Effects of rare earth elements La and Yb on the morphological and functional development of zebrafish embryos

In recent years, with the wide applications and mineral exploitation of rare earth elements, their potential environmental and health effects have caused increasing public concern. Effect of rare earth elements La and Yb on the morphological and functional development of zebrafish embryos were studied. The embryos were exposed to La³⁺ or Yb³⁺ at 0, 0.01, 0.1, 0.3, 0.5 and 1.0 mmol/L, respectively. Early life stage parameters such as egg and embryo mortality, gastrula development, tail detachment, eyes, somite formation, circulatory system, pigmentation, malformations, hatching rate, length of larvae and mortality were investigated. The results showed La³⁺ and Yb³⁺ delayed zebrafish embryo and larval development, decreased survival and hatching rates, and caused tail malformation in a concentration-dependent way. Moreover, heavy rare-earth ytterbium led to more severe acute toxicity of zebrafish embryo than light rare-earth lanthanum.     

Toxicity and subcellular distribution of cadmium in wheat as affected by dissolved organic acids

We aim to investigate the effects of humic acid (HA) and citric acid (CA) on the toxicity and subcellular distribution of Cd in wheat. Results show that the toxicity and uptake of Cd decreased with increasing HA. The EC₅₀ values of Cd increased from 3.36 μmol/L to 4.96 and 7.33 μmol/L at 50 and 250 mg/L HA, respectively, but decreased to 1.39 μmol/L in the presence of CA based on free ion activity model (FIAM). HA decreased the relative subcellular distribution of Cd in the heat-denatured proteins (decreased from 54% to 33%) but increased Cd in the heat-stable proteins in root (from 25% to 50%) at 7.61 μmol/L {Cd²⁺} (free Cd activity), which resulted in decreasing Cd toxicity. However, CA increased Cd toxicity due to the increased internalization of Cd although the relative subcellular distributions of Cd exhibited a decrease in the heat-denatured proteins and increase in the granule fraction compared to the control at high-level Cd. The FIAM could not predict the toxicity of Cd in the presence of organic acids. Alternatively, the internal Cd accumulation and subcellular Cd concentration were better to describe the toxicity of Cd to wheat.     

低剂量长期铅暴露对雄性黑斑蛙精巢组织关键酶活性的影响

在实验条件下,将健康的性成熟雄性黑斑蛙暴露于0.1、0.2、0.4、0.8和1.6mg·L-1的Pb2+溶液中30d,以Ca2+-ATP酶、Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶、β-葡萄糖醛酸苷酶(β-DG)、乳酸脱氢酶(LDH)和酸性磷酸酶(ACP)活性为指标,进行了长期铅暴露对雄性黑斑蛙生殖毒性的研究.结果表明:随着铅染毒剂量的增加,Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶活性被诱导,Ca2+-Mg2+-ATP酶活性被抑制,当Ca2+-Mg2+-ATP酶的抑制程度超过Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶的代偿机制时,会抑制精子的发生,进而导致雄性生殖毒性;在1.6mg·L-1Pb2+处理下,ACP酶被显著抑制,提示支持细胞受损,精子总数受到影响;在0.4mg·L-1Pb2+处理下,LDH酶被显著抑制,提示生精细胞受损,精子质量受到影响.     

基于GLM模型和神经网络研究芳烃化合物对藻类毒性

工业的快速发展和溢油事故的频繁发生所产生的大量芳烃化合物正威胁海洋生态系统的健康,建立芳烃化合物物化性质与小球藻急性毒性间的非线性模型,是预测未知芳烃化合物对藻类毒性的主要手段之一.本研究以实验获取的25种芳烃化合物对小球藻96h的毒性数据为基础,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-311G**基组上全优化计算25种芳烃化合物结构参数和热力学参数,通过逐步广义线性回归(GLM)、小波神经网络(WNN)和T-S模糊神经网络(T-SFNN)等方法,对芳烃化合物物化性质和藻类抑制毒性的非线性关系进行拟合和逼近.F检验表明,逐步GLM方程是显著的(p<0.001).配对t检验表明,GLM、WNN、T-SFNN3种模型都是可信的;决定系数(R2>0.96)表明3个模型具有很高的精确性.上述结果证明本文建立的模型具有良好的拟合度和解释能力,可以预测未知芳烃化合物对小球藻的急性毒性.模型误差计算结果表明,WNN的精度最高(mse=0.0076,mae=0.0533),采用WNN方法进行建模,预测未知芳烃化合物对小球藻的急性毒性是最合适的.     

氯代苯胺对斑马鱼的急性毒性的电性拓扑研究

基于拓扑理论计算了7种氯代苯胺分子的Kier和Hall的原子类型电性拓扑状态指数(E)f。通过多元线性回归和最佳变量子集回归方法建立了氯代苯胺对斑马鱼急性毒性(pLC5)0与其电性拓扑状态指数的最佳二元定量构效关系(QSAR)模型,其传统判定系数(R)2为0.978,逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q)2为0.964。根据统计学观点,该模型具有良好的稳健性及预测能力,用该模型给出的估算值和实验值非常接近,优于相关文献的计算结果。从进入该QSAR模型的2个电性拓扑状态指数(E9,E2)6可见,所建的数学方程显示芳环内=C<及硝基中氮原子(=N≤)是影响其pLC50的主要结构因素。     

混合气体直接吸附分离回收过程研究

以精密陶瓷制造过程中排放的甲苯和异丙醇混合气体为目标气体,采用4段活性炭吸附柱串联吸附实验方式研究了混合组分气体直接吸附分离回收的可行性.结果表明,异丙醇和甲苯这2种物性具有一定差异的物质在吸附床的长度方向存在明显的分层吸附现象.在表观气速0.42 m·s-1、异丙醇与甲苯入口浓度分别为477 mg·m-3和746 mg·m-3、吸附柱总长为26cm条件下,通气吸附798 min时,0～10 cm长度段炭层吸附甲苯量为184.5 mg·g-1,吸附异丙醇量为0 mg·g-1,而21～26 cm长度段炭层吸附甲苯量为0.92 mg·g-1,吸附异丙醇量为91.2 mg·g-1,通过分段再生回收分别得到了纯度99%以上的甲苯和异丙醇回收液.弱吸附质异丙醇在吸附过程中存在气相浓度增浓现象,该现象导致实验条件下部分活性炭层区域对异丙醇的吸附量提高了27%以上.通过多段串联吸附、分段再生回收的方式可以实现混合气体的直接吸附分离回收.     

电子束辐照降解水体中的金霉素

应用电子加速器辐照研究了去除水体中金霉素（30mg/L）的过程,初步探索了剂量、不同气氛条件下叔丁醇的存在、pH值、无机阴离子等对去除效率的影响.然后根据实验结果推测了降解机理和降解产物毒性.结果表明：电子束辐照能高效去除水体中的金霉素,且还原性粒子占主导作用;pH值为碱性时利于金霉素的去除;0.005mol/LCO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-或Cl^-的存在能促进其去除.根据超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）对降解产物的分析,并结合理论计算推测出10种降解产物和相应的降解途径.之后的费氏弧菌毒理实验数据显示：降解后水样的生物毒性随着吸收剂量先增高后缓慢降低,但辐照5.0kGy后毒性依然较大.     

铜、毒死蜱单一与复合暴露对蚯蚓的毒性作用

土壤环境中重金属-农药复合污染已经对土壤生态和人类生存环境构成严重威胁.其中重金属铜和有机磷农药毒死蜱作为土壤环境中两类常见的污染物,其复合污染的环境效应值得关注.本文采用OECD标准滤纸接触法、人工土壤法研究了铜-毒死蜱单一及复合暴露对蚯蚓急性致死作用及回避行为的影响.结果表明,滤纸法和人工土壤法Cu对蚯蚓急性毒性的48h-LC50和14 d-LC50分别为2.23μg·cm-2和496.05 mg·kg-1;而毒死蜱对蚯蚓急性毒性的48 h-LC50和14 d-LC50分别为5.94μg·cm-2和186.07 mg·kg-1.滤纸法和人工土壤法铜、毒死蜱浓度单位配比1∶1时,铜、毒死蜱对蚯蚓急性毒性联合作用类型均近似表现为相加作用,而毒性单位配比1∶1的滤纸法和人工土壤法试验结果分别为协同作用和拮抗作用.回避行为试验结果表明,铜、毒死蜱对蚯蚓回避行为的联合作用类型为拮抗作用.     

聚苯乙烯微塑料对铜绿假单胞菌生物膜形成和结构变化的影响

微塑料在水环境中的污染情况日益严重,对水生生物的生长发育造成严重影响,而目前有关微塑料对生物膜形成影响机制的研究十分有限.为探究聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对铜绿假单胞菌生物膜形成发育的影响,选用不同浓度和粒径PS-MPs进行暴露试验,研究其对生物膜内生物量、氧化应激水平、生物膜结构和群体感应系统的影响.结果表明,PS-MPs诱导严重氧化应激反应并抑制生物膜形成和发育,粒径越小,产生的抑制作用越强烈,抑制效果表现为0.1 μm>0.5 μm≈1 μm>5 μm.PS-MPs通过与细胞接触造成严重物理损伤,形成的生物膜厚度显著减小且结构稳定性遭到破坏,膜内细菌通过分泌胞外聚合物来抵御PS-MPs的胁迫作用.PS-MPs进一步通过干扰铜绿假单胞菌群体感应系统,下调关键基因lasI、lasR、rhlI和rhlR的表达水平,抑制信号分子和相关毒力因子的合成与分泌,降低细菌对毒性作用的防御功能,最终影响生物膜形成和结构稳定性.     

Determination of Toxic Pollutants in Water Using A Marine Phytoplankton Dunaliella Bioculata and Doppler Laser Velocimetry

This paper reports an experimental study of the response of the unicellular flagellated algae Dunaliella bioculata to toxic pollutants in water using the 'Doppler laser velocimetry' method. the response to toxic pollutants was encouraging and indicates that Dunaliella bioculata is a good biological model for the detection of toxic pollutants in water.