应用生物配体模型研究铅和镉及其混合物联合毒性

为探讨生物配体模型(BLM)对金属混合物的适用性,以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,以藻体内短时间(≤60 min)生物积累量为指标,研究了Pb和Cd对莱茵衣藻的联合毒性作用。结果表明:Pb和Cd单独暴露下,藻体内生物积累过程可用米门方程(Michaelis-Menten equation)来描述。计算得到Cd传输位点的最大吸收通量Jmax为(8.312±0.034)×10-12mol·cm-2·s-1,该位点的半饱和系数(米门系数)KM=(1.012±0.032)×10-6mol·L-1,稳定常数KCd=0.988×106(mol·L-1)-1;Pb传输位点的Jmax为(1.28±0.039)×10-11mol·cm-2·s-1,该位点的KM=(3.56±0.34)×10-7mol·L-1,KPb为2.81×106(mol·L-1)-1。Cd和Pb的竞争实验中,当固定Cd的浓度,其吸收通量随Pb的增加而显著降低;固定Pb的浓度,其吸收通量随Cd的增加略有降低。这表明Pb和Cd可能存在相同的传输位点,且Pb对传输位点的结合能力要远大于Cd。在低浓度Pb和Cd的混合暴露溶液中,短时间内绿藻对Pb的生物积累量会远大于Cd。研究结果表明BLM可用于描述低浓度下Cd和Pb的竞争关系。     

应用生物配体模型研究湘江水体中铜的生物有效性

为评估湘江水体中铜的生物有效性,通过铜对青鳉的急性毒性实验确定铜对青鳉的半致死浓度(LC₅₀),然后利用生物配体模型(Biotic Ligand Model, BLM)确定青鳉的累积半致死浓度(LA₅₀)。同时对湘江水样的预测结果表明,铜对青鳉的LA₅₀为12.43 nmol?gw^-1;BLM预测的与实验观测的LC₅₀差异倍数小于2,表明BLM预测结果非常准确。在此基础上预测铜对青鳉LC₅₀预测范围为344.70～761.96 μg?L^-1。湘江各点水质最终急性值(FAV)相差不大(11.04～14.25 μg?L^-1),但水中溶解态铜含量相差较大(0.29～10.48 μg?L^-1),同时毒性单位值(TU)相差较大(0.06～1.48 μg?L^-1),其中最小值在舂陵水入湘江下游采样断面,最大值在株洲断面。在全部调查断面中,只有株洲断面TU大于1(1.48),说明株洲断面水中铜含量超过了该断面水中BLM确定的标准最大浓度1.48倍。     

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。     

共存阳离子对砷、硒和钒毒性效应的影响及预测模型研究

为探明并量化共存阳离子存在下含氧阴离子型金属在生物体中的毒性效应,以模式植物小麦(Triticum aestivumL.)为研究对象,通过单一变量控制实验,探究了4种阳离子(Ca⁽²⁺⁾、Mg(2+)、Mg⁽²⁺⁾、Na(2+)、Na⁺和K+和K⁺)对3种典型含氧阴离子型金属(AsO_4+)对3种典型含氧阴离子型金属(AsO_4^(3-)、SeO_3(3-)、SeO_3^(2-)和VO_4(2-)和VO_4^(3-))毒性的影响,并构建了静电作用模型来预测和评估As、Se和V的生态毒性效应与风险。结果表明,Ca(3-))毒性的影响,并构建了静电作用模型来预测和评估As、Se和V的生态毒性效应与风险。结果表明,Ca⁽²⁺⁾对As、Se和V毒性的影响呈现出3种不同的趋势：在相同设计浓度范围内Ca(2+)对As、Se和V毒性的影响呈现出3种不同的趋势：在相同设计浓度范围内Ca⁽²⁺⁾的增加显著引起了As毒性的减弱(Adj.R(2+)的增加显著引起了As毒性的减弱(Adj.R²=0.76,P<0.05)、V毒性的加剧(Adj.R2=0.76,P<0.05)、V毒性的加剧(Adj.R²=0.81,P<0.05),而对Se毒性却没有显著影响。当Mg2=0.81,P<0.05),而对Se毒性却没有显著影响。当Mg⁽²⁺⁾从0.20 mmol·L(2+)从0.20 mmol·L^(-1)增加到2.73 mmol·L(-1)增加到2.73 mmol·L^(-1)时,Se主导形态的半数有效活度值(EC_(50){HSeO+3(-1)时,Se主导形态的半数有效活度值(EC_(50){HSeO+3^-})从40.40 μmol·L-})从40.40 μmol·L^(-1)显著下降为27.98 μmol·L(-1)显著下降为27.98 μmol·L^(-1),即Se毒性增强到原来的1.44倍(Adj.R(-1),即Se毒性增强到原来的1.44倍(Adj.R²=0.79,P<0.05)。静电作用理论能够很好地解释Ca2=0.79,P<0.05)。静电作用理论能够很好地解释Ca⁽²⁺⁾(或Mg(2+)(或Mg⁽²⁺⁾)在显著增强V(或Se)毒性中发挥的作用,将这种静电作用影响纳入考虑成功构建了可以定量预测V(Adj.R(2+))在显著增强V(或Se)毒性中发挥的作用,将这种静电作用影响纳入考虑成功构建了可以定量预测V(Adj.R²=0.88)和Se(Adj.R2=0.88)和Se(Adj.R²=0.95)毒性的静电作用模型。研究结果弥补了目前含氧阴离子型金属生态毒性研究的不足,为含氧阴离子型金属的土壤污染生态风险评估提供了指导与参考。     

超细电气石粉体对水pH值的影响

本文采用行星式球磨机对河北电气石进行超细加工制备超细粉体,并利用其对酸碱水溶液进行处理.结果表明:(1)当球料比10:1、磨矿3 h时效果最佳;(2)电气石能够改变溶液的pH值,可将碱性水溶液的pH值从11.85降至9.30;酸性水溶液的pH值从1.25升至1.62;通过对吸附时间、电气石用量、pH值和吸附温度等单一试验条件和吸附效果之间关系的研究,表明电气石引起溶液pH值变化的原因在于电气石矿物表面羟基化与电气石的电极反应的影响.     

生物快滤池深度处理城市污水的性能及pH值变化规律

采用生物快滤池对城市污水厂二级出水进行深度处理的试验表明,生物快滤池对进水水质变化有很大的适应性,除卫生学指标外,其它指标出水绝大部分时间可满足生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)中的洗车标准。随着进水水质的不同,生物快滤池中生化反应类型也随之变化,相应地滤池出水pH值也有不同的变化规律。可以通过生物快滤池进出水pH值的变化情况来判断滤池内生化反应类型和COD或氨氮指标的去除效果。     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

取代苯胺和苯酚类化合物对大型蚤的毒性及PH值对其毒性的影响

测定了２４个取代苯胺和苯酚类化合物在不同ＰＨ下对大型蚤的２４ｈ半数抑制浓度２４ｈ－ＩＣ５０。结果表明,苯胺类的毒性随ＰＨ的升高而增大,酚类的毒性随ＰＨ的升高而减小。     

生物配位体模型预测铜对剑水蚤毒性及其受水质参数的影响

本研究以大型蚤毒性试验标准为参照进行剑水蚤的铜毒性试验,并以生物配体模型(BLM)为主要工具,实现对毒性数据的校正和毒性效应的预测.在不同水质参数下,实测铜的48 h LC_(50)为141—566μg·L~(-1),相应的BLM预测值为143—1208μg·L~(-1),表明BLM对铜的毒性预测良好.pH升高、DOC以及钙、镁、钠离子浓度的增加均对铜毒性有不同程度减弱作用,钾离子对铜毒性影响较小,BLM对这一现象的描述较好.利用Visual MINTEQ软件对不同水参数条件下铜形态分布进行模拟,辅助解释实验现象,发现钙、镁、钠、钾离子对铜形态分布影响较小.DOC的加入则使络合态铜含量增加,而pH升高导致游离态铜浓度下降,水合态铜浓度升高.本研究表明,预测铜对剑水蚤的毒性要充分考虑水质参数的影响,BLM在铜对剑水蚤的毒性预测方面表现了非常好的应用潜力.     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

我国土壤中重金属铜的生物配体模型的建立与应用

关于重金属污染的风险评价及其预测模型日益成为环境领域的研究热点。近年来,一种用于预测和评价环境中重金属生物毒性的机理性模型一生物配体模型(BLM)被广泛应用于水体及陆地生态系统。本研究以我国土壤的陆地生物配体模型(TBLM)建构为目标,以土壤溶液系统为媒介,通过17种土壤上重金属铜离子与大麦根长的相互作用关系,发现了土壤中Cu-TBLM的主要影响因素为Cu~(2+)、CuOH~+、Mg~(2+)以及铜离子与大麦根系表面的专性结合能力。基于模型大麦根长预测值与实测值之间的相关关系,通过数学拟合功能求得TBLM中各参数值为logK_(CuBL)=4.87、logK_(CuOH)+=7.62、logK_(MgBL)=1.91、f~(50%)=0.103、β=1.09。本研究所得到的TBLM模型能很好地预测我国土壤中铜对大麦根长的毒害程度,预测值与实测值的相关性达到了90%。本研究结果不仅可以为我们降低重金属离子生物有效性提供有力的理论借鉴,更对我国土壤环境质量保护和长期良性可持续发展具有重要意义。文160余篇。     

浸提剂pH值对污泥中重金属浸出的影响

为了探讨浸提剂的pH对污泥中重金属释放的影响,采集了我国四个典型城市污水厂的剩余污泥,应用固体废物浸出毒性的浸出方法(GB5086.2-1997),以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究.实验结果表明,污泥中的Cr和Fe的最大浸出质量浓度分别出现在6.5～7.0和5.0左右的pH值范围;Mo和Ni的浸出质量浓度则随着浸提剂pH值的升高而升高;而Zn和Mn的浸出质量浓度则随着浸提剂pH的升高而降低.这表明,浸提剂的pH 值对污泥中重金属的浸出具有显著的影响,而且pH 值对污泥中重金属浸出的影响因重金属的不同而存在较大的差异.     

pH值对有机蒙脱土吸附苯酚的影响

利用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性的蒙脱土来处理含酚废水,了解pH值对有机蒙脱土吸附苯酚的影响．结果表明：不论是酸性还是碱性含酚水溶液,加入有机蒙脱土后其pH值都趋向中性,因此,有机蒙脱土对酸碱具有良好的缓冲能力．在相同pH条件下,吸附在有机蒙脱土上苯酚的数量随着其改性量的提高而增加．在碱性条件下,被有机蒙脱土吸附的苯酚可以发生解吸,pH值愈高,有机蒙脱土吸附的苯酚数量愈少,因此,吸附在有机蒙脱上上的苯酚在碱性条件下是不稳定的．通过碱再生有机蒙脱土又能吸附水溶液中的苯酚,但是其吸附苯酚的能力有所下降．     

黑磷纳米片应用及生物毒性研究进展

黑磷纳米片(black phosphorus nanosheet,BPNS)是一种新型纳米材料,它拥有可调节的带隙宽度、高度各向异性、高载流子迁移率、广谱光吸收性和良好生物相容性等诸多特性,在电子、光电、电化学、环保和生物医学等领域表现出巨大的应用潜力.近年来,随着对BPNS研究的深入,其生物安全性问题备受关注.本文简...     

模拟酸雨对不同营养水平湖泊pH值的影响

长江中下游湖区是全球的强酸雨中心之一,为了研究酸雨对该地区湖泊p H值的影响,通过野外调查和实验模拟展开了研究。对长江中下游68个湖泊的调查结果表明,酸雨区湖泊p H均值显著低于非酸雨区(P0. 05)且湖泊p H值与水温、溶解氧含量和叶绿素a含量呈显著正相关,与总氮、硝酸盐、溶解性无机碳含量和浊度呈显著负相关。模拟实验结果表明,在不同p H值(2. 5、4. 0和5. 0)酸雨作用下,虽然各处理组p H值日变化趋势相同,但低营养组p H值低于高营养组且p H值增加速率慢于后者,低和高营养组不同酸雨处理p H值差异均随时间推移逐渐减小。实验结束时,实验组和对照组p H值无显著差异。湖泊富营养化会增加叶绿素a含量,增强水体对酸雨的缓冲能力,但持续性酸雨会对湖泊p H值、水生生物和生物地球化学循环产生潜在影响。     

四环素对小球藻铜、锌毒性和富集的影响

养殖废水同时含有重金属、抗生素等污染物.为明确微藻净化此类复合污染废水的潜力,需要系统研究抗生素与重金属对微藻的毒性作用,以及抗生素对微藻重金属富集规律的影响.基于此,以养殖废水中的典型重金属铜（Cu）、锌（Zn）以及抗生素四环素（tetracycline,TC）处理小球藻4 d,测定藻细胞的生长、叶绿素和胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）荧光类物质含量、以及对Cu、Zn的去除、吸附与吸收等指标.结果表明：Cu(0.1、0.5、1mg/L)、Zn(0.5、5mg/L)抑制了小球藻生长与叶绿素合成,诱导了EPS荧光类物质的分泌.1、5、10mg/L的TC没有抑制小球藻生长,并且缓解了Cu、Zn对小球藻的毒性,使EPS中酪氨酸类蛋白物质的荧光强度降低.TC对小球藻去除Cu、Zn的影响存在差异：TC、Cu复合处理1 d后,相较于单一Cu处理,Cu的去除率由25.9%显著上升至43.5%,而TC对Zn的去除率无显著影响.TC也影响了Cu、Zn富集方式：Cu、Zn单一处理下,Cu、Zn吸附占富集的比例分别为16.89%、51.6%,TC的添...     

农药对陆生生物的生态毒性及风险评估

农药的使用会对非靶标生物造成影响,由此世界各国都采取了风险控制手段以预防农药造成的生态危害。本文综述了欧洲、美国和日本针对农药开展的陆生生态系统风险评估方法,包括陆生非靶标生物、风险评估模型、风险评估的基本方法及生态毒性的评价指标。同时分析了农药登记管理对陆生生生物的生态毒性及风险评估中存在的科学问题,且提出了方法学的发展方向。     

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.     

重金属人体生物有效性、吸收及毒性研究中的肠道细胞模型

重金属污染对人体健康产生极大威胁,因而备受关注.肠道吸收是人体重金属暴露的主要途径之一,因此,重金属的生物有效性、肠道吸收过程和毒性研究成为当前的研究热点.体外胃肠模拟法和动物模型被广泛用于重金属的相关研究,然而体外胃肠模拟法缺少人体肠道细胞成分,动物模型与人体存在着物种差异且实验成本高.鉴于此,研究者开发了能够部分模拟人体肠道上皮功能的体外肠道细胞模型.此模型作为研究生物有效性的重要工具,能模拟肠道对重金属的吸收转运过程,并能够结合分子生物学等技术、采用多学科交叉的研究方法探索重金属的肠吸收和肠毒性的分子机制.本文系统介绍了人肠上皮的结构功能、肠道上皮细胞对重金属吸收转运机制、肠道细胞模型的发展及其在重金属相关研究中的应用与优缺点,总结了肠细胞模型功能验证指标和优化方法.同时,还对肠道微流控培养系统(芯片肠道)和肠类器官等三维肠细胞模型技术的最新进展进行了介绍和展望.