1,2,4-三氯苯对铜钱草染毒的毒性响应及其机理

以水培铜钱草为材料,研究1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)染毒引起植株叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白含量等生理指标的毒性响应,并从叶片丙二醛(MDA)含量及各种抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD))的改变探讨了1,2,4-TCB的毒性作用机理.结果表明,1,2,4-TCB(5、10 mg.L-1)处理后,铜钱草叶片各种生理代谢指标与1,2,4-TCB处理之间呈现一定浓度-效应和时间-效应关系,但与对照组间无显著的统计学差异.叶绿素含量、叶绿素a/b和可溶性蛋白均随着1,2,4-TCB处理时间延长先升高后降低;MDA含量随处理时间延长先升高后降低,随浓度增加而增加;SOD和POD活性随处理时间和浓度增加先升高后降低;CAT活性变化不明显.在10 mg.L-11,2,4-TCB处理4—6 d时,各种抗氧化酶活性均达到最大.高浓度1,2,4-TCB(15、20 mg.L-1)处理铜钱草的抗氧化酶活性与对照组相比,均显著降低,且各处理组间也呈现统计学差异.     

1,4-二氯苯的细胞毒性效应及在角毛藻中的富集

以1,4-二氯苯(1,4-DCB)处理后,角毛藻Chaetoceros mulleri的生长状况,藻体细胞的形态改变,及角毛藻中对1,4-DCB的富集能力,来检测1,4-DCB对海洋微藻的毒性效应.结果表明:1,4-DCB对角毛藻的生长有一定抑制作用,该效应表现出一定的质量浓度和时间依赖性;1,4-DCB处理后,角毛藻细胞能明显富集1,4-DCB,该富集能力与环境中1,4-DCB的质量浓度有关;而且角毛藻藻细胞形态受到1,4-DCB的损伤.这表明1,4-DCB污染后能在角毛藻细胞内富集并对其产生细胞毒害效应,且受有机物污染后藻类作为饵料的价值降低.     

多环芳烃(芘)对斜生栅藻的毒性研究

多环芳烃是自然界中常见的有机污染物。以多环芳烃(芘)为研究对象,采用实验室培养斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的方法,测定藻细胞密度和光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)含量的变化,研究不同质量浓度芘对斜生栅藻的毒性效应,设置5个芘质量浓度梯度(5、10、20、30、50 mg·L-1)和1个对照组,通过同期生长的处理组与对照组的藻细胞数进行比较以及抑制率计算对实验结果分析。结果表明:芘对斜生栅藻的生长有一定的抑制作用,随着芘质量浓度增加,斜生栅藻生长受到抑制作用越明显,呈现出良好时间-效应和剂量-效应的关系;经回归分析,求得2 d,4 d和6 d芘抑制斜生栅藻生长的半抑制浓度(EC50)分别为44.07,29.23和20.99 mg·L-1。斜生珊藻的生长率随处理浓度的增加而逐渐降低。同时通过肉眼和显微镜观察,发现斜生栅藻藻的颜色随芘浓度增加从翠绿色变为白色。芘处理斜生栅藻6d后,斜生栅藻光合色素含量和Ca/Cb随芘浓度增加而明显下降,并且变化趋势与生长率基本一致。其中斜生栅藻的叶绿素a含量的减少比叶绿素b和类胡萝卜素快。芘可能通过抑制藻的光合作用产生毒害效应,从而抑制藻类生长。     

邻苯二甲酸二丁酯对三角褐指藻的生态毒性效应

为了研究邻苯二甲酸二丁酯（DBP）对海洋微藻的生态毒性效应,选择三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）作为受试对象,设置7个DBP质量浓度处理,即丙酮对照组、2.5、3、3.5、4、5和7.5mg·L-1,测定了三角褐指藻的生长、光合色素质量浓度和叶绿素荧光特性等指标。结果表明：DBP各暴露组对三角褐指藻的生长均有显著抑制作用,三角褐指藻不能耐受7.5mg·L-1的DBP,当DBP质量浓度为5mg·L-1时,三角褐指藻在前2天几乎没有生长,从第3天开始恢复生长,并很快进入指数生长期;叶绿素a、c及类胡萝卜素质量浓度也随着DBP暴露浓度的增大而逐渐降低;随着DBP暴露浓度的升高,三角褐指藻光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/F0）、实际光能转化效率（Yield）和光合电子传递效率（ETR）均降低,但与对照组相比,低质量浓度处理组（≤4mg·L-1）,各指标下降不明显,而5mg·L-1的实验组在胁迫12h后,Fv/Fm、Fv/F0、Yield、ETR逐渐上升,其参数值甚至超过其它处理组。     

Zn2+对藻类生物膜生长生理特性影响研究

利用自制的简易生物膜反应器,在3500 lx的光照和14∶10的光暗比下,以Zn2+为模式重金属,利用模拟氮磷废水驯化培养鞘藻（Oedogonium sp.）使其形成藻类生物膜,研究不同Zn2+浓度对鞘藻形成的藻类生物膜生长及生理特性的影响。综合考虑藻类对Zn2+的耐受范围,选定模拟氮磷废水中Zn2+5个质量浓度水平：1.0、3.0、5.0、10.0、20.0 mg·L-1,定时从反应器中取一定量的藻类生物膜,测定以下生理生化指标：叶绿素、超氧化物歧化酶（SOD）、硝酸盐还原酶（NR）、蛋白质及胞外多聚糖,并以藻细胞干质量为基准。研究结果表明：藻类生物膜对Zn2+有一定的耐受性,且质量浓度为5 mg·L-1的Zn2+对藻类生物膜的生长有明显的促进作用,但当质量浓度增大至20 mg·L-1时,藻体大量死亡,藻类生物膜生长明显受到抑制。Zn2+质量浓度为3 mg·L-1的实验组对鞘藻的叶绿素含量有明显的促进作用,而当Zn2+质量浓度为20 mg·L-1时,鞘藻内的叶绿素含量明显减少。不同Zn2+质量浓度对鞘藻的生理生化指标也表现出不同的作用,其中SOD含量随着Zn2+质量浓度的升高明显受到抑制;10 mg·L-1的Zn2+对NR有明显的促进作用;各实验组蛋白质含量在实验初期均有增加,但随之又均有降低;在实验前2 d,20 mg·L-1的Zn2+对胞外多聚糖有明显的促进作用,其含量为对照的1.4倍。以上现象均表明藻类生物膜在重金属的作用下其生长代谢会发生一定的变化,使藻类生物膜能够在一定重金属浓度范围内较好地生长,为藻类生物膜的进一步利用奠定理论基础。     

草甘膦对旋链角毛藻和盐生杜氏藻的毒性兴奋效应(Stimulation Effect of Glyphosate on Chaetoceros curvisetus and Dunallelia salina)

为研究农药对海洋微藻的毒性兴奋效应(低剂量刺激生长效应),实验测定了不同时间点、不同剂量草甘膦(Glyphosate)对旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和盐生杜氏藻(Dunallelia salina)生长的影响,并使用Log-Logistic修正模型和三维模型对实验结果进行拟合.结果表明,草甘膦对两种海洋微藻均存在不同程度的刺激生长效应,修正的Log-Logistic生长模型和三维模型拟合结果不存在显著性差异,但由于不需编程且能得到更多参数,因此使用Log-Logistic修正模型能够更好地描述草甘膦对藻类的剂量-反应结果.     

铁浓度诱导的三角褐指藻生长和生化组分变化

采用试验生态学方法,以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置一系列铁浓度处理(3.15mg·L-1、6.30 mg·L-1、9.45 mg·L-1、18.90 mg·L-1和34.65 mg·L-1),着重测定藻液光密度(OD450)、比生长率、藻细胞密度、藻生物量、叶绿素含量和蛋白质含量等生理生化指标,探讨铁浓度对海洋微藻生长特性和生化组分的影响.结果表明,铁浓度对三角褐指藻的生长状况产生了显著的影响.三角褐指藻经培养48 h后,不同铁浓度下的藻液光密度(OD450)存在显著的差异,6.30 mg·L-1铁浓度下的藻液光密度值(OD450)最高,而随着铁浓度的进一步升高,藻液光密度值(OD450)却明显降低;比生长率和藻细胞密度在3.15 mg·L-1到9.45 mg·L-1铁浓度范围内随着铁浓度升高而增大(最大值分别约为0.609 d-1和1200×104 cell·mL-1),但高于9.45 mg·L-1的铁浓度显著降低了比生长率和藻细胞密度;在试验所设置的铁浓度范围内,藻生物最表现出随铁浓度的升高而增大的趋势,34.65 mg·L-1铁浓度下的藻生物量高达0.460 mg·ML-1.同样地,微藻叶绿素a含量和蛋白质含量也明显地受到铁浓度的影响.在3.15 mg·L-1到18.90 mg·L-1铁浓度范围内,叶绿素a含量逐渐增高(最大值为2.41 mg·L-1);同样地,蛋白质含量在9.45 mg·L-1.铁浓度下达到最大值(0.153 mg·mL-1),而随着铁浓度的逐渐升高,叶绿素和蛋白质含量却明显降低.研究结果表明.铁浓度诱导海洋微藻的生长及代谢发生变化.一定较高浓度的铁显著地促进了藻细胞的生长繁殖和藻细胞化学组分的转化和积累.这些发现将有利于加深认识铁浓度在海洋生态系统中扮演的角色,进一步明确赤潮爆发的生理生态机制,从而有助于人们采取有效的预测、预防和管理措施以降低赤潮的危害.     

纳米氧化锌对羊角月牙藻毒性效应及其在藻细胞内外的分布

为研究纳米氧化锌(ZnO NP)的毒性效应及其在细胞内外分布,以羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)为模型藻类,研究了不同浓度ZnO NP对羊角月牙藻生长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物岐化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量及细胞内外ZnO NP含量变化。结果表明,ZnO NP对羊角月牙藻的生长抑制与处理浓度呈现正相关。在45 mg·L~(-1)ZnO NP暴露24 h后,其生长抑制率已达到95%。当ZnO NP处理藻细胞72 h后,羊角月牙藻细胞的叶绿素含量与处理浓度之间存在剂量-效应关系。低浓度(0.5 mg·L~(-1))ZnO NP处理后藻细胞可溶性蛋白质含量、SOD和POD活性明显下降,MDA含量升高,其产生的毒性效应高于高浓度组(5 mg·L~(-1)、45 mg·L~(-1))。细胞培养液溶出Zn2+量及藻细胞外吸附的ZnO NP量与ZnO NP处理浓度成正比,但是藻细胞内ZnO NP量与ZnO NP浓度没有相关性,胞内积累量基本维持不变。研究表明,各浓度组对藻细胞毒性的差异,不仅与细胞内Zn2+量有关,还与细胞外粘附的ZnO NP有关。     

2,2′,4,4′-四溴联苯醚（BDE-47）对4种海洋微藻的急性毒性

多溴联苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险性的新型持久性有机污染物,其中BDE-47是对生物和人体毒性最强的PBDEs同系物之一.选择4种海洋微藻(海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻),采用概率单位-浓度对数法研究了BDE-47对海洋微藻的急性毒性效应(BDE-47浓度梯度设置为0、0.1、1、5、10、50μg·L-1).结果显示,BDE-47对海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻的96h半效应浓度(96hEC50)分别为0.79、1.52、1.99和2.25μg·L-1,表明BDE-47对海洋微藻属于极高毒性物质.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)对4种海洋微藻的急性毒性

多溴联苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险性的新型持久性有机污染物,其中BDE-47是对生物和人体毒性最强的PBDEs同系物之一.选择4种海洋微藻(海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻),采用概率单位一浓度对数法研究了BDE-47对海洋微藻的急性毒性效应(BDE-47浓度梯度设置为0、0.1、1、5、10、50μg·L-1).结果显示,BDE-47对海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻的96h半效应浓度(96h EC50)分别为0.79、1.52、1.99和2.25μg·L-1,表明BDE-47对海洋微藻属于极高毒性物质.     

nano-TiO_2与1,2,4-TCB联合作用对斑马鱼鳃组织结构及染色体损伤研究

采用组织病理切片法、微核及彗星试验研究nano-TiO_2和1,2,4-TCB联合染毒对斑马鱼鳃组织结构、细胞微核率及DNA损伤的毒性效应。结果表明,单独nano-TiO_2暴露不会导致斑马鱼鳃组织结构损伤,也不会引起明显的微核及染色体损伤。1,2,4-TCB(≥10 mg·L~(-1))会引起鳃组织和细胞染色体的损伤。nano-TiO_2与1,2,4-TCB联合作用会加重斑马鱼的鳃组织结构损伤,出现鳃小片排列严重紊乱,表皮细胞断失严重,鳃小片上皮细胞坏死脱落,鳃丝结构模糊等症状。两者联合作用会引起鳃细胞微核率增加和彗星细胞率的增加,呈现一定的剂量-效应关系,且两者间的联合作用具有协同作用。对彗星试验的尾部DNA百分比、尾长及尾距的分析发现,与对照组和单独作用相比,两者联合作用对彗星指标均有显著增强作用,这表明两者联合作用对染色体的损伤属于非特定片段损伤。     

1,2,4-三氯苯对蚯蚓生长和表皮及肠道超微结构的影响

通过自然土壤法对蚯蚓进行1,2,4-TCB急性暴露实验,研究了不同剂量的1,2,4-TCB对蚯蚓存亡、生长和表皮及肠道粘膜上皮细胞超微结构的影响。结果表明:1,2,4-TCB对蚯蚓14d半致死浓度为890.295mg·L-1;暴露剂量和培养时间均对蚯蚓生长抑制率产生正相关显著影响,但交互作用不显著;暴露于50mg·kg-11,2,4-TCB时,蚯蚓表皮分泌细胞增多,角质层增厚或上角质层损伤,肠道粘膜上皮细胞凹陷形成一定的溃疡面或呈撕裂分散状,第14天时,上角质层和肠道粘膜上皮细胞损伤均有所恢复;当暴露浓度为400mg·kg-1时,蚯蚓的角质层明显增厚,表皮出现大量的分泌细胞,肠上皮组织呈一定程度的撕裂并少量脱落,第14天时角质层变薄,分泌细胞减少,上角质层破损加剧,肠上皮细胞撕裂严重并持续脱落。第14天电镜观察显示:暴露浓度为50mg·kg-1时,肠上皮细胞线粒体嵴不清晰或断裂,结构模糊;暴露浓度为400mg·L-1时,部分线粒体空泡化或内部有絮状沉淀,嵴变短甚至消失。     

Hormesis-like growth and photosynthetic physiology of marine diatom Phaeodactylum tricornutum Bohlin exposed to polystyrene microplastics

• Polystyrene microplastic caused hormesis-like effects in Phaeodactylum tricornutum. • Low concentration of microplastic promoted growth, otherwise the opposite was true. • The change trends of pigment contents were opposite at two initial algae densities. • The chlorophyll fluorescence parameters were more sensitive at low algae density. The effects of pristine polystyrene microplastics (pMPs) without any pretreatment at different concentrations (0, 10, 20, 50, and 100 mg/L) on Phaeodactylum tricornutum Bohlin at two initial algae densities (10⁵ and 10⁶ cells/mL) were assessed in this study. Hormesis-like effects were found when microalgae grew with pMPs. The results showed that pMPs inhibited microalgae growth under a high concentration of microplastics tolerated by individual algal cell (low initial algae density) (up to −80.18±9.71%) but promoted growth when the situation was opposite (up to 15.27±3.66%). The contents of photosynthetic pigments including chlorophyll a, chlorophyll c and carotenoids showed resistance to pMPs stress under a low initial algae density and increased with time, but the opposite was true under a high initial algae density. Compared with the low initial algae density group, Qp received less inhibition, and NPQ (heat dissipation) also decreased under the high initial algae density. Under the low initial algae density, OJIP parameters such as S_m, N, Area, Pi Abs, ѱ_o, φ_Eo, TRo/RC and ETo/RC were more perturbed initially and returned to the levels of the control group (without pMPs) over time, but they remained stable throughout the experiment at high initial algae density. These results show that microplastics in the marine environment may have different toxic effects on P. tricornutum at different growth stages, which is of great significance for understanding the impact of microplastics on marine microalgae and aquatic ecosystems.     

Isolation of a strain that degrades 1,2,4-trichlorobenzene and characterization of its degradative plasmid

The genetic information encoding metabolic pathways for xenobiotic compounds in bacteria often resides on catabolic plasmids. The aim of the present work was to know the location of the genes for degrading 1,2,4-trichlorobenzen. In this paper a 1,2,4-trichlorobenzene-degrading strain THSL-1 was isolated from the soil of Tianjin Chemical Plant using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source. The strain was identified as Pseudomonas stutzeri through morphologic survey and 16S rDNA sequence determination. A plasmid was discovered from strain THSL-1 by using the alkali lysis method. When the plasmid was transformed into E. coli. JM109 by the CaCl2 method, the transformant could grow using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source and had the degradation function of 1,2,4-trichlorobenzene. Therefore, it could be deemed that the plasmid carried the degradative genes of 1,2,4-trichlorobenzene. The average size of the plasmid was finally determined to be 40.2 Kb using selectively three kinds of restricted inscribed enzymes (HindIII, BamHI, and XholI) for single cutting and double cutting the plasmid pTHSL-1, respectively.     

地下水中VOC挥发因子模型的研究

建立了一个计算地下水中挥发性有机物（VOC）挥发因子的模型.选用半挥发性的1,2,4-三氯苯和挥发性的四氯乙烯为VOC的代表,分别计算了非饱和区土壤为砂土和粘土时的挥发因子.结果表明：蒸发使VOC的挥发因子增大,而下渗则使VOC的挥发因子减小;不论VOC的挥发性强弱,蒸发（下渗）对挥发因子的影响均比较明显;蒸发情况下,非饱和区土壤性质对挥发因子的影响不明显,而下渗情况下,非饱和区土壤性质对挥发因子的影响则趋于明显;此外,当非饱和区土壤为粘土时,VOC的挥发因子受蒸发（下渗）的影响更明显.     

Isolation of a Pseudomonas Stutzeri strain that degrades 1,2,4-trichlorobenzene and characterization of its degradative plasmid

The genetic information encoding metabolic pathways for xenobiotic compounds in bacteria often resides on catabolic plasmids. The aim of the present work was to know the location of the genes for degrading 1,2,4-trichlorobenzen. In this paper a 1,2,4-trichlorobenzene-degrading strain THSL-1 was isolated from the soil of Tianjin Chemical Plant using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source. The strain was identified as Pseudomonas stutzeri through morphologic survey and 16S rDNA sequence determination. A plasmid was discovered from strain THSL-1 by using the alkali lysis method. When the plasmid was transformed into E. coli. JM109 by the CaCl₂ method, the transformant could grow using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source and had the degradation function of 1,2,4-trichlorobenzene. Therefore, it could be deemed that the plasmid carried the degradative genes of 1,2,4-trichlorobenzene. The average size of the plasmid was finally determined to be 40.2 Kb using selectively three kinds of restricted inscribed enzymes (HindIII, BamHI, and XholI) for single cutting and double cutting the plasmid pTHSL-1, respectively.     

酰胺类除草剂对铜绿微囊藻的生长影响及氧化损伤效应

酰胺类除草剂的广泛使用对水生生态环境构成了潜在风险。为探究其对藻类的毒性作用,以铜绿微囊藻为对象,分别从藻类生长和氧化损伤效应角度探讨了甲草胺、乙草胺和丁草胺对铜绿微囊藻的毒性影响。实验结果显示,酰胺类除草剂对藻类的影响存在明显的滞后效应和剂量–效应关系,低浓度暴露组刺激藻类增长,高浓度表现为抑制作用;3种酰胺类除草剂增加了铜绿微囊藻的氧化压力,并随着暴露时间的延长和浓度的增加而增强。其中,藻体内过氧化脂质降解产物丙二醛(MDA)含量明显增加,同时超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性也显著增强。经96 h暴露后,甲草胺(32.0 mg·L~(-1))、乙草胺(32.0 mg·L~(-1))和丁草胺(15.0 mg·L~(-1))暴露溶液中相对MDA含量分别为138%、204%和154%,相对SOD活性分别为116%、87%和115%,相对POD活性分别475%、278%和627%。结合生物量及氧化损伤效应实验结果可知,3种除草剂对铜绿微囊藻的毒性大小顺序为丁草胺乙草胺甲草胺。