研究自然水体中金属生物毒性的工具——生物配体模型（BLM模型）

本介绍了一种确定特定天然水体中金属毒性的计算工具，利用这一工具，可以通过计算，确定特定天然水体中某种金属的生物毒性，避免或减少大量繁杂的野外考察和实验工作，为确定特定水域具有地方特色的水质基准中的金属浓度限值提供了一种切合实际且简便有效的方法。     

铜对草鱼及花鲢的毒性预测：基于生物配体模型

试验配置不同胡敏酸浓度(DOC浓度为0.05、0.5、1、2、4 mg·L-1)下,分别对草鱼及花鲢进行铜的一系列96 h生物急性毒性试验,结果表明DOC浓度与LC50呈正相关关系,此与生物配体模型描述一致.利用两鱼种(Fathead minnow、Rainbow trout)的生物配体模型预测草鱼及花鲢的LC50,得出平均绝对偏差分别为591.2、157.14μg·L-1及728.18、91.24μg·L-1.在生物配体模型(biotic ligand model,BLM)铜形态分布平台下,得到草鱼及花鲢的LA50(以湿重计)依次为10.960nmol·g-1和3.978 nmol·g-1.通过校正草鱼及花鲢的LA50,得出平均绝对偏差依次为280.52μg·L-1和92.25μg·L-1,预测性能显著提高.基于所确立的LA50,通过搜集草鱼及花鲢的毒性数据,预测其LC50,得到平均绝对偏差分别为252.37μg·L-1和50.26μg·L-1,此证实基于生物配体模型的毒性预测具有一定的实用性.     

两种生物配体模型（BLM）预测Zn对大型蚤急性毒性的比较

通过天津地区一系列景观水体和配制的模拟溶液,评价应用于大型蚤(Daphnia magna)毒性预测的两种急性Zn-生物配体(BLM)模型(模型A和模型B)的预测能力.采用Visual MINTEQ 2.5.2进行BLM的相关计算和金属形态分析.对一定水化学参数的测定表明,根据Zn对大型蚤的急性毒性数据建立的模型B能够在Zn的生态风险评价中考虑其生物有效性,预测结果准确;以鱼类为对象开发并下调LA50后应用于水蚤毒性预测的模型A的预测值普遍高于实测值.可见,通过调整LA50拓展模型适用性的方法过于简单,还有待进一步研究.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

Ca~(2+)与Pb~(2+)相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca2+浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca2+单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标--72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca2+浓度从0.25 mmol/L增加到2.00 mmol/L时,导致了以自由铅离子活度({Pb2+})和溶解态铅总浓度([Pb] T)表示的72 h EC 50的增加(表现为发育延迟),两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca2+浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型(BLM)概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca2+浓度从2.00 mmol/L增加到4.00 mmol/L时,72 h EC 50 {Pb2+}和72 h EC 50 [Pb] T并没有显著的增加.     

我国土壤中重金属铜的生物配体模型的建立与应用

关于重金属污染的风险评价及其预测模型日益成为环境领域的研究热点。近年来,一种用于预测和评价环境中重金属生物毒性的机理性模型一生物配体模型(BLM)被广泛应用于水体及陆地生态系统。本研究以我国土壤的陆地生物配体模型(TBLM)建构为目标,以土壤溶液系统为媒介,通过17种土壤上重金属铜离子与大麦根长的相互作用关系,发现了土壤中Cu-TBLM的主要影响因素为Cu~(2+)、CuOH~+、Mg~(2+)以及铜离子与大麦根系表面的专性结合能力。基于模型大麦根长预测值与实测值之间的相关关系,通过数学拟合功能求得TBLM中各参数值为logK_(CuBL)=4.87、logK_(CuOH)+=7.62、logK_(MgBL)=1.91、f~(50%)=0.103、β=1.09。本研究所得到的TBLM模型能很好地预测我国土壤中铜对大麦根长的毒害程度,预测值与实测值的相关性达到了90%。本研究结果不仅可以为我们降低重金属离子生物有效性提供有力的理论借鉴,更对我国土壤环境质量保护和长期良性可持续发展具有重要意义。文160余篇。     

人血清白蛋白功能化的磁性纳米粒子对掌叶大黄的配体垂钓

掌叶大黄是中国传统的药用植物,其主要活性成分为蒽醌类化合物.利用人血清白蛋白(Human serumalbumin,HSA)功能化的磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles,MNPs)为固相萃取材料,对掌叶大黄的水提取液进行配体垂钓研究,从中捕获到两个HSA的配体;结合质谱鉴定其结构分别为大黄素和大黄酚.基于磁性纳米粒子的配体垂钓技术可为从传统药用植物中寻找HSA的小分子配体提供一个简便有效的方法.     

土壤溶液中Ca2+降低Cd2+对赤子爱胜蚓的毒性

基于生物配体模型(BLM),在模拟土壤溶液中研究了Cd2 在不同Ca2 浓度下对赤子爱胜蚓(E.fetida)的毒性.结果表明,随着Ca2 浓度的变化,Cd半致死浓度(LC5o)也发生相应变化.当Ca2 浓度从0.2mmol/L增加到1.0mmol/L时,由于Ca2 与Cd2 竞争相同的生物配体点位(BL),导致48h后Cd2 对赤子爱胜蚓毒性显著降低.定量分析表明,蚯蚓半致死浓度LC50{Cd2 }activity(以自由镉离子活度表示)与{Ca2 }ivity(自由钙离子活度)间存在良好的相关性,Ca2 对Cd2 毒性的影响可通过相关方程预测.研究还表明,Cd2 的LC50随时间呈指数形式逐渐下降.     

基于生物有效性的重金属单一及联合毒性研究进展

水环境中的重金属受到水化学性质的影响产生形态变化,导致其对水生生物的生物有效性和毒性的改变。生物配体模型(BLM)考虑了水化学性质对金属的水生生物毒性的影响,可用来预测重金属对水生生物的毒性效应。毒性是金属与生物配体的平衡常数和生物膜上被金属络合的配体位点数量的函数。毒性效应被定义为金属在生物配体上的富集达到或超过一个临界阈值浓度。重点论述了水化学性质对重金属生物有效性的影响、重金属联合毒性评价的研究现状,并对存在的问题进行探讨。     

铜、锌对小麦的联合毒性及其预测模型研究

利用溶液培养实验,研究了不同Ca浓度和Cu/Zn配比下,Cu、Zn对小麦的联合毒性;基于毒性单位模型(TU)和生物配体模型(BLM),建立了Cu-Zn对小麦的联合毒性预测模型TUfmix-BLM.结果表明,随着溶液中Ca浓度增加,单一Cu和Zn的毒性均明显减弱.不同Ca浓度、不同Cu/Zn浓度配比下(1∶50、1∶200、1∶800),Cu-Zn联合毒性均表现为加和作用.基于Cu、Zn单一毒性的BLM络合常数,结合TU模型,预测了CuZn对小麦的联合毒性.与单独利用TU模型相比,TUfmix-BLM预测的RMSE从13.06减小到10.01,R2从0.89增加到0.94,表明TUfmix-BLM模型可以很好地预测Cu-Zn的联合毒性.