氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

三唑酮对大型溞21天慢性毒性效应

三唑类杀菌剂是一种在农业上广泛应用的广谱性杀菌剂。三唑类杀菌剂在农田施用后能够向土壤深处迁移和扩散,从而污染土壤和地下水体,因此三唑类杀菌剂对土壤生态环境能够造成一定的破坏。选择三唑酮为研究对象,参照经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Developement,OECD)标准方法研究三唑酮对大型溞的慢性毒性效应。21d慢性毒性研究结果表明,大型溞繁殖指标-内禀增长率是对三唑酮最为敏感的毒性参数。其慢性毒性下限值(LCL)和慢性毒性上限值(UCL)分别为40和80μg·L-1。三唑酮对于第2代大型溞,染毒的影响比对第1代的影响更大。对第2代恢复的大型溞除了第1次产卵数没有显著性差异,其他指标都有所变化,这说明毒物被转移到子代中。     

三唑酮对大型溞21天慢性毒性效应

三唑类杀菌剂是一种在农业上广泛应用的广谱性杀菌剂.三唑类杀菌剂在农田施用后能够向土壤深处迁移和扩散,从而污染土壤和地下水体,因此三唑类杀菌剂对土壤生态环境能够造成一定的破坏.选择三唑酮为研究对象,参照经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Develop...     

典型杀虫剂类内分泌干扰物对水生溞类的毒性效应研究进展

内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals, EDCs),尤其是具有内分泌干扰效应的杀虫剂,因能显著影响水生生物的生长发育和生殖系统,其潜在生态毒性效应引起了人们的广泛关注。溞类在水生生态系统食物链中起着重要的连接作用,更易受到水体中残留的杀虫剂类EDCs的影响,其毒性效应在水生生态系统毒理学研究中有着重要的意义。本文重点综述了杀虫剂类EDCs对溞类产生的生长发育毒性和生殖毒性,从酶活性变化角度分析由此产生的氧化应激和神经毒性,并在基因表达水平上揭示其毒性作用机制,发现杀虫剂类EDCs通过扰乱神经系统和内分泌系统发挥作用,并展望了杀虫剂EDCs在联合毒性、多代效应的研究前景,旨在为研究杀虫剂类EDCs对大型溞的毒性作用和生态环境风险评估提供依据。     

可离子化有机污染物对大型溞的毒性及QSAR研究

取代苯酚、苯胺和苯甲酸类化合物是在环境水体中具有较强生物毒性的芳香族可离子化有机化合物,它们在水体中对水生生物和水生生态系统都有较大危害。测定此类化合物在p H值为6、7.8和9的条件下对大型溞的24 h急性毒性,计算化合物在不同p H值条件下的中性态分子所占比例F0。研究毒性与F0的相关性,结果表明F0对取代苯酚和苯甲酸类化合物的毒性的影响较大而对取代苯胺毒性的影响很小。对于卤代苯甲酸类化合物,毒性与疏水性的相关性较好,但是羟基苯甲酸类化合物的毒性与疏水性参数的相关性很差,引入量子化学参数EHOMO和取代羟基个数NOH,可以改进苯甲酸类化合物的模型的质量。     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

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。     

水体沉积物结合态镉对大型溞（Daphnia magna）的生物毒性研究

选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,以大型溞体内金属积累量、金属硫蛋白含量和死亡率作为测试指标,考察了上覆水体系与水柱-沉积物共存体系中金属镉(Cd)的毒性状况,探讨了水体沉积物中重金属的生物毒性作用机制.结果表明:暴露于水柱-沉积物共存体系和上覆水体系中的大型溞体内的生物积累量均随沉积物Cd含量的升高而升高,且前者显著高于后者,说明沉积物中的Cd可通过食物吸收等途径对生物体致毒、致害;暴露于两种体系中的大型溞体内的MT含量在低浓度条件下随沉积物中Cd含量的升高而升高,当Cd含量高于800μg·g-1时MT含量大幅度下降,并且两体系之间无显著差别;暴露于两种体系中的大型溞幼溞死亡率无显著差别.上覆水中溶解态Cd和沉积物中可交换态Cd是对水生生物重要的毒性影响形态.     

氧化石墨烯遗传毒性的实验研究

研究氧化石墨烯(GO)的遗传毒性,考察其致突变作用,为GO在生物领域的安全应用提供依据。采用Ames试验、体外CHL细胞染色体畸变试验和小鼠体内染色体畸变试验,分别在细菌水平、细胞水平及整体动物水平研究GO的遗传毒性。GO各剂量组的Ames试验结果为阴性。CHL试验中,CHL细胞染色体畸变率随GO浓度的增加而升高,其中1.000 mg·mL~(-1)剂量组(+S_9)和0.500 mg·mL~(-1)剂量组(-S_9)畸变率显著升高(P 0.05)。小鼠骨髓细胞染色体畸变试验中,骨髓细胞染色体畸变率同样随GO浓度的增加而升高,1.000和0.500 mg·kg~(-1)剂量组的畸变率显著提高(P 0.05)。虽然Ames试验结果没有反映出GO的遗传毒性,但在体外及体内染色体畸变试验中,GO均表现出对哺乳动物细胞染色体有潜在的遗传毒性。     

敌草快对藻类和溞类的急性毒性及其水中含量测定

敌草快是一种非选择性、广谱的联吡啶类触杀性除草剂,主要通过干扰植物细胞膜、破坏光合作用而快速发挥效果。为探究敌草快对水生生物的毒性,测定了该化合物对羊角月芽藻和大型溞的急性毒性,并建立了高效液相色谱法测定水中敌草快含量的方法。结果表明:检测方法在1.00×10-2~3.00×10-2mg a.i.·L-1范围内的线性相关系数为0.99995,添加回收率在90.3%~109%之间,相对标准偏差(RSD)为1.10%~10.3%,保留时间在7.2 min左右。按实测浓度和理论浓度分别计算敌草快对羊角月芽藻的72 h的半数效应浓度EyC50(72 h-EyC50),分别为3.16×10-2mg a.i.·L-1和3.32×10-2mg a.i.·L-1,均为高毒;对大型溞48 h的半数效应浓度EC50(48 h-EC50)分别为1.18×10-2mg a.i.·L-1和1.33×10-2mg a.i.·L-1,均为剧毒。     

3种农药对大型溞的急性毒性比较

采用"半静态法"测定了3种农药及其混剂对大型溞的24 h、48 h急性毒性,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中的毒性等级标准,它们对大型溞的毒性等级如下:精甲霜灵悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)均大于10 a.i.mg·L~(-1),属"低毒"级,咯菌腈悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.339 mg·L~(-1)、0.246 mg·L~(-1),根据0.1 a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。嘧菌酯水分散粒剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.389 mg·L~(-1)、0.286 mg·L~(-1),根据0.1a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.292 mg·L~(-1)、0.228 mg·L~(-1),根据0.1 a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂和嘧菌酯水分散粒剂都属"高毒",但比较具体数值,发现精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂毒性相对更大,原因是其中还含有"高毒"的咯菌腈。     

镉对大型溞肠道结构及消化酶活力的影响

镉(Cd~(2+))作为水环境中毒性较强的污染物之一,对水生动物各器官均造成了不良影响。为了了解镉对消化系统的毒性机理,研究了镉胁迫对大型溞(Daphnia magna)肠道组织及消化酶活力的影响。依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅴ类水质的镉浓度标准限值的1倍、5倍和9倍设置3个镉浓度组(0.01、0.05、0.09 mg·L~(-1))和1个对照组,分别处理24、48 h。结果表明,镉处理对大型溞肠道结构、淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活力均产生了影响。首先,随着镉浓度的升高,显微结构显示,大型溞肠道上皮细胞排列松散、不整齐,并出现"空泡化";内侧纹状缘严重脱落。亚显微结构显示,肠道微绒毛出现断裂、溶解消失现象;线粒体发生肿胀、空泡化,嵴断裂或消失。其次,淀粉酶活力显著降低(P<0.01),与镉浓度之间存在剂量-效应关系;脂肪酶活力在镉浓度为0.01～0.05 mg·L~(-1)时升高,在0.09 mg·L~(-1)时活力被抑制;胰蛋白酶在镉处理24 h浓度为0.01 mg·L~(-1)时显著高于对照组(P<0.05),在镉处理48 h时,各浓度组均显著低于对照组(P<0.01)。镉对大型溞消化酶活力的最低可观察效应浓度(LOEC)为0.01 mg·L~(-1)。大型溞作为常用的毒理学监测动物,实验结果将为含镉废水排放标准的完善提供理论依据。     

广州市某A2/O工艺城镇污水处理厂出水对大型溞的生殖毒性作用

城镇污水处理厂废水中存在大量生物毒性物质,但该废水对动物的生殖能力影响研究还十分缺乏。利用大型溞暴露实验,检测广州市某采用A~2/O工艺的城镇污水处理厂出水的急性毒性和生殖毒性。48 h急性毒性实验表明,所有水样均未表现出急性毒性效应。慢性生殖毒性(14 d)测试结果表明:(1)从进水到缺氧池出水均能显著提高第一胎产溞数量;(2)进水和沉砂池出水显著增加受试期总产溞数量;(3)从厌氧池到出水工艺段受试溞的第一胎产溞时间均推后;(4)好氧池出水的毒性显著降低,但仍然对大型溞具有生殖毒性。研究表明,好氧池(A~2/O)工艺能够显著去除具有大型溞生殖毒性的物质,但污水处理厂废水的生殖毒性仍需要引起关注。     

基于形态修正的描述符构建可电离化合物对大型溞急性毒性的QSAR模型

在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表征离子化的影响是当前研究的重要内容之一。探讨了采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性预测模型的可行性。具体而言,采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测63种取代酚、取代苯甲酸和取代苯胺等IOCs对大型溞急性毒性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。与仅采用分子形态描述符的模型相比,使用基于形态修正描述符的模型决定系数(R2)、去一法交叉验证系数(Q2LOO)、外部验证系数(Q2EXT)等参数从0.622～0.705提高到了0.840～0.875,表明基于形态修正描述符的模型具有更好的拟合优度、稳健性和预测能力。因此,在将来的研究中,可采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性效应预测模型。     

大型蚤对五价砷抗性选择的响应

金属污染对栖息在该环境中的生物具有强大的选择力,生物若能进化出对该金属的抗性则能在该环境中生存下去,否则将会灭绝。人工模拟的选择方法可以用来研究生物对金属的抗性进化。为了探索大型蚤(Daphnia magna)是否能进化出对五价砷(As(Ⅴ))的抗性,采用多代选择的方法对其进行了As(Ⅴ)诱导的抗性响应研究。依据本实验室大型蚤对As(Ⅴ)的96h半致死浓度(4.25 mg·L~(-1)),试验选取As(Ⅴ)亚致死浓度(8.0 mg·L~(-1))对大型蚤进行选择,每代选择30%~50%对As(Ⅴ)耐受性高的大型蚤转移至不加As(Ⅴ)环境下继续繁殖得到下一代,并重复该选择过程至获得第五代(F5)终止试验。以选择组F5代及对照组F5代大型蚤为测试目标,考察其在As(Ⅴ)继续暴露下的存活时间以期获得具As(Ⅴ)抗性大型蚤。结果显示,在F5代中,选择组大型蚤在As(Ⅴ)(8.0 mg·L~(-1))暴露下的存活时间相比对照组显著延长175%,证实了大型蚤对As(Ⅴ)的进化抗性。进一步研究发现,选择组F5代与对照组F5代相比繁殖力下降19.96%,平均每批产仔量降低15.71%。这表明经过五代人工选择后,大型蚤能够进化出对As(Ⅴ)的抗性,而这种抗性的进化伴随以生物适应性参数的降低为代价。另外,大型蚤对这种抗性的获得机制(对As(Ⅴ)的累积和脱毒机制)仍需进一步研究。     

转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5对大型蚤(Daphnia magna)的生态毒性研究

随着抗虫和耐草甘膦除草剂转基因玉米的迅速推广和种植,其环境安全性也越来越成为人们关注的焦点。为探讨抗虫耐除草剂转基因玉米C0030.3.5(外源基因cry1Ab和epsps)对水生动物环境的安全性,以模式生物大型蚤(Daphnia magna)为指示生物,分别使用1.5 g·L~(-1)C0030.3.5玉米粉和其非转基因对照DBN318玉米粉饲喂大型蚤28 d,探讨C0030.3.5玉米对大型蚤生长和繁殖的影响。结果显示,C0030.3.5玉米粉组大型蚤与亲本DBN318组大型蚤相比,体长、存活率、新生幼蚤总数等没有显著性差异(P0.05)。28 d饲喂实验结果表明,抗虫耐除草剂玉米C0030.3.5没有对大型蚤生长和繁殖产生不良影响。上述研究结果为转基因玉米的商业化种植和安全管理提供科学数据。