试验方法和接种物来源对苯甲酸钠快速生物降解率的影响

化学品的快速生物降解性直接影响其在环境中的迁移、转化和归宿,是鉴别其环境危害性和持久性的基本指标,是政府管理部门对化学品进行风险管理的重要科学依据,在生态毒理测试中具有非常重要的地位。为探讨试验方法、接种物来源以及两者的交互效应对苯甲酸钠生物降解率的影响,2013—2015年间以广州地区2个主要处理生活污水的污水处理厂(DTS、LD)为接种物来源,采用OECD 301系列试验方法(301B、301D和301F)进行了苯甲酸钠的快速生物降解性试验,共获得89个标准化测试数据。统计分析结果显示,接种物来源、试验方法与接种物来源的交互效应对苯甲酸钠生物降解率影响不显著,但试验方法单一因素的影响显著。本研究表明,当受试物为易生物降解时,接种物来源、试验方法和接种物来源的交互效应对该受试物的生物降解率无显著的影响,但在同一条件下,选择不同的试验方法往往会导致最终生物降解率出现明显差异。     

双氯芬酸和醋氨酚对稀有鮈鲫早期生活阶段的毒性效应

随着非甾体抗炎药（NSAIDs）的持续使用与排放,世界各地的地表水、海水、地下水、污水厂进出水中均已频繁检测到该类药物,这对生态系统中各种非靶标生物造成了一定威胁.本研究评价了两种典型的非甾体抗炎药-双氯芬酸（Diclofenac）和醋氨酚（Acetaminophen）对中国特有物种稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）早期生活阶段的毒性效应.实验结果显示,醋氨酚的毒性较弱,当浓度达到48.4 mg·L^-1（NOEC）时,稀有鮈鲫的孵化率、死亡率、异常率、全长和干重均未表现出明显的中毒症状;而双氯酚酸的毒性则较强,当浓度达17.8 mg·L^-1（LC₁₀）时,即可导致稀有鮈鲫孵化率下降,当浓度达到10.2 mg·L^-1（LOEC）时,即可造成幼鱼外观和行为的显著异常,表明双氯芬酸对稀有鮈鲫的孵化和生长均产生了一定的致毒效应.同时,根据稀有鮈鲫和几种常用模式生物之间的孵化率、孵化后存活率、体长和双氯芬酸敏感性的比较结果,可认为稀有鮈鲫适用于污染物对鱼类早期生活阶段毒性效应的评估.     

铜和异噻唑啉酮类化合物对大型溞的联合毒性研究

异噻唑啉酮类化合物在杀菌、海洋防污等领域的广泛使用和长期排放,对非靶标生物造成了极大的风险.铜是海洋防污中应用最为广泛的无机活性物质和杀菌灭藻剂中常用的稳定剂.因此,研究铜和异噻唑啉酮类化合物的联合毒性效应有着重要的生态意义.本研究测定了CuCl₂、甲基异噻唑啉酮（MIT）和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）对大型溞（Daphnia Magna）的一元、二元急性毒性,以毒性单位（TU）和混合毒性指数（MTI）评价混合物的作用类型.选取浓度加和（Concentration Addition,CA）模型与独立作用（Independent Action,IA）模型为参考并结合三维偏差响应面分析混合物毒性相互作用与浓度变化的规律.结果表明,CuCl₂、MIT和BIT对大型溞的48 h-EC₅₀分别为0.84、1.06和3.90 mg·L^-1.CuCl₂-MIT和CuCl₂-BIT混合体系在等毒性比例下的毒性作用符合IA模型,当混合物中一种化合物进入低效应浓度区间,毒性作用相对IA 模型发生偏移.当混合物组分间毒性差异较大会导致某一组分处于无效应浓度而使混合物的作用模式符合CA模型.本研究可为探索铜与 异噻唑啉酮类化合物联合暴露的环境风险评估提供参考.     

防污漆中活性物质海洋环境风险评估关键技术探讨

防污漆中的活性物质对海洋生态环境和人类健康造成的潜在风险受到日益广泛的关注,一些发达国家已建立了针对活性物质海洋环境风险评估的技术体系,但我国相关研究目前尚属空白。综述了防污漆活性物质海洋环境风险评估的研究背景、相关法规、技术标准和发展现状,针对环境风险评估的2个重要组成部分(危害性评估和暴露评估)中的关键技术进行了探讨。在危害性评估中,重点分析和比较了受试生物物种的选择原则、生态毒理数据的要求以及预测无效应浓度的推导方法和应用范围;在暴露评估中,系统阐述了活性物质在水环境中释放速率的计算及修正方法、环境浓度的预测模型、现有的暴露场景及其局限性等。本文以期为我国开展防污漆活性物质海洋环境风险评估提供研究基础和科学依据,并提出了今后的研究重点和方向。     

稳健统计在快速生物降解性试验质量分析中的应用

快速生物降解性试验在新化学物质的生态毒理测试中占据重要地位,其测试数据的可靠性直接影响后续的测试策略和物质的申报登记、以及新化学物质进入环境后的风险管理。为研究OECD 301系列试验(301B、301D和301F)的质量,选用本机构近5年来积累的标准化物质苯甲酸钠14 d快速生物降解率数据,首次采用稳健统计技术,以稳健总计统计量的Z比分数作为评价指标,对各试验数据和试验系统的质量开展评估。结果显示,当301B、301D和301F试验的苯甲酸钠降解率分别在63.8%~88.0%、63.4%~89.2%和66.0%~99.8%范围内时,表明测试结果满意,该批次试验数据质量良好;若苯甲酸钠降解率不在此范围,则表明测试结果可能存在问题,甚至得到的可能是错误数据,需要进一步验证。据此提出了对实际测试工作具有指导意义的质量分析对照表,以期为测试机构开展新化学物质快速生物降解性试验时的质量分析提供参考。     

培养基对大型溞(Daphnia magna)生长、繁殖和子代的影响

大型溞(Daphnia magna)急性活动抑制试验和繁殖试验是研究和评价新化学物质对水生生物危害性的重要手段之一。由于经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)测试导则推荐的Elendt M4培养基中含有的乙二胺四乙酸(EDTA)可能会影响金属离子的活性,不适合用于含有金属离子样品的毒理学测试。为选出合适的替代培养基,采用Elendt M4培养基、美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)推荐的ASTM培养基和国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)推荐的ISO培养基进行大型溞繁殖试验,并收集繁殖试验中亲溞产下的非头胎幼溞进行重铬酸钾的急性活动抑制试验。结果表明,3种培养基对大型溞的生长、存活均无抑制作用,ASTM培养基和ISO培养基中大型溞的繁殖量分别为111±10和70±13,显著低于Elendt M4培养基的132±4 (P 0.05)。3种培养基中大型溞的繁殖量均能满足OECD 211-2012大型溞繁殖试验标准中繁殖量大于60的要求,但在ISO培养基中有死胎出现。重铬酸钾对Elendt M4培养基、ASTM培养基和ISO培养基中繁殖幼溞的24 h半数效应浓度(24 h-EC_(50))值分别为1.29、1.84和0.772 mg·L~(-1),均在OECD 202-2004大型溞急性活动抑制试验标准要求的0.6～2.1 mg·L~(-1)范围内,说明3种培养基中繁殖的大型溞均能用于大型溞急性活动抑制试验的标准测试中。综上所述,进行含有金属离子样品的毒理测试时,ASTM培养基和ISO培养基均可用于大型溞的短期驯养和急性活动抑制试验,ASTM培养基还可以用于长期驯养和繁殖试验。以上结果为大型溞毒性试验中试验培养基的选择提供理论依据。     

标准化测试种子发芽和根伸长毒性试验的基质应用研究

种子发芽和根伸长毒性试验是研究和评价新化学物质对陆生生物危害性的重要手段之一。为探究在标准化测试中能否使用非推荐基质,以及使用推荐基质时能否用灭菌法替代酸洗法处理石英砂,选取8种植物种子在5种基质中进行试验。结果表明,不同基质对种子发芽率的影响较小,但基质较低的养分含量和特殊的物理结构易对部分种子根长形成胁迫,甚至直接制约根系发育。生菜、水稻在5种基质中的发芽率和根长无显著性差异;绿豆、甘蓝、西瓜在酸洗石英砂中的根长分别为25.1、24.5、29.0 mm,在其余4种基质中根长显著缩短;青瓜在吸水纸和发芽纸中发芽率偏低,仅为83.3%;玉米在酸洗石英砂和灭菌石英砂中的发芽率和根长无明显差异,为100%/45.7 mm和93.3%/44.8 mm,其他基质中显著偏低。标准化测试条件下,以推荐的酸洗石英砂上各种子的发芽率和根长为评判依据,生菜和水稻试验可使用本研究中任意基质,绿豆、甘蓝和西瓜试验仅可使用酸洗石英砂作为基质,青瓜和玉米试验可使用干热灭菌法替代酸洗法处理石英砂,并且青瓜试验还可使用滤纸基质。以上结果为测试机构在工作实践中优化试验条件提供理论依据。     

4,4'-二氨基二苯基甲烷对浮萍(Lemna minor L.)毒性作用

以浮萍(Lemna minor L.)为受试生物,通过研究不同浓度(0、0.6、1.8、5.4、16.2和48.6 mg·L-1)的4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4'-methylenedianiline,MDA)对浮萍生长、叶绿素含量、PSⅡ最大光化学效应(Fv/Fm)、质膜透性及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响,初步探讨MDA对水生植物浮萍的毒性作用.实验结果表明,在7d暴露时间下,MDA对浮萍叶片数、叶片数生长率、叶片干质量和叶面积都有显著的抑制作用,且抑制程度与MDA的浓度呈正相关.其对浮萍叶片数生长抑制的7d半数效应浓度(7 d-ECs0)为26.7 mg·L-1,95％置信限为22.3 ～ 32.1 mg·L-1;对浮萍叶片数产量抑制的7 d-EC50为0.62 mg-L-1,95％置信限为0.53～0.74 mg-L-1;对浮萍总叶面积及干质量产量抑制的7 d-EC50＜0.6 mg·L-1.MDA处理导致浮萍总叶绿素含量和Fv/Fm下降,而浮萍质膜透性显著增加.低浓度MDA对浮萍SOD、POD和CAT酶活性无显著影响,但随着MDA浓度的升高SOD、POD和CAT酶活性显著升高,当MDA浓度达到48.6 mg· L-1时,抑制POD和CAT酶活性.以上结果表明,MDA能够直接损伤质膜,干扰叶绿体功能并抑制光合活性,而氧化损伤是质膜损伤引起的继发性应激,继而引起膜脂质过氧化,加剧质膜损伤,从而进一步抑制浮萍的生长.     

国产防污漆中铜的海洋环境风险评估

为有效控制防污漆中杀生物活性物质给海洋环境带来的不利影响,亟需开展活性物质的环境风险评估研究,为筛选环境友好型活性物质提供依据。以25种国产防污漆中的铜为评估对象,采用防污漆活性物质环境风险评估的针对性方法,分步进行暴露评估、危害性评估和风险表征。暴露评估采用海洋防污剂预测环境浓度模型(MAMPEC)中的港口、码头和开阔海域等典型暴露场景;危害性评估基于铜对淡水和海水水生生物的慢性毒性数据,采用物种敏感度分布法和评估因子法;风险表征采用熵值法。结果表明,铜对全部水生生物和海水生物的预测无效应浓度分别为2.8和2.3μg·L~(-1),藻类对铜最为敏感。除1种配方外,其余24种防污漆配方中铜的风险熵均小于1,可判定铜为"相对低风险"类活性物质,使用上述防污漆时铜对生态环境造成的风险较小。铜在不同暴露场景中的环境风险分析表明其对水流交换较弱海域的码头造成的风险最大,其次是默认港口和码头,对于公海造成的风险最小。根据现有的评估结果,设计含铜型防污漆配方时,应使铜的释放速率不大于33.5μg·cm~(-2)·d~(-1),以避免对较封闭海域的生态环境造成不可忽视的风险。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。