典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合暴露对水生生物的慢性毒性机理,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明：Cd对虾的致死浓度为1 mg?L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg?L-1和0.1 mg?L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg?L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg?L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。?关键词：日本沼虾;重金属;氧化损伤;交互作用;分子标志物     

典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合对水生生物的慢性毒性机制,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明:Cd对虾的致死浓度为1 mg·L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg·L-1和0.1 mg·L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg·L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg·L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。     

硫化物胁迫对日本沼虾呼吸代谢和能量代谢酶的影响

研究了硫化物暴露后日本沼虾细胞色素氧化酶(CCO)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸还原酶(FRD)和乳酸脱氢酶(LDH)4种呼吸代谢酶及能量代谢酶-精氨酸激酶(AK)活性的变化规律.将日本沼虾暴露于0.6 mg·L~(-1)、2mg·L~(-1)的2个硫化物质量浓度组和不含硫化物的对照组水体中,暴露后0、2、12、24、48 h和解除暴露后48 h取肝胰腺和肌肉组织进行酶活性分析.结果显示:肝胰腺和肌肉组织SDH和CCO活性随硫化物质量浓度升高或暴露时间延长而显著降低(P<0.05).FRD、LDH和AK活性随硫化物质量浓度升高或暴露时间延长而显著升高(P<0.05).解除硫化物暴露后48 h,各质量浓度组酶活性与对照组无显著差异.上述酶活性还存在组织差异,肝胰腺呼吸代谢酶活性高于肌肉中相应酶活性,而AK活性与此相反.结果表明,硫化物胁迫导致日本沼虾有氧呼吸代谢减弱,无氧呼吸代谢增强,并动用其能量贮存物质磷酸精氨酸,产生更多ATP以适应外界不良环境.     

水生植物微生物强化系统对日本沼虾养殖水体的生物净化

通过在池塘水体中栽种以轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)为主的水生植物,并添加活菌含量>108 g-1的复合微生物制剂,构建了水生植物-微生物强化系统,研究该系统对日本沼虾(Macrobrachium nipponense)养殖水体的生物净化效果。结果表明,试验40 d时,所添加的1.0 mg.L-1活性微生物可充分依赖水体中水生植物的巨大表面积而形成固定化的生物膜,使得植物区及相邻水体中细菌和真菌数量提高25%～69%,强化水体的净化功能。水生植物-微生物强化系统可通过相互的协同作用,提高对氮、磷和有机物等的利用能力,在促进自身生长的同时,可大幅降低水体中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP、PO43--P含量,抑制TN、高锰酸盐指数的快速升高,提高水体中溶解氧,竞争藻类生长的资源,使得水体中藻类的丰度有所下降,pH也趋于稳定。研究表明,水生植物-微生物强化系统是一种良好的日本沼虾养殖水体生物净化系统,当水体中添加的微生物质量浓度为1.0 mg.L-1时,适宜的水生植物覆盖率为40%。     

亚硝酸盐和氨对日本沼虾肝胰腺代谢的影响

通过气质联用仪和液质联用仪的非靶向检测,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)等方法,对日本沼虾肝胰腺进行代谢物分析,以研究在非致死剂量的亚硝酸盐或氨胁迫下,日本沼虾肝胰腺新陈代谢的变化。经亚硝酸盐(0.5 mg·L^-1,以N计)胁迫2 d后,鉴定到具有显著差异的代谢化合物46个,涉及氨基酸代谢、脂肪酸代谢和甘油磷脂代谢等;pH=9.0时,氨(1.0 mg·L^-1,以N计,即非离子氨氮为0.378 mg·L^-1)胁迫后,鉴定出显著差异性代谢化合物52个,涉及三羧酸循环、氨基酸代谢和甘油磷脂等代谢通路。选择pH=9.0氨(1.0 mg·L^-1)胁迫组对日本沼虾肝胰腺中的三羧酸循环进行定量验证实验,结果显示,日本沼虾肝胰腺中草酰乙酸含量与对照组相比在12 h显著升高,24 h和48 h后则与对照组无显著差异。α-酮戊二酸含量与对照组相比在12 h即有显著增加,24 h含量与对照组相比显著下降,48 h后与对照组相比无明显差异。推测pH=9.0时氨氮(1.0 mg·L^-1)胁迫12 h即会对三羧酸循环产生影响。     

砷与农药草甘膦、敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性

农田常遭受砷和农药污染,这2种污染会产生联合毒性,影响生物体健康。利用野生型秀丽隐杆线虫进行砷、草甘膦和敌敌畏的24h单一毒性和联合毒性实验。结果表明,砷、草甘膦和敌敌畏对秀丽隐杆线虫24h-LC50分别为130.5mg·L-1、18.5mg·L-1、3.3μL·L-1;通过等效毒性相加法实验,发现砷与草甘膦对秀丽隐杆线虫的联合毒性为协同作用,砷与敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性为拮抗作用。     

2种杀虫剂对日本沼虾的急性毒性

研究了毒死蜱和硫丹对日本沼虾(Macrobrachium nipponense)的毒性作用.根据预试验确定2种杀虫剂对日本沼虾的急性毒性试验浓度,测定沼虾24和48 h的半致死浓度p(LC50),在0～48 h的ρ(LC50)值范围内设定6个浓度梯度,对日本沼虾进行24 h胁迫试验以测定耗氧量和排氨量.毒死蜱和硫丹对日本沼虾的24和48 hρ(LC50)分别为5.03、2.01和8.47、4.02 μg·L-1,其安全质量浓度分别为0.096和0.272 μg·L-1,表明日本沼虾对毒死蜱的敏感性明显高于硫丹.随着2种杀虫剂浓度的逐渐升高,日本沼虾的耗氧量和排氨量均呈现下降趋势,表明日本沼虾采用相同的适应方式来抵御2种杀虫剂对其基础代谢的胁迫,表现为被动的忍耐.     

日本沼虾三种细胞器在精子发生过程中变化的研究

应用透射电镜技术,研究了日本沼虾在精子发生过程中线粒体、溶酶体及内质网的变化．从精原细胞到精子,生精细胞内线粒体数量逐渐增多,结构渐趋复杂化,并形成衍生物,参与精子顶体的形成．溶酶体从初级溶酶体逐渐形成次级溶酶体,其中包括包裹溶酶体及溶噬体;部分溶酶体构成精子顶体的一部分．精子发生的全过程中,未见典型的粗面内质网（ＲＥＲ）,仅见泡状粗面内质网（ＶＲＥＲ）;滑面内质网只在精原细胞期出现．支持细胞的作用包括两个方面：一为支持作用,使生精细胞有一个适宜的发育场所;二为营养作用,为生精细胞的发育提供足够的物质和能量．     

硫酸铜和马度米星铵联合暴露对鲫鱼的毒性和效应标记物研究

为探究硫酸铜和马度米星铵对水产动物的生态毒性,本研究以鲫鱼为模型,从急性毒性、亚急性毒性和遗传毒性3个方面研究硫酸铜和马度米星铵单一与联合暴露对鲫鱼的毒性效应.结果 表明,硫酸铜对鲫鱼96 h的半数致死浓度(50％ lethal concentration,LC50)为3.6 mg·L-1,硫酸铜和马度米星铵联合暴露时...     

砷(V)及苯胺联合暴露对土壤微生物群落组成及抗氧化酶活性的影响

砷(As)和苯胺是环境中常见的持久性有毒污染物,在石油、印染及化工等工业场地环境中具有较高的复合污染风险。目前采用单一物种及模式生物分析复合污染物的联合毒性效应的研究已有大量报道,相比而言,混合菌群具有复杂的种间相互作用且更接近实际环境,但是复合污染对混合菌群的毒性效应尚缺乏深入研究。本研究以从非污染土壤富集分离的混合菌群为研究对象,研究As(V)-苯胺的联合毒性效应及其产生机理。本研究发现土壤混合菌群对As(V)和苯胺的单一污染具有较高的耐受性,对As(V)和苯胺的半数抑制浓度(IC₅₀)分别达到30 g·L^-1和3.2 g·L^-1。As(V)-苯胺复合污染在混合菌群中表现出协同抑制效应(1+1>2)。另外,As(V)-苯胺复合污染与单一污染相比,复合污染显著增加混合菌群胞内及细胞表面吸附的总砷浓度,并且降低细胞抗氧化酶(SOD和CAT)活性。As(V)和苯胺单一及复合污染下细菌群落组成分析的结果表明,菌株在单一污染中的耐受表现无法用来准确预测其对复合污染的耐受。我们的结果初步揭示了土壤混合菌群在单一及复合污染生物毒性评估中的重要性及复杂性,为场地污染物的生物毒性评估提供新的参考。     

抗生素对蚯蚓的毒性效应研究进展

近年来,由于抗生素在养殖业的广泛使用,导致大量抗生素通过动物粪便、尿液等方式排出体外进入土壤环境,且其残留时间较长,带来一系列的土壤污染问题.而蚯蚓在维持土壤生态功能中扮演着重要的角色,很多研究表明蚯蚓的生理状态能间接反映土壤的污染程度,因此开展抗生素对蚯蚓的毒性研究对监测土壤中抗生素的污染状况具有非常重要的意义.本文分别从急性毒性、生殖毒性、抗氧化酶、基因表达和肠道微生物等方面综述了抗生素对蚯蚓的毒理作用研究进展,发现抗生素的毒性普遍偏低,不会直接引起蚯蚓死亡,但过量的抗生素会抑制蚯蚓体质量增长、破坏蚯蚓抗氧化防御系统,改变蚯蚓肠道微生物群落结构,并且在遗传水平上对蚯蚓产生不利影响.最后对土壤中抗生素对蚯蚓毒性效应的未来研究方向进行展望,为土壤抗生素污染监测及生态风险评估提供理论依据.     

外源亚精胺对镉胁迫下黑麦草的生理调控效应

为解决植物修复重金属污染时遇到的耐性受损和低生长量等问题,研究了外源亚精胺(spermidine, Spd)对黑麦草镉(cadmium, Cd)胁迫的缓解效应。采用水培试验,在0、5和10 mg·L^-1 Cd处理的基础上,添加0.1 mmol·L^-1 Spd,定量考察分析了Spd对黑麦草生长发育、抗氧化能力和Cd积累特征的影响。结果显示,Cd处理显著抑制了黑麦草的生长和生理耐性。Cd浓度为10 mg·L^-1时,添加Spd使黑麦草生物量与耐性指数(tolerance index, TI)分别显著提高了20.90%和20.89%,叶绿素(a、b和a+b)含量显著提高了24.05%~46.11%。Spd还可抑制叶片内氧化产物丙二醛(malondialdehyde, MDA)和过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)的积累,使其含量分别降低16.73%和16.45%;对抗氧化系统指标的影响则不一致,其中过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性与抗坏血酸(ascorbic acid, ASA)含量分别显著上升了44.72%、100.12%和33.84%,过氧化物酶(peroxidase, POD)活性和谷胱甘肽(glutathione, GSH)含量无显著变化。而当Cd浓度为5 mg·L^-1时,添加Spd仅使叶绿素(a+b)、H₂O₂、ASA和GSH含量变化显著。此外,Spd也显著影响了黑麦草对Cd的转运和地上部积累,与5 mg·L^-1和10 mg·L^-1 Cd单独处理相比,添加Spd使转运系数分别显著提高了7.07%和10.71%,使地上部Cd积累分别显著提高了8.98%和14.59%。本研究表明,添加外源亚精胺可通过调控上述指标改善Cd胁迫下植物的生长状况,增强生理耐性,同时还对其提取环境中的Cd有一定的促进作用。     

急性毒性藻红外测试中联合作用的评价方法（Evaluation Method for Combined Toxicity Effects in the Measure of Alage Infrared Radiation for Acute Toxicity）

藻红外测试中联合作用的评价方法是急性毒性藻红外测试法的重要组成,为建立其评价方法,用敏感藻和重金属、有机药品、农药开展了探索性实验.首先确定联合作用系数θ的计算式和总均偏差系数f,用其构建联合偏差系数法;再用实验得到的f=0.06调整相加作用的θ理论值(θ=1),联合偏差系数θi分别在大于、等于、小于1+0.06或1-0.06时,评价联合作用类型;最后进行二元药品对敏感藻联合作用的验证实验,验证联合偏差系数法的可行性.结果发现,4种重金属6种混合对短线脆杆藻(Fragilaria brevistriata)的联合作用为:3次拮抗作用,2次独立作用,1次相加作用;4种有机药品6种混合对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的联合作用为:2次协同作用,3次独立作用,1次拮抗作用;8种农药12种混合对水华鱼腥藻、纤细裸藻的联合作用为:9次拮抗作用,3次独立作用;一组验证实验包括藻液加药、测试、计算和评价,共需要60min,而用光密度、细胞数、叶绿素含量、细胞干重作为测试指标进行藻类急性毒性实验,需要24h～96h.对验证结果分析可知,用所构建的联合偏差系数法评价二元药品对敏感藻的联合作用,具有可行、快速、简便的优势.     

纳米碳黑与重金属对BEAS-2B细胞的联合毒性作用模式评价

通过研究空气颗粒物的代表性组分纳米碳黑(nano particle carbon black,NPCB)与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒对BEAS-2B细胞存活率和LDH漏出率的影响,旨在阐明NPCB与重金属对细胞毒性的联合作用模式。检测NPCB与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒24 h后BEAS-2B细胞存活率(CCK-8法)和LDH漏出率(LDH活性比色法)的变化,采用析因方差分析判断其是否存在联合毒性作用及联合作用模式。NPCB与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒在细胞存活率和LDH漏出方面存在联合作用;与对照组和单独染毒组相比,低剂量Pb(125μmol·L^-1)与NPCB联合染毒对细胞存活率无交互作用,对LDH漏出表现为拮抗作用;高剂量Pb(1 000μmol·L^-1)与NPCB联合染毒对细胞存活率表现为协同作用,对LDH漏出无交互作用;Cr和Cd与NPCB联合染毒在细胞存活率方面均表现为协同作用;低剂量Cr和Cd与NPCB联合染毒在LDH漏出方面无交互作用,高剂量时表现为协同作用。NPCB与重金属存在联合作用,金属不同、剂量不同以及评价指标不同,其联合作用模式不尽相同。     

重金属对发光海藻Pyrocystis lunula的毒性研究——一种新型的快速生物毒性测试方法QwikLite

利用海洋发光藻--新月梨甲藻Pyrocystis lunula的生物发光特性(QwikLite方法),以发光抑制为测试终点,研究了6种重金属离子Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+、Hg2+的毒性,24h EC50分别为4.6601mg·L-1、0.0960mg·L-1、1.4935mg·L-1、0.1626mg·L-1、0.1272mg·L-1、0.0048mg·L-1.将该结果与这6种金属离子对其它发光藻、发光菌、糠虾和泥螺的毒性效应进行了比较.结果表明,利用QwikLite方法和Vibrio覱scheri(Microtox方法)测定的6种重金属离子的毒性顺序相似,但QwikLite法比Microtox法的灵敏度高1～2个数量级;发光藻与糠虾和泥螺的灵敏度相似或者更高,与泥螺存在显著的相关性.发光藻毒性测试方法QwikLite由于灵敏度高、操作简便、快速经济等优点,可以作为一种新型的快速生物测试方法.     

乐安江水和沉积物样品的生物毒性评估

采用二种发光菌发光抑制、二种藻生长抑制、大型溲生和慢性毒性多种生物测试方法。对采集于１９９３年６月，１９９３年１２月和１９９４１０月的乐安江可水、沉积物和沉积物间隙不进行了多指标生物毒性测试，在河流４０，５０和１５９ｋｍ处观测到较强毒性，研究结果：毒性排放主要来自乐安江上游德兴铜矿、洎不河，以及乐安江下游接近鄱阳湖口和沉积物中重金属的释放。     

不同粒径轮胎微塑料对大型溞的慢性毒性研究

轮胎微塑料是环境中微塑料的重要来源之一,而关于环境浓度轮胎微塑料长期暴露的慢性毒性研究相对较少,其毒性机制尚不明晰。本文以大型溞为受试生物,研究不同粒径(依次过100目、150目和200目筛)轮胎微塑料对大型溞的存活、蜕皮和繁殖的影响,并通过测定大型溞体内重金属累积量及蛋白质/脂肪比值变化来分析轮胎微塑料的致毒机制。结果表明,轮胎微塑料暴露组中大型溞的死亡率均<20%,轮胎微塑料对大型溞蜕皮数和平均产幼数均无明显的不利影响,但对存活率的影响与颗粒粒径相关,在0.5 mg·L^-1时存活率随粒径的减小而升高,62.5 mg·L^-1时则刚好相反。此外,暴露在62.5 mg·L^-1轮胎微塑料悬浮液中大型溞初次生产的时间推迟3～5 d,内禀增长率降低,这可能是由轮胎微塑料的摄入所导致的。摄入的轮胎微塑料本身对大型溞肠道造成刺激,并在其体内释放有害物质,这从暴露后大型溞体内重金属Co、Cu和Zn含量的增加可以看出。因此,环境相关浓度下轮胎微塑料的摄入对水生生物(如大型溞)造成的负面影响很小,但道路冲刷雨水的直接受纳水体可能会因为轮胎微塑料的存在而威胁水生生态系统健康。     

Effect of agrochemicals on earthworms

This review describes the toxic effects of agrochemicals on earthworms. Carbamates are described as extremely toxic to earthworms in comparison to organophosphorus insecticides. Some pesticides have drastic effect on the nervous system of the earthworm. Earthworm can accumulate heavy metals from the soil in higher levels than any other animal. Mercury is twenty times more toxic than chromium.