重金属对水生生物的生态毒理效应及生物耐受机制研究进展

近年来,随着国民经济的快速发展,重金属以其特有的性质而被大量的应用于生产生活当中,同时也由于各种原因造成了水体重金属污染现象。水体重金属污染不仅对水生生物的生长和繁殖造成了严重的威胁,同时也威胁到人类的健康。因此,重金属污染具有潜在的生态与健康风险。本文主要概括介绍了重金属对水生植物、动物、微生物的生态毒理效应以及水生生物对重金属的各种耐受机制,展望了重金属对水生生物生态毒理效应的未来研究重点和方向。     

水体酸化条件下Cu(II)对斑马鱼胚胎的毒性效应

为评价由酸雨、酸性矿山排水等环境污染导致的水体酸化及水体重金属联合作用对水生生物的生态毒性效应,研究了不同pH值(pH=3、4、5、6、7和7.8)条件下Cu2+对斑马鱼胚胎发育的影响。结果表明,酸性水体及Cu2+单一存在时,酸对斑马鱼胚胎24h半数效应浓度值EC50为pH=3.65,Cu2+(pH=7.8)对斑马鱼胚胎24h-EC50为0.267mg·L-1;当水体酸化及水体中的Cu2+共存时,较低的pH对Cu2+的生物毒性起协同作用,表现为随溶液pH的降低,各浓度Cu2+对斑马鱼胚胎的24h凝结率显著增高(P24h致死率=0.001),而斑马鱼胚胎96h孵化率显著降低(P96h孵化率=0.002),且不同浓度的Cu2+之间的生物毒性效应存在显著性差异(P24h致死率=0.0321;P96h孵化率=0.0028)。这说明酸性水体和Cu2+都显著影响斑马鱼胚胎的发育,且Cu2+在酸性水体中对斑马鱼胚胎的毒性显著增强。因此,在受重金属Cu2+污染的地区,如同时受到酸雨或酸性矿山排水等较低pH值和Cu2+的双重胁迫,较低浓度的Cu2+就能够对水生生物的生殖发育及水生生态系统产生严重的影响和危害。     

洞庭湖表层沉积物重金属污染状况评估

基于2010—2015年连续对洞庭湖3个主要湖区10个采样点的表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb和Cr等重金属含量分析,对洞庭湖湖区表层沉积物中重金属的时空分布特征进行了探讨,并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法和对数衰减模型评价洞庭湖沉积物重金属的污染状况.结果表明,洞庭湖沉积物中重金属平均含量大小顺序为CrPbCuAsCdHg,Cd、Cr和Pb的含量年际变化变幅较大,Hg、Cu和As则较小.地积累指数值(I_(geo))和单因子生态风险值(E_i~r)表明Cd和Hg是洞庭湖沉积物重金属主要污染物;从产生可以观察到毒性效果的最大可能性(P_(max))来看,Cd是洞庭湖沉积物重金属首要潜在水生生物风险毒性因子.综合地累积指数值(I_(tot))、总潜在生态风险值(RI)和预测的水生生物毒性比率(Y)的评价结果表明,在2010—2015年期间全湖重金属呈重度污染,面临重度潜在生态风险并可能具有产生水生生物毒性的风险,其各子湖区重金属的污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平排序为南洞庭湖东洞庭湖西洞庭湖;从随时间的变化趋势来看,在2014—2015年期间全湖及其东洞庭湖和南洞庭湖两个湖区的重金属污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平都要比2010—2013年降低,西洞庭湖区的重金属潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平没有变化.     

铜和镍对大麦根伸长的联合毒性研究

重金属的复合污染在环境污染中普遍存在,所以复合污染的联合毒性研究对于准确评价重金属污染有着重要的意义.本论文以大麦根伸长为研究对象,探索了铜(Cu)和镍(Ni)对大麦根伸长的联合毒性.基于Cu-Ni混合物的剂量-效应曲线,运用扩展的浓度加和(CA)与独立作用(RA)两个模型对不同浓度组合的Cu-Ni混合物的交互作用及联合毒性进行预测.结果表明,扩展的CA和RA模型均能较好地预测Cu-Ni混合物对大麦根伸长的联合毒性,低剂量的Ni能缓解Cu对大麦根伸长的毒性作用,但是低剂量的Cu对Ni的生物毒性没有显著影响.研究阐明了Cu、Ni复合作用对大麦根伸长联合毒性的效应机理.     

典型杀虫剂类内分泌干扰物对水生溞类的毒性效应研究进展

内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals, EDCs),尤其是具有内分泌干扰效应的杀虫剂,因能显著影响水生生物的生长发育和生殖系统,其潜在生态毒性效应引起了人们的广泛关注。溞类在水生生态系统食物链中起着重要的连接作用,更易受到水体中残留的杀虫剂类EDCs的影响,其毒性效应在水生生态系统毒理学研究中有着重要的意义。本文重点综述了杀虫剂类EDCs对溞类产生的生长发育毒性和生殖毒性,从酶活性变化角度分析由此产生的氧化应激和神经毒性,并在基因表达水平上揭示其毒性作用机制,发现杀虫剂类EDCs通过扰乱神经系统和内分泌系统发挥作用,并展望了杀虫剂EDCs在联合毒性、多代效应的研究前景,旨在为研究杀虫剂类EDCs对大型溞的毒性作用和生态环境风险评估提供依据。     

微囊藻毒素及其与其他环境污染物的联合毒性研究进展

微囊藻毒素(microcystins,MCs)是一种蓝藻代谢产物,在全球富营养淡水生态系统中广泛分布,高浓度的MCs不仅对水生生物造成负面影响,还会与水体中共存污染物发生相互作用,影响彼此在生物体内转化代谢和毒性效应.因此,开展MCs与多种环境污染物的复合污染对不同生物的毒性研究十分必要,其对水体复合污染风险评价和防控有着重要的意义.笔者综述了 MCs在全球水体中的分布情况,并介绍了 MCs与水体中其他典型污染物联合暴露时对不同生物的毒性作用,最后针对目前相关研究的不足进行了分析并提出几点展望.     

小浪底水库沉积物中重金属污染及生态风险评价

重金属污染已经成为水环境污染防治的重要内容.研究表明,进入水体中的重金属大部分与悬浮物结合,在水流缓慢时,悬浮物逐渐沉积下来,大大降低了水中重金属元素的浓度.在特定的环境地球化学条件下,水库沉积物中重金属可通过一系列物理、化学和生物过程而释放出来,导致水环境"二次污染",严重威胁水库生态环境安全.因此,研究沉积物中重金属的含量变化规律,评价重金属污染的潜在生态风险,探讨其在水体中的迁移转化过程,对于保护区域水环境质量和防治重金属污染具有重要意义.本实验通过采集小浪底水库表层沉积物样品,对水库沉积物中重金属的含量与分布进行研究,并对其潜在的生态     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

有害结局路径(AOP)框架在水体复合污染监测研究中的应用

由于包含复杂的毒害化学污染物质,水体复合污染一直威胁着人类健康和水生生态安全。对复合污染水体进行监测、评估和治理是水环境管理的重点之一。监测并识别水体关键毒害污染因子是进行水质管理的前提,也是复合污染研究的难点。目前国内外在水复合污染毒性监测研究上主要基于动物活体试验或者生物体外测试。由于受限于毒理学测试方法,常见的应用通常仅关注于某方面的毒性效应或者少数的分子指标,因而受到质疑和挑战。有害结局路径(Adverse outcome pathway, AOP)的概念将化学污染物的结构、致毒的分子启动事件和生物毒性的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式。本文旨在论述有害结局路径在复合污染毒性评估和关键毒害物质鉴别中的指导性价值和意义。在有害结局路径的指导框架下,借助于生物体外高通量测试技术、化学分析的靶向和非靶向分析技术、和生物信息学技术,可以系统地分析化学混合物在分子、细胞水平上健康相关指标的响应水平,评估水体中复杂结构污染物,与不同生态和健康有害结局之间的关联,为水环境评价和优先污染物的筛选管理提供有效支撑。本文通过综述AOP框架在复合水体中毒害物质风险研究的现状和优势,对AOP在水环境环境管理上的应用前景提出展望。     

典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合对水生生物的慢性毒性机制,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明:Cd对虾的致死浓度为1 mg·L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg·L-1和0.1 mg·L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg·L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg·L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。     

苔藓植物资源保护利用中的生态环境效应研究进展

苔藓植物资源丰富、种类繁多、分布广泛,是一类以孢子繁殖,由水生向陆生过渡的高等植物。苔藓植物的结构相对简单,对环境变化的反应较为敏感,被广泛应用为环境污染的指示植物。苔藓植物生长与所处的环境有关,而它的生长对土壤结皮形成、水土保持、生态小环境改善等方面又发挥着重要的促进作用。综述了苔藓植物的资源分布、苔藓植物对环境污染的响应、苔藓植物的生态效应等方面的研究进展,但是目前的研究领域及其研究角度还存在着各自的不足。随着经济建设快速发展,世界各地大量的矿山开采、水电开发等工程建设对土地、自然环境的破坏日益严重,非农业建设以及农产品需求不断增加造成了农田的生态结构与功能发生着不断变化。针对各地经济社会发展以及城乡建设现状,积极开展工程建设领域以及农田生态系统苔藓植物的生态环境效应研究是今后值得十分重视的研究方向。     

微塑料污染的水生生态毒性与载体作用

近年来微塑料的水生生态环境污染与生态毒害问题引起了科学界的广泛关注。在总结国内外相关研究的基础上，本文对水生态环境中微塑料的来源、形成与分布展开分析；对微塑料污染的生态毒性研究进展给予评述；并深入探讨了微塑料在生态系统中扮演的多重载体角色。鉴于微塑料污染的严峻现实，我国应尽快开展有关微塑料环境污染和生态毒理方面的系统研究，并辅以政策引导和经济支持。     

微塑料污染的水生生态毒性与载体作用

近年来,微塑料的水生生态环境污染与生态毒害问题引起了科学界的广泛关注。在总结国内外相关研究的基础上,本文对水生态环境中微塑料的来源、形成与分布展开分析;对微塑料污染的生态毒性研究进展给予评述;并深入探讨了微塑料在生态系统中扮演的多重载体角色。鉴于微塑料污染的严峻现实,我国应尽快开展有关微塑料环境污染和生态毒理方面的系统研究,并辅以政策引导和经济支持。     

Microplastics pollution in Bangladesh: current scenario and future research perspective

ABSTRACT

Microplastics are emerging environmental pollutants that have gained tremendous scientific interest in recent years. These micropollutants are omnipresent both in the terrestrial and aquatic environments posing a deleterious threat to the ecosystem and biodiversity. So, it is important to develop a deep understanding of the environmental fate and potential adverse impacts of microplastics on the aquatic and terrestrial environments. By critically reviewing the previously published scientific literature, the present synthesis briefly outlines the characteristics, occurrence and potential toxic effects of microplastics on terrestrial and aquatic biota. The article also focuses on some innovative approaches for sustainable remediation of macroplastics as well as microplastics. Since the concept of microplastics pollution has yet in its infancy in Bangladesh, this synthesis provides an overview of the current scenario of microplastics pollution and some future research recommendations in the context of Bangladesh which might be helpful to the novice researchers of this field.     

纳米银对鱼类的毒性效应研究进展

纳米银作为一种新兴的纳米材料,由于其独特的抗菌性能而被广泛应用于各种商业化产品中。广泛的应用增加了它进入环境尤其是水环境的机率,从而对鱼类等水生生物产生潜在毒性效应。因此,近年来陆续开展了关于纳米银对鱼类的毒理学研究。本文根据国内外文献查阅及分析,综述了纳米银的制备、特性、应用、释放情况以及近几年来纳米银对鱼类的毒理学研究进展,对今后进一步开展相关研究工作提供参考。     

碳纳米材料的水环境行为及对水生生物毒理学研究进展

随着纳米科技的迅猛发展,人工碳纳米材料的生产和使用逐年递增,越来越多的碳纳米材料进入水环境中,对水生生物产生毒性效应。本文在介绍了碳纳米球、石墨烯、碳纳米管3种碳纳米材料的基础上,分析了碳纳米材料的水环境行为,重点综述了碳纳米材料对水生生物毒性效应研究现状,以及可能的致毒机制,并指出今后碳纳米材料对水生生物毒理学亟待加强的研究领域。     

沉积物中汞的甲基化研究进展

汞是环境中存在的一种重要污染物质,其毒性与之化学形态密切相关。环境中的汞主要以无机汞形态存在,然而无机汞可以通过甲基化作用转化为毒性更强的甲基汞,从而给受到暴露的生物及人类带来更高的健康风险。沉积物是汞在水生环境系统中的主要分布相,也是无机汞甲基化过程发生的主要场所。沉积物中汞的甲基化过程受到生物种类、汞的生物可利用性等生物因素及温度、含硫化合物、有机质、氧化还原条件等环境理化性质的影响。本文对汞在沉积物中甲基化过程的作用机制及其影响因素的研究现状及最新进展进行了总结,并对未来更深入的研究进行了展望。     

碘代X射线造影剂的环境浓度、分析方法与毒性评估研究进展

碘代X射线造影剂(ICMs)是使用最广泛的血管内药物,近年来在水生环境中频繁检出.由于其高稳定性、高极性和持久性,ICMs会在水生环境中持续存在并且难以被降解.在水生环境中会与消毒剂、天然有机物结合生成具有毒性的消毒副产物(DBPs),由于其本身毒性以及转化产物DBPs的毒性增强了环境健康风险,进而引发了人们的密切关注.本文介绍了ICMs的环境浓度、分析方法以及毒性风险.重点描述了ICMs的前处理技术、检测方法及ICMs毒性评价现状,并展望了以后ICMs毒性的研究方向.     

苔藓植物资源保护利用中的生态环境效应研究进展

苔藓植物资源丰富、种类繁多、分布广泛,是一类以孢子繁殖,由水生向陆生过渡的高等植物。苔藓植物的结构相对简单,对环境变化的反应较为敏感,被广泛应用为环境污染的指示植物。苔藓植物生长与所处的环境有关,而它的生长对土壤结皮形成、水土保持、生态小环境改善等方面又发挥着重要的促进作用。综述了苔藓植物的资源分布、苔藓植物对环境污染的响应、苔藓植物的生态效应等方面的研究进展,但是目前的研究领域及其研究角度还存在着各自的不足。随着经济建设快速发展,世界各地大量的矿山开采、水电开发等工程建设对土地、自然环境的破坏日益严重,非农业建设以及农产品需求不断增加造成了农田的生态结构与功能发生着不断变化。针对各地经济社会发展以及城乡建设现状,积极开展工程建设领域以及农田生态系统苔藓植物的生态环境效应研究是今后值得十分重视的研究方向。     

光催化降解对抗生素藻类毒性效应影响研究进展

抗生素滥用带来环境中残留抗生素及其抗性基因的问题,近年来已成为全球关注的热点问题.光催化氧化技术是当前研究领域广泛采用的有效降解水环境中残留抗生素的热门方法;但光催化氧化无法使水环境中抗生素完全矿化,存在生态风险,探明光催化降解抗生素对其藻类毒理效应影响及内在机制,对研发高效、安全的光催化技术具有重要意义.本文在总结水环境中残留抗生素的藻类毒性检测方法和毒性效应的基础上,分析了光催化降解对抗生素藻类毒性效应的影响及其内在机制,并总结了不同抗生素的光催化反应及降解产物,讨论了两者与藻类毒性效应之间可能存在的关系,旨在为实现高效、安全光催化技术的可控设计提供思路.