农药类化合物对大型溞的毒性作用模式:与基线毒性化合物比较研究

农药在控制有害生物的同时,对水生生态系统产生较大的毒性效应。本文通过实验获得了25种基线化合物对大型溞的急性毒性数据,并与57种农药类化合物对大型溞的急性毒性数据进行比较研究,同时根据体外浓度LC_(50)、生物富集因子BCF和体内临界浓度CBR的关系,计算了这些化合物在大型溞体内的临界浓度,研究了农药类化合物对大型溞的毒性作用机理。结果表明,基线化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值在一个很窄的范围波动,而农药类化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值范围广且较高。这说明多数农药类化合物对大型溞为反应性毒性作用模式。其中,除草剂对大型溞的毒性显著低于杀菌剂和杀虫剂对大型溞的毒性。这可能是因为除草剂主要通过干扰植物光合作用、植物激素或植物分子合成发挥毒性效应,从而导致其对大型溞的生理系统难以发生反应性毒性效应。而杀虫剂和杀菌剂主要通过干扰生物神经系统、生殖系统、呼吸作用或大分子合成发挥毒性效应,因此易与大型溞生理系统发生生物化学反应,从而具有较高的毒性效应。本文分别建立了除草剂、杀菌剂和杀虫剂对大型溞的急性毒性QSAR模型。除草剂对大型溞的急性毒性机理较简单,其毒性与化合物疏水性程度和离子化程度有关;而杀菌剂对大型溞的急性毒性主要与化合物的标准生成热和极性表面积有关;杀虫剂对大型溞的急性毒性作用机理较复杂,它们对大型溞的毒性效应与其和生物分子之间的氢键和范德华力有关。     

利用稳定同位素示踪技术研究大型溞（Daphnia magna）对水环境中溶解性铜的吸收

由于缺乏合适的放射性同位素,生物对Cu的吸收以及Cu在生物体内的迁移转化等动力学研究一直较为匮乏.论文以大型溞(Daphniamagna)为受试生物,以稳定同位素65Cu作为示踪剂,研究了不同Cu浓度下,大型溞对水相中Cu的吸收.结果表明,在低浓度下,大型溞的吸收随着水相中Cu浓度的增加而增加.随着水相中Cu浓度的升高,大型溞的吸收逐渐趋于饱和.水相吸收速率和Cu的暴露浓度符合米氏方程(Michaelis-Menten Function),最大吸收速率Imax为14.6μg·g-1·h-1,米氏常数Km为3.2μg·L-1,平均水相吸收速率常数ku为1.23L·g-1·h-1.     

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。     

氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

广州市某A2/O工艺城镇污水处理厂出水对大型溞的生殖毒性作用

城镇污水处理厂废水中存在大量生物毒性物质,但该废水对动物的生殖能力影响研究还十分缺乏。利用大型溞暴露实验,检测广州市某采用A~2/O工艺的城镇污水处理厂出水的急性毒性和生殖毒性。48 h急性毒性实验表明,所有水样均未表现出急性毒性效应。慢性生殖毒性(14 d)测试结果表明:(1)从进水到缺氧池出水均能显著提高第一胎产溞数量;(2)进水和沉砂池出水显著增加受试期总产溞数量;(3)从厌氧池到出水工艺段受试溞的第一胎产溞时间均推后;(4)好氧池出水的毒性显著降低,但仍然对大型溞具有生殖毒性。研究表明,好氧池(A~2/O)工艺能够显著去除具有大型溞生殖毒性的物质,但污水处理厂废水的生殖毒性仍需要引起关注。     

水体沉积物结合态镉对大型溞（Daphnia magna）的生物毒性研究

选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,以大型溞体内金属积累量、金属硫蛋白含量和死亡率作为测试指标,考察了上覆水体系与水柱-沉积物共存体系中金属镉(Cd)的毒性状况,探讨了水体沉积物中重金属的生物毒性作用机制.结果表明:暴露于水柱-沉积物共存体系和上覆水体系中的大型溞体内的生物积累量均随沉积物Cd含量的升高而升高,且前者显著高于后者,说明沉积物中的Cd可通过食物吸收等途径对生物体致毒、致害;暴露于两种体系中的大型溞体内的MT含量在低浓度条件下随沉积物中Cd含量的升高而升高,当Cd含量高于800μg·g-1时MT含量大幅度下降,并且两体系之间无显著差别;暴露于两种体系中的大型溞幼溞死亡率无显著差别.上覆水中溶解态Cd和沉积物中可交换态Cd是对水生生物重要的毒性影响形态.     

防污漆活性物质敌草隆和辣椒素对大型溞的急性和慢性毒性效应

敌草隆是一种典型的常用防污漆活性物质,辣椒素是一种新型的天然防污漆活性物质。为比较两者对水生甲壳动物的急性和慢性毒性,以大型溞(Daphnia magna)为受试生物,通过急性毒性实验和慢性毒性实验,研究敌草隆和辣椒素对大型溞的致死性和对其初次生殖时间、总生殖胎数、体长和产幼溞数量等生物学指标的影响,建立浓度-效应关系,筛选最敏感的生物学指标。急性毒性实验结果表明,敌草隆对大型溞活动抑制的48 h半数效应浓度(EC50)为17.1 mg·L-1,辣椒素对大型溞的48 h-EC50为12.4 mg·L-1。慢性毒性实验结果表明,所有被观察的生物学指标均呈现显著的毒性响应,大型溞各项生物学指标对敌草隆的敏感性依次为幼溞数量初次生殖时间体长总生殖胎数,大型溞各项生物学指标对辣椒素敏感性依次为幼溞数量体长总生殖胎数初次生殖时间。计算敌草隆对大型溞繁殖抑制的21 d-EC10为0.830 mg·L-1,辣椒素对大型溞繁殖抑制的21 d-EC10为1.63 mg·L-1。辣椒素具有快速生物降解性,对大型溞繁殖抑制的EC101 mg·L-1,根据《化学品分类和标签规范第28部分:对水生环境的危害》(GB 30000.28—2013)分类要求,可认为辣椒素没有长期水生危害,体现了较好的环境友好性潜力。     

纳米材料对底栖动物的毒性效应研究进展

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料被广泛应用于各个领域,在纳米材料生产运输、使用以及使用后的废弃过程中,纳米材料不可避免地会被释放到环境中。一旦纳米材料进入到水体,它们会经过一系列的迁移转化最终沉降在底泥中,并可能会对底栖动物产生潜在毒性效应。笔者重点总结和归纳了不同类型的常见人工纳米材料对底栖动物的毒性效应与其暴露环境和纳米材料自身物理化学特性的关系,发现在不同的毒性评价指标包括筑穴行为、生存率、发育繁殖、摄食率以及生物累积效应中,生物累积是底栖动物对纳米材料反应最为灵敏的评价指标。同时,底栖动物对纳米材料的生物累积不仅与纳米颗粒的大小和聚集程度有关,而且也与生物体内的消化微环境和和消化过程(pH、消化速率、同化效率和肠道的停留时间)相关。在归纳总结基础上,提出了完善纳米水生生物毒性效应研究的建议。     

氧化石墨烯对大型溞的生物毒性效应研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)因其优良的电性能、机械性能,而成为新兴的碳纳米应用材料,但是其制造或应用后排放进入环境水体的潜在生态风险缺少足够的研究,尤其是关于GO生态毒性的基础数据。研究以水生甲壳类动物大型溞(Daphnia magna,D.magna)为受试生物,从急性毒性和慢性毒性两方面考察了GO的生物毒性效应,并结合溞类的光学显微镜观察和体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力以及丙二醛(MDA)含量的测定对GO对大型溞的致毒机理进行了初步探究。研究结果表明GO对大型溞急性毒性的48 h半数致死浓度(48 h-LC50)为84.2 mg·L-1;慢性毒性的21 d半数致死浓度(21 d-LC50)为3.3 mg·L-1。关于GO对大型溞的繁殖毒性,当GO浓度达到1 mg·L-1时能够显著推迟母溞的头胎出生时间,抑制母溞头胎幼溞数、单胎最高产溞数和总产溞数。关于GO对大型溞的致毒机理,研究结果表明消化道堵塞和氧化损伤可能是GO对大型溞的主要致毒途径。上述研究结果为GO在水环境中的毒性效应研究奠定了基础,为GO的工业化应用前景提供了基础的生态毒性数据。     

纳米水稳型C_(60)60(n_(60))促进Zn~(2+)和Cr~(6+)在大型溞体内的吸收、抗氧化性和急性毒性

富勒烯(C60)作为一种被广泛使用的纳米工程材料,其环境行为和所造成的毒效应越来越引起人们的关注,特别是其与重金属的联合毒性。文章选取模式生物大型溞研究纳米水稳型富勒烯(nC60)与Zn2+和Cr6+的联合毒性。按EPA 2024急性毒性试验结果,nC60对大型溞48 h-LC50为0.47 mg·L-1,最大无观察效应浓度(NOEC)为0.10 mg·L-1。NOEC浓度选定为nC60亚急性试验浓度,用于联合毒性试验。nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,Zn2+和Cr6+对大型溞48 h-LC50分别由2.33 mg·L-1和0.40mg·L-1降低为1.52 mg·L-1和0.33 mg·L-1;nC60增加了大型溞对Zn2+和Cr6+的摄入,暴露1440 min后体内Zn2+和Cr6+累积量分别由6.52μg·g-1湿重和1.52μg·g-1湿重增加到9.98μg·g-1湿重和3.01μg·g-1湿重;nC60和Zn2+和Cr6+联合作用于大型溞后,大型溞SOD酶活性均呈现出增强的诱导现象,联合作用时诱导作用强于两种物质单独作用。此研究表明:在亚急性浓度下,nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,提高了大型溞体内Zn2+和Cr6+的积累,并提高大型溞体内自由基活性。     

Acute toxicity of copper oxide nanoparticles to Daphnia magna under different test conditions

The acute toxicity of monodispersed 6 nm and <100 nm poly-dispersed copper oxide nanoparticles toward Daphnia magna was assessed using 48 h immobilization tests. CuSO₄ was used as a reference. Four different exposure conditions were tested, to study whether the toxicity of the nanoparticle suspensions changed in a way similar to what is known for dissolved Cu: first in ISO standard test conditions (pH 7.8), second with slight acidity (pH 6.5), third in the presence of citric acid, and fourth in the presence of humic acid. For all four exposure conditions, the toxicity of Cu employed in the three forms followed the same sequence, i.e., CuSO₄ > monodispersed 6 nm CuO ? poly-dispersed CuO. The toxicity of all Cu forms decreased from pH 6.5, ? pH 7.8, > pH 7.8 + citric acid, to ? pH 7.8 + humic acid. This pattern is in agreement with concentrations of Cu²⁺ calculated using the equilibrium model MINTEQ. These findings show that the acute toxicity of copper oxide nanoparticles is governed by test water composition and the chemical species Cu²⁺.     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

Equilibrium,kinetics and thermodynamics of hexavalent chromium biosorption on pristine and zinc chloride activated Senna siamea seed pods

Hexavalent chromium contamination in water is an issue of huge concern due to its use at a high scale, toxicity and non-biodegradability. Biosorption is a cost effective and unconventional strategy for the elimination of Cr(VI). Here, a novel biosorbent Senna siamea seed pod biomass and its chemically activated form have been investigated for the elimination of hexavalent chromium from aqueous solution. The biosorbent was characterized by using BET, FTIR, FESEM-EDX and TGA techniques. Parameters controlling the biosorption process were optimized as pH 2.0, temperature 30°C, initial Cr(VI) concentration 500?mg/L, biosorbent dose 0.5?g/L. Optimized contact time was 210 and 180 min for pristine biomass and activated carbon, respectively. Langmuir isotherm correlated well with experimental data revealing that the biosorption occurred in monolayer pattern. Maximum biosorption capacity calculated by Langmuir biosorption isotherm was 119.18 and 139.86?mg/g for S. siamea pristine biomass and activated carbon, respectively. Pseudo-second order kinetic model correlated well with experimental data. Thermodynamic studies suggested that the biosorption process occurs in a non-spontaneous, stable and endothermic manner. These interesting findings on Cr(VI) biosorption by S. siamea seed pod biomass and S. siamea zinc chloride activated carbon vouches for its potential application as an unconventional biosorbent.     

某石化废水的综合毒性评价及其处理工艺对毒性的削减规律研究

利用生物毒性测试对环境中的污染物进行生态风险评价,是目前风险评价中的研究热点。本研究以明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和大型溞(Daphina magna)为受试生物,对某石化厂废水的处理流程中5个主要单元出水的急性毒性进行了测试,分析了其急性毒性与理化指标间的相关性;同时,为了解不同处理单元毒性去除效果及主要毒性来源,结合毒性鉴别评价(toxicity identification evaluation,TIE)技术对各阶段出水的毒性削减及其主要致毒物质类别进行了分析。毒性测试结果表明,该废水处理厂对石化废水的毒性去除效果比较显著,其中进水对明亮发光杆菌、斜生栅藻和大型溞分别表现为中毒、高毒和剧毒,最终处理后出水的毒性分别为无急性毒、中毒和微毒,对毒性的去除效率分别为96.4%、74.3%和99.5%。TIE结果表明,石化废水中的主要致毒物质是非极性有机物和可滤型物质。本研究结果为石化废水的综合生物毒性评价提供了研究基础,为探讨废水生物毒性的去除提供了实例参考。     

酶催化降解四溴双酚A反应引起的碳纳米管急性毒性变化

辣根过氧化物酶催化去除四溴双酚A的反应能够改变多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotubes,MWCNTs)在水环境中的稳定性。为探究该反应对碳纳米管生态毒性效应的影响,选择大型蚤(Daphnia magna)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为受试生物,分别考察了反应前后MWCNTs对大型蚤的急性毒性以及对斜生栅藻的生长抑制和藻细胞色素的影响。结果表明,在1~10 mg·L-1的暴露浓度下,与原始的MWCNTs相比,反应后的MWCNTs对大型蚤的急性毒性明显减弱。在10 mg·L-1的暴露剂量下,原始的MWCNTs造成大型蚤的死亡率高达65%,而反应后的MWCNTs引起大型蚤的死亡率仅为23%。此外,反应前后的MWCNTs对斜生栅藻的生长均有抑制作用。随着暴露浓度的增大,藻细胞密度、叶绿素a和b的含量逐渐降低。与原始MWCNTs相比,反应后的MWCNTs对斜生栅藻的毒性明显减弱。上述研究结果为评价MWCNTs的环境风险提供了基础数据。     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

多效唑对水生生物的急性毒性评价研究

本文以斜生栅藻、大型水蚤和草鱼为试验生物,研究植物生长调节剂多效唑对水生生物的急性毒性效应。多效唑对斜生栅藻EC_(50)-96h为20.62mg/l;对大型水蚤LC_(50)-48h为21.86mg/h;对草鱼苗静态生物检测结果为LC_(50)—120h 16.33mg/l,流水生物检测结果为LC_(50)-96h 14.36mg/l,LC_(50)-120h 9.13mg/l。经多效唑处理后,藻的细胞形态也发生明显改变。根据农药的实验室毒性评价划分标准,多效唑对三种生物的毒性均属低毒;田间安全性预评价的结果也表明其毒性为低毒,故认为多效唑是一种对水生生物危害较小的农药。但其慢性毒性及长期积累效应,尚有待进一步研究。     

Acute toxicity assessment of drinking water source with luminescent bacteria: Impact of environmental conditions and a case study in Luoma Lake,East China

• Acute toxicity assessment was conducted in Luoma lake watershed, East China. • Impacts of environmental factors on the toxicity testing was fully evaluated. • Dissolve oxygen had a weak positive correlation with luminescence inhibition rate. Protecting the quality of lake watersheds by preventing and reducing their contamination is an effective approach to ensure the sustainability of the drinking water supply. In this study, acute toxicity assessment was conducted on the basis of acute bioluminescence inhibition assay using the marine bacterium Vibrio fischeri as the test organism and Luoma Lake drinking water source in East China as the research target. The suitable ranges of environmental factors, including pH value, organic matter, turbidity, hardness, and dissolved oxygen of water samples were evaluated for the toxicity testing of bioluminescent bacteria. The physicochemical characteristics of water samples at the selected 43 sites of Luoma Lake watershed were measured. Results showed that the variations in pH value (7.31–8.41), hardness (5–20 °d) and dissolved oxygen (4.44–11.03 mg/L) of Luoma Lake and its main inflow and outflow rivers had negligible impacts on the acute toxicity testing of V. fischeri. The luminescence inhibition rates ranged from -11.21% to 10.80% at the 43 sites. Pearson’s correlation analysis in the experiment revealed that temperature, pH value, hardness, and turbidity had no correlation with luminescence inhibition rate, whereas dissolved oxygen showed a weak statistically positive correlation with a Pearson correlation coefficient of 0.455 (p<0.05).