邻苯二酚-Fe_2O_3和邻苯二酚-CuO体系中持久性自由基的形成机制及特征

以SiO_2为载体模拟固体土壤环境,研究了邻苯二酚(CT)-Fe_2O_3/SiO_2和CT-CuO/SiO_2体系中持久性自由基(PFRs)的形成机制、特征及其对邻苯二酚降解的影响.实验发现,相对于CT-SiO_2体系,CT-Fe_2O_3/SiO_2和CT-Cu O/SiO_2体系中邻苯二酚和过渡金属相互作用,还原后的过渡金属与自由基结合形成了以半醌自由基为主的更稳定的PFRs,其g值为2.0040—2.0055.在较低浓度时,这种PFRs阻碍了CT的降解,改变了其环境行为,增大了其环境风险.     

生物炭理化性质对其反应活性的影响

生物炭作为一种富炭材料,由于其具有固碳、增强土壤肥力、促进植物生长等特性,在固碳减排及土壤改良方面的应用价值受到广泛关注.同时,生物炭具有较大的比表面积和较高的孔隙率,常被作为吸附剂用于污染物的去除.研究发现生物炭在吸附有机污染物的过程中可降解有机污染物,因此生物炭的反应活性成为近年来研究的热点.生物炭的反应活性主要由其制备过程中生成的环境持久性自由基(EPFRs)和自身的氧化还原能力贡献.生物炭的EPFRs活性与官能团种类、过渡金属含量和EPFRs种类有关,其中官能团和过渡金属通过影响EPFRs的生成及稳定从而影响EPFRs的浓度和种类,进而影响EPFRs活性,而EPFRs种类直接影响EPFRs活性.生物炭的氧化还原活性与官能团、芳香性和导电性有关,其中官能团影响氧化还原活性基团(RAMs)的生成,芳香性和导电性影响基质电导(EC_(BC))结构的生成及导电活性,从而影响氧化还原活性.本文总结了生物炭的反应活性机理和影响因素,旨在为生物炭处理有机物污染物等方面的应用提供理论支撑和技术参考.     

南方某铀矿山废水对生物的急性毒性研究

为探明铀矿山对周围环境的联合毒性机制,本研究以常用生物毒性测试菌种——发光细菌青海弧菌Q67和费氏弧菌以及禾花鲤为受试生物代表,实地采集的铀矿山废水为目标废水,研究铀矿山废水对发光细菌和禾花鲤的急性毒性。实验结果表明,矿山废水对3种生物的急性毒性存在显著的剂量-效应关系,毒性效应浓度EC_(50)(LC50)的大小顺序为禾花鲤幼鱼费氏弧菌青海弧菌Q67,Pb~(2+)/U~(6+)浓度分别为6.052/3.026 mg·L~(-1)、2.284/1.142 mg·L~(-1)、1.339/0.669 mg·L~(-1),均可有效指示矿山废水的毒性水平,其中发光细菌更为灵敏、快速;且青海弧菌Q67的EC_(50)值最小,灵敏度最高,可作为表征矿山废水毒性风险的首选指示物。研究结果能够为放射性矿区废水生态风险预警、安全处理处置、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。     

废弃农药厂污染场地土壤浸出液的急性毒性和遗传毒性筛查

污染土地再开发是城市土地可持续利用的关键。为进行废弃农药厂的生态风险评价,采集常州市某废弃农药厂污染场地6个不同区域的土壤样品(编号为S1、S2、S3、S4、S5和S6),选取发光细菌、大型溞和蚕豆根尖细胞为试验生物,运用成组生物毒性试验对6个土壤样品的浸出液进行生物毒性检测。结果表明:6个土壤样品的浸出液都具有急性毒性和遗传毒性;发光菌和大型溞急性毒性试验表明,S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S6的土壤浸出液毒性最低;蚕豆根尖微核遗传毒性试验表明S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S4和S6的土壤浸出液毒性最低。蚕豆根尖微核遗传毒性试验结果与发光菌和大型溞急性毒性效应基本相同,表明成组生物毒性测试法可以用于污染土壤浸出液的毒性评价。污染物质和毒性检测结果的相关性分析结果表明,土壤中所含污染物种类和浓度已经对土壤毒性效应产生影响,结合化学分析与生物毒性检测可为污染场地进行综合评价与风险评估提供依据。     

水体生态系统对不同浓度水平苯酚污染的急性毒性响应

针对浙江某地苯酚泄漏事件,结合实地监测和实验室研究,探索苯酚的水体污染化学行为对水体生态系统的影响和急性毒性效应.本研究选取水生生态系统中明亮发光杆菌T3、优势藻四尾栅藻Scenedesmus quadricauda以及模式鱼斑马鱼Brachydanio rerio为研究对象,探索水体中生产者、消费者及分解者等整个生态系统对不同苯酚浓度胁迫下的生态响应.结果表明,水生生物对苯酚污染浓度的生态响应差异显著,虽然苯酚对发光细菌、四尾栅藻及鱼体都具有一定的毒性影响,但四尾栅藻抑制率与苯酚浓度之间并没有良好的线性关系.发光细菌的相对发光率与苯酚浓度的关系表明,0.2—25 mg.L-1苯酚浓度对水体会产生低毒作用,而30—100 mg.L-1苯酚浓度对水体会产生中毒作用.苯酚对四尾栅藻的影响主要表现为光合作用的暗反应破坏,高浓度苯酚处理组中四尾栅藻会将残余苯酚浓度作为自身碳源而短暂地促进其生长.斑马鱼在苯酚浓度高于15 mg.L-1时,会发生体重下降、死亡率上升、呼吸急促、游动迅速以及导致水质变坏等现象,并且在100 mg.L-1苯酚浓度处理下,鱼体内富集大量苯酚,通过食物链进而对人类健康产生影响.     

典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基的特征

为研究典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基(EPFRs)的污染特征,本文以小麦秸秆和煤粉为研究对象,利用自制的燃料燃烧和颗粒物样品收集装置获得小麦秸秆和煤粉在不同燃烧条件下排放的烟气颗粒样品,基于电子顺磁共振波谱技术(EPR)分别确定EPFRs在第0、1、3、7天的自旋浓度、g因子、△H_P-P,通过萃取实验确定EPFRs可被甲醇和二氯甲烷所萃取的量,以获得其污染、衰变特性.结果表明,低温低氧或无氧条件下,小麦秸秆和煤粉燃烧以阴燃或热解为主,排放的EPFRs主要为氧中心自由基,属于非衰变型,有机溶剂可萃取部分可达67%;随着温度和空气通入量的增加,小麦秸秆和煤粉逐渐燃烧,排放的EPFRs浓度增加,由氧中心自由基逐步转化为含氧官能团的碳中心自由基,衰变缓慢,溶剂可萃取的EPFRs占比仅有2.14%;当温度和空气量足够,小麦秸秆和煤粉完全燃烧,半衰期分别为56 d和43 d,为快速衰变型,溶剂不可萃取的EPFRs部分高达97.01%.温度和空气量对小麦秸秆和煤粉燃烧排放的EPFRs的种类、结构及衰减影响大,而样品含水率无显著影响.     

考虑物种权重校验保护太湖水生生物的铅基准

铅是一种有毒重金属元素,位列我国水中优先控制污染物"黑名单".我国水系众多,水生生物多样,研究保护区域水生生物的铅基准十分必要.太湖作为中国周边经济最发达、大中城市最密集且污染最严重的淡水湖泊之一,本研究选取8种太湖本土水生生物实验补充铅的急性毒性数据并两步外推得到慢性毒性数据.结合文献建立铅的本土毒性数据库,基于水体硬度对铅毒性的影响,建立硬度和毒性关系.考虑太湖生物区系和水质特征,采用物种权重敏感度分布方法,得到保护太湖水生生物铅的最大浓度基准值(CMC)和持续浓度基准值(CCC)值分别为50.04—58.87μg·L~(-1)和3.99—4.69μg·L~(-1);现行地表水铅的Ⅲ类标准限值(50μg·L~(-1))下受铅急性毒性和慢性毒性影响的生物比例分别为4.42%和23.00%.     

五氯酚钠对鲫鱼的急性毒性：悬浮颗粒物的影响

悬浮颗粒物在水生态系统中普遍存在,为了研究悬浮颗粒物对氯酚类化合物生物毒性的影响,以高岭土为模拟悬浮颗粒物,考察了不同浓度的悬浮颗粒物(0、25、50、100、250和500mg·L~(-1))存在条件下五氯酚钠(NaPCP)对鲫鱼(Carassius auratus)的毒性效应。等温吸附实验结果显示,悬浮颗粒物对水体中五氯酚钠的吸附作用不明显(P>0.05)。96h急性毒性实验结果显示,五氯酚钠对鲫鱼的96h-LC_(50)随颗粒物浓度([SS])的增加而减小,两者间的关系为LC_(50)=146.7exp(-[SS]/186.8)+121.7,r~2=0.99。等效线图法评价结果表明,悬浮颗粒物可增强五氯酚钠对鲫鱼的急性毒性,两者呈毒性增加作用。     

硫氰酸钠对斑马鱼毒性的评价

为了研究植物性饲料代谢产生的中间产物硫氰酸钠(NaSCN)对水生生物的毒性效应,首先将斑马鱼(Brachy danio rerio)暴露于NaSCN的8个浓度组中进行96 h-LC50急性毒性试验,测得其半致死浓度(96 h-LC50)为403 mg·L-1.再以安全浓度(1/10LC50.)为基准,等对数设置3个质量...     

冷藏技术对发光细菌活性及毒性测试性能的影响

由于发光细菌的在线毒性监测技术受到了细菌生物活性稳定性保持问题的制约,探索一种脱脂牛奶菌悬液冷藏复苏方法,以提高发光细菌活性的保持时间。比较了明亮发光杆菌新鲜菌液冷藏、冻干粉菌悬液冷藏和脱脂牛奶菌悬液冷藏对发光细菌生物活性的影响,同时,比较了不同渗透压调节液对菌悬液急性毒性测试的灵敏度和稳定性的影响。结果表明,质量分数为25%的脱脂牛奶可提高发光细菌生物活性的稳定性,菌悬液冷藏7d后复苏,相对发光率仍可达92%。2%NaCl和10%蔗糖为渗透压调节液时,冷藏至第7天的发光细菌脱脂牛奶菌悬液对重金属毒性测试的灵敏度,与新鲜菌液基本相同,但添加蔗糖降低了其对有机物的测试灵敏度。利用发光细菌脱脂牛奶冷藏菌悬液对Zn~(2+)进行连续7d的毒性测试,EC_(50)的变异系数小于15%,结果稳定性良好。     

O3/UV降解喹啉过程中的毒性变化

利用发光细菌新鲜菌悬液进行毒性测试，研究了O3／UV降解喹啉过程中的毒性变化．研究表明，在选取的浓度范围内，无论是HgCl2还是喹啉，发光细菌发光抑制率(或相对发光量)与物质浓度的对数均呈线性关系．采用处于对数生长期初期的发光细菌进行毒性测试时的灵敏度和最低检测限都很理想，适合于毒性测试．O3／UV降解喹啉时，体系毒性出现先迅速上升并保持一段时间随后缓慢下降然后又缓慢上升的现象．O3／UV降解喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物，这些产物是导致体系毒性上升的主要因素。     

应用模式生物检测饮用水源颗粒物的毒性效应

悬浮颗粒物在自然水体中广泛存在,大量小颗粒物(粒径<1μm)可吸附、聚集水中多种污染物,从而形成新的复合污染,影响水生生态系统。已有研究表明,颗粒物粒径越小,传统饮用水处理工艺越难以去除,因此,其表面吸附的污染物也会随之残留在水体中,对饮用水安全产生影响。本研究对南京某自来水厂进水和出水中的颗粒物进行了测定和对比,并选用3种不同种类的模式生物包括发光菌(Photobacterium phosphoreum)、纤细裸藻(Euglena gracilis)和蚕豆(Vicia faba L.),对饮用水源水中不同粒径颗粒物的毒性效应进行了测试。结果表明,传统水处理工艺对小颗粒物(粒径<1μm)的去除效果并不理想;经传统水处理工艺处理后,出水仍显著抑制发光菌发光强度以及纤细裸藻生长,对蚕豆的污染指数较高,可能存在一定健康隐患;进水中颗粒物粒径<1μm组对发光菌发光强度和纤细裸藻生长的抑制效应显著大于粒径≥1μm颗粒物组,蚕豆根尖的污染指数也更高,毒性更强。本研究结果可为饮用水的生物毒性检测和水处理工艺改良提供参考。     

基于发光细菌的细颗粒物(PM_(2.5))可溶性提取液综合生物效应测试方法及其应用

为科学评估PM_(2.5)对生物体综合生物效应,研究建立了利用费氏弧菌检测PM_(2.5)水溶性提取液的毒性测试方法,确立了PM_(2.5)样品提取液发光细菌毒性测试实验质量控制办法。对春节烟花爆竹燃放和沙尘污染过程的PM_(2.5)实样测试表明:烟花爆竹燃放期间的PM_(2.5)样品提取液发光抑制率值与微量金属元素等有毒有害组分浓度显著相关;沙尘污染期间的PM_(2.5)样本提取液中地壳元素浓度和发光抑制率值显著不相关。     

有机污染物对水生生物毒性作用机理的判别及影响因素

有机污染物对水生生物急性毒性作用机理的判别及影响因素是定量结构与活性相关研究的基础,对准确预测有机污染物对水生生物的毒性具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组在该领域的研究成果,系统地总结了有机污染物对水生生物的急性毒性作用机理、毒性作用机理的判别方法、及影响毒性作用机理判别的因素.有机污染物对水生生物的急性毒性作用机理可分为非极性麻醉型、极性麻醉型、反应型和特殊作用型;化合物的毒性比率、毒性临界值和结构警示是目前判别毒性作用机理的主要方法;有机化合物的生物富集、非生物转化、生物代谢、离子化率和溶解度是毒性作用机理判别的主要影响因素.     

十二烷基苯磺酸钠淡水水质基准初探及生态风险评估

十二烷基苯磺酸钠(LAS)是一种常用的洗涤剂,具有难降解和易残留等特点,是我国水体中普遍存在的有害物质.当水中LAS浓度过高时,会对淡水水生生物的生存产生不利影响.以LAS为研究对象,结合我国淡水水生生物组成特征,筛选国内外文献中有关LAS水生生物毒性数据,涵盖5门12科19种,共40个急性毒性数据.运用毒性百分数排序法(SSR)和物种敏感度分布曲线法(SSD)进行推导,结果表明,利用SSR法推导得出基准最大浓度(CMC)为0.56 mg·L-1、利用急慢性比(取10)求得基准连续浓度(CCC)为0.11 mg·L-1;利用SSD法得到CMC为0.58 mg·L-1,CCC为0.12 mg·L-1.2种方法结果相近,从安全角度考虑,选取SSR法所求的水质基准为最终结果.风险评估结果显示,我国水体中存在LAS潜在生态风险,且主要集中在城市水体中.     

基于物种敏感性分布的保护海水水生生物的石油烃急性毒性基准研究

溢油污染对水生生物的危害以及分散剂使用对原油毒性的影响一直是溢油应急响应及危害评估时关注的焦点。本研究收集筛选了基于标准测试方法的90组急性毒性数据(LC50/EC50),其中37组毒性数据来自15种油品的水容纳组分(water accommodated fraction,WAF),53组来自11种化学分散剂与15种油品的分散液(chemically dispersed water accommodated fraction,CEWAF),应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法推导了基于水生生物保护的石油烃总量(total petroleum hydrocarbon,TPH)的急性毒性基准值,同时还分析了分散剂和不同暴露方式对原油毒性的影响。结果显示,以名义浓度(nominal concentrations)所表示的毒性结果可能高估分散剂对原油毒性的影响,基于CEWAF和WAF的LC50/EC50所推导的有害浓度(HC5s)差异较小,计算出的保护水生生物TPH急性毒性基准值为0.38 mg·L-1(TPH);鱼类对原油污染的响应明显敏感于甲壳类;同时证明了SSD方法在溢油毒性评估及风险阈值推导中具有可行性和合理性。     

UV与UV/H2O2降解水中马拉硫磷的机理及毒性变化

本文以马拉硫磷作为研究对象,利用高效液相色谱串联飞行时间质谱仪(HPLC-TOF/MS)鉴别出其在单独UV和UV/H_2O_2降解过程中主要产物的分子结构,进而结合产物生成量的变化推导出可能的降解路径.同时,利用发光细菌发光抑制法和AChE活性抑制法对降解产物综合生物毒性进行了评估.结果表明,利用单独UV降解马拉硫磷,其去除率达到90%时发光抑制率从23.5%降低至15.4%,AChE抑制率未见显著变化;而经UV/H_2O_2工艺处理后,在相同马拉硫磷去除率(90%)条件下,发光抑制率从23.5%升高至93.7%,AChE抑制率由22.1%升高至88.1%.由此可见,不同氧化过程会对马拉硫磷溶液的生物毒性产生显著影响,且目标污染物的去除率不能指示溶液毒性的变化.     

农药类化合物对大型溞的毒性作用模式:与基线毒性化合物比较研究

农药在控制有害生物的同时,对水生生态系统产生较大的毒性效应。本文通过实验获得了25种基线化合物对大型溞的急性毒性数据,并与57种农药类化合物对大型溞的急性毒性数据进行比较研究,同时根据体外浓度LC_(50)、生物富集因子BCF和体内临界浓度CBR的关系,计算了这些化合物在大型溞体内的临界浓度,研究了农药类化合物对大型溞的毒性作用机理。结果表明,基线化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值在一个很窄的范围波动,而农药类化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值范围广且较高。这说明多数农药类化合物对大型溞为反应性毒性作用模式。其中,除草剂对大型溞的毒性显著低于杀菌剂和杀虫剂对大型溞的毒性。这可能是因为除草剂主要通过干扰植物光合作用、植物激素或植物分子合成发挥毒性效应,从而导致其对大型溞的生理系统难以发生反应性毒性效应。而杀虫剂和杀菌剂主要通过干扰生物神经系统、生殖系统、呼吸作用或大分子合成发挥毒性效应,因此易与大型溞生理系统发生生物化学反应,从而具有较高的毒性效应。本文分别建立了除草剂、杀菌剂和杀虫剂对大型溞的急性毒性QSAR模型。除草剂对大型溞的急性毒性机理较简单,其毒性与化合物疏水性程度和离子化程度有关;而杀菌剂对大型溞的急性毒性主要与化合物的标准生成热和极性表面积有关;杀虫剂对大型溞的急性毒性作用机理较复杂,它们对大型溞的毒性效应与其和生物分子之间的氢键和范德华力有关。     

3种不同功效医药品活性成分对发光菌的毒性作用

因药物活性成分的环境残留引发的风险和健康问题成为公众关注的焦点。本文以海洋发光细菌为受试生物,研究了布洛芬、阿奇霉素、三氯生3种医药品的单一和联合毒性作用。结果表明,3种医药品对发光菌的EC_(50)值分别为:36.5×10~(-5)、30.26×10~(-5)和0.0155×10~(-5)mol·L~(-1);二元及多元混合体系对发光菌的EC_(50)值高于单一体系的毒性作用,进一步采用相加指数法(AI)、毒性单位法(TU)、混合毒性指数法(MTI)评价3种医药品多元体系的联合毒性的作用类型,取得了一致的评价结果。3种医药品的二元混合体系及多元混合体系的作用类型均属于拮抗作用,但拮抗作用的强弱不同,这与医药品不同药效官能团结构可影响其对微生物生理生化反应过程有关。研究3种医药品对发光菌急性毒性作用可为该类新型污染物的环境风险评价提供基础数据。     

CellSense生物传感器毒性分析系统应用研究

介绍了一种基于大肠杆菌(Escherichia coli)的CellSense生物传感器毒性分析系统,对其毒性分析条件进行了初步优化,并探讨了其在重金属离子生物急性毒性分析中的应用性能.结果表明,以p-苯醌为电子传递介质时,基于大肠杆菌的CellSense生物传感器具有良好的毒性分析特性,测试得Hg2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+四种金属离子的EC50分别为1.1、6.5、66.0和119.0μg·mL-1;呼吸基质的pH低于6.0和盐度(NaCl)高于3%(w/w)时,对E.coli的活性产生一定的抑制作用.