氟离子慢性暴露对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应研究

氟元素以不同的结合形式广泛存在于自然界中,适量氟的摄取有益于龋齿预防和骨骼发育,然而过量氟的摄取会对动物及人体健康造成危害。近年来,大量的人类活动导致水环境中氟含量持续升高。为探究水域氟污染对中国林蛙的毒性影响,本研究以中国林蛙(Rana chensinensis)胚胎为试验材料,对卵黄栓期(G12期)胚胎进行了0、0.7、4.2、19.4、42.8 mg·L~(-1)F-慢性水体暴露直至胚胎发育到变态高峰期(G42期)的研究。分别于暴露25 d和40 d后取样测定了蝌蚪全长、体长、体重和发育分期;此外,分析了F-慢性暴露对变态率、G42期蝌蚪的全长、体长、体重和后肢长以及G42期蝌蚪骨骼发育的影响。结果表明:暴露25 d时,4.2 mg·L~(-1)F-处理组促进了林蛙蝌蚪的生长发育,而42.8 mg·L~(-1)F-处理组显著抑制了蝌蚪的生长发育;暴露40 d时,19.4 mg·L~(-1)F-和42.8 mg·L~(-1)F-处理组蝌蚪的生长发育均受到显著抑制。持续进行慢性暴露78 d后,4.2 mg·L~(-1)F-处理组蝌蚪的变态率显著升高,而42.8 mg·L~(-1)F-处理组蝌蚪的变态率受到了显著抑制。此外,42.8 mg·L~(-1)F-处理组G42期蝌蚪形态指标(全长、体长和后肢长)以及骨骼发育均受到抑制。依据G42期中国林蛙蝌蚪的生长发育指标和变态率为观察指标,氟离子慢性暴露对中国林蛙蝌蚪的最低可观察效应浓度(LOEC)为0.7 mg·L~(-1)。研究表明,水环境中高浓度的氟污染会对中国林蛙蝌蚪的生长发育、变态和骨骼发育等造成潜在的不利影响,水体氟污染的生态毒性效应理应引起高度重视。     

锶暴露对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育的影响及其遗传毒性

为探究锶(Sr)对两栖动物的毒性效应,研究了不同浓度(0、0.2、2和20 mmol·L~(-1)) SrCl_2处理对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育及遗传毒性的影响。结果表明,0.2 mmol·L~(-1)Sr~(2+)对肝细胞谷胱甘肽S转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)活性及金属硫蛋白(MT)含量没有显著影响。MT含量在2 mmol·L~(-1)处理组最高,在20 mmol·L~(-1)处理组低于对照组。这表明,Sr~(2+)处理能诱导机体合成MT量的增加,但长时间高浓度处理会导致机体合成MT能力的损害。GST和CAT活性随着Sr~(2+)暴露浓度上升而提高,表明环境中高浓度Sr~(2+)可引起蝌蚪的氧化应激反应。低浓度的Sr~(2+)处理对中华大蟾蜍蝌蚪不产生明显的遗传毒性,并且对生长发育有一定的促进作用;高浓度的Sr~(2+)处理下,蝌蚪红细胞DNA的损伤程度显著增加,蝌蚪的生长发育受到显著抑制。     

镉对中华蟾蜍蝌蚪生长、变态和Dios、TRs表达以及肝脏的影响

镉(cadmium,Cd)是一种典型的工业毒素和环境污染物,对两栖类生物具有强烈的毒性作用。为了探讨镉对两栖类生物的毒害作用,选择中华蟾蜍蝌蚪作为受试生物,研究了不同浓度Cd对中华蟾蜍蝌蚪生长、变态和Dios、TRs表达以及肝脏的的影响,结果表明,500μg·L~(~(-1))Cd可以极显著降低蝌蚪的变态率、全长、尾长和体重(P0.01);Real-time PCR结果显示,在变态高峰期,500μg·L~(~(-1))Cd可以显著下调Dio2、TRα和TRβ mRNA的相对表达量(P0.05),显著上调Dio3 mRNA的相对表达量(P0.05);透射电镜试验结果显示Cd可以破坏中华蟾蜍蝌蚪肝脏细胞胞浆中的细胞器和胆管中的微绒毛。综合以上结果,可知,高浓度的Cd可以紊乱甲状腺的内分泌和导致肝脏的病变,进而影响中华蟾蜍蝌蚪的生长和变态。     

铅暴露对中华大蟾蜍耳后腺分泌蟾蜍甾烯的影响

采用半静水式实验方法,研究Pb~(2+)暴露30 d对中华大蟾蜍(Bufo bufo gargarizans Cantor)生理状态和耳后腺分泌蟾蜍甾烯水平的影响。结果表明,随Pb~(2+)浓度(0.68~5.46 mg·L~(-1))升高,蜕皮和自发活动减少,存活率下降。进一步采用液相-质谱检测技术发现,0.68 mg·L~(-1)Pb~(2+)暴露下,10种蟾蜍甾烯水平出现1.5倍以上变化。5.46 mg·L~(-1)Pb~(2+)暴露下,17种蟾蜍甾烯水平发生下调(1.5倍),其中bufarenogin水平显著下降(P0.05),其他物质水平与对照组无显著性差异。这说明Pb~(2+)暴露对蟾蜍耳后腺中蟾蜍甾烯物质具有潜在影响。     

敌百虫对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

为评价水域环境中敌百虫(trichlorfon)污染对两栖类幼体的急性毒性,将中国林蛙(Rana chensinensis)28～29期(Gos-ner)蝌蚪分别暴露于10～30 mg· L-1敌百虫5个不同浓度的水体中,分别在24、48、72和96 h统计蝌蚪的死亡率,计算半致死浓度(LC50).结果显示,暴露24、48、72和96 h,敌百虫对蝌蚪的LC50分别为14250±3.23、49.19±128、25.68±2.04、1555±1.93 mg·L-1,安全浓度(SC)为156±0.19 mg· L-1.蝌蚪中毒后尾部多呈弯曲状,仰翻,外观浮肿.对死亡蝌蚪的解剖表明,其鳃腔内充水,内鳃萎缩,肝脏、肠管和肾脏呈灰白色.另外,将28～29期蝌蚪分别暴露于0.2 ～ 2.0 mg·L-1敌百虫4个不同浓度的水体中进行慢性暴露实验,检测蝌蚪暴露28和42 d时的体重和体长以及75％个体变态所需的时间.结果表明,蝌蚪在低剂量敌百虫水体中持续暴露,其生长发育受到明显抑制,并可导致蝌蚪身体扭曲、尾部强直性弯曲等畸型发生,蝌蚪的死亡率显著增高,作用强度呈现剂量和时间的累积效应.慢性暴露实验证明SC以下的敌百虫水体仍威胁着蝌蚪的生存.     

7种金属离子对中国林蛙和中华大蟾蜍蝌蚪的急性毒性比较研究

为评估Cu2+,Hg2+,Cr6+,Cd2+,Li+,Al3+和Co2+7种金属离子对中国林蛙(Rana Chensinensis)和中华大蟾蜍(Bufo gargarizans)蝌蚪的急性毒性效应,采用生物毒性试验方法对中国林蛙和中华大蟾蜍36期蝌蚪,进行上述7种金属离子的急性毒性试验,分别测定了这7种金属离子对中国林蛙蝌蚪和中华大蟾蜍蝌蚪的半数致死浓度(LC50)。此外,分析了中国林蛙和中华大蟾蜍36期蝌蚪的肥满度、肝指数等形态指标。结果显示,Cu2+、Hg2+、Cr6+、Cd2+、Li1+、Al3+、Co2+对中国林蛙蝌蚪的96h-LC50分别为0.270 mg·L-1、0.803 mg·L-1、2.375 mg·L-1、7.351 mg·L-1、11.273 mg·L-1、17.265 mg·L-1和20.973 mg·L-1。对中华大蟾蜍蝌蚪的96 h-LC50分别0.593 mg·L-1、0.593 mg·L-1、2.827 mg·L-1、2.592 mg·L-1、12.656 mg·L-1、14.020 mg·L-1和57.435 mg·L-1。中国林蛙蝌蚪对Cu2+、Cr6+、Li+、Co6+4种金属离子的敏感性相对较高,而中华大蟾蜍蝌蚪对Hg2+、Cd2+、Al3+3种金属离子的敏感性相对较高。形态指标的差异是中国林蛙与中华大蟾蜍蝌蚪对同一金属离子敏感性差异的原因之一。     

三氯生和三氯卡班对两栖动物蝌蚪的急性毒性

三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC)是个人护理品中常用抗菌剂,在水体中普遍存在,但目前其对两栖动物的毒性研究仍较少。本研究以黑斑蛙蝌蚪和非洲爪蛙蝌蚪为受试生物,研究TCS和TCC对蝌蚪的急性毒性。将处于第一个蝌蚪发育期的黑斑蛙蝌蚪(Gosner 26期)和非洲爪蛙蝌蚪(NF 46期)分别暴露于系列浓度的TCS和TCC,测定其对蝌蚪的半数致死浓度(96 hLC_(50))。结果发现,TCS对黑斑蛙蝌蚪和非洲爪蛙蝌蚪的96 h-LC_(50)分别为441μg·L~(-1)和280μg·L~(-1);TCC对黑斑蛙蝌蚪和非洲爪蛙蝌蚪的96 h-LC_(50)为252μg·L~(-1)和217μg·L~(-1)。这些数据显示TCS和TCC对两种蝌蚪的毒性较高,且对非洲爪蛙蝌蚪毒性均略高于对黑斑蛙蝌蚪的毒性,整体来看TCC的毒性略高于TCS。     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

饮水型砷中毒病区人群砷暴露量及尿砷的季节变化

地下水高砷暴露的健康危害是环境与健康领域面临的巨大挑战。水砷含量及暴露人群饮水量参数的季节性变化可能影响饮水砷暴露评估的准确性。本研究选择内蒙古饮水砷中毒病区为研究区,测定丰水期(2013年5月)和枯水期(2013年12月)居民饮用水和尿液各形态砷(三价无机砷iAs~(3+)、五价无机砷iAs~(5+)、一甲基砷MMA~(5+)和二甲基砷DMA~(5+)+)含量,研究砷暴露量和尿砷的季节变化。结果表明,丰水期水砷含量(134.4±25.8)μg·L~(-1)显著低于枯水期的(163.2±38.1)μg·L~(-1),且丰水期水中iAs~(3+)的含量(58.9±51.2)μg·L~(-1)也显著低于枯水期的(100.1±49.0)μg·L~(-1)。研究人群丰水期通过饮水的摄砷量为313.1μg·d~(-1),低于枯水期的378.6μg·d~(-1)。此外,丰水期居民尿液总砷含量(218.6μg·L~(-1))显著低于枯水期(283.1μg·L~(-1))。丰水期女性居民尿液iAs、MMA~(5+)和总砷含量随当季饮水iAs~(5+)含量的升高而显著降低,枯水期女性尿液MMA5+含量随当季饮水iAs~(3+)及iAs含量的升高而显著升高。可见,病区居民饮水砷暴露量与尿砷含量具有明显的季节差异性,饮水砷与尿砷的关系受饮水砷形态、季节变化及性别等因素影响。     

阿特拉津溶液对弹琴蛙(Rana adenopleura)蝌蚪形态发育的影响

研究了弹琴蛙(Rana adenopleura)蝌蚪在不同阿特拉津浓度(p／mg L^-1：5，10，15，20)溶液中经不同时间处理(10d、20d)后的形态发育特征．结果表明：20d处理组蝌蚪的全长增长率和后肢长增长率低于空白对照组(CKH20)，全长出现负增长，而丙酮对照组(CKacetone)蝌蚪的全长增长率高于CKH2o．实验证明，阿特拉津可抑制蝌蚪的生长和发育，而丙酮却促进蝌蚪的生长．各环境因素的多因素方差分析结果显示，pH和电导率与阿特拉津对蝌蚪的生长、发育作用效应相一致．图2表8参14     

Chronic exposure effects of copper on growth,metamorphosis and thyroid gland,liver health in Chinese toad,Bufo gargarizans tadpoles

The impact of copper exposure on Chinese toad (Bufo gargarizans) tadpoles was investigated in this study. First, the 96h LC50 value of copper was 8.697 μM, by means of a 4 d acute toxicity test. Second, we studied the chronic effects of copper on B. gargarizans tadpoles at control, 0.025, 0.1 and 1.0 μM concentration. Survival, body length, body weight, developmental stage, incidence of metamorphic climax, and size at metamorphic climax were determined. In tadpoles developed to metamorphic climax (stage G42), liver and thyroid gland were assessed histologically. Copper at 0.1 and 1.0 μM could inhibit tadpole growth and prolong tadpole metamorphic progress relative to controls. Tadpole size (total length and weight) at stage G42 is also affected in the 0.1 and 1.0 μM treatments. In addition, histological examinations have revealed that 1.0 μM copper could cause significant pathological changes and hepatocytes degeneration in liver. Furthermore, histomorphological measurements indicated that copper at 0.1 and 1.0 μM reduced thyroid gland size, diameter and number of follicle. In conclusion, our study suggests that Cu could damage the liver and thyroid gland, so growth and metamorphosis of B. gargarizans tadpoles were inhibited resulted of disrupting liver metabolism and THs homeostasis.     

汞、硒暴露对紫贻贝(Mytilus edulis)抗氧化酶系统的影响

为了研究重金属汞及微量元素硒对海洋贝类的毒性效应,揭示汞、硒在生物体内的相互作用机制,用汞和硒对指示生物紫贻贝(Mytilus edulis)进行单一及联合亚慢性暴露实验。设置对照组(0μg·L-1)、汞暴露组(25μg·L-1Hg2+)、硒暴露组(4μg·L-1Se4+)以及硒汞联合暴露组(25μg·L-1Hg2++4μg·L-1Se4+)4个实验组,并分别在暴露期间的第0、2、4和6天定时采集样本,测定紫贻贝鳃SOD、GPx及CAT3种抗氧化酶活性。将实验数据进行ANOVA分析处理后,结果表明:与对照组相比,汞暴露组SOD和GPx均呈现先显著升高(p<0.05或p<0.01)后降低(p<0.01或p<0.001)的趋势,CAT则从第4天开始显著降低(p<0.05);硒暴露组中SOD活性始终高于对照组(p<0.001),GPx活性在第2天也显著升高(p<0.001),CAT活性始终与对照组相近;硒汞联合作用与汞暴露组相比,SOD、GPx和CAT活性在不同时间点均有显著升高(p<0.05),而与硒暴露组相比,3种酶活性均低于硒单独暴露的水平。说明汞在短期能够诱导抗氧化酶活性,随着暴露时间的延长,则表现出明显的抑制作用;微量硒能够增强抗氧化酶系统活性,对汞导致的氧化损伤具有拮抗作用。     

吡啶硫酮金属对华美盘管虫(Hydroides elegans)精子DNA的损伤效应

吡啶硫酮铜(Cu PT)和吡啶硫酮锌(Zn PT)在渗出型海洋防污涂料中的应用日益广泛,其生态毒性引起了人们的关注。本文以南海海域常见优势种——华美盘管虫(Hydroides elegans Haswell)为试验动物,采用彗星实验研究了吡啶硫酮金属对华美盘管虫精子细胞DNA的损伤情况。结果显示,低浓度(4μg·L~(-1)Cu PT或8μg·L~(-1)Zn PT)处理组的精子细胞,其"彗星"尾长、尾DNA含量及Olive尾矩都显著高于溶剂对照组(P0.05);较高浓度(8μg·L~(-1)或16μg·L~(-1)Cu PT,16μg·L~(-1)或32μg·L~(-1)Zn PT)处理组的精子细胞,其"彗星"尾长和尾矩多数显著高于溶剂对照组(P0.01)。此外,尾长和Olive尾矩在试验浓度范围内都呈现"效应-浓度"正相关。Cu PT为4μg·L~(-1)、Zn PT为8μg·L~(-1)时,对精子DNA造成轻度损伤;Cu PT为8μg·L~(-1)、16μg·L~(-1),Zn PT为16μg·L~(-1)、32μg·L~(-1)时,则达到了中度损伤的程度。可见吡啶硫酮金属具有较明显的海洋生态遗传毒性;另一方面,华美盘管虫精子细胞DNA对吡啶硫酮金属的胁迫呈现出较高的敏感性和效应-浓度相关性,在作为生态遗传毒性的生物指标方面具有潜在优势,进一步的研究将促进其在海洋重金属污染评价中的应用,特别是用于南海海洋环境的早期预警监测。     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

芘污染对马氏珠母贝(Pinctada martensi)D型面盘幼虫发育的影响

多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,大多具有潜在毒性、致癌性及致畸诱变作用。选取马氏珠母贝(Pinctada martensi)作为模式动物,研究芘对马氏珠母贝D型面盘幼虫发育的影响。将马氏珠母贝D型面盘幼虫暴露于不同浓度(2、4、8、16和32μg·L-1)芘(pyrene)中,在暴露后第12、24、36、48、60、72和84小时,分别测定其死亡率和畸形率,并观察形态学的变化。结果表明,芘对D型面盘幼虫的发育有显著影响,同一浓度组的死亡率与时间呈正相关。在2～32μg·L-1浓度范围内,不同暴露时间段,死亡率与浓度呈正相关。芘暴露对马氏珠母贝D型面盘幼虫的形态也有显著影响,随着芘浓度的增大幼虫畸形的比例增高,并呈现明显的剂量-效应关系,其中8和32μg·L-1浓度组的响应最敏感。同时,芘暴露对马氏珠母贝D型面盘幼虫的半数致死浓度(LC50)随着时间的推移逐渐降低,60h后趋于稳定,LC50值为43.50μg·L-1。研究结果表明,芘暴露能影响马氏珠母贝D型面盘幼虫的发育,并可能对其种群结构产生不利影响。     

十溴联苯醚(BDE-209)对紫红笛鲷鳃抗氧化酶活性的影响

十溴联苯醚(BDE-209)是目前唯一仍在全球范围内广泛使用的多溴联苯醚阻燃剂,其环境行为及生物效应逐渐成为环境污染领域研究的热点。选用2(LD组)、10(MLD组)、50(MHD组)及250μg.L-1(HD组)4个浓度的BDE-209作用于紫红笛鲷,探讨BDE-209对紫红笛鲷鳃抗氧化酶(SOD、CAT及POD)活性和MDA含量的影响。结果显示:BDE-209可以显著促进SOD和CAT活性,且随着暴露时间延长CAT活性呈现逐渐增加的趋势。暴露7d后,MLD组SOD活性达到最高68.31U.mg-1,是对照组(CK)的5.50倍,HD组CAT活性达到6.31U.mL-1,其次为MHD组的5.96U.mL-1。BDE-209对鳃POD活性呈现先促进后抑制的作用,暴露3d时各浓度POD活性均显著高于CK组(P<0.05);7d时各浓度POD活性则受到显著抑制(P<0.05),清水恢复15d后各浓度组与CK组没有显著差异(P>0.05)。暴露期间各浓度组MDA含量均显著高于CK组(P<,并且随暴露时间延长呈现先增加后减少的趋势,7d后HD组MDA含量达到最高,为6.99nmol.mg-1,清水恢复15d后,LD和MLD组MDA含量与CK组没有显著性差异(P>0.05)。以上结果表明:BDE-209可以诱导紫红笛鲷产生氧化应激效应,CAT和SOD则在氧自由基清除中发挥作用。     

全氟辛磺酸（PFOS）对非洲爪蟾（Xenopus laevis）生长发育、甲状腺和性腺组织学的影响

为了揭示全氟辛磺酸(PFOS)的甲状腺激素和性激素干扰效应,并探索运用爪蟾动物模型同时检测多种环境内分泌干扰效应的可能性,将NF48阶段非洲爪蟾(Xenopus laevis)蝌蚪暴露于0.01、0.1和1mg·L-1PFOS中6个月,检测PFOS对爪蟾生长、变态、甲状腺和性腺的影响.结果表明,在各取样时间,PFOS组爪蟾体长、体重和蝌蚪尾长与对照组均无显著差异(p>0.05);2个月后,PFOS组比对照组平均慢1个发育阶段,4和6个月后,0.01mg·L-1PFOS组反而比对照组分别快1和2个发育阶段.6个月后,PFOS组甲状腺出现滤泡上皮细胞增生、胶质减少甚至空泡化等现象,且随着PFOS浓度的增加而加重;各组幼蛙性腺出现间性、睾丸珍珠状和先天性萎缩等畸形现象,外观为间性的性腺主要表现为睾丸组织中产生类似雌性个体的卵巢腔.对照组幼蛙的雌雄比为0.5:1,而暴露组分别为2.3:1(0.01mg·L-1组)、4.5:1(0.1mg·L-1组)和5:1(1mg·L-1组).上述结果表明,PFOS对爪蟾的变态过程具有小剂量刺激效应,能引起甲状腺组织结构的损伤,导致睾丸组织的雌性化和雌雄性比的异常升高,表现出明显的甲状腺激素和性激素干扰效应,可以认定为一种环境内分泌干扰物.实验同时表明非洲爪蟾可以用于多种环境内分泌干扰效应的同时检测.