文蛤养殖水体中重金属Cu的安全限量值研究

通过引入沉积物因子,构建海水-底泥-生物体体系,应用半静态双箱动力学模型在室内模拟了沉积物暴露条件下文蛤(Meretrix meretrix)对重金属Cu的生物富集实验。通过对富集与排出过程中文蛤体内重金属Cu的动态监测和监测结果的非线性拟合,得到了文蛤富集Cu的动力学参数:吸收速率常数k1为71.18、排出速率常数k2为0.03,生物富集系数(bioconcen-tration factors,BCF)平均值为4283.86。对模型的拟合优度检验结果显示,沉积物暴露条件下文蛤对重金属Cu的生物富集数据符合双箱模型。根据双箱动力学模型推算出来的文蛤养殖水体中Cu的安全限量值为0.017mg·L-1。实验结果表明,沉积物暴露条件下双箱动力学模型在一定条件下是可以应用于文蛤富集动力学研究的。通过对比室内模拟实验与实地调查所得BCF发现本研究得出的Cu的安全限量值略高于现有标准。     

0#柴油和原油水溶性成分在黑鲷(Sparusmacrocephlus)体内的富集动力学

石油是海洋环境中的一类重要污染物,为探索石油烃在海洋生物体内的生物富集动力学特征,应用半静态双箱动力学模型在室内模拟了黑鲷(Sparus macrocephlus)对0#柴油和东海平湖原油水溶性成分(Water accommodated fraction,WAF)的生物富集实验,通过对富集与释放过程中黑鲷体内石油烃的动态检测以及对检测结果的非线性曲线拟合,获得黑鲷对0#柴油、原油WAF的吸收速率常数k1、释放速率常数k2、生物富集因子BCF、平衡状态下黑鲷体内石油烃含量CAmax和生物学半衰期B1/2等动力学参数.拟合结果得到的各动力学参数分别为:黑鲷对0#柴油WAF的吸收速率常数k1范围为3.46-4.87、k2为0.047 6-0.070 8、BCF为48.79-102.30、CAmax为1.53-2.93 mg/kg、B1/2为9.79-14.57 d;黑鲷对原油WAF的吸收速率常数k1范围为2.12-5.75、k2为0.036 3-0.050 5、BCF为58.35-147.21、CAmax为4.01-7.00 mg/kg、B1/2为13.71-19.08 d.黑鲷对0#柴油、原油WAF的吸收速率常数k1、BCF均随外部水体中石油烃浓度的增大而减少,对0#柴油和原油WAF的释放速率常数k2与外部水体中石油烃浓度无明显相关性,CAmax整体随外部水体中石油烃浓度的增大而增大.对模型的拟合优度检验结果显示,模型的拟合优度良好.研究表明,0#柴油在黑鲷体内的富集量低于原油WAF、释放量略高于原油WAF,不同种类石油的烃类组分可能是主要控制因子之一.     

鲍鱼对2种多环芳烃的富集动力学研究

为探究多环芳烃(PAHs)在海洋生物体内富集过程,选择皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)作为受试生物,应用半静态双箱动力学模型,分别考察了3-甲基菲和9,10-甲基蒽2种多环芳烃在皱纹盘鲍体内的富集动力学过程,通过非线性拟合获得鲍鱼对2种多环芳烃的吸收速率常数(K_1)、释放速率常数(K_2)、生物富集因子(BCF),以及平衡状态下鲍鱼体内2种多环芳烃的含量(Cmax)、生物学半衰期(t_(1/2))等动力学参数。结果表明,鲍鱼对9,10-甲基蒽富集动力学参数K_1、K_2、BCF、Cmax、t_(1/2)的平均值分别为4.9437、0.406、13.59、790.03μg·L~(-1)、3.78 d。鲍鱼对3-甲基菲富集动力学参数K_1、K_2、BCF、Cmax、t_(1/2)的平均值分别为2.3023、0.367、5.97、354.37μg·L~(-1)、3.13 d。鲍鱼在不同浓度下对3-甲基菲和9,10-甲基蒽的生物富集过程均符合双箱动力学模型。     

磺胺类抗生素在斑马鱼体内的生物富集性及模型预测评估

针对磺胺类抗生素在鱼体内的生物富集特性,采用半静态生物富集测试法,研究磺胺二甲嘧啶(SMT)和磺胺甲恶唑(SMX)在斑马鱼(Brachydanio rerio)体内的生物富集规律及生物富集系数(bio-concentration factor,BCF),并选用3种常用预测模型对2种磺胺类抗生素的BCF值进行估算,比较了估算值与实际测定值,为磺胺类抗生素生物富集性的预测提供依据。研究结果表明,当暴露浓度为0.01 mg·L~(-1)~1.00 mg·L~(-1)时,鱼体对SMT的最大生物富集系数BCF值为1.11,最大富集量出现在暴露24~48 h期间;SMX的最大BCF值为1.15,最大富集量处于暴露96~168 h之间。根据磺胺类抗生素的理化性质,通过比较3种生物富集预测模型获得SMT和SMX的BCF值,发现其中Kow预测模型所得估算值最为接近实测值。因此可利用该模型作为磺胺类抗生素富集性的预测工具,为我国兽药抗生素的环境风险预测和评价提供依据。     

吐纳麝香与镉联合暴露对赤子爱胜蚓体内谷胱甘肽与金属硫蛋白的影响

广泛应用于个人护理产品和香味添加剂中的吐纳麝香(6-乙酰基-1,1,2,4,4,7-六甲基四氢萘,AHTN)是一种新型污染物,重金属镉(Cd2+)是土壤中常见的污染物,两者在土壤生态系统中存在联合暴露的可能。实验以赤子爱胜蚓为受试生物,通过24h暴露滤纸染毒实验测试了AHTN单一,Cd2+单一,以及AHTN与Cd2+联合暴露条件下蚯蚓体内谷胱甘肽(GSH)和金属硫蛋白(MT)的变化趋势。结果显示:Cd2+单一暴露时,GSH与MT随Cd剂量增加有明显上升趋势;AHTN单一暴露时,随着AHTN剂量增加,GSH与MT同步呈现先增多后减少的趋势;联合暴露情况下,AHTN在高剂量下对MT与GSH同样产生了抑制作用,使Cd2+对MT的诱导未达到Cd2+单一染毒时的水平。     

海洋沉积物中的镉及不同形态镉的生物有效性

镉是一种生物非必需的毒副作用很强的重金属元素.进入海洋环境中的镉,最终有相当部分进入沉积物中,并对底栖生物造成危害.通过测定不同镉质量浓度暴露条件下海水、沉积物和生物体内的镉的形态和含量,研究了海洋沉积物中不同形态镉的生物有效性.结果表明,菲律宾蛤仔对Cd的蓄积随着时间增加,呈现先快速增加的趋势,在24 h内其蓄积速率最大,96 h后生物体内镉的质量分数出现缓慢下降趋势.在蓄积时间一定的条件下,在任何Cd含量沉积物下,菲律宾蛤仔都可以蓄积Cd,而且随着沉积物中镉质量分数升高,生物体内蓄积的镉的质量分数也呈现上升趋势.活性镉(可交换态)是沉积物中镉存在的主要形式(45.48x.96%),硅酸盐结合态和黄铁矿结合态的金属只占较小的比例,活性镉是影响沉积物中重金属镉生物可利用性的最有效形态.     

戊唑醇在环境中的降解迁移和生物富集性研究

戊唑醇属于内吸性三唑类杀菌农药,在国内广泛用于田间病虫防治,故其在环境中的归趋备受关注。采用室内模拟试验方法,研究了戊唑醇在水-沉积物中的降解特性、土壤中的吸附性和在斑马鱼中的生物富集性。结果表明:好氧条件下,戊唑醇在河流与湖泊水-沉积物系统中农药总量的降解半衰期分别为533.2、433.2 d;厌氧条件下,河流与湖泊水-沉积物系统中降解半衰期分别为364.8、1 732.9 d;沉积物系统降解半衰期较长,降解速率主要受水中戊唑醇的降解速率影响。戊唑醇在江西红壤、太湖水稻土、常熟乌杉土、东北黑土中的吸附性符合Freundlich方程,Kd值分别为7.4、11.8、11.2和15;吸附性大小次序为东北黑土太湖水稻土常熟乌杉土江西红壤;以有机碳含量表示的土壤吸附常数KOC在698.9~1 635.5之间;影响戊唑醇土壤吸附性的主要因素为土壤有机质含量和p H。戊唑醇在斑马鱼中的生物富集系数BCF8 d为21.52~25.30,具有中等富集性。戊唑醇在水体环境中具有较强稳定性,不易被土壤吸附,且具有一定的生物富集性,可能会对水体和水体生物造成一定的污染。     

多效唑在大型溞体内富集与释放行为

本文探讨了大型在含藻（系统Ａ）和不含藻（系统Ｂ）水体内，对￣３Ｈ多效唑的生物富集以及释放行为。用药物动力学模型分析了多效唑在大型－水体之间的转移。结果表明：在实验初期，由于大型对小球藻的摄食作用，大型在系统Ａ的生物富集系数显著大于系统Ｂ，存在生物放大作用。而在实验后期，两个系统中大型对多效唑的生物富集系数趋于相近。多效唑在大型体内的释放行为符合一级动力学过程，半衰期为６ｈ．实验结束后，多效唑在大型体内的残留量占总量的２０％。     

固定化球形红细菌去除镉的动力学及其与质粒的关系

利用聚乙烯醇为载体包埋固定化球形红细菌,研究了固定化微生物去除Cd2 的动力学特征.结果表明,在Cd2 初始浓度为20～160 mg/L时,固定化球形红细菌具有良好的去除能力,去除率可达75%以上.固定化球形红细菌去除Cd2 的反应遵循二级反应动力学方程-dC/dt=k2C2 k1C k0, R2=0.957 7～0.993 8.随着Cd2 初始浓度的增加,固定化球形红细菌对Cd2 的最大去除速率p下降,半衰期T1/2增加,抑制作用增强.此外,通过质粒检测,该菌株含有一个较大质粒,抗镉和去除镉的基因均位于质粒上.     

表面印迹材料对水中Cd(Ⅱ)的吸附动力学

采用表面印迹技术,以硅胶为载体、Cd(Ⅱ)为模板离子、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷为偶联剂和功能单体、环氧氯丙烷为交联剂,合成了脲基功能化的镉离子表面印迹材料.用制备好的印迹材料为吸附剂进行静态吸附实验,考察了溶液的不同p H值、反应时间、温度和Cd(Ⅱ)的初始浓度等因素对镉离子吸附效果的影响.并用准一级动力学和准二级动力学对实验数据进行拟合,计算出相应的速率常数.结果表明,表面印迹材料对Cd(Ⅱ)的吸附是一个快速的过程,在20 min内即可达到吸附平衡,且准二级动力学方程(R20.99)能更好地描述其吸附动力学行为.吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,这表明了吸附过程是以单层吸附为主.在最佳的吸附条件下,Cr(Ⅱ)的吸附量可达到83 mg·g-1.此外吸附热力学研究表明该吸附过程是一个自发的、吸热过程.     

Biokinetic modeling of heavy metals in earthworms

Studies concerning bioaccumulation kinetics and bioconcentration factor (BCF) of heavy metals like zinc (Zn), lead (Pb), chromium (Cr), cadmium (Cd), and copper (Cu) in earthworm Eudrilus eugeniae tissues including integument, gizzard, clitellum, and head region were undertaken. Calculated BCF, predicted K _ow, and predicted K _oc showed a significant correlation between heavy metals in different earthworm tissues, in substrate spiked with heavy metals. The regression coefficient (r ²) between heavy metal uptake concentration and exposure time varied between 0.73 and 0.99, indicating significant correlation. The K _oc was a maximum of 13.9016 in case of Cu and integument at an exposure time of 100 days and a minimum of 0.1114 in case of Cr with respect to head at the same exposure time. Earthworms accumulated heavy metals following chronic exposure to municipal solid waste containing heavy metals. BCF and uptake rate kinetics of heavy metals were calculated and showed increased values in head tissue followed by integument.     

Uptake and elimination kinetics of triphenyltin hydroxide by two fish species

The uptake from water and the elimination of carbon‐14 radiolabelled triphenyltin hydroxide ([¹⁴C]TPTH) was studied in two fish species: guppy (Poecilia reticulata) and rainbow trout larvae (Salmo gairdneri). During all the experiments no steady state in fish was found. TPTH was rapidly taken up, while elimination was very slow. Uptake and elimination rate constants (k ₁ and k ₂, respectively), and a bioconcentration factor were estimated, assuming first order kinetics.

During eight days of exposure of guppy to TPTH an uptake rate constant k ₁ of 70±7L/kg.d and an elimination rate constant k ₂ of 0.005 ±0.029d ^‐1 was found. This resulted in a biconcentration factor of at least 2.1 × 10³L/kg (wet weight). Comparable results were obtained during a 30 days exposure experiment with guppy: k ₁ was 41±2L/kg.d, k ₂ 0.014 + 0.002d^‐1, and the bioconcentration factor was estimated to be 2.9 × 10³ L/kg (wet weight).

Four days exposure of rainbow trout larvae resulted in a it, of 22+ 2 L/kg.d, and a k ₂ of 0.031 ±0.007d^‐1. Using these k, and k ₂ values it was estimated that the biconcentration factor exceeds 650 L/kg (wet weight).     

14C标记的月桂酸盐在淡水勾虾（Hyalella azteca）中的生物富集、代谢及空间分布

对水的生物蓄积性监管评估通常是基于鱼类流水暴露试验得出生物浓缩因子（BCF）。这样的实验需要很多实验动物，而且费时费钱。最近，有人提出了一种替代性的有机中性化合物的测试方法，即用勾虾（Hyalella azteca）进行测试得到BCF值，该值与鱼类 BCF值有很强的相关性。本文研究了离子化合物月桂酸盐在H. azteca中的生物浓缩潜力。 采用流动和半静态的方法对勾虾H. azteca进行1-14C-月桂酸钠暴露实验。由于该化合物的生物降解速度快，需要采用半静态方法，即频繁更换介质，以确保介质浓度稳定。月桂酸盐也可被H. azteca快速代谢。在勾虾组织中测得的总放射性中有很大一部分是不能提取的，这表明矿化月桂酸盐富集在H. azteca的钙化外骨骼中。这在使用14C标记的碳酸盐的进一步研究中得到了证实。以游离脂肪酸计量，月桂酸盐的脂质标准化（5.0%）的勾虾 BCF为8.9。H. azteca的生物浓缩研究结果证实了先前在鱼类中观察到的试验项目的低生物富集潜力。然而，需要测试更多的具有不同性质的有机离子化合物，以评估鱼和勾虾的BCF数据之间是否存在一般相关性。     

叶菌唑对斑马鱼的急性毒性及生物富集效应

为评价杀菌剂叶菌唑对水生生态系统的影响,以斑马鱼(Brachydanio rerio)为试验生物,采用半静态法研究了叶菌唑原药对斑马鱼的急性毒性以及生物富集效应。结果表明,95%叶菌唑原药对斑马鱼96 h的半数致死浓度(96 h-LC_(50))为3.89 mg·L~(-1),选用在3.90×10~(-1)和3. 90×10~(-2)mg·L~(-1)这2个处理浓度下连续暴露8 d,在3. 90×10~(-1)mg·L~(-1)浓度下生物富集系数(BCF)为53.3;在3.90×10~(-2)mg·L~(-1)浓度暴露下生物富集系数(BCF8d)为26.2。根据《化学农药环境安全评价试验准则》毒性划分标准,叶菌唑原药属于中等富集性农药。研究结果为叶菌唑田间安全使用提供理论依据。     

鲤鱼对三种硝基芳族化合物的摄取、释放和生物富集

用第二松花江水和鱼体中多次检出的三种硝基芳族化合物来分别测定鲤鱼体中的生物富集系数（ＢＣＦ），摄取和释放动力学参数，以及在肌肉、肠、肝和鳃等组织中的分布。试验在半静态条件下进行。硝基芳族化合物在鲤鱼体内的释放可用双区一级动力学模型很好地描述。鲤鱼对２，４－二硝基甲苯和对硝基氯苯的富集过程中发现有未知的代谢产物生成。     

Biokonzentration von persistenten superlipophilen Chemikalien in aquatischen Organismen

According to generally accepted theory, persistent superlipophilic chemicals with logn-octanol/water partitioning coefficient (log K_ow) >6 and molecular sizes >9,5 Å, such as octachlorodibenzo-p-dioxin, decachlorobiphenyl, Mirex etc., do not significantly bioconcentrate in aquatic organisms from ambient water. In the light of new results and considerations, this hypothesis has to be revised. The most convincing argument against this hypothesis is that in all bioconcentration experiments with superlipophilic chemicals compound concentrations have been applied which exceeded water solubility by several orders of magnitude. In this paper we describe various methods how to determine bioconcentration (BCF) factors of superlipophilic compounds. As exemplified with octachlorodibenzo-p-dioxin and Mirex, BCF values evaluated by this means match well those calculated by QSARs for fish and mussels based on log K_ow and water solubility as well. As expected these BCF values exceed previous ones by several orders of magnitude. As practical consequences, we recommend for BCF evaluations of superlipophilic chemicals:

1. flow-through systems, kinetic method (OECD guideline No 305 E)
2. ambient concentrations≤water solubility.

*** DIRECT SUPPORT *** A00HP013 00002     

Struktur-Aktivitätsbeziehungen (QSAR)

The correlation between the bioconcentration (BCF) of 20 pesticides and 3 PCB-congeners from two test soils in earthworms (Lumbricus terrestris) and the corresponding log K_ow was investigated. The relationship, expressed by the equation log BCF=a· log K_ow+b, did not show strong statistical correlation, especially for the soil with higher organic matter content. However, strong statistical correlation could be demonstrated between log BCF and log K_ow for both soils when the bioconcentration in earthworms was calculated on the basis of interstitial water instead of soil. The resulting equations represent a useful tool for assessing the bioaccumulation potential of organic chemical in soil.     

纳米ZnO和纳米CuO在斑马鱼体内的富集与清除

为探讨工程纳米材料的生物毒性,采用半静态暴露方式(更换试液周期为1 d),在4 mg·L-1和10 mg·L-1浓度条件下,进行了斑马鱼(Danio rerio)对2种金属氧化物纳米材料——nano-Zn O和nano-Cu O的富集和清除实验。整个实验为期52 d,其中暴露阶段28 d,清除阶段24 d。通过测定不同时间节点纳米材料在鱼体内的浓度,研究了斑马鱼对nano-Zn O和nano-Cu O的富集与清除规律;并计算暴露阶段的最大富集系数(BAFmax)以及清除阶段的排出速率常数和总量清除率,比较分析了斑马鱼对这2种纳米材料的富集与清除能力。结果表明:在暴露阶段,nano-Zn O和nano-Cu O在斑马鱼体内的BAFmax分别为169.5和493.4(4 mg·L-1处理组)及168.4和298.6(10 mg·L-1处理组),二者在斑马鱼体内均不具有生物蓄积性;在清除阶段,nano-Cu O可以被斑马鱼有效地排出,其总量清除率(99.5%)和排出速率常数均高于nano-Zn O,而直到清除24 d时,斑马鱼对nano-Zn O的清除仍不完全(清除率91%)。本实验结果为金属氧化物纳米材料对水生生物的慢性毒理学研究提供了基础数据。     

卤代有机化合物生物富集因子的定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,通过多元线性回归(MLR)方法建立了一个包含9个描述符的卤代有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R²_adj = 0.877,去一法交叉验证系数Q²_LOO= 0.873,外部验证系数Q²_EXT= 0.757,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征了模型应用域,并对模型进行了机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内卤代化合物的BCF。