclusion complex of the studied SICs with CMCD was 1: 1. The acute toxicity to Photobacterium phosphoreum of the investigated SICs in CMCD aqueous solutions was also investigated and was compared with that in water. The results show that the toxicity of five studied SICs decreased while the toxicity of the rest three SICs increased in CMCD aqueous solutions, but neither the increase nor the decrease was significant.     

不同藻密度下诺氟沙星对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数的影响

诺氟沙星是一种被广泛使用的抗生素,但其对轮虫的毒性作用尚不清楚。为调查诺氟沙星对轮虫的毒性及其与藻密度之间的关系,以及各试验终点对诺氟沙星污染的相对敏感性,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,研究了不同斜生栅藻密度(1.0×10~6、2.0×10~6和4.0×10~6cells·m L~(-1))下不同浓度(0、5、20、35、50、65和80 mg·L~(-1))的诺氟沙星对其生命表统计学参数的影响。结果显示,与3个藻密度下的对照组相比,暴露于5～80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫生命期望和世代时间显著延长,净生殖率和种群内禀增长率显著提高。5 mg·L~(-1)的诺氟沙星使生命期望和世代时间的延长幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却随着藻密度的升高而减小; 5 mg·L~(-1)的诺氟沙星对净生殖率和种群内禀增长率的提高幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却在2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最小,4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最大。1.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,诺氟沙星浓度对轮虫后代混交率无显著性影响(P0.05); 2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5～35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低; 4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5、35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低。当藻密度为1.0×10~6和2.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系;当藻密度为4.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系。本研究表明,亚致死浓度的诺氟沙星促进轮虫的存活、发育、孤雌生殖和种群增长,促进作用的幅度受藻密度的显著影响。     

15种取代酚对淡水发光菌Q67的毒性及定量构效分析

为了更加准确和便捷地预测各种取代酚类化合物的急性毒性,以淡水发光菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)为受试生物,测定了15种典型取代酚的急性毒性;采用logD(正辛醇/水分配系数),LUMO(分子最低空轨道能)和MW(分子量)等取代酚的7种主要结构参数,利用偏最小二乘回归法建立了定量结构-活性相关(quantitative structure-activity relationships,QSAR)模型。结果表明,15种取代酚的EC_(50)在5.76×10~(-6)～1.27×10~(-3)mol·L~(-1)之间,且有很好的剂量-效应关系;QSAR模型的主成分分析显示,-logEC_(50)与logD、LUMO和MW值正相关,且logD对模型的贡献最大,即越容易与Q67菌结合的酚类化合物对其的急性毒性越大;建立的QSAR模型具有较好的预测能力(Q~2_(EXT)=0.91,RMSE=0.49)和较高的稳定性(Q~2_(CUM)=0.58),能够用于预测其他酚类化合物对Q67菌的急性毒性。     

Ecotoxicological testing of soil by four bacterial biotests

The objective of this work was threefold. Firstly, this paper intends to introduce four microbial toxicity screening methods (Bacillus subtilis agar diffusion method, Azotobacter agile and Pseudomonas fluorescens dehydrogenase enzyme inhibition tube test, and Photobacterium phosphoreum contact toxicity test) for the investigation of contaminated solid samples such as soil and sediment. Secondly, this work was carried out to prove that both soil characteristics and chemical form of contaminants influence the bioavailability of contaminants and alter the toxicity of soil sample considerably. Thirdly, the sensitivity of the above mentioned four biotests to different contaminants of the soil (heavy metals, organic compounds) was determined and compared. The data evaluation was processed by computer aided statistical methods such as cluster, correlation and principal components analysis by the use of Statgraphics^R.

According to cluster analysis carried out separately for chemical data and biological data, we observed that those samples that have similar chemical composition do not show similar toxicity, which is probably due to different bioavailability of contaminants, the impacts of soil characteristics as well as interaction of contaminants. According to the investigation of sensitivity of the examined four biotests the following conclusion could be drawn: P. phosphoreum and A. agile tests are similar in the sense that they are sensitive to Cu to a large extent and also to PAHs and hydrocarbons (CH) to a lesser extent. B. subtilis test corresponds well with P. fluorescens test method since both tests give good correlation with heavy metals. Neither B. subtilis nor P.fluorescens biotests are sensitive to organic soil contaminants such as PAH and CH.