3种农药对青海弧菌Q67的联合毒性作用特征

农药的大量生产和应用造成了严重的环境污染问题,对生物甚至人类的生存和健康构成了威胁。该文以苯嗪草酮(GLY)、甲霜灵(MET)和草甘膦(MM)为研究对象,以发光菌青海弧菌(Q67)为指示生物,采用直接均分射线法设计3种农药的二元混合物体系,应用时间依赖微板毒性测试方法系统测定3种农药及其二元混合物对Q67的毒性,采用非线性最小二乘法拟合浓度-效应数据,并应用浓度加和模型(CA)分析农药混合体系的毒性相互作用。结果表明:3种农药的浓度-效应曲线均可用Logit函数有效表征,以半数浓度-效应的负对数值(p(EC)_(50))为毒性大小指标,除0.25 h外,3种农药在不同暴露时间的毒性大小顺序均为:MET (p(EC)_(50)=2.56～3.01)MM (p(EC)_(50)=2.35～2.53)GLY (p(EC)_(50)=2.10～2.30);单个农药及其二元混合物的毒性具有时间依赖性,且二元混合物毒性表现出一定的组分依赖性;3种农药二元混合物体系的15条射线对Q67的联合毒性作用方式也具有明显的时间依赖性,混合体系GLY-MET和GLY-MM体系开始的时候呈现明显的拮抗作用,随着暴露时间的延长,毒性作用方式从拮抗变为加和作用,甚至协同作用;而MET-MM的混合物体系呈现明显的时间依赖性拮抗作用,但无协同作用的出现,说明GLY很可能是混合物体系呈现协同作用的原因。     

3种离子液体与甲霜灵二元混合物的联合毒性

选择3种咪唑类离子液体(ILs): C10H19ClN2 (IL1), C12H23ClN2 (IL2), C16H31ClN2 (IL3)和一种杀菌剂甲霜灵(MET)为混合物组分,以直接均分射线法构建3组二元混合物体系:MET-IL1, MET-IL2和MET-IL3. 应用微板毒性分析法(MTA)测定二元混合物对青海弧菌Q67 (Vibrio qinghaiensis sp.–Q67)的联合毒性.通过比较实验毒性数据与浓度加和(CA)参考模型分析混合物的毒性相互作用,并利用半数效应浓度(EC50)水平下的等效线图分析毒性变化规律.结果表明3组二元混合物的相互作用明显不同.在MET-IL1和MET-IL2 2组二元体系中,MET浓度比例越高,拮抗作用越明显;在MET-IL3二元体系中,随着MET浓度比例的减小,MET与IL3的相互作用由加和变为协同,并且MET比例越小,协同作用越明显.     

构建三元混合污染物的三维等效图

等效线分析法广泛应用于二元混合物的毒性相互作用评估.然而,如何构建三维等效图以考察三元混合物中发生的毒性相互作用至今没有文献报道.本研究的主要目的即以三元混合物中3个组分的相对浓度为坐标轴建立三维等效图以考察三元混合物的毒性相互作用.以6种目前在中国广泛使用的农药,包括3种除草剂(2,4-D、敌草净、西草净)和3种杀虫剂(乐果、吡虫啉、残杀威)为混合物组分,采用均匀设计射线法(UD-Ray)分别对三元除草剂和三元杀虫剂混合物中各组分浓度分布进行优化设计,以全面表征实际混合物的浓度多样性.通过费氏弧菌微板毒性分析法测定农药及其三元混合物在不同浓度下的发光抑制毒性,以浓度加和(CA)模型为加和参考模型,建立三维等效图,分析各混合物的毒性相互作用.结果表明,三维等效图能清晰、直观地反映三元混合物的毒性相互作用信息,开拓等效分析法在三元混合物毒性分析中的应用.     

基于主成分回归的整合模型预测重金属混合物毒性

为解决CA和IA模型预测结果共线性的问题,基于主成分回归改进已有整合加和模型ICIM,建立新的混合物整合模型（PCR-IAM）,并预测加和、协同和拮抗相互作用的重金属混合物联合毒性.以混合物实验浓度为因变量,浓度加和与独立作用预测混合物效应浓度的主成分回归为自变量,建立了PCR-IAM模型.以4个二元混合物体系（Ni-Fe、Ni-Pb、Ni-Cd和Ni-Cr）共20条混合物射线的联合毒性（共240个样本点）验证PCR-IAM模型的预测能力.结果表明,所有二元混合物的PCR-IAM模型的决定系数（R²）和留一法（LOO）交叉验证相关系数（Q²）值均大于0.95,表明PCR-IAM模型能够准确预测20条加和效应、协同和拮抗作用混合物的联合毒性.因此,经验数学模型PCR-IAM模型可以准确预测加和效应、协同和拮抗作用混合物毒性,为构建更合理的整合模型及环境混合污染物的风险评估提供可靠的技术手段.     

3种四环素类抗生素对绿藻联合毒性作用评估

为了探究四环素类抗生素(TCLs)在环境中的毒性作用与机理，文章以盐酸四环素(TCL)、盐酸金霉素(CTC)、盐酸强力霉素(DHY)为研究对象，采用直接均分和均匀设计射线法分别设计TCLs的二元、三元混合物体系，运用基于蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的时间依赖微板毒性分析法系统地考察了TCLs单一毒性及其混合物的毒性效应，应用绝对偏差模型并结合热值图分析混合物毒性相互作用，并应用电镜扫描等技术和方法同步分析TCLs及其混合物作用前后C. pyrenoidosa细胞形态的变化、叶绿素和蛋白质含量。结果表明：3种TCLs之间构成的3个二元混合体系和1个三元混合体系共20条射线对C. pyrenoidosa的毒性数据均呈现较好的浓度-效应关系，且具有时间依赖毒性效应和浓度依赖毒性效应；3种抗生素的毒性强弱不同；毒性大小排序为CTC>DHY>TCL；在TCLs二元和三元混合体系中，TCL-DHY和CTC-DHY体系中有拮抗作用，而其余混合体系均没有呈现出毒性相互作用即加和作用，拮抗作用出现在中浓度区域，拮抗作用和组分浓度比有关；TCLs可以破坏C. py...     

抗生素与消毒剂对青海弧菌Q67的联合毒性评估

抗生素与消毒剂普遍存在于水环境中,极易影响生物生存。该文以抗生素硫酸巴龙霉素(PAR)和 2 种消毒剂次氯酸钙(CAL)与邻苯二甲醛(OPA)为目标污染物,运用时间毒性微板分析法(t-MTA)系统测定 3 种污染物及其混合物对淡水发光菌青海湖菌Q67的毒性,应用浓度加和(CA)与绝对残差(dCA)2种模型对毒性相互作用进行定性分析和定量表征。结果表明：Weibull函数对3种污染物及其混合物对Q67的毒性数据拟合效果理想(R>0.9,RMSE<0.1),且3种污染物对Q67的抑制率均具有浓度依赖性和时间依赖性;通过半数浓度效应(EC₅₀)的负对数(pEC₅₀)值评判 3 种污染物的毒性大小顺序：PAR(pEC₅₀=5.75)>OPA(pEC₅₀=3.61)>CAL(pEC₅₀=3.08),CAL和OPA具有明显急性毒性,而PAR无明显急性毒性;除二元混合体系中少部分射线呈部分加和作用,其余二元和三元混合射线均呈现出时间依赖性拮抗作用;依据d CA值热图,...     

离子液体与废水对青海弧菌Q67的混合毒性研究

以1-苄基—3-甲基咪唑四氟硼酸(IL1)和1-已基—3-甲基咪唑双(三氟甲基磺基)亚胺(IL2)及废水为混合物组分,以Vibrio qinghaiensis sp.-Q67为指示生物,采用均匀设计射线法设计不同浓度配比的IL1-IL2混合物体系及IL1-IL2-废水的混合物体系,应用微板毒性分析法系统测定这些混合物体系的浓度-效应数据,并以浓度加和与独立作用模型为加和参考模型分析毒性相互作用.结果表明:IL1-IL2的混合物体系具有拮抗或加和作用,且混合物毒性(pEC50值)与其中IL1的浓度比具有良好的线性关系;IL1-IL2-废水的混合物体系具有明显的协同或加和作用,且混合物pEC50值与其中废水的浓度比具有良好的线性关系.     

氨化菌分离鉴定及其对草甘膦-镉的联合毒性响应

文章为考察环境中典型污染物农药与重金属复合污染物对生态环境的影响,选取氨化菌这一自然界中的常见菌种作为实验对象,以种植土壤作为菌源,分离筛选得到一株氨化菌(Z1)。经鉴定,菌株Z1为假单胞菌属,12 h氨化速率可达0.792 mg/(L·h),48 h氨氮生成量达到22.500 mg/L。以草甘膦(GLY)和重金属镉(Cd)为目标污染物,应用直接均分射线法设计二元混合物体系,运用时间毒性微板分析法系统测定GLY、Cd及其二元混合物体系对氨化菌Z1在不同暴露时间的浓度-效应数据,应用拟合归零法分析GLY-Cd混合物组分间的相互作用类型及强度。结果表明,单个污染物对Z1的毒性随浓度升高逐渐增强,具有浓度和时间依赖毒性,且Cd对Z1的毒性始终大于GLY。GLY-Cd混合物体系的5条射线(R1～R5)具有浓度、时间和组分比依赖毒性,毒性相互作用主要表现为拮抗作用,其中R3在第8小时d CA值最大,可达65.4%,GLY与Cd的复合污染使得它们在土壤中的毒性和生物利用度有所降低。     

剂量-效应关系两种置信区间的比较

毒性实验存在随机误差,同时剂量-效应曲线(DRC)拟合也会产生误差.因此,合理表征剂量-效应关系及其置信区间非常重要.本研究在剂量-效应曲线非线性拟合基础上,阐述了构建拟合函数置信区间(FCI)与实验观测置信区间(OCI)的基本原理.并以对氯苯酚及等效应浓度比混合物为例,说明目前多数文献使用的FCI不能有效地描述真实毒性实验的不确定度,提出以OCI表征DRC,以求真实反映观测毒性效应的不确定度.利用剂量加和与独立作用模型预测了混合物毒性,并与OCI比较,得到混合物毒性作用类型.建议在分析混合物协同、拮抗、独立与加和作用时,应充分考虑OCI.     

四环素和铜离子对生物除磷微生物的作用效应

选取污水中的污染物四环素和铜离子为二元混合物,以比吸磷率来表征二元混合物对污水生物除磷微生物的联合作用效应.采用直接均分射线法设计3种二元混合物的浓度配比(Ratio1,Ratio2,Ratio3);采用Logistic方程拟合试验数据获得浓度-效应曲线,并利用浓度加和模型分析二元混合物对生物除磷微生物的联合作用效应及...     

通用浓度加和模型预测有机磷与三嗪农药对绿藻的联合毒性

基于微板藻毒性试验测定5个有机磷农药与4个三嗪类农药的单个及联合毒性.根据半数效应浓度(EC50),对斜生栅藻96h生长抑制的毒性大小顺序为:西草净>阿特拉津>扑灭通>苯嗪草酮>草甘膦>敌敌畏>磷胺>乙酰甲胺磷>甲胺磷.这表明直接干扰光合作用电子传输的三嗪除草剂的藻毒性明显大于有机磷农药.以通用浓度加和作为参考模型,三嗪类农药按EC50和EC10(10%效应浓度)浓度比的混合物对斜生栅藻呈现加和毒性.有机磷农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度呈现加和毒性,在高浓度呈现协同毒性.有机磷与三嗪类农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度为加和毒性,在高浓度为协同毒性.     

苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物联合毒性效益

采用藻类生长抑制实验测定了苯酚、2,4-二氯酚与6种苯胺衍生物对斜生栅列藻的单一毒性和二元混合物的联合毒性,得到化合物单独存在时的半抑制浓度EC50和共存时的半抑制浓度EC50mix。采用毒性单位法、相加指数法、混合毒性指数法和相似性参数法进行联合毒性评价,结果表明：苯酚＋2,4-二氯胺、苯酚＋二苯胺及苯酚＋苯胺等毒性混合时主要表现为协同作用;而其它二元混合物采用不同方法评价联合毒性结果有差异。当苯酚与苯胺按照不同毒性配比混合时（1︰4,4︰1,1︰1,2︰1）,表现为协同作用。以辛醇/水分配系数法为结构描述符,分别建立了单一毒性和联合毒性的定量构效关系（QSAR）模型。结果表明,苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物对斜生栅列藻的毒性主要与化合物在生物体内的分配作用有关。     

用QSAR模型预测苯酚类化合物对发光菌的联合毒性

测定了苯酚与11种取代苯酚对发光菌的单一毒性和毒性单位比为1:4,1:1,4:1二元混合物的联合毒性.采用相加指数法对联合毒性进行了评价,结果表明,苯酚和取代苯酚的二元混合物对发光菌的联合作用以相加作用为主.在此基础上,根据12种苯酚类化合物的单一毒性建立了QSAR方程: -lgEC₅₀=6.158-0.279pKa,对混合物中取代苯酚的毒性进行了预测,预测值与实测值吻合较好.     

改进的整合加和模型INFCIM及其应用于混合物毒性预测

目前,准确预测混合物毒性仍然面临着挑战, 为改进现有整合加和模型INFCIM,将该模型中“浓度=浓度+效应”形式修改为更加科学合理的“浓度=浓度+浓度”形式.利用分子电性距离矢量(MEDV)表征混合物组分的分子结构,以模糊数学中的隶属函数表征混合物组分的相似性和相异性,从而构建新的整合加和模型.利用6组六元混合物(共72个样本)验证模型的预测能力,结果表明,改进的模型能够准确预测无相互作用混合物毒性.在改进的模型中,利用多组混合物作为校正集,克服了INFCIM模型仅使用少量混合物数据作为校正集的缺点,使之更加可靠和具有代表性.     

“鸡尾酒”式混合抗生素对细菌耐药性的影响

选择四环素、磺胺、磺胺增效剂3类常用抗生素, 以其对大肠杆菌(E. coli)的单一兴奋效应(hormesis)最大促进效应对应浓度(HC_max)配制等HC_max比的二元及三元混合体系, 探究混合体系对细菌生长和耐药性(突变、质粒接合转移)的联合效应.结果表明, 二元混合抗生素对E. coli生长和接合转移频率起到协同抑制, 对E. coli的突变频率起协同刺激; 三元混合抗菌剂对这三种效应均协同抑制.因此, 推测二元混合体系会导致毒性和耐药性风险同时增加; 三元混合体系会导致毒性风险增加、耐药性风险降低.     

均匀设计用于研究硝基苯衍生物对青海弧菌Q67的联合毒性

实验设计在混合物毒性评估与预测中起着非常重要的作用. 应用微板毒性测试方法测定了7种硝基苯衍生物对青海弧菌Q67的发光抑制毒性,硝基苯、邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯、间硝基苯胺、对硝基苯胺和对硝基甲苯的-lg EC₅₀值(EC50的单位为mol/L)分别为2.66,3.22,3.30,3.29,2.94,4.22和3.39;引入均匀实验设计方法,在单个硝基苯衍生物剂量-效应关系基础上构建不同效应浓度下的10个混合物,同样应用微板毒性测试方法测定其对Q67的毒性,应用剂量加和(DA)与独立作用(IA)原理建立了混合物毒性的评估与预测模型. 结果表明:与等效应浓度比法相比,均匀实验设计构建的混合物浓度配比,具有三维浓度分布特征,可在更大范围内考察各种可能的混合物类型,更加接近于实际环境体系.