十溴联苯醚(BDE-209)对土壤跳虫的急、慢性毒性效应

为揭示溴代阻燃剂对土壤生态系统的潜在危害,采用回避实验和繁殖实验评价了十溴联苯醚(BDE-209)对2种土壤跳虫Folsomia candida和Folsomia fimetaria的急/慢性毒性。48h的急性回避实验中,BDE-209对F.candida和F.fimetaria产生毒性效应的EC_(50)值分别为1.27和0.79mg·kg~(-1),LOEC值均小于0.5mg·kg~(-1)。慢性繁殖实验中,BDE-209对F.candida和F.fimetaria繁殖毒性的EC_(50)值分别为0.81和0.56mg·kg~(-1),LOEC值分别为<0.25和<0.5mg·kg~(-1)。研究表明,土壤BDE-209污染对跳虫的繁殖和环境行为有显著影响,且在较低暴露浓度下(0.25mg·kg~(-1))即对跳虫繁殖产生抑制效应;有性生殖的F.fimetaria比孤雌生殖的F.candida对BDE-209污染的毒性响应更为敏感。     

土壤Cd污染对跳虫Folsomia candida的生态毒性

采矿及冶炼等行为造成了严重的土壤重金属污染,其中Cd污染及其带来的健康风险近年来引起人们的高度重视。利用弹尾目跳虫开展土壤Cd污染的生态毒理研究,对Cd污染土壤的生态风险评价具有重要意义。本研究将跳虫Folsomia candida(F.candida)暴露在不同Cd浓度污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量及回避行为实验来评价重金属Cd污染对跳虫的生态毒性。结果表明,Cd对F.candida的急性毒性LC50值为2 086.93 mg·kg~(-1),慢性毒性的繁殖抑制(28 d)EC50值为224.95 mg·kg~(-1)。此外,Cd对跳虫回避行为影响的EC50(48 h)为721.26 mg·kg~(-1)。可以看出,慢性毒性的EC50值与Cd对回避行为影响的EC50值近似,但远低于急性毒性LC50值。因此,跳虫F.candida的回避行为和繁殖率对Cd污染土壤有较高的灵敏度,可用来表征土壤中Cd的生态毒性。     

典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7%,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据。研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)分别为4959和1007mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)均大于5000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)分别为0.15、0.12和0.18mg·kg-1,而C6织物三防整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)大于1mg·kg-1;4种替代品生态毒性顺序为织物三防整理剂>表面活性剂>C4>C6织物三防整理剂。通过与本实验室PFOS生态毒性的研究结果比较发现,除织物三防整理剂,其余3种替代品对跳虫的生态毒性作用均小于PFOS,其中C6整理剂对跳虫的毒性最小,有望成为替代PFOS的环保型织物整理剂。     

两种有机磷阻燃剂对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物跳虫(Folsomia candida)的生态毒性实验,评价了两种有机磷阻燃剂邻磷杂菲基对苯二酚(ODOPB)与高分子双酚A四苯基双磷酸酯(SBDP)的生态毒性.结果表明,ODOPB与SBDP对跳虫急性毒性的LC50(7 d)均大于1000 mg.kg-1,慢性毒性的EC50(28 d)分别为25.9和50.8 mg.kg-1,而跳虫对ODOPB与SBDP的回避行为的EC50分别为1.9 mg.kg-1和1.8 mg.kg-1.通过与本实验室十溴联苯醚(Decabromodiphenyl ether,BDE-209)生态毒性的研究结果比较发现,两种有机磷阻燃剂对跳虫的急性毒性作用很小,对跳虫回避行为和繁殖的影响也均小于BDE-209,产生潜在生态风险的可能性小于BDE-209.     

14种工业化学品对土壤跳虫的慢性毒性效应

以跳虫Folsomia candida为受试物种,基于其28 d繁殖实验评价了不同类型包括全氟类、卤系阻燃剂类、化学镀剂类、抗菌剂类、染料类及新关注类共14种化学品的慢性毒性效应.结果表明,在所设浓度范围内,所有物质对跳虫繁殖均存在不同程度的抑制效应.抗菌剂对氯间二甲酚对跳虫慢性毒性最大,对跳虫繁殖毒性的EC50为10.0 mg·kg-1;其次为全氟类的两种物质,全氟十三烷酸、全氟十二烷酸对跳虫繁殖毒性的EC50分别为44.8、49.6 mg·kg-1;新关注类的二苯甲酮、苯并噻唑毒性也较强,对跳虫繁殖毒性的EC50分别为61.4、73.0 mg·kg-1;染料类中的直接蓝71、活性艳红KE-3B等物质的毒性均较弱,在最高浓度(500 mg·kg-1)处理下也未能达到对跳虫繁殖的半数抑制效应.     

典型酚类化合物对土壤跳虫的慢性毒性

以跳虫Folsomia candida为受试物种,基于其28 d繁殖试验评价了12种典型酚类化合物的慢性毒性效应。结果表明,在所设浓度范围内,除间苯二酚外的其他酚类对跳虫繁殖均存在不同程度的抑制效应。氯酚类对跳虫慢性毒性最大,2,4-二氯酚、2-氯酚、2,4,6-三氯酚对跳虫繁殖毒性的EC50分别为5.94、10.2、19.7 mg·kg-1;其次为烷基酚类,2,4-二甲基酚、3-甲基酚、壬基酚对跳虫繁殖毒性的EC50分别为21.7、35.1、50.5 mg·kg-1。苯酚的毒性较上述烷基酚低,EC50值为71.7 mg·kg-1。其他取代酚—包括2-萘酚、4-硝基酚、邻苯二酚对跳虫繁殖的EC50分别为95.4、133、306 mg·kg-1。双酚A仅在最高浓度(500 mg·kg-1)处理下对跳虫繁殖有显著影响。     

土壤外源Sb(Ⅲ)的老化对其形态和跳虫(Folsomia candida)毒性的影响

老化是影响土壤重金属生物可利用性和毒性的重要因素。为了解老化对土壤Sb形态和毒性的影响,结合化学分析和生物测试,以模式生物跳虫(Folsomia candida)为受试生物,研究了北京潮土中外源Sb(Ⅲ)分别老化7 d、60 d后价态、水溶态和急性/慢性毒性的变化。结果表明,老化仅7 d后,土壤较低浓度的Sb主要以Sb(Ⅴ)存在,而浓度较高(1 600、2 400、4 800 mg·kg-1)时Sb(Ⅴ)分别仅占47.4%、27.5%和2.2%,但老化长达60 d后,浓度最高(4 800 mg·kg-1)的土壤中Sb(Ⅴ)的比重上升到38.1%,其他浓度处理的土壤中,均以Sb(Ⅴ)为主。随着老化时间的延长,土壤中水溶态Sb含量占总Sb的比例显著降低。与土壤老化过程中毒性较大的Sb(Ⅲ)向毒性较小的Sb(Ⅴ)转化与水溶态Sb含量下降相一致,Sb对跳虫的毒性随老化时间的延长明显减弱:7 d老化后土壤Sb对跳虫急性存活的半数致死浓度(LC50)为2 105 mg·kg-1,对跳虫慢性存活的LC50为683 mg·kg-1,对跳虫繁殖的半数效应浓度(EC50)为307 mg·kg-1;老化60 d后土壤Sb对跳虫急性存活、慢性存活的LC50均大于设置的最高浓度,对跳虫繁殖的EC50为1 419 mg·kg-1。因此,对于Sb这种变价金属而言,当进行土壤Sb生态毒性评价时,为避免高估其生态风险,考虑老化作用显得尤为重要。     

不同土壤类型中外源汞对白符跳(Folsomia candida)的毒性

参考国际标准化组织(ISO)颁布的跳虫毒性测试方法 ISO11267,分析了汞(Hg)在我国9种典型土壤中对白符跳(Folsomia candida)的急性毒性及繁殖毒性。发现Hg在不同类型土壤中对白符跳的半数致死浓度(LC50)变化为(0.92~1.94)mg·kg-1,而对白符跳繁殖产生影响的半数效应浓度(EC50)变化范围为(0.98~2.43)mg·kg-1,产生10%影响的浓度(EC10)变化范围为(0.29~1.40)mg·kg-1。将土壤的主要理化性质(p H、OM、CEC)与Hg对白符跳的EC50进行相关性回归分析,发现土壤CEC与EC50呈显著正相关关系(r=0.8624,p0.01),随着土壤CEC的增大,Hg的EC50值也趋于升高。因此,土壤CEC可能是导致不同类型土壤中汞对白符跳毒性差异的主要因素。本研究结果可为制定基于我国土壤类型的生态筛选值提供基础参考数据。     

西红柿镍毒害的土壤主控因子和预测模型研究

选取我国有代表性的17种土壤,运用生态毒理学方法研究了土壤中外源镍(Ni)对西红柿的毒性,结果发现土壤中外源Ni对西红柿的生长毒性主要受土壤pH值、有机碳含量的影响.在供试淋洗(使用模拟的人工雨水滤洗定量的土壤样品)和非淋洗土壤中,Ni对西红柿生物量50%抑制的毒性阈值(EC50)范围分别从11mg·kg-1到932mg·kg-1和从7mg·kg-1到2055mg·kg-1,其最大值和最小值比例分别达到了85和294倍.土壤pH值是土壤中Ni对西红柿生长毒性的主控因子,进一步引入土壤有机碳因子时,淋洗和非淋洗土壤理化性质和EC50之间回归方程的决定系数R2由0.853和0.743分别提高到了0.925和0.824.利用土壤性状(土壤pH值、有机碳含量)可以较好地预测土壤中外源Ni对西红柿生长的毒性阈值.     

几种典型土壤中铜对赤子爱胜蚓的毒性差异比较研究

土壤污染物基础生态毒理数据是开展污染土壤生态风险评价和构建土壤生态筛选基准的重要依据.以湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和经济合作与发展组织(OECD)推荐的人工土壤为测试介质,按照国际标准化组织(ISO)颁布的测试方法,研究了铜在4种不同土壤中对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性和慢性毒性.结果表明,铜在4种不同类型土壤中对赤子爱胜蚓的毒性效应差异较大,在湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和人工土壤中的半致死浓度(14d LC50)分别为134.4、557.7、715.2和867.0mg·kg-1;赤子爱胜蚓体重对较低浓度铜污染响应相对不敏感,而较高浓度铜污染(接近引起蚯蚓死亡的高浓度)则可导致蚯蚓体重显著降低;铜对赤子爱胜蚓生殖(产茧量)的影响较为明显,其在湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和人工土壤中对蚯蚓产茧量产生50%抑制作用的有效中浓度(28d EC50)分别为58.2、140.1、258.9和150.4mg·kg-1,无可见效应浓度(NOECs)分别为50、50、200和100mg·kg-1.鉴于我国土壤类型的多样性十分丰富,不同地区土壤性质差异较大等特点,在制定土壤筛选基准时需考虑污染物在不同土壤中生物有效性与毒性的差异。     

PFOS潜在替代品全氟丁基磺酸钾对不同营养水平水生生物的毒性

全氟丁基磺酸钾(PFBSK)作为全氟辛基磺酸(PFOS)潜在的替代品,极易溶于水,主要存在于水体中,因而其水生毒性的研究十分重要。采用OECD 201、OECD 202、OECD 203和OECD 211标准试验方法,研究了PFBSK对羊角月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)、大型溞(Daphnia magna)和中国本土鱼种稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)的急性毒性效应以及对大型溞繁殖的影响。组合多终点急慢性水生生物毒性结果：PFBSK的急性毒性终点均大于100 mg·L^-1,大型溞繁殖试验的无观察效应浓度(NOEC)为571 mg·L^-1,最低可观察效应浓度(LOEC)为981 mg·L^-1。按GHS分类导则,PFBSK未表现出急性毒性和慢性毒性。与之相比,PFOS则对水生生物表现出毒性,黑头软口鲦(Pimephales promelas)为最敏感物种,其96 h-LC₅₀为4.7 mg·L^-1;大型溞繁殖试验的NOEC为12 mg·L^-1。按GHS分类导则,属于中等毒性物质。可见,PFBSK较PFOS水生毒性明显降低。     

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。     

黑斑蛙与非洲爪蟾蝌蚪急性毒性试验方法敏感性的比较

两栖动物蝌蚪急性毒性试验是评价化学品急性毒性的一种方法。以毒死蜱、乙草胺、重铬酸钾和全氟辛烷磺酸盐(PFOS)为测试物,比较了我国本土黑斑蛙(Rana nigromaculata)与国际通用种非洲爪蟾(Xenopus laevis)在蝌蚪急性毒性试验中的敏感性。结果发现：2类蝌蚪分别进行的11次试验中,空白对照组黑斑蛙蝌蚪死亡率(0.9%)远低于非洲爪蟾蝌蚪的死亡率(5.8%);重铬酸钾和PFOS对黑斑蛙蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为34.0 mg·L^-1和81.0 mg·L^-1,而对非洲爪蟾蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为51.6 mg·L^-1和92.1 mg·L^-1,显示黑斑蛙蝌蚪对这2种化学品的敏感性略高于非洲爪蟾蝌蚪;毒死蜱和乙草胺对黑斑蛙蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为0.41 mg·L^-1和4.1 mg·L^-1,而对非洲爪蟾蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为0.12 mg·L^-1和3.1 mg·L^-1,显示黑斑蛙蝌蚪对这2种化学品的敏感性略低于非洲爪蟾。鉴于2类蝌蚪对化学品的敏感性存在差异,且黑斑蛙蝌蚪的自然死亡率低,材料更易获得,笔者认为黑斑蛙蝌蚪比非洲爪蟾更适合作为蝌蚪急性毒性试验的材料,用于我国化学品环境管理中的毒性评价。     

沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应

以淡水底栖动物花翅羽摇蚊幼虫和淡水单孔蚓为研究对象,研究了沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应。五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫96 h及10 d的半数致死浓度(LC50)分别为20.6 mg·kg-1和12.5 mg·kg-1,28 d羽化半数抑制浓度(EC50)为0.79 mg·kg-1。沉积物中五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫的羽化具有延滞作用,而且对雌性摇蚊羽化的延滞作用大于雄性,最终导致羽化摇蚊的性别失衡。淡水单孔蚓对五氯酚的耐受力较摇蚊幼虫强。五氯酚对淡水单孔蚓的96 h及14 d的LC50分别为37.6 mg·kg-1和20.2 mg·kg-1,对淡水单孔蚓21 d生长抑制的EC50为1.39 mg·kg-1。研究结果对推导五氯酚沉积物质量基准和进行沉积物生态风险评价提供依据。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对4种本土水生生物的生态毒性

本文选择了紫背浮萍、四尾栅藻、蚤状溞和稀有鮈鲫4种本土水生生物,开展了阳离子表面活性剂、织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂4种全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品的安全性评估,为筛选理想PFOS化学替代品提供科学依据。急性毒性结果发现阳离子表面活性剂对4种水生生物均未显示出急性毒性;织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂对蚤状溞的LC50值分别为17.97、64.61和85.58 mg·L-1,显示出低的急性毒性。另外,织物三防整理剂对四尾栅藻的半数抑制浓度(EC50)值为88.32 mg·L-1,而对稀有鮈鲫半致死浓度(LC50)值为14.79 mg·L-1,均存在急性毒性。短期生长抑制试验结果发现阳离子表面活性剂、织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂对稀有鮈鲫生长抑制最低可见效应浓度(LOEC)值分别为20、1.5、100和50 mg·L-1,表明4种PFOS替代品均显示低慢性毒性。急慢性综合分析可知C4和C6三防整理剂相对较安全,可能成为理想的PFOS替代品。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)及替代品对两栖类蝌蚪的急性毒性

PFOS及其4种替代品对两栖动物非洲爪蟾和黑斑蛙蝌蚪的急性毒性结果为:用调聚法合成的织物三防整理剂对非洲爪蟾蝌蚪和黑斑蛙蝌蚪的96h-LC50分别为8和21mg·L-1,而PFOS对两种蝌蚪的96h-LC50分别为92和81mg·L-1。此实验结果说明织物三防整理剂的急性毒性高于PFOS。用电解氟化法合成的C4、C6织物三防整理剂和50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂浓度在100mg·L-1时,对两种蝌蚪都没有毒性。这说明,从急性毒性的角度,C4、C6织物三防整理剂和表面活性剂可作为PFOS的替代品使用,但是织物三防整理剂的急性毒性比PFOS大,作为替代品使用应慎重考虑。另外,PFOS和织物三防整理剂对黑斑蛙蝌蚪的急性毒性与对非洲爪蟾蝌蚪的急性毒性存在差异。出于保护我国本土两栖动物的目的,使用黑斑蛙开展毒性评价比使用非洲爪蟾更有现实意义。