水体和沉积物加标法评估BPAP对摇蚊的毒性

为了研究水体加标法和沉积物加标法摇蚊毒性测试的差异,采用水体和沉积物加标法对比测试了双酚AP(BPAP)对伸展摇蚊(Chironomus tentans)全生命周期的繁殖发育毒性。实验结果表明,在水体添加法摇蚊全生命周期毒性试验中,60~900μg·L-1BPAP处理组对两代摇蚊的羽化率、发育率、性别比和繁殖力均无显著影响(P>0.05);而在沉积物添加法试验中,3 200μg·kg-1及更高浓度处理组亲代羽化率和子代羽化率、发育率显著降低(P<0.05)。水体加标法和沉积物加标法得到的BPAP对摇蚊两代发育、繁殖无显著影响浓度(NOEC)分别为≥900μg·L-1和1 600μg·kg-1(即0.00070‰和0.00035‰,以BPAP在水-沉积物系统所占质量比计)。因此BPAP沉积物添加法对摇蚊的繁殖发育毒性效应大于水体添加法。在化学品危害评估中,摇蚊慢性毒性测试方法或数据的选择应考虑实际环境中该化学品进入水-沉积物系统的方式。     

构建基于GHS标准的黑头呆鱼(Pimephales promelas)急性毒性二元分类模型

鱼类急性毒性参数是进行化学品生态风险评估、分类标签等工作不可或缺的毒性指标。本文选取634个有机化学品对黑头呆鱼(Pimephales promelas)的急性毒性数据,并依据"全球化学品统一分类和标签制度"(GHS)中推荐的分类标准,将急性毒性值小于和大于100 mg·L-1的物质分别划分为有毒物质和无毒物质。以分类结果为建模指标,构建了基于欧几里德距离的K最近邻(k NN)二元分类模型。评估结果表明,模型训练集和验证集的预测准确度(Q)、敏感性(Sn)和特异性(Sp)参数均大于0.7,说明模型具有较好的预测能力。因而,在化学品分类标签工作中,可使用该模型预测缺失的鱼类急性毒性类别。     

沉积物与盐度对罗红霉素生物有效性的影响

在河口环境,沉积物与盐度对抗生素的生物有效性有重要影响。使用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析单一和复合控制系统(水、水-沉积物、水-斑马鱼、水-沉积物-斑马鱼)中的各相态中的罗红霉素,以期量化各相态中罗红霉素的迁移、分布。随着暴露时间延长,水体中罗红霉素浓度不断减少,沉积物和斑马鱼体内罗红霉素不断蓄积。沉积物的存在会减少罗红霉素在斑马鱼中的生物有效性。在高盐度环境下,沉积物拥有更大的吸附效率,符合盐析效应,导致罗红霉素的生物有效性及斑马鱼富集能力下降。水-沉积物-斑马鱼系统达平衡时,沉积物为罗红霉素的主要富集场所,可积累42.0%的罗红霉素。同时,斑马鱼可吸收和富集0.16%的罗红霉素。上述研究为研究抗生素环境行为和毒理提供了参考。     

卤代苯对江水细菌的慢性毒性

毒性数据是对化学品进行环境风险评价的基础,慢性毒性数据更能真实的反映毒物对水生生物生长、繁殖及生理功能产生的影响。本文采用细菌生长抑制实验,测定了17种卤代苯对长江水中混合细菌的慢性毒性,得到-lgNOEC值,毒性范围在4.27(氯苯)~5.22(1,2,4-三氯苯)之间。选用量化参数对毒性数据进行定量结构活性关系(QSAR)研究,结果表明,卤代苯对江水细菌的慢性毒性主要与化合物分子的空间大小有关,量化参数范德华面积(SVdW)及分子生成热(Hf)能够很好的描述卤代苯对江水细菌的慢性毒性。     

青萍生长抑制试验对稀脉浮萍的适用性研究

为了验证我国本土常见的稀脉浮萍(Lemna aequinoctialis)是否适用于以青萍(Lemna minor)作为标准试验生物的生长抑制试验,对两种浮萍的毒性效应终点和毒性响应差异进行比较。通过对两种浮萍的总叶面积、干重、鲜重同叶状体数之间的相关性进行分析,根据《OECD化学品测试准则No.221浮萍生长抑制试验》,遵从良好实验室规范(GLP),将两种浮萍暴露于参比物质3,5-二氯苯酚,进行7 d更新式毒性试验,暴露浓度为(1.0~10)mg·L-1。结果表明,青萍的培养条件、试验方法以及毒性效应终点均适用于稀脉浮萍,两种浮萍的毒性试验呈现出相似的时间-效应关系和剂量-效应关系,两者的毒性效应浓度具有可比性,且数值上接近。以上实验结果可以得出,稀脉浮萍适用于生长抑制试验;鉴于稀脉浮萍在我国分布广泛、容易获取,稀脉浮萍可作为毒性测试的国家标准试验生物。     

水生生物急性毒性QSAR模型研究进展

化学品污染对人类健康和生态环境造成潜在风险。但是,危害性信息缺失是进行化学品风险评价的主要挑战。经济合作与发展组织(OECD)和美国环保署都提倡用非动物实验替代方法来弥补数据缺失。定量结构-活性关系(QSAR)被认为是一种有应用前景的替代技术。水生生物急性毒性是化学品风险评估和优先污染物筛选中最常用的参数之一。但是,目前可获得的实验毒性数据非常有限。本文总结了近年来发展的急性毒性预测模型,包括:(1)基于同类化合物建模;(2)基于数理统计建模;(3)基于化合物毒性作用模式建模。从模型预测能力、应用域、机理解释等角度对这3类模型进行了比较。其中,基于作用模式构建的模型一般具有较好的预测性能,并有助于机理解释,将是今后水生生物急性毒性预测的发展方向。     

反映我国空间分异特性的多介质环境逸度模型的构建及十溴二苯醚的归趋模拟

化学品的浓度水平、排放量都与具体的地理位置密切相关,发展具有空间分异特性的多介质环境逸度模型,可更加准确地描述化学品的多介质环境归趋.本研究基于我国的区域环境属性,建立了 50 kmx50 km分辨率的空间分异Ⅲ级多介质环境逸度模型.以阻燃剂十溴二苯醚(BDE-209)为例,模拟和预测了 BDE-209在我国的多介质环境中的分布.结果表明,上海、山东和广东等东部地区大气与土壤中BDE-209浓度较高,陕西、山西等中西部地区水与沉积物内BDE-209浓度较高.BDE-209在大气、水、土壤和沉积物中的平均浓度分别为2.02×10-6 μg·m-3、6.64×10-6μg·m-3、1.93 μg·kg-1 和3.65×10 μg·kg-1.土壤和沉积物是BDE-209主要的汇,其含量占其环境总量的98.65％.所构建的具有空间分异特性的多介质环境逸度模型,适用于持久性有毒化学物质在我国环境中的归趋模拟,有助于化学品的环境风险预测与管理.     

多介质环境模型New Equilibrium Criterion(New EQC)参数敏感性分析

多介质环境模型被广泛应用于化学品环境风险评估.模型参数敏感性分析是使用模型时必不可少的环节,也是了解模型结构的有效途径之一.模型参数敏感性分析可筛选出对模型预测结果具有显著影响的化学品物化参数和环境参数,有助于减少数据收集工作量,能侧重收集所要评估区域关键的环境参数和实际环境条件下的物化参数值,从而提高模型预测结果的可信度,为化学品管理决策提供准确数据.本研究以化学物质八甲基环四硅氧烷为例,采用局部敏感性分析法中的一次一个变量法和全局敏感性分析法中的回归分析法,分别对多介质环境模型New Equilibrium Criterion模型参数进行了敏感性分析.结果表明,亨利常数、LevelⅢ向空气排放率和沉积物沉积速率等参数值的变化对模型预测结果影响显著.     

生物配位体模型预测铜对剑水蚤毒性及其受水质参数的影响

本研究以大型蚤毒性试验标准为参照进行剑水蚤的铜毒性试验,并以生物配体模型(BLM)为主要工具,实现对毒性数据的校正和毒性效应的预测.在不同水质参数下,实测铜的48 h LC_(50)为141—566μg·L~(-1),相应的BLM预测值为143—1208μg·L~(-1),表明BLM对铜的毒性预测良好.pH升高、DOC以及钙、镁、钠离子浓度的增加均对铜毒性有不同程度减弱作用,钾离子对铜毒性影响较小,BLM对这一现象的描述较好.利用Visual MINTEQ软件对不同水参数条件下铜形态分布进行模拟,辅助解释实验现象,发现钙、镁、钠、钾离子对铜形态分布影响较小.DOC的加入则使络合态铜含量增加,而pH升高导致游离态铜浓度下降,水合态铜浓度升高.本研究表明,预测铜对剑水蚤的毒性要充分考虑水质参数的影响,BLM在铜对剑水蚤的毒性预测方面表现了非常好的应用潜力.     

应用物种敏感性分布法对太湖沉积物中多环芳烃的生态风险分析

多环芳烃(PAHs)具有高的疏水性,在水体中优先分布于沉积物.采用物种敏感性分布法(SSDs法),依据水生生物慢性毒性数据计算5%物种危害浓度(HC5);并结合欧盟委员会风险评价技术导则(TGD)进而得到沉积物预测无效应浓度(PNEC-sed),以报道的太湖的沉积物中浓度数据作为预测环境浓度(PECsed);用商值法P...     

氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

Utility of the QSAR modeling system for predicting the toxicity of substances on the European inventory of existing commercial chemicals∗

Many chemicals are in common commercial use for which no information on the environmental fate or toxicity exists. Recent legislation requires that many substances be assessed for their toxicity to aquatic organisms within a very short time and determine which of these chemicals need to be studied in greater detail. It would be impossible to measure the acute and chronic effects of all of these compounds on a single organism, let alone a battery of different types of organisms, communities or ecosystems. Initially, the chemicals on the European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances (EINECS) need to be screened and relative hazard to the environment determined. In response to OECD directives, there has been a great deal of activity by government and industry scientists. At the International Workshop on Advances in Environmental Hazard and Risk Assessment it was concluded that quantitative structure activity relationships (QSAR) could and should be used in the hazard assessment process. Papers published in that volume outline the advantages, disadvantages, limitations, advances and research requirements.

The QSAR, structure‐activity based chemical modeling and information system, which was developed by the US‐Environmental Protection Agency was used to predict the acute toxicity of 113 substances from the “Old Substances”; list of the German government to the four commonly used aquatic toxicity test organisms: Daphnia magna (DM), fathead minnow (FHM), rainbow trout (RBT), and blue‐gill sunfish (BG).

Of these compounds the QSAR system predicted the acute toxicity of 87 substances towards fathead minnow. For the other three species examined the QSAR system could be used to predict toxicity for 78 compounds.

The predicted toxicities were compared to observed toxicities of compounds which have been evaluated and stored in the “Aquire”; data base. Observed toxicity values were available for at least one species for 38 compounds. The toxicities of some compounds are well predicted while those of other compounds were not well predicted. Overall, the QSAR system accurately classified the acute toxicity ranges of 50%, 64%, 56% and 56% of the compounds investigated for DM, FHM, RBT and BG, respectively. Of the compounds studied 10 were very poorly predicted, of these the QSAR system overpredicted the toxicity of three, while underpredicting the toxicity of seven. Of these seven compounds, five contained amino groups.     

生理毒代动力学模型及其在有机污染物水生生态毒理研究中的应用

人类生产和生活使用各种人工合成的化学品,种类和数量急剧增长,对生态系统和人体健康造成了极大威胁。因此,亟需采用高效的方法对数量巨大的化合物进行毒性评价。对生理毒代动力学(PBTK)模型的建立过程及其在污染物生态毒理研究中的应用进行了综述。PBTK模型,又称生理药代动力学(PBPK)模型,是利用生理学和解剖学等原理,将生物体简化为用血流连接的肝、肾和脂肪等各组织器官房室,模拟化合物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。模型参数包括生理参数和生化参数2个部分,可用MATLAB等软件进行模拟。模型已应用于数百余种有机污染物在鱼体等水生生物体的毒代动力学模拟。已有模拟结果能够预测化合物在生物体内的有效剂量,对化合物毒性进行评估,并可用于不同物种、不同剂量和不同暴露途径间的外推,有力推进了污染物生态毒理研究工作的开展。     

5种化学品对丽斑麻蜥和日本鹌鹑的毒性研究

目前,在化学品生态风险评价体系中对爬行动物的毒性效应研究较少。本研究参考鸟类急性经口毒性试验建立了我国本土爬行动物——丽斑麻蜥(Eremias argus)的急性毒性测试方法,来评价化学品对爬行动物和鸟类的毒性效应之间的差异。选择异氰酸酯、1,2-苯并异噻唑-3-酮、2,4-二氯苯酚、苯并噻唑和二苯甲酮5种化学品分别对丽斑麻蜥进行暴露实验,并与鸟类模式物种——日本鹌鹑(Coturnix japonica)的急性毒性结果进行比较。结果发现异氰酸酯和苯并噻唑对丽斑麻蜥7 d的半数致死剂量(7 d-LD50)分别为125 mg·kg~(-1)和500 mg·kg~(-1),而对日本鹌鹑的7 d-LD50值分别为27 mg·kg~(-1)和37 mg·kg~(-1);1,2-苯并异噻唑-3-酮、2,4-二氯苯酚和二苯甲酮对丽斑麻蜥的7 d-LD50值分别为909 mg·kg~(-1)、787 mg·kg~(-1)和528 mg·kg~(-1),而对日本鹌鹑7 d-LD50值均大于剂量上限1 000 mg·kg~(-1)。结果表明,丽斑麻蜥和日本鹌鹑对相同化学品的毒性敏感性是存在差异的,用鸟类来评价化学品对爬行动物的潜在风险可能不够准确,应该重视化学品对爬行动物的毒性效应研究。同时,以本土爬行动物的代表物种丽斑麻蜥作为化学品环境风险评价的模式生物,对保护我国本土物种及其多样性、维持生态平衡具有重要意义。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中国白羽鹌鹑的生态毒性

为研究全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)替代品对环境生物的毒害效应,选用中国白羽鹌鹑作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,并对PFOS替代化学品进行了急性经口、急性饲喂及繁殖毒性的风险评价。结果表明,全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性经口毒性实验的LD50为500.44mg·kg-1,其余3种替代化学品在上限浓度2000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,4种PFOS替代品对中国白羽鹌鹑的急性经口毒性均为低毒。全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性饲喂毒性实验的LC50为970.50mg.kg-1,对白羽鹌鹑的饲喂毒性为中毒,而其余3种替代化学品在上限浓度5000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,对中国白羽鹌鹑的急性饲喂毒性为低毒。在长期饲喂过程中,织物三防整理剂和C6织物三防整理剂会表现出一定的生殖毒性,造成中国白羽鹌鹑的孵化率降低,胚胎死亡率及未受精率升高;全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂会影响到中国白羽鹌鹑的未受精率,C4织物三防整理剂未表现出明显的生殖毒性。     

Toxizitätsdaten aus einer ökotoxikologischen Testbatterie

The influence of industrial chemicals in the environment is strongly determined by the condition of the soil. Considering the complex interrelationships of soil condition and the specific parameters of the material as influential to bioavailability and decompositional reactions, it is necessary to reproduce various situations via a selected battery of ecotoxicological tests. The use of such batteries has already proved to be suitable for the examination of sediments. In order to make statements about the dangerous potential of chemicals in the soil, samples of natural soil were exposed to industrial chemicals (surfactants, mineral oil hydrocarbons, an antibiotic and a pesticide), and examined regularly in test batteries over a period of four weeks. This microcosm works as a degradation test of environmental relevance, monitoring the effects and reactions of industrial chemicals in natural soil. All test results collected over this period of time come to a very complex and multi-dimensional compilation of data which needs to be considered in full before an assessment is possible. The main goal in analysing the data is to extract the maximum possible information from the matrix. Aside from the graphic presentation, mathematic graphs of the data will be introduced. This method aims to provide a structural and logical relationship to the data, in order to build up a classification system and an order of precedence, which should make it possible to estimate potential risk.     

Predicting water quality data in an unfilled reservoir using microcosm sediment-water simulation

The technique of microcosm sediment-water simulation was used to obtain predictive water quality data for the proposed Jordanelle Reservoir, Heber City, Utah. Sediment-water microcosms were prepared for four sites located in the north arm of the reservoir basin, including two sites located in an abandoned acid mine tailings pond. Data obtained from the tailings pond microcosms indicated that low pH water and high trace metal concentrations may exist in this area of the reservoir. These data suggested that the tailings material should be contained or removed prior to reservoir filling. Other sites in the reservoir basin exhibited water quality considered normal for reservoirs of similar elevation and basin geology. Near the proposed dam, anaerobic conditions could develop rapidly due to available concentrations of organic carbon, and the subsequent release of Zn, Fe, and Mn may pose a water quality problem. At the sampling site near Keetley, simulation data indicated that anaerobic conditions will not develop as quickly or be as severe as conditions expected near the dam. Overall, the availability of nitrogen and phosphorus in the Provo River and Jordanelle sediments indicated that problems with algal blooms may exist in the reservoir. Also presented is a brief discussion of the advantages and disadvantages associated with microcosm sediment-water simulation.     

沉积物中2,2'',4,4''-四溴联苯醚(BDE-47)在铜锈环棱螺体内的毒代动力学及其繁殖毒性

多溴联苯醚(PBDEs)是一种全球性的新型持久性有毒污染物,沉积物中高浓度的PBDEs是水生态系统的巨大风险源,2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在PBDEs同系物中,目前分布最广,生物毒性最强。为评价沉积物中BDE-47向底栖动物体内转移的潜力及其对底栖动物的潜在繁殖毒性,将实验室培养的铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)暴露于BDE-47加标沉积物中,研究了BDE-47在铜锈环棱螺体内的毒代动力学特性及其对铜锈环棱螺潜在繁殖力的影响。结果表明,铜锈环棱螺对沉积物中BDE-47吸收较快,代谢速度相对较慢,BDE-47在铜锈环棱螺体内具有较强的生物积累性。生物积累达理论平衡时,铜锈环棱螺体内BDE-47浓度为1440.67ng·g-1(以样品干质量计)。BDE-47在铜锈环棱螺体内的生物积累和生物净化过程较好地符合一级动力学模型,摄入速率常数、清除速率常数和生物-沉积物累积因子分别为0.10、0.038和2.75,生物半衰期为18d。铜锈环棱螺体内BDE-47达到90%稳定状态所需的理论时间约为60d。低浓度BDE-47(160ng·g-1)暴露对铜锈环棱螺的潜在繁殖力没有影响,但当浓度≥640ng·g-1时,铜锈环棱螺的繁殖力下降50%,这表明BDE-47对铜锈环棱螺具有繁殖毒性。铜锈环棱螺可作为指示沉积物中底栖生物长期暴露于BDE-47的良好检测模型。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对家蚕大造的生态毒性

以中国本地家蚕品种大造作为受试生物,实现实验室规模化饲料饲养和初步实验动物化;建立家蚕大造环境危害评价急性毒性测试方法;对4种PFOS替代品包括:50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂、用调聚法合成的织物三防整理剂(含固率23.7%)、用电解氟化法合成的C4和C6织物三防整理剂,进行了急性接触毒性、急性饲喂毒性及慢性饲喂毒性的安全风险评价。实验使用的4种PFOS替代品试验急性饲喂浓度均达到或超过2000mg·L-1,家蚕未出现明显死亡;在接触实验浓度达到10g·L-1时,家蚕未出现明显死亡,以上结果证明,4种PFOS替代品对大造蚕种的急性饲喂毒性和接触毒性均为低毒。较低浓度的表面活性剂会严重影响到大造蚕种的结茧率,当表面活性剂浓度为0.4g·kg-1时,蚕种不能结茧,其余3种化学品在浓度大于0.004g·kg-1,对大造蚕种的结茧率产生一定的影响作用,但抑制作用相对较为平缓。替代品均会降低家蚕茧层率,表面活性剂在浓度为0.04g·kg-1时,茧层率剧烈下降,其他3种替代品抑制作用相对平缓。织物三防整理剂、C4和C6织物三防整理剂几乎不会影响蚕卵孵化,但表面活性剂会造成家蚕孵化率降低,在0.04g·kg-1后孵化率为0。