罗氏沼虾养殖塘叶绿素a与水质因子的灰色关联分析

为研究罗氏沼虾养殖塘中影响叶绿素a的主要水质因子,于2011年6—10月对地处上海市金山区的某罗氏沼虾养殖场的3个养殖塘及水源的水温(T)、溶解氧(DO)、pH值、透明度、亚硝酸盐氮(NO2-N)、总氨氮(TAN)、总氮(TN)、活性磷(PO4-P)、总磷(TP)、叶绿素a和化学需氧量(CODMn)等因子进行监测,运用灰色关联分析方法分析了叶绿素a与水质因子的相互关系。结果发现,水质因子与叶绿素a的关联度由大到小依次为TN、TP、CODMn、DO、pH值、NO2-N、T、TAN、PO4-P和透明度,在罗氏沼虾养殖塘中影响叶绿素a的优势因子依次为TN、TP、CODMn、DO和pH值,通过进一步讨论分析发现,TN和TP是影响池塘叶绿素a最重要的水质因子。     

低剂量微囊藻毒素MC-LR诱导罗氏沼虾肝胰腺损伤及凋亡

微囊藻毒素(microcystins, MCs)是由水华蓝藻释放出来的一种有生物活性的环庚肽化合物,具有较强的肝毒性,MC-LR是其分布最广的和毒性最强的一个亚型。罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)是我国比较重要的一个水产养殖品种,但由于养殖水体富营养化程度比较严重,常常爆发蓝藻水华,给其健康养殖带来较大的威胁,但是关于MCs对罗氏沼虾的毒性机制研究的报道较少。因此,使用环境相关浓度的MC-LR(0.5和5μg·L~(-1))处理罗氏沼虾1、2和3周,通过组织学观察、免疫组化定位、氧化应激指标测定以及荧光定量PCR技术探究养殖水体中常见浓度MCs对罗氏沼虾的毒害效应及潜在机制。研究结果表明,较高环境相关浓度(5μg·L~(-1))的MCs会在罗氏沼虾肝胰腺中显著富集,诱导氧化应激,破坏肝胰腺的形态和结构,并且破坏作用随暴露时间延长而加剧,并发生细胞凋亡。而较低浓度的MCs(0.5μg·L~(-1))对肝胰腺的影响相对较小,但是依然会诱导罗氏沼虾肝胰腺氧化应激,并且在长时间作用下也会给肝胰腺组织带来损伤。上述研究结果证明,环境相关浓度的MCs对罗氏沼虾也有一定的毒害作用,并且毒害作用呈剂量与时间依赖效应。     

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。     

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.     

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.     

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．     

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。     

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%。     

汞和砷单一及联合暴露下日本沼虾的氧化应激效应

为深入探讨汞(Hg)和砷(As)对水生生物的慢性毒性效应,以日本沼虾(Macrobrachium nipponense)为受试生物,以超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试分子标志物,研究上覆水中不同浓度Hg和As单一及联合暴露对日本沼虾肝胰腺的氧化损伤及联合作用机制。结果表明:Hg和As单一及联合暴露对4种分子标志物均可产生不同程度的抑制或激活效应。其中,SOD活性均受到抑制,且高浓度As(1000μg·L-1)暴露10 d的抑制率最大,高达59.13%;而CAT活性整体被激活,Hg单独暴露下的激活效应要高于As,且在联合暴露组中随着暴露时间的增加呈现出显著的剂量效应关系(P0.05);MT和MDA含量在Hg和As的暴露下均显著增加(P0.05)。其中MT对Hg的螯合能力大于As,As单独暴露3 d后MDA变化较小,但10 d后其含量显著增加(P0.05)。析因方差分析发现,Hg-As对机体的联合作用机制主要表现为协同作用。综合生物标志物响应指数(IBR)评价证实,联合毒性要高于单独毒性,Hg与As在高浓度下联合暴露10 d的IBR值最大,毒性最强,高浓度As单独暴露处理组的毒性次之;同时,机体自身随暴露时间延长对Hg也表现出一定的解毒功能。     

新烟碱类杀虫剂呋虫胺对意大利蜜蜂的安全性评价

呋虫胺作为新一代烟碱类农药,究竟会给蜜蜂造成何种影响尚不清楚。本研究选取意大利蜜蜂为研究对象,分别测定呋虫胺对蜜蜂的急性毒性、慢性毒性以及幼虫发育毒性,并通过其危害商值(hazard quotient, HQ)初步评价呋虫胺对蜜蜂的生态风险,综合评价呋虫胺对蜜蜂的安全性。结果表明,急性经口毒性48 h半数致死剂量(48 h-LD₅₀)值为0.033 μg·蜂^-1,对蜜蜂高毒;慢性毒性10 d半数致死剂量(10 d-LDD₅₀)为0.010 μg·蜂^-1,慢性毒作用带比值为3.5,存在慢性中毒的风险;幼虫7 d半数致死剂量为577 ng·幼虫^-1,高剂量呋虫胺对蜜蜂幼虫存活率、化蛹率和羽化率均存在影响,处理剂量越高,存活率、化蛹率和羽化率越低,呈高度负相关(r=-0.98,-0.89,-0.80)。风险评价结果表明,呋虫胺对蜜蜂为中等风险到高风险。研究可为呋虫胺的合理使用提供科学参考。     

4种新型杀虫剂对黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)老熟幼虫的急性毒性

测定了峰升(15%杀单·唑磷乳油)、稻卫(20.2%阿维·唑磷乳油)、蚜螨克星(1.8%阿维·吡乳油)和蔬卫(2.4%高氯·阿维乳油)4种新型杀虫剂对黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)老熟幼虫的急性毒性.结果表明:峰升处理黄色羽摇蚊幼虫后24 h,不同浓度间的存活率无显著差异,而在其他时间段(48、72、96 h),随着杀虫剂浓度的增加,存活率逐渐下降.其他3种杀虫剂处理黄色羽摇蚊幼虫4 d,随着杀虫剂浓度的增加,每天的存活率也呈下降趋势.峰升、稻卫、蚜螨克星和蔬卫对黄色羽摇蚊幼虫48 h的LCs0分别为0.1735、0.0249、0.0015和0.0046 mg·L-1.蚜螨克星毒性最高,毒性在同一数量级的还有蔬卫,其次为稻卫.峰升毒性最低,但仍属高毒杀虫剂.     

硝基苯对3种中国土著水生生物的毒性

以中国林蛙(Rana chensinensis)蝌蚪、中华圆田螺(Cipangopaludina cahayensis)和日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)3种我国代表性土著生物为对象,通过半静态试验研究了硝基苯暴露对这3种生物的急性毒性.采用美国环境保护局(USEPA)的Trimmed Spearman-Karver(TSK)法得到硝基苯的急性毒性p(96 h,LC50分别为:林蛙蝌蚪,117.04 mg·L-1;中华圆田螺,104.23 mg·L-1;日本沼虾,0.033 7 mg·L-1.基于p(96 h,LC50)值,取0.01为安全系数,安全浓度ps,分别为:林蛙蝌蚪,1.17 mg·L-1;中华圆田螺,1.04 mg·L-1;日本沼虾,0.34 μg·L-1.3种受试生物对硝基苯毒性反应的敏感性大小依次为:日本沼虾＞中华圆田螺＞林蛙蝌蚪.对照鱼类急性毒性实验的毒性分级标准,硝基苯对日本沼虾属于剧毒物质,而对林蛙蝌蚪和中华圆田螺则属于中等毒性物质.     

吡虫啉对蜜蜂幼虫的室内毒性研究

吡虫啉是目前使用最广泛的新烟碱类农药,其不合理使用破坏蜜蜂的嗅觉记忆能力,影响采集行为,导致多种亚致死效应。利用室内人工饲养蜜蜂幼虫技术,选取意大利蜜蜂幼虫为研究对象,经3 d适应性饲养后,连续3 d喂食含不同浓度的吡虫啉日粮,测定蜜蜂幼虫的存活率、化蛹率和羽化率,评估吡虫啉对蜜蜂幼虫生长发育影响。结果表明,吡虫啉处理剂量为15 ng·幼虫^-1时,并不影响蜜蜂幼虫存活率、化蛹率和羽化率;当处理剂量达到150 ng·幼虫^-1时,蜜蜂幼虫羽化率下降,但不影响蜜蜂幼虫的存活率和化蛹率;幼虫7 d半数致死剂量为2 300 ng·幼虫^-1。高剂量吡虫啉对蜜蜂幼虫存活率、化蛹率和羽化率均存在影响,处理剂量越高,存活率、化蛹率和羽化率越低,呈高度负相关(r=-0.99,-0.94,-0.89),同时蜜蜂幼虫的羽化时间延长。研究可为吡虫啉的合理使用提供科学参考。     

吡唑醚菌酯对不同阶段斑马鱼的毒性效应评价

为评价吡唑醚菌酯对鱼类不同生命阶段的毒性效应,以斑马鱼(Brachydanio rerio)为测试生物,测定了其对斑马鱼胚胎、仔鱼(孵化3 d和孵化12 d)和成鱼的急性毒性及对胚胎和仔鱼(孵化3 d)的发育毒性。结果表明,吡唑醚菌酯对斑马鱼胚胎、仔鱼(孵化3 d)、仔鱼(孵化12 d)和成鱼的96 h-LC₅₀分别为0.0578(0.0540~0.0631)、0.0299(0.0282~0.0320)、0.0330(0.0310~0.0350)和0.0756(0.0692~0.0862) mg·L^-1,其毒性大小依次为仔鱼(孵化3 d) > 仔鱼(孵化12 d) > 胚胎 > 成鱼。与对照组相比,吡唑醚菌酯0.101 mg·L^-1处理,可对斑马鱼胚胎24 h自主运动产生显著抑制作用;0.0609、0.0777和0.101 mg·L^-1处理,可对斑马鱼胚胎48 h心跳速率产生显著抑制作用;0.0609和0.0777 mg·L^-1处理,可对斑马鱼胚胎96 h孵化仔鱼体长产生显著抑制作用。在供试浓度下吡唑醚菌酯暴露96 h后,均可对斑马鱼仔鱼(孵化3 d)体重和体长产生明显的抑制效应,对斑马鱼仔鱼(孵化3 d)心跳未产生明显影响。在高浓度下,吡唑醚菌酯可诱导斑马鱼胚胎产生畸形,主要包括心包水肿、卵黄囊水肿等;而对仔鱼(孵化3 d)未观察到明显的致畸效应。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中国白羽鹌鹑的毒性

为研究全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)替代品对环境生物的毒害效应,选用中国白羽鹌鹑作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,并对PFOS替代化学品进行了急性经口、急性饲喂及繁殖毒性的风险评价。结果表明,全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性经口毒性实验的LD₅₀为500.44 mg·kg^-1,其余3种替代化学品在上限浓度2 000mg·kg^-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,4种PFOS替代品对中国白羽鹌鹑的急性经口毒性均为低毒。全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性饲喂毒性实验的LC₅₀为970.50 mg·kg^-1,对白羽鹌鹑的饲喂毒性为中毒,而其余3种替代化学品在上限浓度5 000mg·kg^-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,对中国白羽鹌鹑的急性饲喂毒性为低毒。在长期饲喂过程中,织物三防整理剂和C6织物三防整理剂会表现出一定的生殖毒性,造成中国白羽鹌鹑的孵化率降低,胚胎死亡率及未受精率升高;全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂会影响到中国白羽鹌鹑的未受精率,C4织物三防整理剂未表现出明显的生殖毒性。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中国白羽鹌鹑的生态毒性

为研究全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)替代品对环境生物的毒害效应,选用中国白羽鹌鹑作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,并对PFOS替代化学品进行了急性经口、急性饲喂及繁殖毒性的风险评价。结果表明,全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性经口毒性实验的LD50为500.44mg·kg-1,其余3种替代化学品在上限浓度2000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,4种PFOS替代品对中国白羽鹌鹑的急性经口毒性均为低毒。全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性饲喂毒性实验的LC50为970.50mg.kg-1,对白羽鹌鹑的饲喂毒性为中毒,而其余3种替代化学品在上限浓度5000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,对中国白羽鹌鹑的急性饲喂毒性为低毒。在长期饲喂过程中,织物三防整理剂和C6织物三防整理剂会表现出一定的生殖毒性,造成中国白羽鹌鹑的孵化率降低,胚胎死亡率及未受精率升高;全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂会影响到中国白羽鹌鹑的未受精率,C4织物三防整理剂未表现出明显的生殖毒性。     

泥鳅在污染物毒性评价中的应用研究

泥鳅营底栖生活,生存能力强,易于饲养,便于采集和处理,有作为模式生物的潜力。受到污染物胁迫时,泥鳅在分子、细胞、组织、器官和个体水平上会发生明显的变化,其存活、生长和繁殖从而受到影响。泥鳅的这些特性可以被用来进行污染物毒性评价。从急性毒性、蓄积毒性、生殖力毒性、遗传毒性等方面,综述和分析了泥鳅在污染物毒性评价中的应用研究进展,并对未来研究重点进行了展望。     

废弃农药厂污染场地土壤浸出液的急性毒性和遗传毒性筛查

污染土地再开发是城市土地可持续利用的关键。为进行废弃农药厂的生态风险评价,采集常州市某废弃农药厂污染场地6个不同区域的土壤样品(编号为S1、S2、S3、S4、S5和S6),选取发光细菌、大型溞和蚕豆根尖细胞为试验生物,运用成组生物毒性试验对6个土壤样品的浸出液进行生物毒性检测。结果表明:6个土壤样品的浸出液都具有急性毒性和遗传毒性;发光菌和大型溞急性毒性试验表明,S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S6的土壤浸出液毒性最低;蚕豆根尖微核遗传毒性试验表明S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S4和S6的土壤浸出液毒性最低。蚕豆根尖微核遗传毒性试验结果与发光菌和大型溞急性毒性效应基本相同,表明成组生物毒性测试法可以用于污染土壤浸出液的毒性评价。污染物质和毒性检测结果的相关性分析结果表明,土壤中所含污染物种类和浓度已经对土壤毒性效应产生影响,结合化学分析与生物毒性检测可为污染场地进行综合评价与风险评估提供依据。