基于重组发光酵母的遗传毒性检测技术及应用

基于酵母DNA损伤响应网络,本研究选择4种生物标志物,以丝裂霉素C(MMC)为模型遗传毒物,双酚A为阴性对照,通过优化实验条件,建立了一种基于重组发光酵母的遗传毒性检测技术.结果表明：菌液培养体积为60μL、微板阅读器增益设置为100是最佳的检测条件;并在此条件下,将MMC暴露在酵母中,其毒性特征谱图在2 h分析长度内呈现出明显的浓度与时间依赖性,从剂量-响应曲线上得出其遗传毒性作用的最低浓度为0.04 mg·L^-1;阴性对照双酚A的实时蛋白表达图谱则与MMC完全相反,并未呈现出浓度与时间的依赖关系.将上述方法应用于中国北方黄河中下游某村镇地表水及可疑污染源水样的遗传毒性测试,结果表明：当浓缩倍数为100倍时,14个测试点位中有6个点位处的水样被检出阳性;当浓缩倍数为10倍时,水样均呈阴性.     

硫化亚铁活化过一硫酸盐降解碘帕醇：表面反应机理及途径解析

构建了非均相FeS/过一硫酸盐(PMS)体系,并与均相Fe(Ⅱ)/PMS体系对比降解非离子型碘代X射线造影剂—碘帕醇(Iopamidol,IPM)的效果.通过自由基淬灭、电子顺磁共振(EPR)和FeS反应前后的X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外(FTIR)等表征,探究了FeS活化PMS降解IPM的机理.同时,通过密度泛函计算(DFT)、HPLC/MS/MS解析IPM的中间产物及降解途径,对IPM降解过程中碘代消毒副产物—碘仿(CHI₃)的生成量进行分析,并进一步采用生态结构活性软件(ECOSAR)预测IPM及中间产物的生态毒性变化.最后考察了初始pH、HCO₃^-、Cl^-和腐殖酸(HA)对体系降解IPM的影响.结果表明,FeS/PMS体系非均相降解IPM的主要活性物种是SO₄^·-、·OH和¹O₂,而Fe()/PMS体系主要是SO₄^·-、·OH,F...     

双酚类化合物的毒理学效应及微生物降解机制的研究进展

双酚类化合物作为重要的有机化工原料,广泛应用于各行各业。然而双酚类化合物是一类内分泌干扰物,毒性评价结果表明其与许多疾病发病率的升高密切相关。伴随双酚类化合物的大量使用,诸多环境样品中都检测出双酚类化合物。由于双酚类化合物的结构稳定,很难在自然界中被完全降解,会不断累积,对生态安全和人体健康产生危害,亟待有效修复。有机污染物的物理化学修复方法易对环境造成二次污染,微生物降解因其获取容易、无二次污染等特点成为双酚类化合物修复的有效途径。本文总结概述了几种典型双酚类化合物的毒性评价及微生物降解机制。     

黔西南汞铊矿废弃物中污染物释放的联合调控研究

为评价植生改良与先锋植物联合调控作用对矿产采冶废弃物中污染物迁移的控制情况,以黔西南兴仁市滥木厂大量露天堆存的汞铊矿废弃物（采冶废渣、尾矿、废石等混合物）为研究对象,选择当地广泛存在的碳酸盐岩、腐熟牛粪作为植生改良剂,并种植三叶草和黑麦草作为先锋植物进行联合调控,通过淋滤实验评价其对废弃物中高毒性污染物Hg、Tl、As和Sb释放的抑制效果。结果表明：对照组废弃物淋滤3次所得淋滤液中Hg、Tl含量平均为14.8 μg/L和170.6 μg/L,As和Sb平均为22.1 μg/L和4.9 μg/L,在雨水淋溶下具有持续释放进入环境的风险;联合调控可对废弃物中Tl和Hg的释放有明显的抑制效果,其中淋滤液Tl含量降为对照的12.2%～54.1%,10%碳酸盐岩梯度的混种组淋滤液Tl含量为19.6 μg/L,效果最好;5%、10%碳酸盐岩梯度的三叶组和混种组淋滤液中Hg含量显著低于对照水平（p<0.05）,较对照降低34.5%～47.9%;而联合调控则致使废弃物中As、Sb释放,相关性分析表明,植生改良剂添加引起的废弃物基质中溶解性有机质含量增加与植物诱导下游离氧化铁的溶解可能是导致As、Sb释放的关键因素。形态分析结果表明,联合调控促使汞铊矿废弃物中Hg、Tl向残渣态转变,而促使残渣态As、Sb占比下降导致其活化。综上,对汞铊矿废弃物采用植生改良剂-先锋植物联合调控可显著抑制Hg、Tl的释放,但需考虑所加植生改良剂中溶解性有机质增加及废弃物基质中游离氧化铁溶解引起的As、Sb活化与释放带来的环境风险。     

两种分子量分级下DOM的组分特征及其生物毒性

分别采用超滤离心管和超滤杯两种方式制备不同分子量的溶解性有机物（DOM）,探究不同的分子量分级方式对获得的DOM组成成分特征及其生物毒性效应的影响,同时判明各组分联合作用方式.DOM分别来源于城市污水厂出水（EfOM）及商品天然腐植酸（SWR-NOM）.结果表明,两种分级方式获得的不同分子量DOM含有相同的荧光峰,腐殖酸类物质是EfOM与SWR-NOM含有的主要荧光类有机质（FDOM）,占FDOM的56%~91%.同种DOM不同分子量组分中FDOM组成相对含量一致.采用超滤离心管分级得到的DOM在不同分子量区间内SUVA₂₅₄和E2/E3的差异较大,而采用超滤杯分级时差异变化较小.对于发光细菌急性毒性,在同一分子量区间内,采用超滤杯分级获得的DOM组分检测到的发光细菌毒性值大于采用超滤离心管分级检测到的结果,但采用超滤杯分级时<1kDa组分的急性毒性效应值低于检测限.利用浓度加和模型（CA）对DOM中各组分的联合作用方式进行判断,发现DOM混合物的联合毒性符合CA模型,预测联合毒性效应占检测到的实际水样毒性的67%~104%.     

Fe (II)活化过硫酸盐处理喹啉工艺参数优化及生物毒性

以喹啉为处理目标物,采用Fe²⁺活化K₂S₂O₈（PS）的高级氧化体系在不同环境因素下降解喹啉.结果表明：与单一PS体系和Fe²⁺体系相比,Fe²⁺/PS体系可以有效降解喹啉.在初始喹啉浓度为250mg/L,喹啉/PS物质的量比为1：10,PS/Fe²⁺物质的量比为3,初始pH3,反应温度为45℃,反应时间为80min的条件下,喹啉降解率可达100%.提高PS和Fe²⁺浓度均能有效提高喹啉降解率,但超过一定限值后对喹啉去除效果不明显.Fe²⁺/PS去除喹啉的过程符合一级反应动力学.溶液初始pH值越高,喹啉去除率越低;反应温度越高,喹啉去除率越高.自由基淬灭实验证实,Fe²⁺活化PS体系中有SO₄^-·和OH·的存在,其中由SO₄^-·产生的OH·对喹啉的降解占主导地位.通过GC/MS检测到2种中间产物8-羟基喹啉和2（1H）-喹啉酮,据此推测基于硫酸根自由基强化喹啉降解的可能路径.大肠杆菌急性毒性实验结果证实,虽然Fe²⁺/PS体系去除喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,但酸性条件和较高的反应温度有利于体系脱毒.     

纳米银对反硝化无色杆菌的毒性作用

为研究纳米银(AgNPs)对反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)的毒性作用,选择室内培养方式,探究纳米银对Achromobacter denitrificans的生长抑制、氨化作用、同化吸收NH₄+-N、细胞膜表面结构和活性氧生成的影响。研究发现,纳米银可抑制细菌生长,抑制效果与浓度和暴露时间呈正相关。添加10 mg/LAgNPs在硝化培养基中,Achromobacter denitrificans生长抑制率12h后达38.2%,而添加1 mg/LAgNPs时生长抑制率仅为11.5%。不同AgNPs暴露浓度条件下,4~6 h后生长抑制率均趋于稳定。暴露培养后的细菌生化活性降低,AgNPs投加浓度从1 mg/L提高到10 mg/L时,NH+₄-N生成速率从2.77 mg/(L·h)降低至2.07 mg/(L·h),降低了25.3%;NH₄+-N同化速率从5.52 mg/(L·h)降低至1.71 mg/(L·h),降低了69.1%。pH是影响毒性作用的重要因素,弱酸(pH 5.0)与弱碱(pH 9.0)均不利于细菌生存。通过毒性作用机理分析可知,纳米银可导致细胞膜表面凹陷破裂,膜内物质泄漏流出,细胞内发生活性氧的累积。     

聚乙烯和聚乳酸微塑料对大豆生长和生理生化及代谢的影响

为揭示生物可降解性不同的微塑料对农作物的毒性效应,选择聚乳酸(polylactic acid可生物降解)和聚乙烯(polyethylene难生物降解)微塑料(microplastics)为供试材料,以大豆为供试植物,深入探究了不同暴露水平(0.1%,1%,W/W)下两种不同的微塑料对大豆(Glycine max)生长、光合作用、抗氧化性、营养品质以及代谢方面的影响.结果表明,聚乙烯微塑料(PEMPs)对大豆根部鲜重有促进作用,而0.1%聚乳酸微塑料(PLAMPs)则抑制根部长度.大豆的叶绿素含量在0.1% PEMPs作用下能够显著提高.PLAMPs则能够导致大豆过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,而过氧化氢(H₂O₂)含量在0.1% PEMPs和1% PLAMPs下显著升高.此外,微塑料的暴露能够改变大豆根部中锰、铁以及铜的含量,其中0.1% PEMPs的效应最为显著.大豆叶片中的氨基酸代谢在PEMPs的作用下上调,而0.1% PLAMPs则引起有机酸以及糖类代谢下调.综上,微塑料的植物毒性效应与其生物可降解性及浓度密切相关,低浓度可生物降解微塑料的效应最强.这些发现有望为微塑料的植物毒理研究提供新的方向.     

基于根伸长测试终点的小白菜Cd及Se-Cd物种敏感性分布

暴露剂量-效应是污染物生态风险评价的核心,为了探究Se（硒）对Cd（镉）毒性的影响并筛选出小白菜Cd耐性品种,在实验室条件下,以小白菜种子萌发期的根伸长作为测试终点,采用Log-logistic模型及低剂量Hormesis兴奋效应模型确定了Cd及Se-Cd联合作用下小白菜Cd剂量-效应关系,基于Burr-Ⅲ分布模型分析了11种小白菜Cd敏感性差异.结果表明：（1）小白菜品种YDE（油冬儿）、HYG（黑油冠）、SZQ（苏州青）为Cd耐性品种,NY（奶油）、SG259（苏冠259）、KR（抗热）为Cd敏感性品种.（2）1 mg/L及以下的Cd浓度对耐性品种小白菜具有轻微的相对根伸长（RRE,relative root elongation）兴奋效应,大于1 mg/L的Cd浓度抑制其RRE;适宜浓度Se （0.6 mg/L）可有效降低5～10 mg/L浓度Cd对小白菜尤其Cd敏感性品种的毒性,但可增强高浓度Cd对多数小白菜品种的毒性.（3）Se-Cd作用下的HC₅²⁰和HC₅⁵⁰值（分别基于20%、50%...     

典型工程纳米材料对微藻的毒性效应研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,工程纳米材料由于其良好的物理化学特性而广泛应用于各行各业。然而,在生产、使用和丢弃含有工程纳米材料产品的过程中不可避免地导致纳米材料释放到水环境中。工程纳米材料已在世界多地的水环境中被检测到,给水生态系统和人体健康带来潜在风险。由于水环境的复杂性,工程纳米材料在水体中的环境行为、毒性效应等生态风险还未得到充分的研究。本文以微藻为模型生物,总结了典型工程纳米材料,包括纳米金属、纳米氧化物、碳纳米材料以及量子点的毒性效应。探讨了工程纳米材料在水中的环境行为以及与其它污染物的复合毒性效应,讨论了工程纳米材料自身理化性质和环境因素对其毒性的影响。从生理指标和组学指标出发分析了工程纳米材料对微藻的毒性机制,并展望了工程纳米材料毒性研究的发展方向,以期为工程纳米材料的毒性评价提供一定的理论依据,促进纳米材料的绿色发展。