负载型纳米零价铁对蛋白核小球藻的毒性研究

负载型纳米零价铁不仅能够克服单一纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)不稳定、易团聚等缺点,还能提高污染物的去除效率,因此被认为是一类具有广泛应用前景的高效环境修复材料.然而,纳米零价铁及其复合材料在应用过程中可进入环境,对环境及生态系统存在潜在风险.因此,为充分评估其应用对水环境的潜在危害,本文以蛋白核小球藻为受试生物,研究了负载型纳米零价铁(supported nanoscale zero-valent iron)D201-ZVI的藻类毒性及其影响因素.结果表明,负载型D201-ZVI可以显著降低nZVI生物毒性,在pH=6～10的范围内毒性效应会随pH的增加而减弱,共存污染物Cr(Ⅵ)及磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole,SMX)均会增加D201-ZVI对蛋白核小球藻的生长抑制作用.D201-ZVI在环境中的老化作用可以减弱其生物毒性,且其毒性作用会随着暴露时间的延长而逐渐消失.D201-ZVI是一种对生物及环境安全友好的新型材料.     

纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展

重金属是毒性大、难降解、易累积的环境污染物,纳米零价铁作为一种新型功能修复材料在去除水体和土壤中重金属方面有着广阔的应用前景.本文综述了纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展,包括纳米零价铁的常用制备方法及特性、去除效能、对不同重金属的去除机理以及发展前景和今后的研究方向,以期为该领域的深入研究提供借鉴并拓展新的思路.     

纳米Fe~0协同微生物对PCB77的降解研究

研究了纳米零价铁协同微生物降解水溶液中的PCB77。从污染土样中分离出一株多氯联苯（PCBs）降解菌,对其进行革兰氏染色形态观察,并用降解菌降解PCB77。结果表明：培养温度30℃、溶液pH 7.0、微生物接种量109 cfu·mL-1、PCB77初始质量浓度1.0 mg·L-1时,降解菌对PCB77的降解率为58.63%。纳米零价铁对PCB77的降解是一个还原脱氯过程,7 d时的降解率为82.99%。采用纳米零价铁/微生物联合体系降解水溶液中PCB77,降解率显著高于微生物和纳米零价铁单一体系,降解率可达93.30%。研究结果将为环境中PCBs残留提供了一种高效去除的方法,并为PCBs污染土壤的修复提供理论依据。     

纳米零价铁的微生物毒性效应研究进展

纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)是一种新型的地下水修复材料,NZVI的生物安全性研究已经引起了世界各国学者的广泛关注。本文综述了国内外有关NZVI微生物毒性的研究成果,重点介绍了NZVI对微生物的毒性效应及致毒机理,归纳总结了影响NZVI颗粒毒性效应的各种因素,并对未来NZVI材料毒性研究的发展方向进行了展望,以期为NZVI的生物安全性研究提供参考。     

纳米零价铁对溶液中PCB77的降解及其影响因素

设计了以溶液初始pH值、3,3’,4,4’-四氯联苯(PCB77)初始浓度、纳米零价铁(Fe0)投加量、纳米零价硅(Si0)投加量、腐殖酸和环糊精浓度为影响因素的正交试验,研究纳米Fe0降解PCB77时各因素对反应体系中PCB77残留率、氢离子浓度及氧化还原电位变化的影响及其相互关系。结果表明,在溶液初始pH值为4.5,初始ρ(PCB77)为1 mg.L-1,纳米Fe0投加量为10 g.L-1,纳米Si0投加量为0,ρ(腐殖酸)为0.25 g.L-1,ρ(环糊精)为1 g.L-1时,反应2 h后,PCB77残留率最低,为35.2%。溶液初始pH值对反应体系中PCB77的残留率影响最大,纳米Fe0投加量次之;溶液初始pH值对反应体系中氢离子浓度变化影响最大,环糊精投加量次之;PCB77初始浓度对反应体系中氧化还原电位变化影响最大,纳米Fe0投加量次之。     

纳米零价铁在环境中的毒性研究进展

纳米零价铁(nZVI)作为一种高效的环境修复材料,被广泛应用在土壤和地下水的修复等环境领域。但研究发现,大量进入环境中的nZVI可能会对生物体和生态系统产生严重危害,如和nZVI接触后,会造成小鼠器官受到损伤,杨树幼苗生长减缓,大肠杆菌等微生物的细胞膜破裂等不利作用出现。此外,nZVI还会改变环境中的氧化还原电位和溶解氧等指标,而且毒性效应容易受到外界条件的干扰。虽然目前对nZVI的致毒机制还不完全明确,但学者们提出了多种可能的假设,主流的观点是铁离子的释放、氧化损伤和基因损伤等。本文综述了国内外对nZVI毒性的最新研究成果,以期为nZVI的使用和毒性研究提供参考。     

纳米零价铁的生态毒性效应研究进展

纳米零价铁(n ZVI)由于其比表面积大、表面反应活性高以及强还原性,可以作为一种高效的环境修复材料,广泛运用于污染地下水及土壤修复。大量的n ZVI颗粒直接注射到污染位点会增加生态系统的暴露可能性,并且由于n ZVI粒径特别小,能穿过细胞膜和生物体的各类天然屏障,对环境及生态系统存在潜在风险,因此科学家们开始更多地关注n ZVI的生物安全性研究。鉴于n ZVI在环境修复应用中的巨大潜力和可能的毒性效应,对n ZVI环境风险的研究也显得尤为重要。综述了近几年国内外关于n ZVI生态毒性的研究成果,n ZVI对病毒、细菌、微生物群落、以及动植物等都能导致一定的负面效应,尽管其毒性机制尚不明确,但普遍认为n ZVI暴露后铁离子的释放和氧化损伤确实可以引起生物效应,部分研究还分析了环境因素和表面改性对其毒性的影响。文章对其未来的发展方向进行了展望,以期为今后纳米零价铁的研究提供参考。     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

免浸渍碳热法制备纳米零价铁/多孔碳复合材料

以机械化学研磨法制备的Fe-EDTA聚合物为前驱体,开发了一种免液相浸渍的碳热法,来实现对多孔碳材料固载纳米零价铁.考察了Fe-EDTA聚合物碳化温度、与多孔碳的混合方式及质量比等因素对零价铁负载的影响.相比于传统液相浸渍+碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料,免浸渍碳热法所得复合材料的表面积大、吸附位点多、零价铁粒径小且均匀.以所制备的零价铁/多孔碳复合材料为催化剂/吸附剂,用于水样中甲基橙、Cr(Ⅵ)及污水中COD的去除.结果 表明,与液相浸渍+碳热法制备的复合材料相比,免浸渍碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料的零价铁具有纳米级粒径,因此拥有超高的活性,可更有效地吸附、还原及氧化降解污染物,且表现出良好的重复利用性.动态装柱实验表明,该复合材料在较长时间内可以稳定去除污水中的COD.     

纳米材料与环境污染物的复合毒性

纳米材料因其独特的物理化学性质,不仅其自身具有毒性,还会与共存污染物相互作用,影响彼此的迁移转化和毒性效应。文中总结了纳米复合污染毒性的研究方法,并介绍了几种纳米材料(碳纳米材料、金属氧化物、量子点和零价金属)与重金属或有机物复合时造成的生物毒性,包括不同层次毒性指标响应(生物整体、生物积累、大分子水平)和毒性机制的探讨,展望了纳米复合污染毒性领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题。     

氨基甲酸酯类农药对蛋白核小球藻联合毒性作用特点及机制

氨基甲酸酯类农药广泛应用于农业生产中,其在环境中的残留及其对非靶标生物的毒性作用引起关注。以5种氨基甲酸酯类农药包括残杀威、灭多威、抗蚜威、涕灭威和呋喃丹为研究对象,以蛋白核小球藻为受试生物,应用微板毒性分析法系统测定每种农药及其五元混合物对蛋白核小球藻在不同暴露时间(12、24、48、72和96 h)的生长抑制作用,并同步分析农药对蛋白核小球藻的生理特性如叶绿素含量、蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,5种农药对蛋白核小球藻的浓度-效应均具有明显的时间依赖性,农药抗蚜威在中低浓度促进绿藻生长,呈现非单调J型浓度-效应曲线(CRC)特征,其余4种农药的CRC呈现经典S型;以半数效应浓度的负对数(p EC50)为毒性大小指标,5种农药在96 h时毒性大小为:呋喃丹(p EC50=3.43)残杀威(p EC50=2.76)抗蚜威(p EC50=2.12)灭多威(p EC50=2.11)涕灭威(p EC50=1.89)。浓度为EC50的5种农药处理后的蛋白核小球藻中叶绿素和蛋白质含量随暴露时间的延长而减少,但不同农药处理的绿藻中叶绿素和蛋白质含量减少率随暴露时间延长变化趋势稍有不同; SOD酶活性随着暴露时间延长逐渐下降,MDA含量逐渐增加,这说明藻细胞受到破坏,脂质过氧化的损害程度超过细胞修复能力,SOD活性被抑制,细胞的抗氧化能力下降,藻细胞内的H2O2不断积累,导致MDA含量升高。五元混合物对蛋白核小球藻的毒性也具有一定的时间依赖性,并表现出刺激作用,即hormesis现象,且混合物毒性与组分浓度比具有良好的线性相关性;暴露于混合物的小球藻均在96 h出现了刺激效应,其叶绿素与蛋白质含量随暴露时间延长不断增加,SOD活性不断升高,MDA含量不断减少;五元混合物均在96 h呈现出拮抗作用,且与混合物的浓度和组分浓度比相关。     

纳米氧化镍颗粒对长牡蛎(Crassostreagigas)抗氧化防御体系的影响

纳米氧化镍(nNiO)作为一种广泛使用的纳米颗粒,其水生毒理效应研究还很有限。为探索n Ni O对海洋贝类的毒性机制,本研究将长牡蛎(Crassostrea gigas)置于不同浓度(0、1、10、100 mg·L~(-1))的n Ni O中暴露96 h,分别测定鳃和消化腺组织的丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)活性,并通过实时荧光定量PCR技术测定了鳃和消化腺中应激蛋白HSP70和AOX基因的表达变化。结果显示:在100 mg·L~(-1)n Ni O处理下,2种组织中MDA含量均显著性升高(P0.01),显示纳米颗粒造成了长牡蛎的脂质过氧化,并可能引起相应的氧化损伤。同时,n Ni O暴露也诱导了长牡蛎抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性的改变。其中,SOD和CAT活性在10 mg·L~(-1)浓度处理组达到最高,而POD活性在1 mg·L~(-1)浓度组即达最高值。在高浓度n Ni O(100 mg·L~(-1))胁迫下,3种抗氧化酶的活性均比低浓度(1和10 mg·L~(-1))处理组降低,表明抗氧化酶的保护作用在较低浓度暴露下更有效;而热激蛋白(hsp70)和交替氧化酶(aox)基因却分别在长牡蛎消化腺和鳃组织中上调表达(P0.01),并表现出一定的组织差异。说明高浓度纳米颗粒暴露中主要是应激蛋白发挥了作用。本文结果为纳米氧化镍对海洋双壳贝类的毒性机制研究及生态风险评估提供了基础数据。     

氯代阻燃剂得克隆对纤细裸藻的生态毒性效应

得克隆(Dechlorane Plus,DP)作为全球广泛使用的氯代阻燃剂,具有POPs特性和环境毒性,但其生物毒性数据非常有限。本文选择水生初级生产者纤细裸藻(Euglena gracilis)作为研究对象,通过检测藻细胞生长状况、光合色素水平、抗氧化酶活性、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量变化,研究了不同浓度DP对其生态毒性效应的影响。结果显示,低浓度DP对纤细裸藻生长具有一定促进作用,但差异不显著;DP浓度较低时(0.1和0.5 mg·L-1DP)类胡萝卜素含量受到轻微抑制;较高浓度DP暴露导致超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽(GSH)水平显著增加,同时高浓度DP(8 mg·L-1)下MDA含量显著上升,提示膜结构受到损伤;表明较高实验浓度范围内,DP对纤细裸藻的生长及抗氧化系统均产生一定影响,结果将为DP的环境生态风险评价提供科学依据。     

铜离子对中国花鲈幼鱼的毒性研究

为给中国花鲈(Lateolabrax maculatus)养殖提供污染生物学的理论数据,研究了中国花鲈幼鱼的铜离子中毒症状和半致死浓度(LC50);检测了幼鱼肝脏的谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活力;分析了铜离子胁迫对...     

四溴双酚A(TBBPA)对中肋骨条藻的毒性效应研究

为研究四溴双酚A(tetrabromobisphenol A,TBBPA)对海洋微藻的毒性效应,本文设置五个不同浓度组(0、1.0、5.0、10.0、20.0 mg·L-1)进行中肋骨条藻(Skeletonema costatum)培养实验,在96 h内取样分析其光合色素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化。结果表明,较低浓度组(1.0和5.0 mg·L-1)叶绿素a、叶绿素c和类胡萝卜素含量48 h之前被显著诱导,最大值出现在24 h;较高浓度组(10.0和20.0 mg·L-1)三种色素含量在48 h之前被显著抑制,24 h达最低值;72 h之后各浓度组均恢复到对照组水平。不同浓度TBBPA胁迫下,中肋骨条藻的可溶性蛋白含量、SOD活性和MDA含量一般被显著诱导,SOD活性和MDA含量在72 h和96 h时随TBBPA浓度升高而增加。虽然1.0 mg·L-1TBBPA对中肋骨条藻生长不具有可观测效应,但已影响到其生理生化指标。目前海水中TBBPA浓度较低,尚不会对中肋骨条藻产生毒性影响。     

双酚A对青岛大扁藻的干扰效应

为了探讨双酚A(bisphenol A,BPA)对海洋微藻的生态毒性效应,实验选择了以青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica)作为受试物种,设置6个实验浓度(即0、2、4、6、8、10 mg·L-1)对微藻进行了96 h暴露处理,测定了不同浓度暴露下对青岛大扁藻的生长以及抗氧化系统酶活性等指标。研究结果表明,BPA对青岛大扁藻的96h-EC50为9.32 mg·L-1,属高毒类污染物。青岛大扁藻经过BPA暴露处理后,细胞密度下降,细胞色素含量降低,并且呈现明显的剂量-效应关系;细胞抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均受到干扰。     

氟对中华圆田螺肝胰脏抗氧化酶活性和MDA含量的影响

选取中华圆田螺为受试动物,探究氟对其肝胰脏抗氧化酶SOD、GSH、POD活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果显示,在不同浓度水氟环境条件下(0、40、80、160 mg·L~(-1))连续暴露10 d、20 d和30 d时,与对照组相比,中华圆田螺肝胰脏SOD活性在暴露前20 d,中低浓度组活性被诱导升高,高浓度组受抑制降低。暴露30 d时,中低浓度组活性降低,高浓度组逐渐升高。MDA含量在暴露前20 d时,中低浓度组活性整体被诱导升高,高浓度组受抑制降低。暴露30 d时,MDA含量受到显著抑制均低于对照组。GSH活性以诱导为主均高于对照组,POD活性在10 d时均低于对照组,而在20 d时被诱导升高且均高于对照组,30 d时中高浓度以抑制为主。上述研究结果为水质污染控制及生态风险评价提供了基础数据。     

脱水红霉素对蛋白核小球藻的生态毒性效应研究

脱水红霉素是环境中普遍存在的一种大环内酯类抗生素,其生态毒性效应尚不明确。因此,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenlidosa)为受试生物,研究了脱水红霉素对绿藻的生长、叶绿素a含量、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,脱水红霉素对蛋白核小球藻的生长具有抑制作用,且随暴露浓度的升高而增强。脱水红霉素对蛋白核小球藻的96 h比生长率半数抑制浓度(E_rC_(50))和生长量半数抑制浓度(E_yC_(50))分别为0.267和0.117 mmol·L~(-1),属于中-低毒物质。脱水红霉素暴露对蛋白核小球藻的叶绿素a含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和MDA含量具有重要影响。叶绿素a含量随脱水红霉素浓度升高而降低; SOD酶活性升高,但与脱水红霉素浓度之间不存在剂量效应关系,CAT酶活性和MDA含量随脱水红霉素升高而升高,说明脱水红霉素对蛋白核小球藻具有氧化胁迫效应。暴露96 h后,藻液中脱水红霉素的去除率随其初始浓度增加而增加,在脱水红霉素初始浓度为0.87 mmol·L~(-1)时,其去除率可达到43%。研究结果可为脱水红霉素的生态风险评估提供理论依据。     

Cr(VI)对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)幼虾暴露和恢复期肝胰脏的SOD活性、MDA及MTs含量的影响

为了探索水体中Cr(VI)对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)的毒性效应,通过Cr(VI)的暴露(15 d)和清水恢复实验(15 d),研究了Cr(VI)对脊尾白虾肝胰脏的SOD活性、MDA及MTs含量的影响。结果表明,通过15 d的暴露,5 mg·L-1(高浓度)、0.5 mg·L-1(低浓度)实验组肝胰脏的SOD均显著高于对照组水平(p0.05),15 d的清水恢复后,两个浓度实验组均能够恢复到对照组水平(p0.05)。MDA在暴露阶段呈现持续上升的趋势,且在15 d后两个浓度实验组MDA的含量均显著高于对照组水平(p0.05),15 d的清水恢复后,5 mg·L-1实验组的MDA含量依然显著高于对照组水平(p0.05),0.5mg·L-1实验组的MDA含量基本恢复到对照组水平(p0.05)。通过15 d的暴露,两个浓度实验组MTs的含量均显著高于对照组水平(p0.05),15 d的清水恢复后,两个浓度实验组MTs的含量均能够恢复到对照组水平(p0.05)。     

GO通过氧化损伤激活秀丽线虫未折叠蛋白反应

以秀丽线虫为受试生物,探讨氧化石墨烯(GO)对秀丽线虫未折叠蛋白应答的激活及其与氧化应激的关系。将L4幼虫暴露于GO中24 h,通过检测活性氧(ROS)水平、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等指标评估GO对秀丽线虫所致氧化损伤;以hsp-4和hsp-6分别作为秀丽线虫内质网和线粒体未折叠蛋白反应(UPR)的报告基因评价GO对秀丽线虫UPR应答的激活;同时以谷胱甘肽(GSH)作为抗氧化剂探讨GO所致UPR应答与氧化应激的关系。研究结果显示,GO暴露后秀丽线虫体内ROS、LDH和MDA水平升高,抗氧化酶活性上升;内质网和线粒体UPR反应增强,GSH预处理可以降低内质网和线粒体UPR应答。研究表明,GO短期暴露可以诱导秀丽线虫机体氧化应激进而激活UPR应答,抗氧化保护可以降低UPR应答反应。