四环素对微囊藻生长及光合作用的毒性效应机制

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究四环素胁迫下蓝藻的生长和光合作用的变化和响应,有助于揭示其作用机制。为探究四环素对微囊藻的毒性效应,对培养在0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L~(-1)共7个浓度下的微囊藻的细胞数、叶绿素a含量、微囊藻光合系统Ⅱ(PSⅡ)快速光响应曲线(RLCs)及快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)进行了测定。结果表明,四环素处理7 d后,微囊藻的半致死浓度(LC_(50))为(0.571±0.036) mg·L~(-1)。随着四环素浓度的增加,微囊藻生长受到抑制,叶绿素含量减少,PSⅡ中单位反应中心失活。当四环素浓度高于0.5 mg·L~(-1)时,微囊藻Q_A~-到Q_B的电子传递被抑制,造成Q_A~-大量积累,影响PSⅡ的电子受体侧。然而,在低浓度四环素处理中,以吸收光能为基础的性能指数(PI_(ABS))、用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))和最大光化学效率(φ_(Po))显著升高,用于热耗散的量子比率(φ_(Do))显著降低。这些结果表明,低浓度四环素处理时,微囊藻能通过自身调节改变PSⅡ中能量配置,改变电子传递速率,提高光合效率,从而应对低浓度四环素胁迫,而当四环素浓度较高时,微囊藻的光合作用显著降低,生长受到抑制。     

共培养条件下菖蒲和铜绿微囊藻之间的化感作用

采用共生培养方法研究菖蒲(Acorus calamus)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)之间的化感作用.结果表明,初始密度为1.0×107ind mL-1的铜绿微囊藻与20 g L-1菖蒲共生培养时,菖蒲对铜绿微囊藻在一定程度上产生了化感抑制,但是铜绿微囊藻的生长作用占优势,d 20抑制率仅为16%.而在培养过程中,菖蒲叶绿素a含量逐渐减少,d20叶绿素a含量仅为对照组的27%;超氧化物歧化酶(SOD)活性在d 12开始明显降低,d 20仅为对照组的46%;丙二醛(MDA)含量呈现逐渐增加趋势,d 20为对照组的172%;而生物量仅为对照组的62%.研究表明高密度铜绿微囊藻可以诱导菖蒲产生氧化胁迫,引起细胞结构严重损伤,从而强烈抑制菖蒲的生长.     

赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的抑制机理

在光照条件下赖氨酸可以有效地抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,为了探讨其抑制机理,研究了不同含量赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的毒理效应.结果表明:赖氨酸对不同品系铜绿微囊藻生长的抑制效果为无毒藻株＞低毒藻株＞高毒藻株,抑制率为95.52%～49.69%.在抑制前期.赖氨酸对铜绿微囊藻细胞抗氧化系统(SOD、MDA)和细胞膜完整性都没有显著影响,但对细胞色素(叶绿素a和藻胆蛋白)以及细胞酯酶活性具有显著影响;在抑制后期,铜绿微囊藻细胞破碎死亡,各种指标都发生显著性变化.铜绿微囊藻对赖氨酸的响应并不产生细胞脂质过氧化等一般的毒理效应,它可能是一种有序变化的死亡过程.     

余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长抑制作用

以北京市污水处理厂二级出水为对象,考察了余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响.实验表明,0.2 mg·l~(-1)以上的余氯对铜绿微囊藻的生长有明显抑制效果,抑制率在培养第2天达60%-80%,第8天达99%,抑制效果持续60d.再生水中的氨氮浓度越高,余氯对铜绿微囊藻的抑制效果越差.氯的不同形态对铜绿微囊藻的生长抑制效果不同,氯对铜绿微囊藻的抑制效果优于氯胺.     

荇菜(Nymphoides peltatum)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应及其机制

构建了荇菜(Nymphoides peltatum)与以铜绿微囊藻为优势种的自然藻体共培养系统,分析系统中各藻种藻细胞密度、藻体叶绿素a含量、荇菜生长指标及水下[光]照度的变化;同时以荇菜种植水配置培养基,在适宜光照条件下培养铜绿微囊藻,分析藻类生长生理指标随时间的变化.结果表明:共培养系统中藻类总藻细胞密度显著下降(P<0.05),其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻细胞密度下降最为明显,40 d时比初始藻细胞密度减少了94.68%,而三角四角藻(Tetraedron minimum)数量逐渐增多,成为优势藻种,表明荇菜对铜绿微囊藻生长具有明显抑制作用.共培养系统中荇菜鲜重、水下20 cm深处光衰减率均与藻类叶绿素a含量呈显著负相关(P<0.05),表明藻细胞光合能力的大小与荇菜植株的生长及其产生的遮光作用密切相关.随培养时间延长,添加荇菜种植水的培养基中铜绿微囊藻藻细胞光密度值(D650)下降明显;叶绿素a、藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)相对含量均有不同程度的下降,培养9 d后4者相对含量分别降至5.27%、15.53%、21.11%和48.48%;藻细胞Ca2+Mg2+-ATP酶活性下降明显,表明荇菜种植水中存在着某种对铜绿微囊藻产生抑制作用的活性物质,通过对铜绿微囊藻光反应系统(PS Ⅰ和PS Ⅱ)的作用来阻碍藻细胞光合作用进程,抑制藻类生长,说明除了遮光效应外,分泌抑藻活性物质也是荇菜抑制铜绿微囊藻生长的重要机制.     

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。     

白玉兰落叶水浸出液抑制蓝藻生长和叶绿素荧光特性分析

利用浮游植物荧光仪对暴露于不同浓度白玉兰落叶水浸出液下微囊藻生长、最大光合作用效率(Fv/Fm)、实际光合作用效率[Y(Ⅱ)]、光能利用效率(alpha)和最大相对电子传递速率(r ETRmax)进行为期15 d的检测,分析白玉兰落叶浸出液对微囊藻的抑制效应和叶绿素荧光特性影响.结果发现,白玉兰落叶浸出液能有效抑制微囊藻的生长,呈明显浓度抑制型变化,抑藻能力随时间的延长而下降.低浓度(0.4、0.8、1.2、1.6 g·L-1)浸出液胁迫下,对微囊藻叶绿素荧光参数无显著影响;高浓度(2.0 g·L-1)浸出液胁迫下,在早期(4 d内)对荧光参数有极显著抑制作用.三维荧光图谱表明,在投量为2.0 g·L-1时,第15天色氨酸及酪氨酸荧光峰强度约为1.2 g·L-1投量情况下的1/3,同时腐殖酸的荧光峰强度减弱.第7—15天,藻细胞生长的半抑制浓度EC50值最小约为0.5—0.7 g·L-1.     

市政污水处理厂二级出水消毒前后对斑马鱼幼鱼的毒性

为了探究消毒副产物(DBPs)的氧化损伤和神经毒性作用,选择幼年斑马鱼作为模式生物,研究了市政污水处理厂二级出水和经次氯酸钠(NaClO)消毒后的二级出水对斑马鱼体内过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量和乙酰胆碱酯酶(Ach E)活性的影响。结果表明,暴露时间达到10 d时,MDA含量显著高于对照,且消毒后MDA含量增幅(91.43%)显著高于消毒前(44.36%);暴露时间达到15 d时,CAT活性被显著抑制,且消毒后抑制率(40.22%)显著高于消毒前(15.56%);说明消毒后暴露组对斑马鱼的氧化损伤强于消毒前。另外,消毒前后污水对Ach E活性抑制率分别为38.49%和48.50%,说明消毒后污水对斑马鱼的神经毒性更大。因此,经NaClO消毒后的市政污水处理厂二级出水中DBPs对斑马鱼的抗氧化防御系统和神经系统具有潜在影响。     

不同暴露方式下水生植物化感物质抑藻效应的比较研究

为研究水生植物释放的化感物质在生态水平上的有效作用模式,选择水生植物释放的壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸等不同类型化感物质,比较高剂量单次暴露与低剂量多次暴露对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响,探讨化感物质不同投加频次、剂量和光暗条件等对多次暴露抑藻效果的影响。结果显示,3种化感物质以2 h为间隔、分5次、每次添加0.5 mg·L-1的方式暴露时均表现出比以总剂量2.5 mg·L-1单次暴露更强的抑藻效果,在实验的第7天壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸的抑藻率是单次暴露组的1.8、1.1和1.6倍。以1 h间隔、10次暴露的壬酸和N-苯基-1-萘胺,抑制率随着单次添加量的减少而降低,但在单次暴露剂量低至0.1 mg·L-1时两种物质仍能显著抑制铜绿微囊藻的生长,第7天N-苯基-1-萘胺的平均生长抑制率仍可以达到50.25%。壬酸和N-苯基-1-萘胺在铜绿微囊藻生长的黑暗阶段多次暴露比在光照阶段的抑藻效果好,第3天的平均抑制率分别是是光照阶段的2.2和1.3倍。上述结果表明,水生植物释放的化感物质可以通过低剂量多次暴露实现比高剂量单次暴露更强的抑藻效果。因此,加强对化感物质多次暴露方式下抑藻作用的研究将推动自然环境中水生植物化感作用生态机制的进一步揭示,有利于指导水生植物化感作用的理论研究和实践应用。     

人工打捞对铜绿微囊藻生长影响的模拟试验

采用一次性培养的方式,在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的对数期和稳定期进行人工打捞模拟试验,通过测定培养液中藻细胞密度,研究人工打捞对铜绿微囊藻生长的影响。结果表明:不同生长阶段的人工打捞对铜绿微囊藻的后续生长影响差异很大;在对数期进行人工打捞,铜绿微囊藻仍可以较好地生长,并且随着打捞强度的加大,微囊藻进入指数生长期的时间延长,所达到的种群最大密度呈升高趋势;而在稳定期进行人工打捞,铜绿微囊藻很快就进入稳定期,抑制了其后续生长。藻体内丙二醛(MDA)积累量和超氧化物歧化酶(SOD)活性测定结果表明,人工打捞消除了微囊藻生长过程中的密度制约,延缓了藻细胞的衰老。     

Tetracycline antibiotics in the environment: a review

Tetracycline antibiotics are one of the primarily antibiotics groups used for veterinary purposes, for human therapy and for agricultural purposes. Amongst the different antibiotics used, more attention is paid to tetracycline’s as it exhibits serious environmental problems including ecological risks and human health damages. Due to their extensive usage, most of the actual evidence suggests that tetracycline antibiotics are omnipresent compounds found in different ecological compartments. After medication, more than 70 % of tetracycline antibiotics are excreted and released in active form into the environment via urine and feces from humans and animals. Their highly hydrophilic character and low volatility have resulted in significant persistence in the aquatic environment. Very few studies describe the fate and toxicity of tetracycline antibiotics in the environment. Here, we review several important issues with regard to: (1) the toxicity of these compounds on aquatic and terrestrial organisms; (2) their estrogenic effects; (3) their behavior in different ecological systems and; (4) the by-products generated during water treatment. These antibiotics residues promote the development of antibiotic resistant microorganisms, which can induce adverse effect to human health by increasing the risk of certain infections. Based on recent research results, the occurrence of tetracycline antibiotics in the environment inhibits the growth of some terrestrial and aquatic species. Besides, the residual concentrations of such drugs could affect steroidogenic pathway and consequently may cause endocrine disruption of aquatic species. Most of the wastewater treatment plants are not capable of removing effectively the tetracycline antibiotics. Therefore, there is a need to develop alternative processes to remove them from waters. Advanced oxidation processes have been proposed as alternative methods to ensure higher degradation and mineralization of tetracycline antibiotics are present in waters.     

三氯生对水生生物的毒性效应研究进展

三氯生(TCS)作为一种广谱抗菌剂,在个人护理品中的广泛应用,将使其不可避免地释放到水环境中.随着在河流、湖泊、河口系统等水环境以及水生生物体内检测到TCS,TCS对于水生生物的生态毒理效应引起了学者们的广泛关注.本文概述了TCS在水环境及水生生物体内的赋存状况,归纳总结了TCS对水生生物的急性毒性、亚急性毒性、酶及基因毒性、内分泌干扰性及其降解产物毒性,最后展望了TCS对水生生物的生态毒理效应这一研究领域的发展方向.     

沉积物中2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)在铜锈环棱螺体内的毒代动力学及其繁殖毒性

多溴联苯醚(PBDEs)是一种全球性的新型持久性有毒污染物,沉积物中高浓度的PBDEs是水生态系统的巨大风险源,2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在PBDEs同系物中,目前分布最广,生物毒性最强。为评价沉积物中BDE-47向底栖动物体内转移的潜力及其对底栖动物的潜在繁殖毒性,将实验室培养的铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)暴露于BDE-47加标沉积物中,研究了BDE-47在铜锈环棱螺体内的毒代动力学特性及其对铜锈环棱螺潜在繁殖力的影响。结果表明,铜锈环棱螺对沉积物中BDE-47吸收较快,代谢速度相对较慢,BDE-47在铜锈环棱螺体内具有较强的生物积累性。生物积累达理论平衡时,铜锈环棱螺体内BDE-47浓度为1440.67ng·g-1(以样品干质量计)。BDE-47在铜锈环棱螺体内的生物积累和生物净化过程较好地符合一级动力学模型,摄入速率常数、清除速率常数和生物-沉积物累积因子分别为0.10、0.038和2.75,生物半衰期为18d。铜锈环棱螺体内BDE-47达到90%稳定状态所需的理论时间约为60d。低浓度BDE-47(160ng·g-1)暴露对铜锈环棱螺的潜在繁殖力没有影响,但当浓度≥640ng·g-1时,铜锈环棱螺的繁殖力下降50%,这表明BDE-47对铜锈环棱螺具有繁殖毒性。铜锈环棱螺可作为指示沉积物中底栖生物长期暴露于BDE-47的良好检测模型。     

硫丹的环境行为及水生态毒理效应研究进展

有机氯农药硫丹作为一种典型的持久性有机污染物(POPs)曾广泛应用于农业生产,我国曾大量使用。硫丹作为一种重要的污染物通过地表径流、淋、溶、干/湿沉降等方式进入水体,在直接影响大型水生植物和浮游藻类的同时,给鱼类等水生动物也带来了一定的毒性效应。由于其半衰期较长、迁移能力强、富集性高,在水体环境中已普遍检测出硫丹的存在,因此,对硫丹的水生生态安全性评价显得十分重要。硫丹对水生生物具有高毒性,它可影响生物正常受体配体作用、损伤生物膜、影响活性氧代谢并具有潜在的内分泌干扰作用。本文介绍了硫丹的环境行为效应,并综述了硫丹对水生生物的毒性及几种致毒机制,展望了该领域今后的研究重点和方向。     

Efficient removal of tetracycline by CoO/CuFe2O4 derived from layered double hydroxides

Environmental Chemistry Letters - Health concerns have been raised over the excessive occurrences of antibiotics such as tetracycline in aquatic environments. Adsorption is a simple and cheap...     

重金属对水生生物的生态毒理效应及生物耐受机制研究进展

近年来,随着国民经济的快速发展,重金属以其特有的性质而被大量的应用于生产生活当中,同时也由于各种原因造成了水体重金属污染现象。水体重金属污染不仅对水生生物的生长和繁殖造成了严重的威胁,同时也威胁到人类的健康。因此,重金属污染具有潜在的生态与健康风险。本文主要概括介绍了重金属对水生植物、动物、微生物的生态毒理效应以及水生生物对重金属的各种耐受机制,展望了重金属对水生生物生态毒理效应的未来研究重点和方向。     

不同类型水生植物群落对铜绿微囊藻的化感作用

通过将不同类型水生植物群落种植水与藻类共同培养的方式研究了4种植物群落（群落A：梭鱼草Pontederia cordata＋黄菖蒲Iris pseudacorus-水罂粟Hydrocleys nymphoides;群落B：梭鱼草＋溪荪Iris sanguinea＋黄菖蒲;群落C：梭鱼草＋溪荪-大薸Pistia stratiotes;群落D：白花水龙Jussiaea repens-大薸＋水罂粟）对铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的化感作用。研究结果表明：4种植物群落种植水对铜绿微囊藻均具有较强的抑制作用,且随着群落种植时间的延长,种植水对铜绿微囊藻的抑制作用越强。4个植物群落对铜绿微囊藻生长的抑制作用由大到小依次是：群落A,群落B,群落C,群落D。     

水体中重金属镉和锌对大型蚤联合毒性效应的初步研究

为了初步探讨重金属镉(Cd)和锌(Zn)对水生生物的联合毒性效应,以大型蚤(Daphnia magna)为研究对象,以蚤体内的金属硫蛋白(MT)含量为毒性指标,研究了重金属Cd和Zn对大型蚤的联合毒性作用.结果表明:Cd和Zn单独暴露下,大型蚤体内MT含量随水体中重金属浓度升高而升高,呈幂函数关系;Cd和Zn联合暴露下,蚤体内MT含量随联合浓度的升高呈先上升后下降趋势;在较低浓度时Cd、Zn表现为协同作用,在中等浓度时表现为相加作用,在较高浓度时表现为拮抗作用;MT可作为Cd、Zn联合毒性评价的敏感指标.     

地表水中抗生素复合残留对水生生物的毒性及其生态风险评价

针对上海地区地表水中混合并持久残留的抗生素对水生态的危害,测试了3种主要被使用的抗生素(磺胺甲恶唑,SMZ;土霉素,OTC;氟苯尼考,FF)对4个不同营养级的水生生物代表种(蛋白核小球藻、费氏弧菌、大型蚤和斑马鱼胚胎)的单一毒性和联合毒性,并进一步对生态风险进行评估来探究抗生素对水生态系统的综合作用。研究表明:水生生物对单一抗生素暴露的毒性敏感顺序为:蛋白核小球藻斑马鱼胚胎费氏弧菌大型蚤。用联合指数(CI)来评价抗生素二元混合物之间的相互作用时发现对于不同水生模式生物,抗生素之间的相互作用方式以拮抗作用(CI1)为主。通过与浓度加和(CA)和独立作用(IA)2个传统模型的预测效果比较,发现CI模型能准确预测到抗生素联合毒性偏离相加作用。由于养殖废水中这3种抗生素的含量均远高于其他水体(如黄浦江、长江口、工厂废水),其对不同营养级的水生生物均表现出较高的风险性,需要对养殖废水采取相应的风险削减措施;相比之下,其他水体中抗生素对费氏弧菌、斑马鱼胚胎、大型蚤均表现出低风险,但是对蛋白核小球藻仍具有一定的风险性,需要警惕抗生素对水体初级生产者的风险性。     

水蚤分子生态毒理学研究进展

水蚤是广泛分布于各类淡水水体中的浮游动物,在水生生态系统中具有重要地位,也是水生毒理学研究中常用的模式生物。近年来,分子毒理学的发展为水蚤生态毒理学研究提供了新的工具和研究思路。本文分别从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表观遗传组学方面,综述了不同环境污染物(重金属、农药和杀菌剂等有机污染物、环境激素类化合物、纳米材料和藻毒素等)对水蚤的生态毒理学效应及分子机制,为通过水蚤生态毒理学研究进行环境污染生物标志物筛选及生态风险评估提供参考。