藻类生态毒理学研究进展

综述了重金属和部分有机化合物对藻类的生态毒理效应,并探讨了藻类对污染物的富集和降解机制.大量研究证实,重金属对藻类在各个水平上均产生影响,但不同重金属对不同的藻种有不同的毒性效应.而有机物对藻类的影响则可归纳为4个方面.     

萘对海洋三角褐指藻生长的毒性效应及生化指标研究

选择在海洋中分布广泛的浮游植物海洋硅藻门的三角褐指藻(Phaeodactylum tricomutum) 作为目标生物,研究了不同萘浓度水平对海洋微藻的生态毒性效应,并同步监测了萘的真实浓度.结果表明,在0~168h内,与对照相比,低浓度萘(初始浓度为0.048~2mg/L)处理组藻的吸光度以及叶黄素、胡萝卜素含量无明显差异.但当萘处理初始浓度达到8mg/L甚至更大时,吸光度、叶黄素和胡萝卜素含量随萘浓度增加而迅速下降,呈现一定的浓度-效应关系.随萘浓度的升高,各处理组中藻类体内超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先升高后下降的“钟形曲线”趋势,而藻类脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量则呈现先略降低而后急剧上升的趋势.     

海洋真核微藻Ostreococcus tauri对砷的解毒机制研究

实验选取模式藻种——海洋真核微藻Ostreococcus tauri为材料,以毒性较强的三价砷(As(Ⅲ))为代表,采用液态纯培养法研究海洋微藻对As(Ⅲ)的解毒机制.结果表明,As(Ⅲ)的氧化是O.tauri体内主要的砷解毒机制.暴露于含30 μmol·L^-1和1.67 μmol·L^-1 As(Ⅲ)的培养基时,该微藻分别在培养的60 h和72 h内将培养基中90%以上的As(Ⅲ)氧化为毒性较低的五价砷(As(V)).随着培养时间的增加,培养6 d后在添加30 μmol·L^-1 As(Ⅲ)的培养基和藻体内均检测到二甲基砷(DMAs(V)),表明该海洋微藻同时具有砷甲基化功能.在O.tauri体内砷甲基化可作为另一种解毒机制,满足其对较高浓度砷的解毒需要.对O. tauri的气态砷挥发能力研究表明,该海洋微藻具有砷挥发功能,可通过将砷挥发出体外进行解毒.20、40、80 μmol·L^-1 As(Ⅲ)培养4周后,O.tauri可分别产生气态砷16.7、4.0和1.3 ng.O. tauri通过对砷的氧化来降低细胞周围环境的砷毒性,通过砷甲基化及挥发降低细胞体内的砷毒性.     

异噻唑啉酮的灭藻效应及其生物毒性试验

研究了异噻唑啉酮在海水中的灭藻效应,确定了其对于代表性藻类的浓度-反应关系,并且对其进行了生物毒性试验。根据试验结果采用概率单位法进行数据处理,得出异噻唑啉酮对卤虫无节幼体96 h的半致死浓度(LC50)为10.4 mg／L,并对剂量反应方程进行x2检验,结果表明符合精度要求,计算出的96h-LC50真实可靠。该杀生剂在低浓度下对海洋单细胞藻类有较高的杀灭效应,而且生物毒性较小,是比较适合化学法处理船舶压载水的杀生剂。     

粒径和包裹物对纳米银在海洋微藻中的毒性影响

纳米银由于其独特的抗菌特性广泛应用于工商业领域.通过研究3种不同粒径和包裹物的纳米银对典型海洋微藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的毒性效应,进一步丰富纳米银对藻类毒性效应及其作用机制的认识.结果表明3种纳米银对硅藻细胞生长都有不同程度的生长抑制效应,其毒性大小依次为10 nm-OA10 nm-PVP20 nm-PVP.在细胞毒性方面,相同粒径的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包裹的纳米银比油胺包裹(OA)的纳米银毒性更小;而相同包裹物的10 nm和20 nm两种尺寸的纳米银的毒性效应主要取决于其在水环境中的粒径和浓度,在浓度小于500μg·L~(-1)时,大粒径的纳米银毒性更大;在浓度≥500μg·L~(-1)时,小粒径的纳米银毒性更大.在光合毒性方面,50μg·L~(-1)的10 nm-PVP显著上调3Hfcp A的表达(P0.05)和显著下调D1的表达(P0.05),10 nm-OA在浓度为500μg·L~(-1)显著上调3Hfcp A的表达(P0.05),而20nm-PVP处理组没有显著性变化,说明光合作用相关基因的表达对小粒径PVP包裹的纳米银更敏感.本研究结果表明,纳米银对海洋微藻的毒性是由粒径大小、包裹物类型、暴露介质以及暴露浓度等多方面因素共同决定的.纳米银的粒径越小毒性越大,粒径对纳米银的毒性效应影响很大;而包裹物通过影响纳米银在水介质中的粒径大小间接影响纳米银的毒性效应.     

藻类急性毒性监测中参比毒物的研究

依据藻类生命力强、繁殖快、对环境条件变化反应敏感的特点,在污染源废水监测中日益受到重视,但其质量保证体系还不完善,而参比毒物是生物毒性监测采取的重要质量保证措施,控制毒性监测数据的可信程度,使毒性监测数据实验室间相容可比.通过二氯化汞、叠氮化钠、砷、重铬酸钾、硫酸镉、硝酸铅、敌百虫、乐果8种毒物对斜生栅藻的生长影响(细胞数、光密度)试验研究,确定HgCl2、NaN3、CdSO4都可以作为藻类阳性参比毒物,废水毒性监测结果可采用藻类生长阻碍率和相当于硫酸隔浓度值表示.     

防晒剂的海洋环境行为与生物毒性

防晒剂广泛添加于防晒霜中,通过人类的水中娱乐活动和污水处理厂排水等途径进入海洋环境,成为一种新型海洋污染物.由于防晒剂具有用途广泛、持续排放、难降解等特点,其对环境与生态的潜在风险已成为国内外环境领域的研究热点.本文分析了防晒剂在海洋中的迁移、转化和挥发等环境行为,总结了常见无机防晒剂(nTiO_2和nZnO)以及有机防晒剂(二苯甲酮类、樟脑衍生物类和肉桂酸类)对海洋生物(藻类、贝类、鱼类、珊瑚、海胆等)的毒性效应,包括生长抑制、繁殖抑制、致死和致畸等,并从氧化损伤、神经毒性及内分泌干扰角度分析其内在的毒性作用机制,最后展望了本领域的研究前景与未来的研究方向,为有关防晒剂的科学研究与污染管控提供参考.     

藻类抗毒性效应研究现状

污染物的毒性大小决定其在环境中的安全浓度，大力开展各类污染物对藻类毒性的研究，了解各种污染物在生态系统的迁移、转化及整体生态效应以及其生态风险评价无疑具有重要的理论意义和应用价值。本文综述了近年来我国在有机污染物对单种藻类和藻类群落的毒性效应的研究成果。     

长期暴露下纳米二氧化钛对典型淡水藻体砷累积与生物转化的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,通过室内培养实验,研究了长期暴露下纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对五价砷[As(Ⅴ)]在典型淡水藻体中累积与生物转化的影响.结果表明不同藻类对无机砷的吸收和转化能力差异很大.长期暴露下斜生栅藻累积的砷(As,以DW计,下同)高达(819.66±11.25)μg·g-1,比铜绿微囊藻累积的As[(355.95±8.31)μg·g-1]高2倍多.Nano-TiO_2可增加藻体对As的吸收累积,降低了培养基中As的含量.同时,nano-TiO_2可增加藻体对As(Ⅴ)的生化转化;其中,铜绿微囊藻中有机砷以二甲基砷(DMA)为主,而斜生栅藻中有机砷以一甲基砷(MMA)为主.另外,长期暴露下nano-TiO_2处理的铜绿微囊藻和斜生栅藻向培养基释放的甲基砷小于对照组,表明长期暴露中的nano-TiO_2不能促进藻体内甲基砷的释放.研究结果可促进nano-TiO_2与As相互作用时生态风险的理解.     

1,4-二氯苯对蛋白核小球藻的毒性效应

研究不同质量浓度的1,4-二氯苯(1,4-DCB)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的生长状况、蛋白质含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶活性(SOD酶活性)和脂质过氧化丙二醛(MDA)含量的影响,检测1,4-DCB对海洋微藻的毒性效应及其毒性机理.结果表明:1,4-DCB对蛋白核小球藻的生长有一定的抑制作用,该效应表现出一定的浓度和时间依赖性;1,4-DCB处理4 d后,蛋白核小球藻细胞蛋白质含量和叶绿素含量下降,SOD酶活性降低,MDA含量升高,这表明1,4-DCB通过产生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤可能是1,4-DCB对蛋白核小球藻产生毒害效应的主要机制,受有机物污染后藻类作为饵料的价值降低.      

人工纳米颗粒对水生生物的毒性效应及其机制研究进展

随着纳米科技的飞速发展和纳米产品的普及,人工纳米颗粒(NPs)的生物毒性效应研究逐渐成为国内外关注的热点.以水环境和水生生物为对象,综述了近几年来NPs对水生生物的毒性效应、毒性机制等方面的研究进展.文中按NPs的分类总结了NPs对微生物、藻类、原生动物和鱼类等水生生物的毒性效应,着重论述了NPs的可能毒性机制及其与NPs的独特物理化学性质之间的关系,并在细胞和分子水平上探讨了NPs的摄取、跨膜运输等方面的可能机制.在自然水体中,NPs因其化学行为受水化学条件等影响而表现出不同于实验室研究中的生物毒性效应,本文也对这方面的研究进行了讨论和总结.最后分析了目前水生生物纳米毒性研究中的瓶颈和方法、技术方面的问题,并对以后应注重开展的研究进行了展望.     

苯胺对海洋藻类生长的影响研究

采用评价化学药品对藻类毒性的标准方法,对苯胺与海洋藻类的相互影响进行探讨。实验结果表明,苯胺对藻类有较大的致毒作用,水体中悬浮物的存在对苯胺有一定的消除作用.并从化学动力学角度讨论了藻类对苯胺的一级降解反应动力学速率常数。     

锌对聚生角毛藻生长影响的研究

采用14C示踪法和细胞计数法研究了海水中锌对聚生角毛藻生长的影响,分析了EDTA、腐殖酸、水合氧化铁等介质环境及铜、锌共存下锌毒性效应的变化,讨论了藻类生长过程中各种形态锌相对含量的变化。结果表明,锌在藻类细胞内的积累与其毒性效应密切相关。     

Eh、pH和铁对水稻土砷释放的影响机制

水稻水淹管理是导致水稻土砷大量释放和水稻对砷富集累积的关键环节.为研究土壤氧化还原电位(Eh)、pH值和铁对水稻土砷释放的影响,采用有氧/厌氧和间歇式有氧水淹培养方式,并分析土壤Eh、pH值、溶解态砷和铁(Ⅱ)随时间的变化,结果表明,长期厌氧水淹培养具有最大的砷释放量,且随着土壤Eh降低,砷(Ⅲ)和总砷(Ⅴ)的浓度均显著提高,其中相比于第一阶段,第二阶段砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)浓度分别提高了1.37μg·L~(-1)和0.99μg·L~(-1);相反,间歇式有氧水淹处理砷的释放量则相对较低,当有氧处理时间最长(6 d)时,砷的释放量最低.土壤Eh与pH值和砷的关系研究表明,二者均与土壤溶液砷呈指数关系,且随着土壤Eh降低和pH提高,水稻土砷的释放速率增大;土壤溶液铁(Ⅱ)与砷则存在显著正相关关系(r=0.868,P0.001).水稻土微环境中Eh降低和pH值提升是驱动砷释放的关键因素,因而有氧水管理模式是能够抑制砷的释放和降低水稻对砷吸收累积的有效方法.     

水质发光细菌生物毒性的重金属剂量效应研究

重金属及类金属元素是水质中重要的毒性指标,通过开展这些元素单因子及多因子复合与发光细菌生物毒性剂量效应的分析实验,研究不同重金属对发光细菌的毒性影响大小.单因子评价采用计算测量浓度和相对发光度的相关性曲线,根据EC50来分类毒性物质的毒性大小,结果显示毒性从大至小依次为汞、砷、铅、镉.多因子复合评价采用四元五水平回归设计的方式,应用数据统计软件进行数据处理和分析,结果显示砷、镉、汞、铅四元复合时,元素砷对相对发光度影响的主因子效应明显,即砷为主效因子.可以看出在四种元素中,元素砷无论是单因素还是复合因素对发光细菌均有很大的毒性.     

在藻类急性生态毒性评价中动态试验的重要性

藻类对毒物的吸收可能是显著的且在早期出现。当试验在静态条件下进行时, 由于培养基中试验毒物浓度的下降.可造成毒性偏低的结果。在本工作中对藻类(小球藻)两种不同的暴露方法进行了研究,即静态试验和拟动态试验.评价了无机化合物(Cu~(2 )、Cd~(2 )、Pb~(2 )和 Cr~(6 )) 暴露96小时的毒性效应(生物学效应和分解效应)。动态试验的 Lc50都比静态试验低得很多,96小时以后降低的百分数范围为55%～75%.用拟动态试验方法进行试验时,小球藻对金属 Cu~(2 )和 Pb(2 )的积累是较高的,但对 Cd~(2 )和Cr~(6 )的积累两种暴露方法所得结果是相似的.这些结果证明了拟动态试验的优越性:方法简单,对这种生物的急性生态毒性的评价更接近真实。     

太湖沉积物磷释放对羊角月芽藻的生物可利用性研究

研究了太湖沉积物中磷在不同条件下释放对羊角月芽藻类的生物可利用性.结果表明:沉积物在好氧与厌氧条件下的磷释放都对藻类生长具有促进作用;在沉积物-藻类-水体系中,沉积物磷释放可使藻类的比生长速率达3.7×10-2h-1(静态)和1.2×10-2h-1(动态);在磷形态与藻类生长关系的研究中,发现有机磷和铝磷是藻类存在时优先释放的形态,具有很好的生物可利用性,此外,铁磷与其它形态磷(主要是铝磷之间)存在着相互迁移转化的关系;模拟自然条件实验也证实了沉积物释磷对藻类的生物可利用性.     

黔西南高砷煤矿区钙镁离子对砷酸根联合生物毒性效应的影响研究

以隆线溞为受试生物,研究了黔西南高砷煤矿区水环境中广泛共存的Ca2+、Mg2+对砷酸根(AsO34-)的生物毒性效应的影响.结果表明,砷酸根单独存在条件下,对隆线溞24、48、72、96h的半致死浓度(LC50)分别为5.9817、5.1800、4.1884、3.2015 mg·L-1.Ca2+(20、60、100mg...     

草酸盐影响污染土壤中砷释放的研究

选取3种砷污染土壤,以草酸钾为提取剂在pH为5.5时解吸污染土壤中的砷,研究了草酸盐从0～10.0mmol·L-1浓度范围内对污染土壤中砷的释放和化学形态的影响.研究结果表明,土壤中砷的释放量随提取时间的增加而增加,在提取时间6h左右砷释放量最大.3价砷、5价砷的释放量随草酸盐浓度的增加而增大,5价砷释放量较3价砷大.同时发现土壤中Fe、Al的共同释放量与砷的释放量存在显著的线性关系.     

阳宗海砷浓度与浮游植物的变化分析

通过对2007--2011年阳宗海砷浓度和藻类数量、种类变化数据的研究,分析砷浓度对藻类的影响。