利用斑马鱼胚胎研究污水处理工艺中DOM与DBPs的关系

以模式生物斑马鱼胚胎为试验材料,通过暴露试验研究了污水处理工艺不同阶段出水中溶解性有机物(DOM)与消毒副产物(DBPs)毒性效应关系,揭示污水处理工艺中DBPs前体物DOM的生成变化规律以及对再生水生态安全性的影响。结果表明,污水处理各阶段DOM和DBPs水样对斑马鱼胚胎均有不同程度的致死效应,改良A2/O工艺段水样暴露的斑马鱼胚胎死亡率较大,DOM暴露的斑马鱼胚胎致死毒性效应低于DBPs,且DBPs对斑马鱼胚胎的半致死毒性效应较大;污水处理过程中增加的腐殖酸类物质主要来自于好氧过程微生物的生化合成;污水处理各阶段水样中腐殖酸类物质含量水平与斑马鱼胚胎的致死毒性效应存在正相关关系,因此污水生物处理会增大水中消毒前体物(DOM)特别是腐殖酸类物质的含量,从而增加了DBPs的产生量和再生水的生物毒性及环境风险。     

全氟辛烷磺酸(PFOS)和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合对斑马鱼外周血红细胞DNA的损伤

为了评价全氟辛烷磺酸(PFOS)和多壁碳纳米管(MWCNTs)对水环境及鱼类的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了PFOS和MWCNTs复合对斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。将成年斑马鱼暴露于PFOS(0.2、0.4、0.8、1.6 mg·L-1)、MWCNTs(50 mg·L-1)、PFOS+MWCNTs(0.2+50、0.4+50、0.8+50、1.6+50 mg·L-1)和对照溶液中30 d后,断尾取血进行微核试验和彗星试验。结果表明:PFOS和MWCNTs均可造成斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。1.6 mg·L-1PFOS处理组的微核率、Olive尾矩及尾长分别为(36.3±0.25)‰、(87.91±14.90)μm和(250.49±34.71)μm。PFOS与MWCNTs复合后,斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤效应明显降低。复合处理组斑马鱼外周血红细胞的微核率、Olive尾矩及尾长均低于PFOS单独处理相。1.6 mg·L-1复合处理组的微核率、Olive尾矩及尾长比PFOS单独处理组分别降低了24.7%、68.9%、52.4%。因此,在实验浓度范围内,MWCNTs可以降低PFOS对斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。     

磺胺类抗生素在斑马鱼体内的生物富集性及模型预测评估

针对磺胺类抗生素在鱼体内的生物富集特性,采用半静态生物富集测试法,研究磺胺二甲嘧啶(SMT)和磺胺甲恶唑(SMX)在斑马鱼(Brachydanio rerio)体内的生物富集规律及生物富集系数(bio-concentration factor,BCF),并选用3种常用预测模型对2种磺胺类抗生素的BCF值进行估算,比较了估算值与实际测定值,为磺胺类抗生素生物富集性的预测提供依据。研究结果表明,当暴露浓度为0.01 mg·L~(-1)~1.00 mg·L~(-1)时,鱼体对SMT的最大生物富集系数BCF值为1.11,最大富集量出现在暴露24~48 h期间;SMX的最大BCF值为1.15,最大富集量处于暴露96~168 h之间。根据磺胺类抗生素的理化性质,通过比较3种生物富集预测模型获得SMT和SMX的BCF值,发现其中Kow预测模型所得估算值最为接近实测值。因此可利用该模型作为磺胺类抗生素富集性的预测工具,为我国兽药抗生素的环境风险预测和评价提供依据。     

铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应

近年来工业和养殖业中铜和四环素的滥用,导致了一定程度的水环境污染问题。为探究铜与四环素对水生生物的毒害作用,选择斑马鱼作为受试生物,研究了铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应,并进一步探索了其中可能的致毒机制。结果表明:铜在低浓度下(10%致死浓度LC10=2.5μg·L~(-1),10%效应浓度EC_(10)=0.1μg·L~(-1))明显延迟了斑马鱼胚胎的孵化、卵黄囊吸收、头部、鱼鳔和体长等生长指标的发育,同时在心脏区域引起了明显的细胞凋亡效应。幼鱼体内总铜含量检测结果显示低浓度下铜的生物利用度相对更高。基因表达结果显示环境浓度的铜可能通过影响神经和心脏相关基因的表达引起斑马鱼胚胎的神经发育和心脏发育异常。铜和四环素的联合暴露实验结果表明二者的复合污染类型为拮抗作用,且两者相互作用可以形成络合物。综合以上结论,说明环境浓度的铜可能通过细胞凋亡、分子水平的变化等方式对水生生物的早期生长发育产生危害,如延迟生长发育、神经及心脏发育异常,另外铜可通过和四环素等环境中其他污染物的结合改变铜的生物有效性和毒性。     

三峡水库消落区土壤、植物汞释放及其在斑马鱼体的富集特征

利用室内模拟试验,探讨了三峡水库消落区淹没后土壤、植物汞释放特征及其在斑马鱼体的富集水平.结果表明,随淹水时间的延长,淹没土壤中总汞(THg)含量下降;水体THg浓度总体明显升高.淹没土壤及水体中甲基汞(MMHg)含量总体明显上升,其中稗草+土壤处理水体中增加尤为明显,淹水21 d后,其浓度是土壤处理的2.52倍.表明消落区土壤、植物是水库水体汞的一个重要来源.供试稗草淹水分解造成水体pH及溶解氧(DO)含量下降、溶解性有机碳(DOC)含量上升,对土壤MMHg含量无明显影响,对水体MMHg影响较大.供试斑马鱼头部、内脏及肌肉中THg含量总体明显上升,与水体中THg浓度具有显著相关性(P<0.01).鱼体头部、内脏及肌肉中均出现不同程度的MMHg富集现象,以头部与肌肉最为明显.淹水21 d后,添加土壤处理的鱼体头部、内脏及肌肉MMHg增加的含量分别是对照的1.75~6.25、3.53~8.38、2.22~3.36倍;稗草+土壤处理的分别是土壤处理的3.57、2.37、1.52倍.可见,淹没土壤是鱼体MMHg增加的重要来源,淹没植物改变原水环境条件影响其向水体释汞过程能提高鱼体中MMHg含量.     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

麻黄碱在斑马鱼体内的器官特异性蓄积及毒代动力学

麻黄碱（ephedrine,EPH）是一种生物碱,用于减轻感冒、过敏性鼻炎、鼻炎及鼻窦炎引起的鼻充血症状,控制支气管哮喘等,同时还是制造毒品冰毒的原料.EPH已经在地表水中广泛检出,并可能对水生生物甚至生态系统产生不利影响.但目前,EPH在水生生物中的摄取、器官分配和毒代动力学过程还没有受到关注.本研究中将斑马鱼（Danio rerio）在半静态系统中暴露于EPH,研究斑马鱼的不同器官对EPH的吸收、蓄积以及EPH在斑马鱼体内的毒物代动力学.暴露浓度分别为0.01、1.00和100.00 μg·L^-1,暴露14 d后,在斑马鱼脑、肝、肠、卵巢及肌肉中均检测到EPH,高浓度组斑马鱼脑中EPH最高达到84.97 ng·g^-1;EPH的平均含量的相对大小遵循以下顺序：脑 > 卵巢 > 肝 >肠 > 肌肉.斑马鱼器官中的麻黄碱的摄取速率常数（K_u）为0.23~570.31 L·（kg·d）^-1,消除速率常数（K_e）为1.22~6.11 d^-1,半衰期为0.12~0.57 d.观察到的生物富集系数（BCF_o）和动力学来源的生物富集系数（BCF_k）范围分别为0.24~337.33 L·kg^-1和0.13~316.43 L·kg^-1,处于相同的水平.     

丙烯酰胺对斑马鱼各器官的毒性作用及生殖细胞的DNA损伤

在我国,聚丙烯酰胺(PAM)主要应用于石油开采,其长期暴露于环境中可以降解成有毒的丙烯酰胺(AM)。为探究在降解过程中AM的毒性作用,选择斑马鱼作为受试动物,进行AM长期毒性暴露40 d,考察了对斑马鱼的肝脏、脑组织、心脏、腮等器官的影响情况。结果表明:在2.04 mg·L~(-1)、6.12 mg·L~(-1)和18.36 mg·L~(-1)暴露浓度下,形态学观察斑马鱼的鳃丝,鳃小片和鳃细胞有严重的受损现象;随着浓度的升高斑马鱼肝脏、脑组织和心脏中MDA含量、LDH活力的升高,SDH和Na+-K+-ATPase活力的降低,均对其肝脏、脑组织和心脏造成氧化损伤作用,从而影响了斑马鱼体内细胞能量代谢过程。采用彗星试验检测斑马鱼的生殖腺细胞DNA损伤,结果显示暴露于浓度为2.04 mg·L~(-1)~18.36 mg·L~(-1)的AM后,斑马鱼的DNA损伤均表现为显著差异(P0.01)。上述研究结果均确定了AM对斑马鱼的毒性效应并可造成其生殖腺细胞的DNA损伤。     

毒死蜱对斑马鱼胚胎氧化应激效应研究

以斑马鱼为模型,研究了毒死蜱对斑马鱼胚胎形态学的影响,及其对胚胎的氧化应激和氧化损伤作用.将斑马鱼胚胎暴露在梯度浓度的毒死蜱溶液中96h后,发现毒死蜱会造成斑马鱼胚胎严重畸形甚至死亡,其96h半致死浓度为1.18mg/L.对氧化应激相关基因的表达及抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量进行检测,结果表明,在毒死蜱胁迫下抗氧化酶(SOD、CAT)活性降低,并且其编码基因(Cu/Zn-sod、Mn-sod、cat)的表达受到抑制;但在低浓度毒死蜱胁迫下,抗氧化酶活性并没有受到显著影响,而抗氧化酶基因的表达对毒死蜱更加敏感.毒死蜱能引起gstp2的表达上调,但GST活性与gstp2的表达变化并不一致.处理组胚胎中nrf2表达上调,从而上调抗氧化蛋白和II相解毒酶基因的表达.毒死蜱胁迫下,基因ucp2、cox1表达下调,能够减少呼吸链ROS的产生.同时基因bcl2表达下调,表明凋亡的平衡受到破坏.毒死蜱处理组中MDA含量显著升高,说明毒死蜱能造成斑马鱼胚胎氧化损伤.     

新型阻燃剂TCPP对斑马鱼的毒性研究

为了明确新型阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)的生态风险,本研究采用斑马鱼为模式生物,评价了TCPP对成鱼和胚胎的毒性效应。急性毒性研究结果表明,TCPP对斑马鱼成鱼的96 h致死中浓度(LC50)为47.06 mg·L~(-1),而对胚胎96 h-LC50为26.01 mg·L~(-1),且会影响胚胎的正常发育,导致孵化出的仔鱼产生畸形。成鱼14 d延长毒性试验结果表明,TCPP对斑马鱼成鱼的无可观察效应浓度(NOEC)为1.00 mg·L~(-1),染毒暴露后肝脏和性腺指数随TCPP浓度增加轻微下降,但肝脏中卵黄蛋白原(VTG)的含量和性腺中芳香化酶的活性随TCPP浓度增加普遍升高。此外,TCPP的暴露还会导致斑马鱼脑垂体中合成促性腺激素的相关基因表达量增加。因此,TCPP对斑马鱼成鱼和胚胎的急性毒性均为低毒级,但长期暴露会干扰内分泌系统的调控功能,影响斑马鱼的正常发育。