莱茵衣藻的双酚A毒性效应及生物富集和降解作用研究

为探究双酚A(BPA)对藻类的毒性及藻类对BPA的生物富集和降解作用,以模式生物莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为实验材料,设置了6组不同浓度的BPA(0、4、6、8、10和12 mg/L),测定了莱茵衣藻的生长速率、叶绿素质量浓度、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)等典型指标,并进一步用高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)测定了BPA在藻细胞内、培养基内的含量随时间的变化。结果表明:BPA浓度为4~6 mg/L时,衣藻的生长速率及叶绿素质量浓度受到刺激而升高,高于10 mg/L时,二者都受到抑制而降低;与空白组相比,实验组衣藻细胞中MDA的含量随BPA暴露浓度和暴露时间的增大而逐渐升高;SOD和CAT活性随着BPA浓度和作用时间的变化基本呈现为从诱导到抑制的动态过程;莱茵衣藻对BPA具有较弱的富集能力,BPA浓度为6、8、10 mg/L时,藻细胞在96 h时分别达到最大富集量20、120、140μg/g鲜重和最大生物富集系数(BCF)4.40、31.55、17.74;莱茵衣藻对BPA亦具有一定的降解能力,浓度为6、8、10 mg/L的BPA在96 h内分别有20.12%、35.44%和9.28%被藻降解,日平均生物降解量分别为0.30、0.71和0.23 mg/L。     

双酚A降解菌的分离鉴定及降解基因的定位

从土壤中分离到一株双酚A降解菌W2。该菌可在饱和的双酚A溶液里以其为唯一碳源与能源生长。具有较强的双酚A降解能力。通过16SrDNA序列分析与形态与生理生化分析,该菌株为假单胞菌。通过质粒丢失实验、质粒转化实验证明该基因位于一个19kb左右的质粒上。     

四溴双酚A降解技术的最新研究进展

作为目前产量和使用量最大的溴系阻燃剂,四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)在其生产、使用及处置等环节会被释放到环境中,由于四溴双酚A具有持久性、累积性和生物毒性等特性而对人类健康和生态环境造成威胁。文章在简单介绍四溴双酚A主要性质和毒性的基础上,结合近几年国内外的研究现状,综述了四溴双酚A在光降解、微生物降解和高级氧化等技术的最新研究进展,并对目前存在的问题及未来的研究方向进行了讨论与展望。     

双酚A降解菌的分离鉴定及其降解特性

从好氧堆肥反应器的渗滤液中分离到1株降解内分泌干扰物双酚A的细菌B-16.经过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,该菌株初步鉴定为Achromobacter xylosoxidans.通过摇瓶实验考察了生长条件对双酚A降解的影响,得出该菌株降解双酚A的最佳条件是接种量为0.6%,初始pH值为7.0,温度为30℃.在该条件下,对菌株B-16对不同初始浓度双酚A的降解反应过程进行动力学分析,该降解反应在低浓度(3、5、10mg/L)时符合一级反应动力学特征,而在较高底物浓度(20 mg/L5、0 mg/L)下不能用一级反应动力学描述,双酚A的降解率在初始浓度为10 mg/L时达到最大值46.93%.     

狐尾藻降解双酚A内生菌的分离鉴定及降解特性

该研究从沉水植物狐尾藻中分离筛选到1株可降解环境内分泌干扰物双酚A(BPA)的内生细菌Hu32。通过摇瓶实验进行了菌株降解条件的优化和降解特性的探索,发现菌株降解初始浓度为10 mg/L,BPA的最佳条件为接种量为1%,初始pH值为6.0,温度为25℃。在该条件下,菌株最大生长浓度OD_(600)达到0.22,3 d对10 mg/L,BPA的降解率达到(47.17±1.22)%。经过对其形态特征和16S rRNA基因同源性序列分析,该菌株初步鉴定为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)。这是首次从沉水植物中分离到新型可降解BPA的内生菌,有助于了解水生植物对BPA污染水体的修复机制,为进一步阐明水体中BPA的生态归趋奠定基础。     

四溴双酚A厌氧共代谢降解性能研究

基于厌氧共代谢原理构建反应器,分析厌氧共代谢强化四溴双酚A（TBBPA）的转化机理.研究发现,当TBBPA浓度为75μg/L时,TOC和TBBPA去除率都达到最高,分别为88.6%和81.7%;当TBBPA浓度为25μg/L时,生物半衰期最低,为21.97h.根据检测到的中间代谢单环产物3,4-二甲氧基苯甲酸甲酯和TBBPA代谢途径分析可推测TBBPA在厌氧共代谢体系中实现了深度降解,且固氮弧菌属和毛球菌属对TBBPA的厌氧生物降解起到了主要作用.     

藻对酚类物质的吸附降解研究进展

酚类物质的广泛用使其成为水体、沉积物以及水生生物体等环境介质中普遍检出的有机污染物,引起公众极大的关注。目前,关于藻类在酚类物质污染修复方面的研究工作取得了重要进展。文章综述了藻生物质吸附剂生物吸附和活藻生物富集、转化及降解酚类物质的最新研究动态,比较分析了吸附、降解2种去除途径的特性、影响因素和机理,并对固定化藻和藻菌混合体的应用、降解途径、吸附机理等方面的研究趋势进行了展望。     

环境中四溴双酚A降解技术的进展研究

四溴双酚A(TBBPA)作为一种常见的溴系阻燃剂(BFRs),广泛应用于印刷电路板、绝缘电线以及各种聚碳酸酯塑料中,也是目前全球产量和使用量最大的溴系阻燃剂.由于TBBPA具有持久性,生物累积性和毒性,严重威胁了人类健康和生态系统安全,近年来已经被认定是一种值得探讨与关注的环境内分泌干扰物,TBBPA作为一种新的"POPs问题"成为了目前降解技术研究的热点.通过综合国内外的相关研究,对TBBPA的物理降解、化学降解,生物降解等降解技术进行了综述,并对存在的问题及未来的研究方向进行了讨论与展望.     

四溴双酚A在鲫鱼不同器官中的分布、富集及病理研究

研究了将鲫鱼(Carassius auratus)长期暴露于不同浓度的四溴双酚A(TBBPA)后的器官组织分布和浓缩富集系数,同时对不同暴露时间的鲫鱼不同器官病理切片进行了观察.结果显示,各浓度组鲫鱼肝脏和肾脏的TBBPA含量都表现出先升高后下降的趋势,鳃和肌肉中TBBPA含量只有在高浓度时呈现相同的趋势.病理切片显示鲫鱼肝脏、肾脏和鳃等器官组织均表现出时间-剂量依赖性的病理损伤,在相同暴露浓度下,雄鱼的性腺损伤程度高于雌鱼.     

环境激素双酚A释放及降解进展

通过对环境激素双酚A的概念、危害、应用、释放、降解与去除的介绍,指出在今后的科研工作中,加强双酚A降解菌的筛选,并研究其生理、生化、遗传特性,对从分子水平了解其降解机制以及构建高效工程菌具有重要意义。     

Toxicity of the xenoestrogen nonylphenol and its biodegradation by the alga Cyclotella caspia

Alkylphenols (APs), the breakdown products of alkylphenol polyethoxylates that are widely used as surfactants, have been proven to exert estrogenic effects. With industrial development, higher concentrations of APs are discharged into aquatic environments. Nonylphenol (NP), the most noxious AP, is included in the blacklist of several countries. The toxicity of NP to the alga Cyclotella caspia and the biodegradation of NP by C. caspia were studied in the laboratory. The median effective concentration at 96 hr (96 hr EC50 ) of NP for C. caspia was found to be 0.18 mg/L. Five toxicity and three degradation indices were selected for toxicity and biodegradation experiments, respectively, in five or three concentrations of NP set by the 96 hr EC50 of NP. The algal growth rate and chlorophyll a contents decreased as NP concentration increased. The main manifestations of morphological deformity of the cells included volume expansion and the presence of cytoplasmic inclusions (lipid droplets). The abnormality rate of the cells increased with NP concentration and time, and was 100% at 0.22 and 0.26 mg/L of NP after 192 hr of culture. Superoxide dismutase activity initially increased and then declined at a higher NP toxicity of greater than 0.18 mg/L. After 192 hr of culture, the biodegradation rates of NP by C. caspia with initial concentrations of 0.14, 0.18, and 0.22 mg/L were 37.7%, 31.7%, and 6.5%, respectively. The kinetic equation of C. caspia biodegradation on NP was correlated with algal growth rate and initial NP concentration.     

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

我国淡水水体中双酚A(BPA)的生态风险评价

双酚A(BPA)对水生生物有多种毒性效应,其中雌激素作用尤为显著.本研究依据BPA对水生生物是否有雌激素效应,把数据分为两类,并通过商值法、安全阈值法、商值概率法以及联合概率曲线法评价了我国淡水水体中BPA对水生生物的风险程度.结果表明,采用4种评价方法得出的结果相近,我国淡水生物对BPA的雌激素效应较BPA对水生生物的其他毒性作用更为敏感;安全阈值法较商值法、商值概率法、联合概率风险评价法误差较小,评价结果更为可信.用安全阈值法评价结果表明,以BPA的雌激素作用为效应终点时,水生生物长期暴露于我国淡水环境中,我国64.70%的淡水水体有导致超过5%的水生生物受到雌激素作用的风险,BPA安全浓度上限为15.72 ng·L-1;而水生物种短期暴露于我国淡水环境中,我国20.43%的淡水水体有导致超过5%的我国淡水生物受BPA雌激素作用的干扰,此时BPA安全浓度上限为2.24×102ng·L-1.     

Assessment of Bisphenol A (BPA) neurotoxicity in vitro with mouse embryonic stem cells

The adverse effects of environmental pollution on our well-being have been intensively studied with many in vitro and in vivo systems. In our group, we focus on stem cell toxicology due to the multitude of embryonic stem cell (ESC) properties which can be exerted in toxicity assays. In fact, ESCs can differentiate in culture to mimic embryonic development in vivo, or specifically to virtually any kind of somatic cells. Here, we used the toxicant Bisphenol A (BPA), a chemical known as a hazard to infants and children, and showed that our stem cell toxicology system was able to efficiently recapitulate most of the toxic effects of BPA previously detected by in vitro system or animal tests. More precisely, we demonstrated that BPA affected the proper specification of germ layers during our in vitro mimicking of the embryonic development, as well as the establishment of neural ectoderm and neural progenitor cells.     

双酚A体外类雌激素活性评价及其作用机制的初步研究

采用体外MCF-7细胞增殖试验检测了双酚A(BPA)的类雌激素活性，并用生长曲线分析、细胞周期分析、他奠昔芬拮抗试验和凋亡检测对其作用机制进行了初步探讨。结果显示BPA有明显刺激MCF-7细胞增殖的类雌激素活性；细胞周期分析BPA组细胞增殖指数均明显高于溶剂对照组；BPA刺激MCF-7细胞增殖的类雌激素活性可被Tam拮抗：BPA能明显抑制MCF-7细胞凋亡的发生。结果提示BPA刺激MCF-7细胞增殖的类雌激素活性作用机制可能是BPA与雌激素受体结合后，影响细胞增殖及细胞凋亡过程，从而产生一系列生物效应。     

单歧藻富集和降解烷基酚类化合物的动力学过程

选择单歧藻(Tolypothrix)研究其对苯酚、邻甲酚、间甲酚和4-辛基酚的生物富集过程及生物降解动力学。5d内单歧藻的生长经历了停滞期、对数期、静止期3个阶段;苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚的生物富集因子(BCF)平均值为4 59,3 87,5 82,292 48,与KOW值线性相关;单歧藻平均每天降解苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚分别为2 54,3 17,1 84,0 16mg L;用新近提出的二级反应动力学方程拟合其降解过程,得到它们的生物降解二次动力学常数K分别为0 386,0 500,0 254,0 023,K值由污染物的初始浓度决定并与分子量(M)线性相关,K=-0 003M+0 69,R=0 87,N=4。      

改性活性炭对水溶液中双酚-A的吸附研究

采用HNO3、NaOH及高温N2对商用炭WV A1100进行表面改性处理,并利用BET、XPS、pH.及Boehm方法对活性炭进行物化表征.结果表明,HNO3改性明显降低了W20的比表面积,增加了其表面酸性含氧官能团数量,使等电点(pHpae)由4.95降至1.50;高温N2和NaOH改性处理后炭表面化学性质变化与HNO3氧化基本相反,pHp.升至近中性,其中高温N2处理降低了43.81%的表面积.另外,活性炭对双酚-A(BPA)的吸附实验结果表明,吸附体系中溶解氧的存在不会促使BPA在W20表面发生酚氧自由基氧化耦合,并且原炭W20、高温N2和NaOH改性处理后炭对BPA的吸附等温线结果满足Langmiur模型,而HNO3改性炭的吸附行为更符合Freundlich模型,其中高温N2改性炭表现出最好的吸附BPA能力,饱和吸附量值达到了526.32mg/g,是能力最差炭(HNO3改性)的3倍,结合表征结果分析得出,在吸附体系中炭表面的憎水性和静电荷密度,是控制分子态BPA吸附过程的主要因素,即吸附主要遵循π-π理论.     

负载多壁碳纳米管的多孔Ti/SnO2-Sb-Ni电极电催化氧化双酚A

为发展废水中双酚A（BPA）的处理技术和保护水环境安全,采用“电沉积-热分解”法制备负载多壁碳纳米管（MWCNTs）的多孔Ti/SnO₂-Sb-Ni电极,研究了电极对BPA的去除能力、动力学特征和矿化效率,初步分析了BPA的降解途径.结果表明,当浸渍液中n（Sn）∶n（Sb）∶n（Ni）为100∶10∶1、ρ（MWCNTs）为0.8g·L^-1时,制备的电极对BPA的去除效果最好;负载MWCNTs使得电极表面的晶体尺寸更小,可增大电极的比表面积,为电催化反应提供更多的活性位点,进而提高电极的电催化效率.当c（Na₂SO₄）为10mmol·L^-1、反应液初始pH为5和电流密度为50 mA·cm^-2时,对50 mg·L^-1的BPA降解60 min时去除效率达到99.76%;去除过程符合一级反应动力学方程,速率常数为0.096 min^-1;电解120 min时,TOC去除率达到67.01%.采用液相色谱-串联质谱分析法（...     

处理BPA模拟废水的SBR工况参数对污泥有机毒性的影响研究

在处理双酚A(BPA)模拟废水的序批式活性污泥系统(SBR)反应器中,保持进水COD含量均为300 mg·L-1左右,通过改变水力停留时间HRT从12~8 h,污泥龄SRT从20~10 d,考察污泥有机毒性和其他水质指标的变化.试验分析了空白组和40 mg·L-1初始浓度BPA对照组在不同工况条件下周期末出水COD值、污泥有机毒性分布规律以及稳定期单周期内COD值和污泥有机毒性的变化趋势.结果表明,缩短水力停留时间和污泥龄有利于活性污泥降解BPA,并消减稳定期污泥的有机毒性;出水COD稳定在50 mg·L-1左右,且水相和泥相均无BPA残留.在应用PCR-DGGE技术分析SBR系统内微生物菌群多样性和不同样品间的相似性过程中,得出污泥总毒性抑制率与微生物多样性呈负相关性关系,进水成分的不同和运行参数改变是导致污泥总毒性差异的主要原因.     

泥沙对双酚A的吸附及其影响因素研究

以黄河泥沙为例,用SPE HPLC MS MS的方法分析了双酚A在泥沙上的吸附规律及其影响因素.结果表明,由于黄河泥沙碳酸盐含量较高,双酚A的等温吸附规律不能用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述;去除泥沙中碳酸盐后,泥沙对双酚A的吸附量增加,且其吸附规律可用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述.泥沙总有机质含量和可溶态有机质含量都会影响双酚A的吸附,沉积物和悬浮物对双酚A的吸附量分别与其可溶态有机质含量负相关;由于价态不同,钙离子和钾离子对双酚A的吸附影响规律相反,随着钙离子浓度的增加双酚A吸附量亦增加,而随着钾离子浓度的增加双酚A吸附量却减少.