以表面处理大肠杆菌为模型的电化学微生物传感器在毒性检测领域的应用

本文以铁氰化钾为探针,采用电化学方法监测铁氰化钾还原产物的量的变化,进而考察经不同时间、不同浓度的Triton X-100预处理表面的大肠杆菌(E.coli)活性及对毒物毒性灵敏度的变化.同时,结合扫描电镜(SEM)及生长曲线实验考察E.coli形貌及繁殖能力的变化,确定最优预处理条件.电化学分析结果表明,Triton X-100的使用量和作用时间分别为2%和1 h时,E.coli因呼吸作用而产生的电信号值最高;随着Triton X-100作用时间的增加,E.coli细胞活性逐渐减弱,当处理时间达到4 h,E.coli的细胞活性甚至低于未处理细胞.SEM结果表明,相对于未处理的细胞,经2%Triton X-100处理1 h时的E.coli的细胞壁通透性增加.此外,E.coli生长曲线实验结果证明,经2%Triton X-100处理1 h后,E.coli亲代细胞的繁殖活性有所下降,但子代的繁殖活性未受明显影响.根据条件优化的结果,经2%Triton X-100处理1 h的E.coli被用于3,5-二氯苯酚(DCP)的毒性检测,作用1 h后的半数抑制率(IC50)为6.60 mg·L-1.而采用未经处理的E.coli与6.60 mg·L-1的DCP作用1 h后产生的抑制率仅为34.4%.同时,优化菌株及对照菌株分别被应用于7份实际水样的毒性检测,其抑制率范围分别为4.37%—5.90%及2.24%—3.69%.可见,经2%Triton X-100预处理1h的E.coli活性及对毒物毒性灵敏度均有所提高,更加适用于水质毒性检测.     

表面活性剂对二氧化钛纳米颗粒和锌离子复合细菌毒性的影响

纳米颗粒和重金属的复合生态毒性已受到广泛关注.作为水体中的常见污染物,表面活性剂可能会影响纳米颗粒和重金属的复合毒性.本文选取常见的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和非离子表面活性剂Tween 80,以Zn~(2+)为重金属代表,通过细菌毒性实验研究表面活性剂对nano-TiO_2和Zn~(2+)对大肠杆菌复合毒性的影响,通过纳米颗粒性质表征、颗粒沉降实验、吸附实验、细菌细胞外膜渗透性测定等揭示毒性影响机制.研究表明,nano-TiO_2通过吸附Zn~(2+)降低了Zn~(2+)在介质中的溶解浓度,两者复合毒性小于其叠加毒性; SDBS和Zn~(2+)作用后降低了Zn~(2+)自身的生物可利用性,同时增强了细胞外膜渗透性.当SDBS浓度大于50 mg·L-1,Zn~(2+)浓度大于4 mg·L-1时,两者复合毒性表现为协同效应.3种污染物共存时,nano-TiO_2的存在降低了Zn~(2+)和SDBS的复合毒性.Tween 80对nano-TiO_2和Zn~(2+)的单独毒性及复合毒性影响均不明显.本研究结果可为表面活性剂存在下纳米颗粒和重金属对细菌或其它生物的复合毒性评价提供理论依据.     

纳米SiO2与常规SiO2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用

为了探讨纳米SiO2和常规SiO2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用,采用不同浓度的纳米SiO2和常规SiO2颗粒(0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6μg·μL-1)对Hela细胞进行12h染毒,应用MTT法检测细胞毒性效应.研究发现,较低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2对Hela细胞无明显细胞毒性(p>0.05);较高浓度时,纳米SiO2(≥0.4μg·μL-1)和常规SiO2(≥0.8μg·μL-1)对Hela细胞具有明显细胞毒性作用(p<0.01),并且随浓度增大细胞毒性增强;当浓度≥0.4μg·μL-1时,纳米SiO2的细胞毒性明显高于相同浓度的常规SiO2(p<0.05).以上结果表明,纳米SiO2和常规SiO2颗粒均能对Hela细胞产生细胞毒性,且纳米SiO2的细胞毒性强于常规SiO2;低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2具有很好的生物相容性.     

固定CO2氢细菌的筛选及其培养条件优化

从土壤中分离筛选到一株高效固定CO2 的氢氧化细菌—专性化能自养菌BHA 15 ,在最佳培养条件下(培养基 ρ/gL-1:NH4 Cl 4.0 ,Na2 HPO4 ·12H2 O 0 .75 ,KH2 PO4 0 .5 ,MgSO4 ·7H2 O 0 .3;V(H2 )∶V(O2 )∶V(CO2 ) =3 .5∶1∶1;pH =7;最适生长温度θ =30℃ ) ,密闭摇瓶中恒温 (30℃ )培养 40h后 ,菌体浓度 ρ(DW)达 1.6mg/mL ,菌体蛋白含量 71.8% .图 7表 2参 12     

聚乙烯醇凝胶包埋固定化细菌联合植物的除氮研究

为了解聚乙烯醇(PVA)凝胶包埋固定化菌在富营养化水体生态修复中的效果,利用PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌并联合水芹(Oenanthe clecumbens)和蕹菜(Ipomoea aquatica)2种植物进行21 d的除氮试验。结果表明,加菌试验组TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N及TP去除率显著高于无菌试验组(P0.05);各试验组N的去除效率与添加PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌呈显著正相关(P0.05)。添加PVA凝胶固定硝化和反硝化细菌的蕹菜和水芹试验组植物的平均生长速率(RGR)分别为38.5和19.6 mg·g-1·d-1,而单纯蕹菜和水芹试验组RGR分别为29.9和9.5 mg·g-1·d-1。     

CASS工艺微生物抵抗含Cu~(2+)、Ni~(2+)锻造添加剂废水毒性的效果

工(产)业园区内企业在紧急情况下排放的污水中,有毒物质会影响污水处理厂活性污泥微生物的活性,甚至导致微生物的死亡.基于此,利用CASS工艺的特点检验微生物系统抗冲击毒性的能力,通过不同的配比浓度调整试验水样中Cu~(2+)、Ni~(2+)的质量浓度,监测CASS系统进出水的Cu~(2+)、Ni~(2+)、COD_(cr)指标,用以判断微生物系统是否受到影响,进而确定CASS微生物系统抗毒性冲击的临界点.结果表明:Cu~(2+)质量浓度小于3.0 mg·L~(-1),Ni~(2+)质量浓度小于5.0 mg·L~(-1),时,CASS 工艺微生物抵抗含Cu~(2+)、Ni~(2+)锻造添加剂废水的毒性能力较强,对Cu~(2+)、Ni~(2+)、COD_(cr)的去除率均可以达到80%;当Cu~(2+)质量浓度大于3.0 mg·L~(-1),Ni~(2+)质量浓度大于5.0mg·L~(-1)时,CASS工艺微生物对毒性抵抗能力显著降低,活性受到严重破坏,对CU~(2+)、Ni~(2+)、COD_(cr)去除率下降至60%以下.所以可以确定CASS工艺微生物抵抗含Cu~(2+)、Ni~(2+)锻造添加剂废水毒性的最高质量浓度限值,Cu~(2+)为3.0 mg·L~(-1),Ni~(2+)为5.0mg·L~(-1).为污水处理厂实际运行工程中避免活性污泥微生物系统受毒性冲击而导致运行瘫痪提供参考依据.     

复杂环境条件下富勒烯的微生物毒性效应

考察了光照、腐殖酸(HA)、共存污染物对富勒烯胶体悬浮液(nC60)的微生物毒性影响.研究结果表明,黑暗条件下2 h内7 mg·L-1的nC60、3—20 mg·L-1的HA、1.2 mg·L-1的1,2,4,5-四氯苯(TeCB)单独及其联合体系对埃希氏大肠杆菌(E.coli)均不产生急性毒性;光照条件下nC60悬浮液能通过滤光效应对E.coli起到保护作用;虽然HA不同加入方式改变了nC60形貌,但是在对E.coli毒性效应上并无差异;TeCB会与光照产生协同毒性效应,但是相同条件下TeCB与nC60混合体系所表现出的抑菌效应与单纯nC60体系相当,即复合污染体系中nC60的存在遮蔽了TeCB对微生物的毒性作用.复杂环境条件下富勒烯并不一定表现出普遍认为的毒性效应,其滤光作用反而会在一定程度上保护微生物免受光照及其他有毒物质的毒性影响.     

玉米芯吸附-海藻酸钠固定微生物对十溴联苯醚的降解

电子垃圾中十溴联苯醚(BDE-209)污染日益严重,分离筛选具有降解功能的细菌并探索其对BDE-209的降解效果对于污染环境的生物修复具有重要意义.采用梯度压力驯化法从污泥样品中分离到1株以BDE-209为碳源的菌株MS2,对其生理生化特征进行分析,结合菌株16S rDNA测序结果,确定了MS2在分类上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).进一步以玉米芯吸附-海藻酸钠包埋材料对菌株MS2进行复合固定,采用正交试验对包埋条件进行优化,并考察游离菌剂和固定化菌剂对水体和土壤中BDE-209的去除效果.正交实验结果表明最佳包埋条件为:海藻酸钠质量分数2%、CaCl_2 4%、菌胶比2:1、交联时间8 h.在温度为25℃、pH 7.0条件下,经9 d处理,固定化菌剂对浓度为0.4 mg/L的BDE-20 9降解率为85.2%.结果还显示,固定化菌剂对污水中BDE-209的降解能力显著高于游离菌(P0.05).不同处理对土壤中BDE-209降解效果存在明显差异,表现为玉米芯吸附-海藻酸钠固定化菌剂海藻酸钠固定化菌剂玉米芯吸附菌体游离菌体空白海藻酸钠小球玉米芯,且土壤的搅动频率与BDE-209降解率呈显著正相关(r=0.99,P0.05).因此,玉米芯吸附-海藻酸钠固定菌剂对于十溴联苯醚的生物修复具有一定应用潜力.     

土壤样品中微生物活性的荧光分析方法

以土壤为供试样品,基于荧光素二乙酸酯(FDA)水解反应产生的荧光素含量与土壤中微生物活性呈比例的现象,探讨了荧光光度法测定土样中微生物活性的可行性,提出采用荧光光度法测定环境样品中微生物活性的新方法.对测定所涉及的物理参数和化学参数进行了优化.在最佳实验条件下,方法的线性响应范围为荧光素含量2—2000#g.L-1,线性相关系数(r)=0.9971,方法的检出限(3σ)为3.1×10-2#g.L-1,方法的相对标准偏差(RSD)为2.8%(n=5),对4个土壤样品荧光素含量测定的回收率为90.6%—104%.所建立的方法具有简单快速、灵敏度高、线性范围宽、试样用量少等优点,可用于土壤、水等环境样品中微生物活性的测定.     

纳米颗粒对淡水藻类生长的影响:毒性机制与复合毒性

近年来,纳米颗粒在生活、工业生产中的应用日益广泛,而这些纳米颗粒的应用引起的一系列环境问题越来越被密切关注.纳米材料在使用过后不可避免地会释放到水环境中,不仅会影响水生生物的生长代谢,也会污染水体,影响水源水质.而藻类作为水生食物链的初级生产者,对于纳米颗粒在水环境中的积累和迁移起着至关重要的作用.本文首先总结了不同种类的纳米颗粒对水环境中不同藻类生长代谢的影响和相关的毒性机制,包括破坏细胞完整性、氧化应激胁迫、破坏光合系统、基因水平异常和有毒物质的释放等.其次,系统总结了纳米颗粒表面特性(如粒径、晶型、表面电荷、亲疏水性、光敏性、表面涂覆、老化和纳米颗粒的均相与非均相等)、水环境影响因素(如自然有机物质、环境胶体、离子强度、pH、硬度、光照和温度等)和藻类胞外聚合物对纳米材料毒性的影响.最后,还综述了水环境中关键污染物和纳米颗粒对藻类的复合毒性.对于纳米颗粒对水环境中藻类生长的毒性作用、影响机制以及复合毒性的系统总结,有利于全面了解纳米颗粒的环境行为和生物毒性.     

《生态毒理学报》主编简介

<正>王子健,男,1953年10月出生,博士,研究员,博士生导师．1976年中国科技大学毕业后到中科院生态环境研究中心工作．1983-1985年在瑞士留学,从事水质污染化学规律研究;1987年在日本从事生物样品生理活性物质分析方法研究． 1992-2000年担任中科院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室副主任、主任,兼环境模拟与污染控制国家重点联合实验室学术委员会委员,国家863计划污染控制技术主题专家组副组长,国家自然科学基金委员会地球科学部第二届咨询专家委员会委员,国际环境地球化学与健康学会亚太分会理事,全球环境基金专家库成员等．同时担任环境科学学报(副主编)、过程工程学报、环境化学、湿地研究、地球与环境、美国Environmental Science and Health(A)等杂志的编委．王子健领导的研究小组主要研究天然水体和水处理过程中的水质转化、相关毒性和毒理变化以及健康和生态风险．内容包括发展新的环境监测技术,离体和活体生物毒性测试方法,污染物水体多介质过程,水质安全性评价以及水污染的健康和生态风险的指标和方法．在开发新型生物模拟采样技术和生物毒性测试方法体系、生活饮用水和再生水的安全性评价、持久性有毒污染物污染及其生态与健康影响等方面取得了丰硕的成果,相当一部分成果得到推广应用．     

Induction of metamorphosis of two species of sea urchin from Sea of Japan

The induction of metamorphosis in mature larvae by selected chemical compounds and natural substrata was investigated in two species of sea urchins from the Sea of Japan, Strongylocentrotus intermedius and Scaphechinus mirabilis. Glutamine in crystalline form was added directly to water containing mature larvae, and this compound, at a final concentration of 10 g ml^-1, was an inducer of metamorphosis in S. intermedius (100% activity) and S. mirabilis (50% activity). Gutamine, or its natural mimetic molecules, may be an active component of the exogenous cue that induces metamorphosis of S. intermedius larvae. This exogenous cue was produced by the epiphytic calcareous algae, Melobesia spp. that colonized the older sea grass Zostera marina. Glutamic acid was also used as an inducer of metamorphosis for S. intermedius and S. mirabilis larvae (50 to 60% activity), but it was toxic to the larvae.     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

南京城市西部遗产廊道规划

南京城市西部历史时期是城市的重要边界,现在逐渐演变成老城与新区之间的核心地带,成为公共活动的重要地区,保护其自然、文化遗产和生态环境具有非常重要的意义。在对其现状调查分析的基础上,梳理遗产点的历史概况、现状及其分布情况,提出规划遗产廊道的意义,探讨规划的具体思路,为南京遗产保护提供了新的视角。     

Effects of contrasting modes of larval development on the genetic structures of populations of three species of prosobranch gastropods

 In south-eastern Australia, the prosobranch gastropods Morula marginalba (Blainville), Cominella lineolata (Lamarck) and Bedeva hanleyi (Angas) have similar fine-scale distributions, but appear to possess very different dispersal capabilities due to contrasting modes of larval development. M.marginalba produce planktonic larvae, whereas C. lineolata and B. hanleyi undergo direct development in benthic egg capsules and emerge as crawling juveniles. To test for possible effects of contrasting life histories on levels of genetic variation within and among populations, a survey was conducted of allozyme variation at six polymorphic loci in 8 to 9 local populations of each species. Collections of snails were made between June 1992 and November 1993. Sampling ranges spanned between 162 and 180 km of coast. Regardless of larval type, proportions of single-locus genotypes in each collection were consistent with the recruitment of offspring which had been generated through random mating. However, genotypic diversity was lower in those species that undergo direct development. Loci surveyed in C. lineolata and B. hanleyi were polymorphic (i.e. frequency of most common allele <95%) in fewer populations than those examined for M.␣marginalba (P <0.001) and, where polymorphisms occurred, also possessed significantly fewer alleles (P <0.001). Consequently, average levels of expected heterozygosity were greater in populations of M. marginalba than in those of either of the other species (P <0.001). Genetic variation among populations, expressed as the standardised variance in allele frequencies (F _ST ), was inversely related to expected larval dispersal capability. The nine collections of M. marginalba showed little overall differentiation (F _ST  = 0.017; P <0.001), reflecting the ability of planktonic larvae to interconnect local populations, and so limit divergence due to drift and natural selection. In contrast, there were high levels of allelic heterogeneity among the nine collections of C. lineolata (F _ST  = 0.523; P <0.001) and eight collections of B. hanleyi (F _ST  = 0.140; P <0.001). These data imply that for species which undergo direct development, local populations are effectively closed and evolve largely independent of one another. Received: 3 May 1996 / Accepted: 12 July 1996     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

Evaluation of adsorption potential of adsorbents: a case of uptake of cationic dyes

Adsorption potential of a commercial activated carbon (FS300) has been evaluated for the uptake of cationic dyes namely methylene blue (MB) and rhodamine B (RB). Though, there are numerous studies in literature which report the sorption of MB (more than 40 studies) and RB (more than 10), however none of these use a common parameter to report the capacity of the sorbent. A protocol, based on the equilibrium dye concentration has been proposed to measure the sorption potential of a sorbent. The Langmuir model can very well describe the experimental equilibrium data for both dyes (coefficient of correlation > 0.999). MB (Qm = 312.5 mg g(-1)) is more adsorbable than the RB (Qm = 144.9 mg g(-1)). Molecular weight and chemical structure of dye molecules seem to affect the dye uptake. The effect of pH on dye uptake has also been evaluated by varyingpH from 3 to 11. Uptake of MB increases with pH, wherein RB removal decreases with pH. Dyes could not be desorbed either by distilled water (0.06 and 0.11% for MB and RB respectively), or by 0.1 NHCl (0.136 and 3.0% for MB and RB respectively) indicating, chemical adsorption type of adsorbent-adsorbate interactions.     

洞庭湖生态环境承载力分析

洞庭湖湖内冬枯水季节，有芦苇面积530km^2，草地面积800余km^2，泥滩地面积367km^2，天然水域面积约993km^2。湖洲之间隔水相望，河沟水系纵横交错，具“水浸皆湖，水落为洲”的地貌特征，呈现出支离破碎的形态面貌和典型的自然湿地景观。文章在大量调查的基础上，从自然和人文两个方面对洞庭湖的生态环境承载力或环境压力进行分析。     

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要.本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%.分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器(ASBR)R1、R2、1t3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5.好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5～1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现.根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数(以1 mol NH4+产生的CH2O0.5N0.15量计)分别为0.080、0.105和0.114 mol·mol-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减.总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源.