腐殖酸络合态铜对鱼的生物有效性

采虹方头鱼和阳离子树脂半透膜囊在添加和未添加腐殖酸的铜溶液中的暴露实验显示,树脂半透膜囊和鱼对游离铜的吸收与体系游离铜浓度均成线性关系。实测数据表明,腐殖酸能够抑制鱼鳃对铜的吸收;进一步的计算结果显示,腐殖酸络合态铜仍可以被鱼鳃所吸收。在相同的浓度条件下,鱼鳃对络合态铜的吸收率远低于对游离态铜的吸收率。     

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.     

水体沉积物结合态镉对大型溞（Daphnia magna）的生物毒性研究

选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,以大型溞体内金属积累量、金属硫蛋白含量和死亡率作为测试指标,考察了上覆水体系与水柱-沉积物共存体系中金属镉(Cd)的毒性状况,探讨了水体沉积物中重金属的生物毒性作用机制.结果表明:暴露于水柱-沉积物共存体系和上覆水体系中的大型溞体内的生物积累量均随沉积物Cd含量的升高而升高,且前者显著高于后者,说明沉积物中的Cd可通过食物吸收等途径对生物体致毒、致害;暴露于两种体系中的大型溞体内的MT含量在低浓度条件下随沉积物中Cd含量的升高而升高,当Cd含量高于800μg·g-1时MT含量大幅度下降,并且两体系之间无显著差别;暴露于两种体系中的大型溞幼溞死亡率无显著差别.上覆水中溶解态Cd和沉积物中可交换态Cd是对水生生物重要的毒性影响形态.     

不同分子量的腐殖酸存在下2种无机砷的生物毒性效应研究

水环境中天然有机质会与砷形成络合物,进而影响砷的迁移、转化和生物毒性。研究利用超滤方法将腐殖酸(humic acid, HA)分为5个不同分子量的组分,以大型溞为受试生物,探究了不同分子量HA存在下砷对大型溞的毒性效应。结果表明,不同分子量的HA均缓解了As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对大型溞的氧化应激损伤和细胞膜损伤,并降低了砷对MT的诱导量。其中1～30 k Da的HA对砷的缓解效果最好,1 k Da的HA毒性缓解效果最差,可能的原因是HA与砷的络合增加溶液中络合态砷的含量,而络合态砷难以进入细胞并被生物利用。不同分子量的HA对砷毒性的缓解差异与其跟砷的络合比例不同有关。     

几种络合态铜对彩虹方头鱼的生物有效性

通过暴露实验和化学形态计算方法研究了彩虹方头鱼(Ｐａｒａｃｈｅｉｒｏｄｏｎｉｎｎｅｓｉ)对四种铜络合物的吸收．结果表明,络合态铜可被彩虹方头鱼吸收,但对络合态铜的吸收率显著低于对非络合态铜的吸收率,在其它形态铜含量基本恒定的条件下,铜吸收量随络合态铜含量的增加而呈线性增加趋势．不同络合态铜的有效性也有显著差别,条件稳定常数越高,则越不容易被吸收．由于铜暴露导致的粘液分泌量的变化从另一侧面证实了络合态铜的可吸收性．     

溶解性有机碳的主要组成对青鳉鱼铜急性毒性的影响

为揭示溶解性有机碳(DOC)的组成对生物配体模型(BLM)预测铜的生物毒性准确性的影响,研究了不同浓度黄腐酸(FA)、腐殖酸(HA)和两者不同浓度比例混合物影响铜对青鳉急性毒性。结果表明:在相同水质条件下,黄腐酸或腐殖酸浓度增加时,铜对青鳉的LC50均增加;两者共存时,当腐殖酸质量百分比从10%增至90%时,铜对青鳉的LC50也增加。当天然水中DOC的组成不确定时,可假设HA和FA的组成比例为1∶1,此时BLM预测铜对青鳉的LC50的偏差最小。     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

多效唑对水生生物的急性毒性评价研究

本文以斜生栅藻、大型水蚤和草鱼为试验生物,研究植物生长调节剂多效唑对水生生物的急性毒性效应。多效唑对斜生栅藻EC_(50)-96h为20.62mg/l;对大型水蚤LC_(50)-48h为21.86mg/h;对草鱼苗静态生物检测结果为LC_(50)—120h 16.33mg/l,流水生物检测结果为LC_(50)-96h 14.36mg/l,LC_(50)-120h 9.13mg/l。经多效唑处理后,藻的细胞形态也发生明显改变。根据农药的实验室毒性评价划分标准,多效唑对三种生物的毒性均属低毒;田间安全性预评价的结果也表明其毒性为低毒,故认为多效唑是一种对水生生物危害较小的农药。但其慢性毒性及长期积累效应,尚有待进一步研究。     

几种络合态铜对彩虹方头鱼的生物有效性^1）

通过暴露实验和化学形态计算方法研究了彩虹方头鱼（Parcheirocon innesi)对四种铜络合物的吸收，结果表明，络合态铜可被彩虹方头鱼吸收，但对络合态铜的吸收率显著低于对非络合态铜的吸收率，在其它表态铜含量基本恒定的条件下，铜吸收量随合态铜含量的增加而呈线性增加趋势，不同络合态铜的有效性有也显著差别，条件稳定常数越高，则越不容易被吸收，由于铜暴露导致的粘液分泌量的变化从另一侧面证实了络合态铜的可吸收性。     

立方体和八面体微/纳米氧化亚铜对大型水蚤(Daphnia magna)的氧化胁迫和生理损伤

为了实现特定的功能和应用,越来越多不同结构特性的纳米材料逐渐被人们精确合成。一些研究指出纳米材料的物理化学特性能够显著影响纳米材料对水生生物的毒性作用,但是对于不同特性的纳米氧化亚铜的毒性研究依然比较缺乏。本研究制备了2种不同形貌和结构的微/纳米氧化亚铜(micro/nano-Cu_2O)晶体,通过对大型水蚤(Daphnia magna)进行72 h的急性暴露实验,测定了大型水蚤体内还原型谷胱甘肽(GSH)的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和钠/钾腺苷三磷酸酶(Na+/K+-ATPase)的活性变化。结果表明在2种不同特性的微/纳米氧化亚铜暴露体系中,大型水蚤体内Cu的积累量差别不大,但是不同结构的micro/nano-Cu_2O对大型水蚤抗氧化酶活性和钠/钾腺苷三磷酸酶活性影响存在差别。与立方体相比,八面体micro/nano-Cu_2O能够暴露更多的{111}面,并且其原子排列使其具有较高的表面能量,因此更容易在大型水蚤肠道内诱导产生活性氧(ROS)及溶出更多Cu2+,对大型水蚤产生更强的氧化胁迫和膜损伤。     

吡虫清等4种新农药的水生态安全性评价

以斜生栅列藻 (Scenedesmusobliquus)、大型 (Daphniamagna)和斑马鱼 (Brachydaniorerio)为试验生物 ,在实验室条件下测定了吡虫清、吡嗪酮、恶草酮和精喹禾灵 4种新农药对水生生物的急性毒性IC50值或LC50 值 ,并进行了安全性评价。结果表明 ,杀虫剂吡虫清对水极毒 ,对鱼类高毒 ,对藻类低毒 ;杀虫剂吡嗪酮对水和鱼类低毒 ,对藻类中等毒性 ;除草剂恶草酮对藻类高毒 ,对水和鱼类中等毒性 ;除草剂精喹禾灵对藻类高毒 ,对水中等毒性 ,对鱼类高毒。     

蒽醌类化合物对大型蚤(Daphnia magna)的急性光致毒性研究

通过测定模拟光照和无光照条件下20种蒽醌类化合物对大型(Daphnia magna)的48h半数活动抑制浓度(EC50), 研究了该类化合物的光致毒性．比较了两种助溶剂(二甲基亚砜和丙酮)对这些化合物光致毒性的影响,初步讨论了光致毒性的机理．结果表明,所研究的助溶剂不影响这些化合物对大型潘的光致毒性．蒽醌类化合物因其取代基的不同(-NH2、-OH、-Cl、-Br、-NO2)、取代基位置的不同和取代基数目的不同,而表现出对大型潘光致毒性的不同．最低未占据分子轨道能(ELUMO)和最高占据分子轨道能(EHOMO)之间的能级差,可用于初步判断蒽醌类化合物 溞大型的潜在光致毒性．     

铜的形态分布与Daphnia magna急性毒性关系

本文利用化学平衡模式ＭＩＮＴＥＡＱ２研究不同酸度,碱度和有机配体存在下铜的形态分布特点,通过Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ毒性试验获得形态变化时的毒性变化规律。结果显示：无论是总量,还是游离态浓度,都不能反映出铜的毒性大小。     

Entfernung von Schwermetallen aus einem Boden mit hohem Schluffanteil

A soil, containing 2.8% organic carbon and a high concentration (76.4%) of small particles (<63 μm), and which had been contaminated over a long period of time by galvanic waste waters (Ni, Cu) and lead wastes, was subjected to detailed analysis and subsequently treated with various extracting solutions in order to remove the heavy metals. For this purpose, representative samples containing 114 mg kg^?1 Cu, 1151 mg kg^?1 Ni and 366 mg kg^?1 Pb were treated with amino acids and solutions containing other complexing agents, as well as with diluted acids, in order to compare the relative effectiveness of these solutions. Satisfactory metal extractions were only achieved by the use of diluted mineral acids, notably hydrochloric acid, which released more than 90% of the nickel and approximately 80% of the copper and lead from the soil. The results obtained with weak complexing agents such as tartaric acid (0.07–2.9%, 24 h) and amino acids (0.01–36%, 24h) were worse. For reprocessing of the hydrochloric acid solutions, a direct precipitation of the heavy metals in their hydroxide forms and selective separation with N-acylthiourea modified polysiloxanes were carried out.     

水环境中氯丙嗪污染对鲫鱼和大型蚤的急性毒性效应

氯丙嗪作为一种镇静类兽药被广泛使用,已成为水环境中的一种新型污染物.为检验氯丙嗪对水生生物的生态毒性效应,采用实验室模拟的方法,研究了工业原料药盐酸氯丙嗪对鲫鱼(Carassius auratus)和大型蚤(Daphnia magna)的急性毒性效应.结果表明:氯丙嗪对两种水生生物的毒性效应(致死率、抑制率概率单位)均与其浓度呈显著线性正相关关系(p<0.05),且毒性强度随作用时间的延长而增加;氯丙嗪对鲫鱼的24、48和96h的半致死浓度(LC50)值分别为1.11、0.43和0.32mg·L-1,通过计算求得氯丙嗪对鲫鱼的安全浓度为19.5μg·L-1;氯丙嗪对大型蚤的24h LC50值为0.65mg·L-1,24h EC50值(使50%受试大型蚤活动受抑浓度)为0.57mg·L-1;48h LC50值为0.36mg·L-1,48h EC50值为0.28mg·L-1;对鲫鱼和大型蚤而言,氯丙嗪属极高毒性物质,大型蚤对氯丙嗪的敏感性大于鲫鱼。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。     

表面涂层影响铜纳米材料和溶解性铜对大型溞的蓄积动力学和急性毒性

本研究评价了未涂覆或有三种不同表面涂层（即羧基化，聚乙二醇化和氨基团）的氧化铜纳米材料（CuO-NMS）对大型溞（Daphnia magna）的急性毒性和累积动力学。首先利用生物动力学模型确定了溶解铜和CuO-NMS水溶液对大型溞的吸附和消除速率常数。然后评估模型参数与急性毒性终点之间的关系，以考察累积动力学参数是否可作为急性毒性的预测指标。采用朗格缪尔方程表征铜纳米材料和氯化铜（溶解铜对照）的生物吸附动力学。得到的吸收速率依次为：CuO-NMs>NH3-CuO-NMs>Cu水溶液>PEG-CuO-NMs>COOH-CuO-NMs。采用单室模型测定大型溞对铜的去除率。估算了每种被测化学物质的不同消除速率常数。结果显示，容易被生物吸收的物质也更容易从生物体中去除。纳米材料在悬浮液中的吸附和净化性能与Zeta电位值和纳米材料团聚体直径有关。而生物吸附和毒性之间没有联系。水性暴露于较难生物吸附的CuO-NMs比易被生物吸附的CuO-NMs更易诱发不良反应。本文提出了纳米材料在介质中的某些物理化学性质，包括Zeta电位和团聚体直径，可以导致较高的生物吸附，但不一定影响毒性。总而言之，纳米材料与生物体的相互作用模式似乎很复杂，取决于生物体内纳米材料的化学形态和物理化学性质。     

利用稳定同位素示踪技术研究大型溞（Daphnia magna）对水环境中溶解性铜的吸收

由于缺乏合适的放射性同位素,生物对Cu的吸收以及Cu在生物体内的迁移转化等动力学研究一直较为匮乏.论文以大型溞(Daphniamagna)为受试生物,以稳定同位素65Cu作为示踪剂,研究了不同Cu浓度下,大型溞对水相中Cu的吸收.结果表明,在低浓度下,大型溞的吸收随着水相中Cu浓度的增加而增加.随着水相中Cu浓度的升高,大型溞的吸收逐渐趋于饱和.水相吸收速率和Cu的暴露浓度符合米氏方程(Michaelis-Menten Function),最大吸收速率Imax为14.6μg·g-1·h-1,米氏常数Km为3.2μg·L-1,平均水相吸收速率常数ku为1.23L·g-1·h-1.     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。