菲对肺泡巨噬细胞的毒性作用

为研究多环芳烃对呼吸系统的毒性作用,采用不同浓度的菲体外处理肺泡巨噬细胞(Alveolar macrophage,AM),4 h后测定细胞脂质过氧化水平以及过氧化物酶活性.同时于激光共聚焦显微镜下观察细胞线粒体的融合/分裂状态.研究结果表明:(1)菲使肺泡巨噬细胞谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)含量下降、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量增加,且呈现剂量-效应关系;(2)菲使得AM线粒体融合/分裂出现异常,细胞内巨型线粒体数目增加.     

4种多环芳烃对仿刺参(Apostichopus japonicus)原肠胚发育的急性毒性研究

海洋中的多环芳烃(PAHs)具有较强的生物毒性,且海洋动物早期发育阶段是对环境因素变化响应的最敏感阶段。为探究海洋多环芳烃类有机污染物对仿刺参(Apostichopus japonicus)早期发育阶段原肠胚的毒性影响,采用半静态毒性实验方法,分别考察了4种多环芳烃苯并[a]芘、3-甲基菲、惹烯及2-甲基蒽对仿刺参原肠胚的24、48、72、96 h急性毒性效应。结果表明,在10、50、100、200μg·L~(-1)暴露浓度下,随着暴露时间的延长和暴露浓度的升高,4种多环芳烃对仿刺参原肠胚产生不同程度的急性毒性效应,仿刺参原肠胚存活率与4种多环芳烃浓度之间分别存在显著的剂量-效应关系(P0.05)。苯并[a]芘对仿刺参原肠胚在24、48 h的半致死浓度(LC_(50))分别为294.4、225.64 mg·L~(-1),3-甲基菲在24、48、72、96 h的LC_(50)分别为404.5、300.7、81.4、17.6mg·L~(-1),惹烯在24、48、72 h的LC_(50)分别为243.1、230、186 mg·L~(-1),2-甲基蒽在24、48、72、96 h的LC_(50)分别244、231.6、152.6、142.9 mg·L~(-1)。4种多环芳烃的安全浓度(SC)分别为39.76、49.8、61.8、62.6μg·L~(-1),其毒性大小顺序为苯并[a]芘3-甲基菲惹烯2-甲基蒽。基于定量构效关系(QSAR)的研究结果可知多环芳烃化合物的毒性差异可能与分子结构等性质有关。该实验为深入研究多环芳烃对海洋环境的毒性效应提供了理论依据。     

微杆菌3-28对萘、菲、蒽、芘的降解

研究了以多环芳烃为唯一碳源富集培养的微杆菌3-28对不同多环芳烃化合物(Polycyclic aromatichydrocarbons,PAHs)及混合PAHs的降解能力,以及在无机基础培养基中生长时PAHs浓度与一些主要环境因子如pH值、盐度、温度对细菌降解PAHs的影响.结果表明,微杆菌3-28X对萘、菲、蒽和芘均有较高的降解能力,112 h后萘与菲完全降解,而蒽和芘28 d的降解率分别为97.54%、90.2%.初始底物浓度会影响细菌生长速率,底物浓度过高不利于细菌生长.相同培养时间下多底物培养液中的菌群浓度明显高于单底物系统.微杆菌3-28能够在pH 6.0-9.0、盐度10～30g/kg,温度40～55℃的环境下生存,并保持较高的降解能力.图8参33     

室内灰尘中多环芳烃及其衍生物的赋存与人体暴露研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)中的重要类别,具有半挥发性、生物蓄积性、长期残留性和明显的毒性(包括致癌、致畸、致突变)等特点,因此是环境中的一类重要污染物.PAHs衍生物的赋存浓度通常比PAHs母体低,是直接作用的诱变剂和致癌剂,具有比PAHs母体更高的致癌性和致畸性,毒性作用也更为直接,近年来PAHs衍生物引起了越来越多的关注.室内灰尘作为污染物的特殊载体,研究其中的PAHs及其衍生物的赋存、来源、人体暴露风险有重要意义.本文基于当前国内外对室内灰尘中PAHs及其衍生物的研究,对室内灰尘中PAHs及其衍生物的赋存、来源及其人体暴露风险进行了系统综述,最后提出了现有研究的不足,并对室内灰尘中PAHs及其衍生物今后的研究方向进行了展望.     

超高效液相色谱法同时分析地下水中的16种多环芳烃及4种衍生物

近年来多环芳烃(PAHs)衍生物因其潜在的毒性和环境中的频繁检出受到越来越多的关注.许多PAHs衍生物具有比母体化合物更高的极性,易迁移至地下,对地下水安全构成潜在威胁.PAHs及其衍生物在地下水中共存,具有含量低、种类多、性质差异大的特点,实现同时分析测定较为困难.本文通过液液萃取和固相萃取两种前处理方式的对比和色谱条件的优化,确定了采用液液萃取-超高效液相色谱同时测定地下水中16种PAHs母体化合物、3种含氮衍生物、1种含氯衍生物的分析方法.超高效液相色谱选用ACQUITY UPLC BEH Shield RP18色谱柱,以乙腈和纯水作为流动相,在15.0 min内即可完成20种目标化合物的基线分离与分析,检测效率比高效液相色谱分析提高了近一倍.方法在5个浓度范围内均具有良好的线性关系(R20.9990).除苊烯外,其他PAHs化合物的方法检出限均在0.02—1.50 ng·L~(-1)之间.20种目标化合物的加标回收率在60%—103%之间.本方法成功地应用于实际地下水样品的分析,对批量地下水中PAHs及衍生物的同时筛查分析具有较强的实用意义.     

济南冬春季室内空气PM_(2.5)中多环芳烃污染特征及健康风险评价

2010年冬春季,在济南典型室内环境(超市、办公室和餐厅)采集了PM2.5样品,并对其多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,采样期间办公室的PAHs平均浓度最高,为93.11 ng.m-3,超市和餐厅的PAHs平均浓度分别为42.97 ng.m-3和26.65 ng.m-3.超市和办公室的多环芳烃均以室外源(燃煤)为主,吸烟导致办公室轻环多环芳烃浓度升高,高于室外相应物种的浓度,餐厅的轻环多环芳烃和重环多环芳烃分别来源于室内烹饪和室外的机动车尾气.与室外相比,超市和办公室PAHs中的菲(Phe)和苯并[b+k]荧蒽(BbkF)占总PAHs的比例较高,达到10%—15%,这与冬季室内使用中央空调取暖密不可分.超市、办公室和餐厅的毒性当量浓度值(BEQ)分别为7.05 ng.m-3、10.75 ng.m-3和0.75 ng.m-3.其中办公室的毒性当量浓度高于我国规定10 ng.m-3.超市,办公室和餐厅的PAHs暴露致终身肺癌风险度分别为0.6×10-3、0.9×10-3和6.5×10-5,均超过了世界卫生组织的建议值(10-5),超市和办公室的终身致癌健康风险高于美国最高法院规定的10-3的显著水平,说明生活在超市和办公室致癌风险高.     

环境中的氧化多环芳烃综述

氧化多环芳烃(OPAHs)是芳环上具有至少一个羰基氧(C=O)的PAH衍生物,广泛存在于环境中.氧化多环芳烃主要通过含碳燃料的燃烧和PAHs的转化释放到环境中,且其较稳定难降解,因此OPAHs被称为生物和化学降解的"末端产物".目前,在多种动物组织样本中都可检测出OPAHs,并发现OPAHs可能比亲代PAHs具有更强的毒性.本文阐述了OPAHs的理化性质、来源、测定方法、环境分布、转运和转化、(生态)毒理学效应及其毒性作用机制,并对今后的研究方向进行了展望,进而为该类化合物的环境污染及生态风险评估提供相应参考.     

2种烷基多环芳烃对仿刺参CYP450和p53基因表达的影响研究

海洋环境中多环芳烃类(PAHs)主要来源于海洋溢油事故以及沿海石油化工企业的废水排放,国内外大量研究发现海洋中的多环芳烃对海洋生物造成了潜在的生态风险。为了揭示不同浓度多环芳烃类污染物对海参的生态毒理效应,将仿刺参(Apostichopus japonicus)分别暴露于不同浓度的2种烷基多环芳烃3-甲基菲(5、10、100μg·L~(-1))和2-甲基蒽(5、10、50μg·L~(-1))中,检测暴露3 d、7 d和14 d后,3-甲基菲和2-甲基蒽胁迫下仿刺参CYP450和p53基因的相对表达量。结果表明,3-甲基菲和2-甲基蒽胁迫下,仿刺参CYP450和p53基因的表达均对毒物产生了不同程度的响应。与对照组相比,3-甲基菲各处理组对仿刺参CYP450和p53基因的表达均产生显著的抑制作用(P0.05); 2-甲基蒽各处理组对仿刺参CYP450和p53基因的表达影响作用不同,暴露7 d后,2-甲基蒽各处理组对仿刺参CYP450基因的表达表现出抑制作用,对p53基因的表达表现出诱导作用。相同浓度与时间胁迫下,2-甲基蒽对仿刺参CYP450和p53基因表达的影响比3-甲基菲的影响大。上述研究结果表明,3-甲基菲和2-甲基蒽均可不同程度影响仿刺参CYP450和p53基因的表达,且与3-甲基菲相比,2-甲基蒽对仿刺参CYP450和p53基因表达的影响较明显。上述结果为多环芳烃类污染物对仿刺参的生物毒性评价提供了基础数据。     

东莞市夏季大气颗粒物中的多环芳烃及硝基多环芳烃

以东莞市2011年夏季不同区域的大气颗粒物为研究对象,定性定量分析了其中多环芳烃(PAHs)及硝基多环芳烃(NPAHs)的浓度、组成.采用特征比值法分析了PAHs及NPAHs的来源,并通过PEFs毒性评价法评价了颗粒物中多环芳烃及硝基多环芳烃的BaP等效毒性,估算出个体致癌指数.结果表明东莞市颗粒物上16种多环芳烃总含量在12.60—193.95 ng·m-3范围内,6种硝基多环芳烃的总含量在5.88—62.79 ng·m-3,隧道环境中多环芳烃及硝基多环芳烃的浓度最高.除隧道环境中颗粒物的等效毒性及个体致癌指数超标外,东莞市颗粒物上PAHs及NPAHs对人体均不构成严重威胁.     

利用彗星试验研究菲对蚕豆DNA的损伤

以蚕豆(Vicia faba)为对象、以菲为多环芳烃(PAHs)代表物开展彗星试验,用Komet Version 6.0软件进行彗星图像分析,并选择评价参数研究PAHs污染的DNA损伤效应。以Olive尾动量(OTM)作为DNA损伤的评价参数,细胞彗星试验中蚕豆根尖DNA的损伤程度随菲质量浓度(0~0.6 mg·L-1)升高而显著增大。最高浓度组(0.6 mg·L-1)OTM值比阴性对照增加132.63%,存在剂量依赖性,表明菲能诱导蚕豆根尖DNA损伤。在培养液中菲质量浓度为0.1 mg·L-1条件下培养蚕豆,0~12 h时DNA损伤程度随时间延长而增大,12 h时OTM值为38.82±4.48;12~24 h时DNA损伤程度则随时间延长而趋小。为确定菲污染导致DNA损伤的途径,进行非细胞彗星试验,结果表明,0.05 mg·L-1菲即可造成显著DNA损伤(OTM值为22.27±0.42),且DNA损伤程度随菲浓度提高而增大。菲对蚕豆根尖细胞可能存在直接的DNA损伤效应。     

三丁基锡和菲对鳗鲡的毒性效应（Toxic Effects of Tributyltin and Phenanthrene on Eels）

采用腹腔注射方式(每周1次,共5次)将生活于淡水或海水中的日本鳗鲡(Anguilla japonica)暴露于三丁基锡氯化物(TBTCl)和菲(Phe),以研究这两种污染物对鳗鲡的毒性效应以及该效应与鱼体所处环境盐度的关系.鳗鲡暴露于TBTCl或Phe1w后,其肝脏和脾脏的组织结构就已发生明显病变,且病变程度随着暴露时间的延长而加剧,其中海水鳗鲡比淡水鳗鲡表现更为严重;但肝体指数(HSI)和性腺组织结构均无明显变化.暴露于TBTCl4～5w后,海水鳗鲡肝脏的谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性比对照组显著升高,而淡水鳗鲡组无明显变化;暴露于TBTCl或Phe3w后,淡水鳗鲡的血浆皮质醇水平显著升高,但海水鳗鲡组无明显变化.TBTCl和Phe对淡水或海水鳗鲡的血浆雌二醇(E2)水平均无明显影响.以上结果表明:有机锡和菲对鳗鲡的肝脏、脾脏有毒性作用,对皮质醇分泌具有内分泌干扰作用,且该效应与暴露时间和鱼体所处环境盐度有关.     

菲在苦草中的富集及氧化胁迫效应

通过室内静态模拟实验,研究苦草在不同浓度菲暴露10d后,菲在苦草中的富集以及菲对苦草茎叶中自由基含量、抗氧化系统等生理生化指标的影响.结果表明,苦草对菲的富集量和富集规律在根部和叶部存在较大差异,根和叶部的富集与暴露浓度有很好的剂量-效应关系;低浓度菲显著诱导产生自由基,自由基信号强度与过氧化物酶(POD)活性存在较好的正相关,均先升高后降低;谷胱甘肽系统是较敏感的生物指标,暴露组还原型谷胱甘肽(GSH)含量被显著抑制,氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量和谷胱甘肽S转移酶(GST)活性始终被诱导;脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量随菲浓度的升高而呈增加的趋势,表明菲暴露下苦草已经受到氧化损伤.图6参23     

小麦根系菲与磷吸收及转运的相互作用

作物根系对多环芳烃(PAHs)与磷吸收及转运之间的相互作用研究对农产品的安全生产和PAHs污染环境植物修复的强化具有重要意义。为此,本文以菲为PAHs的代表,采用水培试验研究了不同磷、菲水平下小麦根系菲、磷吸收及其转运的效果,旨在揭示植物根系吸收PAHs与磷素的相互作用。结果表明,在0~1 200μmol·L~(-1)磷浓度范围内,小麦根系、茎叶菲含量在低磷浓度(10μmol·L~(-1))时最高,分别为36.87 mg·kg~(-1)和2.07 mg·kg~(-1);磷含量总体呈现随磷处理浓度的升高而增大的趋势;成对数据t-检验显示无论加菲与否,根系、茎叶磷含量无显著性差异(P0.05)。磷可促进菲从根部向地上部转运,而菲对磷转运没有显著性影响。在低磷浓度下(10μmol·L~(-1)),随着菲浓度的升高,小麦根系、茎叶菲含量呈现显著升高趋势(P0.05)。磷、菲共存处理介质pH升高幅度大于单一处理。     

A Biosurfactant-Enhanced Soil Flushing for the Removal of Phenanthrene and Diesel in Sand

In order to examine the potential of biosurfactants in soil remediation, and to investigate the effects of several operating conditions, such as flow rate, biosurfactant concentration and surfactant type, biosurfactant-enhanced soil flushing was conducted. In the biosurfactant-enhanced soil flushing process, the removal efficiency increased as the flow rate decreased. Rhamnolipid showed no effect on the removal efficiency of phenanthrene and diesel from sand in the concentration range 0.3-0.5%. However, rhamnolipid showed higher efficiencies for the removal of phenanthrene and diesel from sand than Tween 80. Based on total recovery, following an equivalent pore volume flush, it was more difficult to remove diesel than phenanthrene. In order to obtain the specific removal efficiency, more pore volumes of surfactant solution may be required in field applications. Under optimum conditions, the biosurfactant removed as much as 70% of the phenanthrene and 60% of the diesel in the sand. These results indicate that the use of biosurfactants in the flushing process is favorable, not only with respect to the environment, but also on removal efficiencies.     

翡翠贻贝内脏团抗氧化防御系统对菲胁迫的生物响应

实验室条件下研究了海水中不同浓度(2.0、10.0、50.0μg L-1)菲胁迫1、4、8、15 d和清水恢复2、7 d后翡翠贻贝(Perna viridis)内脏团中抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,翡翠贻贝内脏团CAT活性在d 1即受到显著诱导(P<0.05),对菲胁迫的反应非常敏感;SOD活性和GSH-Px活性对菲胁迫的生物响应呈先诱导后抑制的变化规律,而MDA含量随曝露时间延长呈现上升的趋势,且浓度越高,这3种指标的变化趋势越明显.因此翡翠贻贝内脏团中SOD、GSH-Px、CAT活性及MDA含量均适合作为菲污染对水生生物毒性效应的指示指标.在清水恢复阶段,相对于对照组各指标均表现出一定程度的恢复,也表明翡翠贻贝能对一定程度的菲胁迫带来的氧化损伤进行自我修复.图2表1参19     

Phenanthrene adsorption by soils treated with humic substances under different pH and temperature conditions

The mobility of phenanthrene (PHE) in soils depends on its sorption and is influenced by either the existing soil humus or exogenous humic substances. Exogenous humic acids (HAs) were added to soil to enhance the amount of soil organic carbon (SOC) by 2.5, 5.0, and 10.0 g kg⁻¹. PHE desorption of the treated soils was determined at two pH levels (3.0 and 6.0) and temperatures (15 and 25 °C). Soil PHE adsorption was related to pH and the type and quantity of added HAs. Humic acid (HA) and fulvic acid (FA) derived from peat had different effects on adsorption of PHE. Adsorption increased at first and then decreased with increasing quantity of exogenous FA. When the soil solution pH (in 0.005 M CaCl₂) was 4.5 or 3.0, the turning points were 2.5 g FA kg⁻¹ at pH 3.0 and 5 g FA kg⁻¹ at pH 4.5. When soil solution pH was 6, the amount of adsorbed PHE was enhanced with increasing exogenous HAs (HA or FA) and amount of adsorption by soil treated with FA was higher than with HA. Adsorption of PHE in the FA treatment at 10.0 g kg⁻¹ was lower than the controls (untreated soil or treatment with HAs at 0 g kg⁻¹) when the soil solution pH was 3.0. This suggests that FA adsorbed by soil was desorbed at low pH and would then increase PHE solubility, and PHE then combined with FA. PHE adsorption was usually higher under lower pH and/or lower temperature conditions. PHE sorption fitted the Freundlich isotherm, indicating that exogenous humic substances influenced adsorption of phenanthrene, which in turn was affected by environmental conditions such as pH and temperature. Thus, exogenous humic substances can be used to control the mobility of soil PAHs under appropriate conditions to decrease PAH contamination.     

藻类有机质的组成结构对菲和壬基酚生物吸附的影响

对不同来源藻及其有机级分进行元素分析,利用高级核磁共振技术(multi/CP13C NMR)来准确地定量其有机官能团,并研究它们对菲和壬基酚的生物吸附行为和机理。结果表明游离脂和非水解有机碳级分对菲和壬基酚有最高的吸附能力,其吸附容量与脂肪结构呈极显著的正相关,而与极性官能团呈极显著的负相关;而且对壬基酚的吸附容量都大于对菲的吸附容量,可以用专性作用(如π-π键作用和氢键作用)来解释。     

Phenanthrene sorption to environmental black carbon in sediments from the Song-Liao watershed (China)

Black carbon (BC) in ten contaminated sediments from the Song-Liao watershed, NE China, was isolated upon treatments using a combustion method at 375°C, and the isolates’ sorption isotherms for phenanthrene (Phen) were determined. All sorption isotherms were nonlinear and fitted well by the Freundlich model. A negative relation was found between Freundlich sorption nonlinearity parameter (n values) and BC/total organic carbon (TOC) content of the original sediments (r²=0.687, p<0.01), indicating the dominance of BC in Phen sorption nonlinearity. The BC isolates from this industrialized region had n values of 0.342 to 0.505 and logK_FOC values of 6.02 to 6.42(μg·kg⁻¹·OC⁻¹)/(μg·L⁻¹) ⁿ for Phen. At a given C_e, the BC had higher K_oc value than the original sediments, revealing a higher sorption capacity for BC. BC was responsible for 50.0% to 87.3% of the total sorption at C_e=0.05 S_w, clearly indicating the dominance of BC particles in overall sorption of Phen by sediments.     

利用发光细菌测试方法评价菲和芘生物降解过程的毒性变化

将发光细菌毒性测试方法应用于典型多环芳烃生物降解过程的毒性评价,研究了菲和芘单独及混合状态下生物降解过程中的毒性变化。结果表明:溶解态的菲和芘在一定浓度范围内对发光细菌均具有毒性,菲和芘对发光细菌的10 min-EC50值分别为1.61×10-5mol·L-1和2.31×10-6mol·L-1。单组分和混合组分的菲和芘经过微生物降解后,其毒性显著降低。混合组分生物降解体系中由于菲和芘分子之间的互相作用,使其对发光细菌的毒性效应与其单独存在时有差异。生物降解的各阶段,混合组分降解体系的毒性均大于单组分菲或芘降解体系的毒性,且在降解完全的后期,培养液的毒性有增加的趋势。这与菲和芘降解中间产物的积累变化有关。