藻红外辐射测试环境重金属急性毒性

快速、简便、有效地检测环境中重金属毒性是环境保护的一项重要内容.敏感藻是指藻红外测试中对毒物响应的温差大、种类多、时间快、剂量低的特殊藻类,为探寻对重金属急性毒性响应的敏感藻,2006年5月至2007年10月,进行了8种藻对10种重金属的温度响应测试试验.结果表明:平均响应温差短线脆杆藻(Fragilaria brevistriata)最大,为0.24 ℃,高出8种藻的0.19 ℃总平均温差0.05 ℃;较好药品响应率短线脆杆藻最高,为80%;平均响应时间短线脆杆藻居中,为4.65 min,低于8种藻的总平均响应时间5.21 min;短线脆杆藻对重金属的灵敏度在0.06～7.0 mg?L-1之间,发光细菌在0.07~15.3 mg?L-1之间,表明短线脆杆藻对重金属响应的剂量低.根据敏感藻的定义和分析结果,确定短线脆杆藻为本试验的敏感藻.     

急性毒性藻红外测试中联合作用的评价方法（Evaluation Method for Combined Toxicity Effects in the Measure of Alage Infrared Radiation for Acute Toxicity）

藻红外测试中联合作用的评价方法是急性毒性藻红外测试法的重要组成,为建立其评价方法,用敏感藻和重金属、有机药品、农药开展了探索性实验.首先确定联合作用系数θ的计算式和总均偏差系数f,用其构建联合偏差系数法;再用实验得到的f=0.06调整相加作用的θ理论值(θ=1),联合偏差系数θi分别在大于、等于、小于1+0.06或1-0.06时,评价联合作用类型;最后进行二元药品对敏感藻联合作用的验证实验,验证联合偏差系数法的可行性.结果发现,4种重金属6种混合对短线脆杆藻(Fragilaria brevistriata)的联合作用为:3次拮抗作用,2次独立作用,1次相加作用;4种有机药品6种混合对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的联合作用为:2次协同作用,3次独立作用,1次拮抗作用;8种农药12种混合对水华鱼腥藻、纤细裸藻的联合作用为:9次拮抗作用,3次独立作用;一组验证实验包括藻液加药、测试、计算和评价,共需要60min,而用光密度、细胞数、叶绿素含量、细胞干重作为测试指标进行藻类急性毒性实验,需要24h～96h.对验证结果分析可知,用所构建的联合偏差系数法评价二元药品对敏感藻的联合作用,具有可行、快速、简便的优势.     

藻红外测试多元有机毒物急性毒性的初步分析

藻红外测试法是利用毒物引起敏感藻红外辐射变化可被测试的一种急性毒性分析方法。敏感藻是指急性毒性藻红外测试中对毒害物质响应温差大、时间快、药品多、剂量低的特殊藻种。在藻红外测试多元有机毒物时,由于毒物毒性的联合作用将直接影响敏感藻的敏感性,因此敏感藻对多元有机毒物浓度的敏感性在联合毒性测试分析时需要首先认知。实验通过测试敏感藻对5种有机毒物不同组合的响应,为联合毒性测试分析时敏感藻敏感性不变提供了多元有机毒物浓度设计依据。实验用羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）作敏感藻,苯（C6H6）、甲苯（C7H8）、二甲苯（C8H10）、氯苯（C6H5Cl）、三氯甲烷（CHCl3）为实验药品。结果表明：有机毒物混合后确实产生了温差的变化,的确有联合作用存在。5种有机毒物的一元、二元、三元、四元、五元组合,其藻液中多元有机毒物质量浓度为100~500 mg.L-1时,敏感藻均有温度响应且可被测试出,表明该质量浓度范围内敏感藻具有敏感性,可作有机毒物联合毒性分析的参照质量浓度,但100~200 mg.L-1为宜。     

变形虫Naegleria sp.TH8的分离鉴定及食藻特性

从太湖水样品中筛选分离到一株能吞噬水华鱼腥藻的原生动物TH8,经形态学及ITS rRNA序列分析鉴定为纳氏属变形虫(Naegleria sp.).显微观察显示变形虫TH8呈蛞蝓状,用透明半球形单伪足爆破前进,有运动滋养体、包囊和鞭毛体3个形态.变形虫TH8能在10~30℃生长并具有食藻活性,但在37℃或灭菌后的水华鱼腥藻中均不能生长.在新鲜水华鱼腥藻中25℃下指数期生长速率达到1.68 cell d-1.食藻特性研究表明,该变形虫在水华鱼腥藻生长的对数初期、对数后期和稳定期的吞食效果优于对数中期.水华鱼腥藻Chl a下降程度与变形虫初始浓度有关.     

三氯生对羊角月牙藻生长及其抗氧化系统的影响

以羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)为实验材料,研究了三氯生(triclosan,TCS)对羊角月牙藻生长、光合作用叶绿素荧光动力学参数及抗氧化酶活性的影响。结果表明,TCS对羊角月牙藻的96h-EC50为0.112mg·L-1,属于高毒。TCS暴露对羊角月牙藻的叶绿素荧光中ABS/RC、PIabs、RC/CSo和OEC比例等参数有显著影响。随着三氯生浓度的增大,羊角月牙藻的叶绿素荧光中ABS/RC大幅上升,PIabs、RC/CSo和OEC比例下降;当三氯生浓度为0.256mg·L-1时,ABS/RC达到最大值,PIabs、RC/CSo和OEC比例下降为最小值,表明藻细胞光合作用的原初反应及电子链传递过程受到严重阻碍。同时,三氯生对羊角月牙藻体内抗氧化酶系中GST活性和MDA含量也有较大影响。在低浓度暴露下,GST活性随TCS浓度增加而增大,但当TCS浓度超过0.256mg·L-1时,GST活性出现显著下降,同时MDA含量达到最大,这种GST活性的下降同时伴随MDA含量的增加表明藻细胞膜系统受到较大损害。     

急性毒性藻红外测试中联合作用评价法的重现性

为认识藻红外联合作用评价法的稳定性,用苯(C6H6)、甲苯(C6H8)、二甲苯(C8H10)、氯苯(C6H5Cl)、三氯甲烷(CHCl3)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)进行了重现性实验,通过测试实验藻对5种药品不同组合的响应温差,用联合偏差系数法评价联合作用类型,分析药品联合毒性的重现性及联合作用评价法的评价效果。结果表明:二元组合中,重现性50%的5组,重现性75%的5组,平均重现性62.5%;三元组合中,重现性50%的1组,重现性75%的8组,重现性100%的1组,平均重现性75%;四元组合中,重现性50%的1组,重现性75%的1组,重现性100%的3组,平均重现性85%;五元组合重现性100%,混合药品总平均重现性73.1%。重现性大于阈值的组合19个,占全部26个组合的73.1%。药品组合元数增减与联合作用的重现性正相关。分析可知,藻红外联合作用评价法用于联合作用分析稳定性较好。     

二元联合作用藻红外测试方法——以重金属为例

为检验二元联合作用藻红外测试方法的可行性,用Cu~(2+)、Fe3+、Mn~(2+)、Al3+、Cr3+、Hg~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)进行了二元联合作用测试实验。结果显示:联合药液的参照浓度与单药液的参照浓度比为0.5:0.25的有15组二元组合,为2.0:1.0的有10组二元组合,为1.0:0.5的有11组二元组合;在9种重金属的36组二元联合作用测试结果中出现拮抗作用、相加作用、协同作用,表明联合作用类型表现出多样性;14组拮抗作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为93%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,21组相加作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为86%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,1组协同作用重现性67%;36组联合作用测试结果的再现性为50%~100%、再现性的出现率为86%,重现性为67%~100%、重现性的出现率为100%。上述分析可知,9种重金属的36种二元联合作用测试结果具有较好的多样性、再现性、重现性,表明测试条件、藻温测试方法、三指标评价法能够保证藻响应温差和藻响应药品评价结果的质量,参照浓度分析方法、联合作用评价方法能够控制联合作用分析结果的质量;藻响应的有毒有害物都存在敏感浓度,用参照浓度分析方法可分析出藻响应有毒有害物的参照浓度。因此,藻红外测试技术可以用于测试重金属、农药、有机药品、抗生素等的二元联合作用。     

卤代肉桂酸对羊角月牙藻的急性毒性及3D-QSAR研究

卤代肉桂酸类化合物广泛用于医药、化妆品和除草剂等生产制造,随着使用量的增加,其生态环境健康风险逐渐受到关注。为揭示该类化合物的毒性特征,选择14种卤代肉桂酸作为研究对象,考察了它们对羊角月牙藻的急性毒性效应,并应用三维定量构效相关技术(3D-QSAR)探讨化合物分子结构特征对毒性效应的影响。结果表明,14种卤代肉桂酸类化合物对羊角月牙藻急性毒性的72 h半数效应浓度(72 h-EC50)值在45.88～83.72 mg·L-1范围内,其中4-氯肉桂酸、4-溴肉桂酸等表现出较高毒性效应。3D-QSAR结果表明,该类化合物分子结构的立体场、静电场和疏水场特性对其毒性效应影响显著,在苯环结构上引入体积较大、电负性较弱及疏水性较强的取代基,将导致毒性升高。以上结果将为科学评价卤代肉桂酸类化合物潜在环境健康风险提供基础数据支撑。     

微板吸光法测定9种农药对斜生栅藻的抑制毒性

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为指示生物,96微孔板为暴露反应载体,SpectraMax M5酶标仪为吸光度测试设备,建立了测定毒物对藻生长抑制毒性的微板吸光法.论文系统研究了微板吸光法中斜生栅藻的可见吸收光谱和生长曲线以及pH和暴露时间对藻生长的影响,同时应用该方法成功测定了环嗪酮、阿特拉津、西草净、扑灭通、苯嗪草酮、敌草快、草甘膦7种除草剂和磷胺、甲胺磷2种杀虫剂对斜生栅藻的剂量-效应曲线(DRC).通过对剂量-效应数据进行非线性最小二乘模拟,获得了这些农药的半数效应浓度EC50及置信区间.对比标准锥形瓶栅藻毒性试验,微板吸光法具有测试简便快速,所需样品体积少,便于多次平行毒性测试等优点.     

Ni2+胁迫对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和集胞藻（Synechocystis sp.）的生长和光合色素的影响(Effects of Nickel on Growth and Photosynthetic Pigments of Microcystis aeruginosa and Synechocystis sp.)

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究重金属胁迫下蓝藻光合色素的变化和响应,有助于揭示其受害机理.在实验室无菌纯培养条件下,研究了不同浓度Ni2+处理下铜绿微囊藻和集胞藻的生物量和光合色素随时间的变化趋势.结果表明:浓度为5mg·L-1～25mg·L-1的Ni2+对M.aerugonisa的生长有抑制作用,随着处理剂量的增加和处理时间的延长,抑制作用愈加显著;在短时间(24h)内,Ni2+对Synechocystissp.的生长没有显著影响,随胁迫时间延长呈现出抑制作用;Ni2+处理M.aerugonisa至24h及Synechocystis sp.至48h时,藻细胞光吸收能力整体上受到明显抑制;5mg·L-1～25mg·L-1的Ni2+胁迫下,M.aerugonisa和Synechocystis sp.的叶绿素a含量随胁迫时间延长而降低;在叶绿素a(Chla)、藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)三种光合色素中,藻蓝蛋白(PC)对Ni2+胁迫最为敏感,是Ni2+伤害蓝藻的重要作用位点.Ni2+对M.aerugonisa的抑制作用比Synechocystis sp.更明显.     

藻细胞膜电信号对重金属的快速反应研究

为探讨藻细胞膜电信号对重金属离子的响应特征,运用细胞外表面技术和电化学方法研究了淡水藻——大型轮藻(Nitellaflexilis)藻细胞膜电位和膜电阻对汞、镉、铅的快速反应.结果表明,细胞膜电位和膜电阻对汞、镉响应灵敏且快速,30min内即对1μmol·L-1Hg2+、Cd2+表现出超极化和膜电阻增大反应,而5、10μmol·L-1Hg2+、Cd2+则在15min内引起细胞去极化、膜电阻减小,且剂量效应显著.细胞膜电信号对Pb2+的响应浓度为100μmol·L-1,30min内细胞先去极化后超极化,膜电阻持续增大.重金属作用前后相比,高浓度Hg2+、Cd2+(5、10μmol·L-1)导致藻细胞不可逆损伤,而其低浓度所致的损伤可恢复.Pb2+致藻细胞不可逆损伤的最低浓度为500μmol·L-1.对比膜电信号对3种离子的响应特点,发现藻细胞膜电位和膜电阻对Hg2+和Cd2+的响应灵敏度大于Pb2+.     

化学品急性毒性藻红外测试技术的方法改进研究

在以往藻红外测试技术的急性毒性测试中,每次每个测试杯测试1个藻温,共2个测试组,并用藻最大响应温差1个指标进行毒性评价,测试结果的可行性和稳定性不理想,针对这个问题提出了改进方法:1)每次每个测试杯连测3个藻温;2)改为3个测试组;3)将单指标法改为三指标法;4)增加测试结果的重现性分析。通过蒸馏水毒性测试实验和重金属毒性测试实验,分析改进方法的效果。结果显示,不同指标方法中,三指标法控制假结果出现率为20%,控制效果最好;在测试4元重金属共存(总浓度0.066~0.156 mg·L~(-1))的毒性时,测试3个藻温的所有指标法的平均重现率(%)/重现性(%)均为100%/100%,测试1个藻温的三指标法的平均重现率(%)/重现性(%)为67%/100%,表明测试高浓度的重金属毒性时,不同指标法都有很好的评价效果;在测试一元重金属(0.001~0.1 mg·L~(-1))毒性时,只有三指标法的平均重现率(%)/重现性(%)是100%/100%,远高于其他指标法,表明只有三指标法才可准确测试低浓度重金属的毒性。在测试5种不同重金属共存的毒性时,三指标法的平均重现率(%)/重现性(%)平均为86.8%/100%。研究表明,改进后的技术用于化学品急性毒性测试,灵敏度高和稳定性好,结果可靠。     

微波－混凝法处理滇池高藻原水的实验研究

实验采用微波－混凝法处理滇池高藻原水,考察了混凝剂聚合氯化铝（PAC）投加量、进水pH值、微波功率及辐照时间对除藻去浊效果的影响,并与单一混凝的处理效果进行了对比。结果表明：在PAC投加量为80mg／L、进水pH值为8—9、微波功率为600W、辐照时间为1．5min的条件下除藻去浊效果最佳,除藻率达94．4％,剩余浊度可从89NTU降到3NTU左右;微波－混凝法对滇池高藻原水的处理效果明显优于单一混凝,同时可降低混凝剂用量,具有良好的强化混凝效果。     

富硒藻类研究进展

微量元素硒不仅是人和动物必需的营养元素,也是植物生长发育不可缺少的元素。硒酸盐在水体中溶解度高于其他环境介质,导致水生生物对无机硒(硒酸盐)有更高的利用率。藻类能吸收无机硒,可将无机硒有效地转化为有机形态。藻体内的硒主要以硒蛋白、硒核酸、硒多糖等生物大分子以及硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸等生物小分子有机化合物存在。在水生生态系统中,藻类是硒的主要吸收者。富硒藻类通过食物链将硒传递至浮游动物、贝和鱼等动物体内,能提高其抗氧化能力,从而导致其对重金属耐受性增强。本文综述了藻类在自然界硒生物有机化中的地位和作用,藻类对硒的富集方式及代谢途径,硒在藻类中的生物学效应,富硒藻类的开发利用现状及今后的发展方向,较全面地综述了富硒藻类研究进展。     

纳米材料对藻细胞毒性效应及致毒机理

纳米材料因其独特的性质被广泛应用于生物医疗、光学工程、催化等领域。随着纳米材料的生产量逐年增大,越来越多的纳米粒子被释放到水生生态环境中,其生态毒性效应影响也备受人们的关注。本文根据纳米材料的分类总结了不同种类纳米材料对水生生态系统的初级生产者藻类的毒性效应,归纳了纳米材料影响藻类毒性大小的主要因素,如纳米材料的物理化学性质、水体性质和藻种等,并探讨了纳米材料对藻类的致毒机理,如金属离子溶出、氧化损伤和遮光效应等,最后总结展望了纳米毒理学研究的发展方向,以期为纳米材料对藻类的毒性研究提供一定的理论依据。     

水华蓝藻厌氧发酵工艺技术研究

以太湖水华蓝藻为底物,用改进的CSTR(continuous stirred tank reactor)工艺,研究了不同有机负荷条件下蓝藻厌氧发酵相关参数与蓝藻藻毒素的去除效果.结果表明:在(35±1) ℃条件下,逐步提高有机负荷,系统运行稳定,有机负荷最高可达3.53 kg·m-3·d-1,此时最大容积产气率达0.89 m3·m-3·d-1,COD去除率在70%左右,甲烷体积分数达60%以上.不同负荷条件下,出料中藻毒素(MC-RR、MC-LR)检测均为阴性,已达无害化处理要求,表明该工艺可以有效处置水华蓝藻,实现能量回收与无害化处理的目标.