应用生物配体模型研究阳离子及pH值对水稻锌毒性的影响

采用室内水培实验,通过改变溶液中pH值及主要阳离子(Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na+和K+)浓度研究锌对水稻的毒性,建立了Zn对水稻根伸长毒性的生物配体模型(Biotic ligand model,BLM).研究结果表明,增加Ca~(2+)、Mg~(2+)和H+的活度均可以减缓Zn~(2+)对水稻根伸长的毒性,而增加Na+、K+的活度对Zn~(2+)的毒性影响不大;在低pH(4.5—6.0)条件下,主要是Zn~(2+)对水稻根伸长产生毒性,在高pH(6.5—8.0)条件下,Zn~(2+)和ZnOH+是主要的致毒形态.根据生物配体模型理论估算的Zn~(2+)、ZnOH+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和H+的生物配体络合的平衡常数分别为:lg KZnBL=4.97、lg KZnOHBL=5.30、lg KCa BL=2.96、lg KMg BL=3.30和lg KHBL=5.21.根据各平衡常数计算可得,当Zn结合水稻的生物配体位点达到73%之后,水稻根伸长的抑制率达50%(即f50=73%).利用上述参数建立的生物配体模型预测的EC50值均在实测值的2倍变化范围之内,表明生物配体模型可以有效地预测锌对水稻根伸长的急性毒性.     

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。     

氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的毒性效应

为探明氰戊菊酯对鱼类不同生命阶段的毒性效应,以斑马鱼和稀有鮈鲫为测试生物,评价了氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的急性毒性差异。研究发现,氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎的96 h-LC50值分别为0.901(0.664~1.22)和0.636(0.233~1.74)mg·L~(-1)。氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎孵化有明显的促进作用,染毒48 h后,0.188和0.375 mg·L~(-1)氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎的孵化率分别为88.9%和100%。氰戊菊酯对斑马鱼仔鱼、幼鱼和成鱼的96 h-LC50值分别为0.00340、0.0183、0.00487 mg·L~(-1),氰戊菊酯对稀有鮈鲫仔鱼、幼鱼和成鱼的96 h-LC50值分别为0.0520、0.00277、0.00345 mg·L~(-1)。因此,氰戊菊酯对斑马鱼不同生命阶段的毒性从高到低顺序依次为:仔鱼成鱼幼鱼胚胎,氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎、仔鱼、幼鱼和成鱼的毒性为幼鱼成鱼仔鱼胚胎。试验结果表明,斑马鱼仔鱼对氰戊菊酯的敏感性高于稀有鮈鲫相应的生命阶段,相对于斑马鱼,稀有鮈鲫胚胎、幼鱼以及成鱼对氰戊菊酯的毒性作用更为敏感,说明氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的毒性效应差异较大。     

三氯化铝在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动及学习记忆能力的影响

以斑马鱼胚胎和幼鱼为实验对象,探讨三氯化铝(Al Cl3)在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆的影响。将受精后6 h(hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分成2个大组,分别为对照组和三氯化铝组,以观察三氯化铝的毒性作用。每一大组又分为中性(pH7.4)、微酸(pH6.4)和酸性(pH5.4)组,以观察酸性环境分别及与三氯化铝的共同毒性作用。分别采用72 hpf斑马鱼幼鱼机械逃避反射实验、144 hpf斑马鱼幼鱼自发运动、168 hpf单一多次光刺激斑马鱼幼鱼实验等探讨在中性、微酸和酸性环境下暴露铝离子对斑马鱼幼鱼运动能力以及学习记忆的影响。结果显示:与中性环境下的三氯化铝组相比,微酸和酸性环境下的三氯化铝组可以使斑马鱼幼鱼机械逃避次数减少(P0.05),平均速度和移动距离下降(P0.001),斑马鱼幼鱼运动轨迹杂乱无章,自发触壁活动减少;单一多次光刺激实验结果发现,微酸和酸性环境下的三氯化铝组使斑马鱼幼鱼到达平台速度的光照次数显著增加且差异具有统计学意义(P0.001)。以上结果说明,三氯化铝在微酸和酸性环境下,能导致斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆能力下降,并且酸度值越小,对斑马鱼幼鱼运动和学习记忆的影响更显著。酸度值与三氯化铝之间存在协同作用,酸性环境可以使三氯化铝毒性增加。     

三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的急性毒性比较

为探明三唑酮对鱼类不同生长阶段的毒性效应,以斑马鱼和稀有鮈鲫为测试生物,检测了三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的急性毒性差异。研究发现,三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎为低毒,其96 h-LC50值分别为21.1(14.4~31.0)和14.2(9.65~20.9)mg·L~(-1);高浓度的三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎的孵化有明显的抑制作用,染毒96 h后,23.7 mg·L~(-1)三唑酮组斑马鱼胚胎的孵化率为4.17%,22.5 mg·L~(-1)三唑酮组稀有鮈鲫胚胎的孵化率为33.3%。三唑酮对斑马鱼仔鱼、幼鱼和成鱼为低毒,其96 h-LC50值分别为24.8、21.3、13.1 mg·L~(-1),三唑酮对稀有鮈鲫仔鱼、幼鱼和成鱼为中毒,其96 h-LC50值分别为9.96、7.89、6.89 mg·L~(-1)。因此,三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的毒性效应排序一致,毒性从高到低顺序依次为:成鱼幼鱼仔鱼。试验结果表明,相对于斑马鱼,稀有鮈鲫对三唑酮的毒性作用更为敏感,三唑酮对稀有鮈鲫不同生长阶段的毒性均高于斑马鱼相应生长阶段的毒性。     

碲化镉量子点Cd~(2+)释放对小鼠肝、肾组织毒作用的研究

探讨碲化镉量子点(cadmium telluride quantum dots,Cd Te QDs)Cd2+释放与其体内毒性之间的关系。将24只雄性ICR小鼠(24.7~26.8g)随机分为4组,每组6只,分别为0 nmol组(对照组)、5 nmol染毒组、50 nmol染毒组和500 nmol染毒组(以Cd2+的摩尔浓度计算)。采用尾静脉注射方式进行染毒,染毒组注射0.15 ml不同浓度的Cd Te QDs溶液,对照组注射同等体积的生理盐水。染毒24h后小鼠脱臼处死,计算脏器系数,进行血常规和血清生化指标分析以及肝、肾组织的病理组织学检查。选取金属硫蛋白(metallothionein,MT)作为生物体内游离Cd2+水平的生物标志物,通过酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫组织化学技术检测小鼠肝、肾组织中的MT水平。结果表明,各染毒组小鼠肝、肾脏器系数与对照组相比,差异无统计学意义(P0.05),尿素氮水平与对照组相比显著降低(P0.01)。随着染毒剂量增加,小鼠肝、肾组织病理改变逐渐加重,肝细胞可见不同程度的水性样变和肿胀;肾小管管腔水肿、肾上皮细胞水样变性,以及远曲小管水肿。染毒组小鼠肝、肾组织中MT的含量与对照组相比明显升高(P0.05),且随着染毒剂量增加MT表达增强。研究结果提示,Cd Te QDs对小鼠肝、肾组织具有一定的毒作用,其毒作用大小与Cd Te QDs降解释放的游离Cd2+含量呈正相关。     

场地土壤重金属镉和铅复合污染毒性阈值的推导及其应用

镉(Cd)和铅(Pb)是生物体非必要元素,具有毒性大、迁移性强等特点,二者在场地土壤中通常存在复合污染的现象.土壤污染物预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)是污染物自身毒性与不确定性系数共同决定的参数,其中土壤污染物的生物有效性是PNEC值不确定性的重要来源.本研究选择湖南常宁某铜矿冶炼厂和江苏靖江某电镀厂2个不同类型的污染场地及周边土壤,基于土壤理化性质及重金属的有效性浓度,采用经验模型估算出Cd和Pb单一污染对植物根系生长的半效应浓度(median effect concentration,EC50)及其土壤中的PNEC,通过浓度加和(concentration addition,CA)模型,结合外推因子法,估算获得场地土壤实际Cd和Pb复合污染的预测无效应浓度(PNEC面x).结果 表明,2个场地土壤中Cd的平均含量分别为背景值的102倍和37.6倍,Pb平均含量分别为背景值的15.1倍和3.86倍,Cd和Pb复合污染现象明显.由于2个场地土壤性质差异较大,Cd和Pb的EC50存在较大差异,EC50(Cd)分别为19.1 ～36.2 mg·kg-1和20.1 ～ 35.4 mg· kg-1,而EC50(Pb)分别为366～1891 mg·kg-1和682～1575 mg·kg-1.同时由于场地实际污染土壤的理化性质及Pb/Cd含量比不同,所推导的PNECmix也存在明显差异,Cd含量及其在Cd和Pb总量中的占比较高的土壤样点的PNECmix较低,2个场地的PNECmix分别为0.933～37.9 mg·kg-1和32.9 ～ 744 mg· kg-1.2个场地调查样点中Cd和Pb含量的实测值均在一定程度上高于相应的PNECmix,对植物生长存在一定的生态风险.因此,进行复合污染生态风险基准值制定和生态风险评价时,需要考虑影响污染物的生物有效性和关键场地特异性(site-specific)因素,如土壤理化性质及不同污染物浓度比等.     

纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究（Preliminary Study on the Toxicity of Nanosized Silicon Dioxide on Embryonic Development of Zebrafish Embryos）

为了评价纳米二氧化硅对鱼类发育的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了不同浓度纳米二氧化硅和常规二氧化硅的水溶悬浮液对斑马鱼胚胎发育的毒性效应.结果表明,常规二氧化硅对斑马鱼胚胎发育无明显毒性效应,而纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育具有明显的抑制作用,且呈一定的剂量依赖性,其对84hpf斑马鱼胚胎的LC50值为240mg·L-1.纳米二氧化硅可导致胚胎孵化率显著下降、死亡率显著上升,且可观察到幼鱼多种畸形现象,此外纳米二氧化硅可使斑马鱼提前孵化,但提前孵化的幼鱼未发育完全.检测108hpf斑马鱼幼鱼体内丙二醛(MDA)含量发现,纳米二氧化硅染毒组MDA含量均显著高于对照组(0mg·L-1)(p<0.05),提示,纳米二氧化硅的发育毒性可能源于其导致的氧化损伤.     

应用生物配体模型研究铅和镉及其混合物联合毒性

为探讨生物配体模型(BLM)对金属混合物的适用性,以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,以藻体内短时间(≤60 min)生物积累量为指标,研究了Pb和Cd对莱茵衣藻的联合毒性作用。结果表明:Pb和Cd单独暴露下,藻体内生物积累过程可用米门方程(Michaelis-Menten equation)来描述。计算得到Cd传输位点的最大吸收通量Jmax为(8.312±0.034)×10-12mol·cm-2·s-1,该位点的半饱和系数(米门系数)KM=(1.012±0.032)×10-6mol·L-1,稳定常数KCd=0.988×106(mol·L-1)-1;Pb传输位点的Jmax为(1.28±0.039)×10-11mol·cm-2·s-1,该位点的KM=(3.56±0.34)×10-7mol·L-1,KPb为2.81×106(mol·L-1)-1。Cd和Pb的竞争实验中,当固定Cd的浓度,其吸收通量随Pb的增加而显著降低;固定Pb的浓度,其吸收通量随Cd的增加略有降低。这表明Pb和Cd可能存在相同的传输位点,且Pb对传输位点的结合能力要远大于Cd。在低浓度Pb和Cd的混合暴露溶液中,短时间内绿藻对Pb的生物积累量会远大于Cd。研究结果表明BLM可用于描述低浓度下Cd和Pb的竞争关系。     

氯化镉对斑马鱼胚胎的发育毒性

为探讨重金属Cd对斑马鱼胚胎发育的毒性效应,将受精1h后(1hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CdCl2溶液中,观察CdCl2处理对胚胎死亡、孵化及幼鱼畸形的影响。采用吖啶橙(AO)染色,定性观察胚胎细胞凋亡情况;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测胚胎ROS水平,TBA比色法测定胚胎脂质过氧化水平,DTNB比色法测定还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平。结果表明,10.0～30.0mg·L-1CdCl2浓度依赖性地诱导斑马鱼胚胎死亡和幼鱼畸形,胚胎孵化率亦降低。CdCl2处理引起斑马鱼胚胎心脏水肿,尾部弯曲和胚胎发育阻滞。胚胎半数致死浓度(LC50)为18.9mg·L-1,R2=0.973,幼鱼半数致畸浓度(EC50)为13.7mg·L-1,R2=0.967。20.0mg·L-1CdCl2处理组ROS水平、MDA含量明显升高,GSH/GSSG比值明显降低(P<0.01)。20mg·L-1CdCl2处理后,胚胎头部和尾部可见大量细胞凋亡。10mg·L-1N-乙酰半胱氨酸(NAC)与20mg·L-1CdCl2共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率和畸形率明显降低,孵化率明显升高,ROS水平、MDA含量以及GSH/GSSG比值趋于正常。以上结果说明,CdCl2暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与CdCl2诱导的氧化应激相关。     

3种毒性预测模型在镉对小麦根毒性预测中的应用及比较

一些基于重金属形态的生物毒性机理模型被广泛应用于水体和陆生生态系统,例如:自由离子活度模型(FIAM)、生物配体模型(BLM)和生物膜电势斯特恩双电层模型(GCSM),但不同模型的应用效果之间还缺乏系统比较。本研究选取小麦作为受试生物,采用水培实验进行了镉对小麦根伸长的毒性测试,通过数据分析软件对实验数据进行非线性拟合,分别建立了3种模型,并从根毒性、根表面吸附镉和根中富集镉3个方面对3个模型的预测能力进行了比较。除此之外,选取苹果酸和柠檬酸2种有机配体,研究了配体对镉生物毒性的影响。结果表明,Ca~(2+)和H~+对Cd的根毒性存在竞争效应,而Mg~(2+)、K~+和Na~+未发现竞争效应。由于BLM模型同时考虑了镉的自由离子态浓度和竞争离子的影响,在预测镉对杨麦13号根毒性和生物体内富集量时效果最好。而FIAM和GCSM模型由于计算中仅考虑了离子活度的影响,缺乏对竞争离子保护效应的考虑,因此预测效果相对较差;此外,Cd对小麦根毒性的主要受扩散过程控制,而非跨膜过程,这可能也是FIAM模型和GCSM模型预测不佳的原因之一。同时结果还发现有机配体存在时尽管降低了溶液中镉的离子活度,但未显著影响镉毒性,进一步证明了扩散过程对Cd毒性的影响。以上结果为评价和预测镉的陆生生态毒性提供了基础数据和模型依据。     

重金属-纳米颗粒联合毒性评价模型研究进展

基于单一污染物的毒性研究无法准确评估真实环境中多污染物共存的生态与健康风险,因此大量研究开始关注混合物联合毒性这一更具挑战性和现实性的课题.本文围绕当前毒理学领域的主要研究对象——重金属、纳米材料,综述了重金属混合物、纳米颗粒混合物、以及两者混合物的联合作用评价方法,包括基于重金属间无相互作用或相互作用可忽略的浓度加和(concentrationaddition,CA)模型、独立作用(independent action,IA)模型及其改进模型,基于生物生理过程的生物配体模型(biotic ligand model,BLM)、毒代-毒效动力学模型(toxicokinetictoxicodynamic,TK-TD)、动态能量平衡(dynamic energy budget,DEB)理论,基于颗粒物结构性质的定量纳米结构-活性关系(quantitative nano structure-activity relationships,QNAR,或nano-QSAR)模型等,介绍了各类模型的基本原理、适用条件和应用情况.最后对重金属-纳米颗粒联合毒性的未来研究方向进行了展望.     

BDE-47对斑马鱼胚胎-幼鱼的急性毒性及氧化应激作用

为研究2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)对斑马鱼胚胎-幼鱼急性毒性、氧化应激及细胞凋亡的影响,以受精后3 h的斑马鱼胚胎为染毒对象,用概率单位法计算BDE-47对斑马鱼胚胎-幼鱼的96 h-LC₅₀;再参照96 h-LC₅₀按一定比例级差设置0.25、0.5、1.0、2.0 mg·L^-1 4个浓度组和1个对照组(0 mg·L^-1)进行96 h半静水式毒性试验,检测斑马鱼超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量和细胞凋亡情况。结果表明,BDE-47对斑马鱼96 h的急性毒性LC₅₀为3.77 mg·L^-1(95%可信区间1.93～10.27 mg·L^-1);2.0 mg·L^-1剂量组与对照组相比,SOD活性和MDA含量显著增加,且CAT活性与BDE-47染毒浓度之间存在明显的剂量-效应关系;0.5 mg·L^-1 BDE-47染毒96 h后,即观察到斑马鱼幼鱼出现明显细胞凋亡,主要集中于神经管和脑部。研究表明,BDE-47可以影响斑马鱼体内抗氧化防御系统,并能诱导细胞凋亡;BDE-47导致神经组织的氧化损伤可能在动物神经毒性中起重要作用。     

调理剂和叶面阻隔剂对菜心铅、镉吸收及产量的影响

为探究土壤调理剂与叶面阻隔剂联合阻控减轻菜心受镉(Cd)、铅(Pb)毒害的效果,2020年8月于广州白云区Cd、Pb污染农田开展大田试验,设置了对照处理(不施用+清水喷施)、土壤调理剂处理(100 kg/hm²)、叶面阻隔剂处理(500倍,300 mL/hm²)、土壤调理剂+叶面阻隔剂处理(100 kg/hm²+500倍,300 mL/hm²)共4个处理。实验结果表明：各处理皆能有效提升土壤pH,增幅为0.42～0.51,其中以调理剂处理的pH较对照处理显著上升8.2%;各处理皆能有效降低土壤有效Cd和有效Pb质量浓度,其中“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,有效Cd下降38.52%、有效Pb下降20.60%(p<0.05);各处理皆能有效提高菜心产量,其中“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,菜心增产7.48%;各处理皆能有效降低菜心Cd、Pb质量浓度,其中以“调理剂+阻隔剂处理”效果最为显著,Cd减少25.55%、Pb减少15.58%。综上所述,通过调理剂、阻隔剂等安全利用技术措施,可有效降...     

HgCl2对斑马鱼SOD,AChE酶活性和基因相对转录量的影响

以HgCl2为实验毒物,研究其对斑马鱼的毒性效应,经染毒后,分别在第1天和第7天取斑马鱼的肌肉测定超氧化物歧化酶(SOD)、乙酰胆碱酯酶(AChE)活性,半定量RT-PCR检测肌肉中乙酰胆碱酯酶、细胞色素P450(CYP 1A)和超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因的相对转录量.结果显示HgCl2对斑马鱼的毒性很强...     

多壁碳纳米管存在环境下Pb、Zn对斑马鱼毒性的变化(The Change of the Toxicity of Pb and Zn on Zebrafish in the Case of the Existence of Multi-Walled Carbon Nanotubes)

研究了重金属铅、锌对斑马鱼的急性毒性效应及在人工碳纳米材料——多壁碳纳米管存在环境下,铅、锌对斑马鱼毒性的变化.结果显示,随着铅(Pb(NO3)2)、锌(ZnSO4)浓度的增加以及染毒时间的延长,斑马鱼死亡率逐渐增加;单一多壁碳纳米管悬液(10mg·L-1)对斑马鱼无明显毒性效应.Pb和Zn对斑马鱼24h、48h和96h的LC50分别为5.38mg·L-1、3.99mg·L-1、3.83mg·L-1和26.37mg·L-1、21.39mg·L-1、20.62mg·L-1;在多壁碳纳米管存在条件下,二者对斑马鱼24h、48h和96h的LC50分别为2.74mg·L-1、2.26mg·L-1、2.15mg·L-1和21.85mg·L-1、17.17mg·L-1、16.77mg·L-1.多壁碳纳米管存在条件下铅、锌对斑马鱼的LC50显著降低,提示碳纳米材料可能会增加重金属对水生生物的毒性.     

双酚A对斑马鱼幼鱼神经递质和神经行为的影响

环境浓度水平下双酚A(BPA)暴露对生物体的毒性效应受到广泛关注。以早期发育阶段斑马鱼为模型,评价了环境浓度下BPA暴露对斑马鱼幼鱼运动行为的影响,并探讨了可能的作用机制。将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度BPA(0、1、3、10和30"g·L-1)后,斑马鱼幼鱼的整体平均运动速率显著降低。低浓度组幼鱼在持续光照条件下的运动行为显著降低,同时5-羟色胺受体(htr1a)的转录水平增加十分显著,表明BPA可能通过5-羟色胺受体对斑马鱼的运动行为产生影响。而高浓度组幼鱼在第2个黑暗刺激周期的活动过度受到抑制,同时多巴胺受体(d1r)的转录水平显著降低,表明BPA可能通过多巴胺受体影响斑马鱼对外界刺激的响应。HPLC分析结果表明,5-羟色胺和多巴胺神经递质含量在所有浓度组均显著升高。进一步分析与早期神经发育(wnt1,shha)、单胺类递质神经元分化(lmx1a,nr4a2和syn2a)以及递质合成(tph1b,th)相关的基因和蛋白水平,发现神经递质含量的升高可能是由于BPA促进了斑马鱼胚胎早期神经发育和单胺类递质神经元的分化。综上,环境浓度下BPA暴露即可对斑马鱼的运行行为产生影响,提示BPA污染很可能对生态环境及人体健康产生潜在的危害。     

聚乙烯醇-海藻酸钠固定香菇废弃物吸附Pb和Cd的最佳配方

选用香菇废弃物作为生物吸附剂,用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)同定香菇粉制成PVA-SA固定香菇,以吸附溶液中铅(Pb)和镉(Cd)的能力为主要评价指标,结合成球性、机械强度和耐酸性等,通过正交试验确定出吸附Pb的PVA-SA固定香菇最佳配方是8%PVA+1%SA+3%香菇粉+2%CaCl2的饱和H3BO3,对Pb的吸附率为95.4%,吸附Cd的PVA-SA同定香菇的最佳配方是5%PVA+1%SA+3%香菇粉+2%CaCl2的饱和H3BO3,对Cd的吸附率为63.7%.二小球的成球性、机械强度和耐酸性都较好.Langmuir等温吸附模型能最好地拟合香菇吸附Pb的热力学过程,相关系数R2达0.993 9;Freundlich模型能更好地描述香菇吸附Cd的热力学过程,R2为0.999 3.Freundlich等温吸附模型适合描述PVA-SA同定香菇吸附Pb和Cd的热力学过程,R2分别为0.958 7和0.982 3.自由香菇对Cd的理论最大吸附量qm-Langmuir (2.832 1 mg g-1)小于PVA-SA固定香菇的理论最大吸附量qm-Langmuir (6.447 5 mg g-1),自由香菇吸附Pb的Freundlich模型参数k(0.312 7)小于PVA-SA固定香菇吸附Pb的k(0.431 0),香菇固定后吸附Cd和Pb的能力有所提高.PVA-SA固定香菇吸附Pb和Cd的吸附平衡时间分别为3 h和7 h,比自由香菇吸附Pb和Cd的平衡时间(1 h)长.伪二级动力学模型能很好地拟合固定香菇吸附Pb和Cd的动力学过程,R2分别为0.999 9和0.994 6,由该模型计算出的对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为0.453 6 mg g-1和0.2060 mg Cd g-1.伪二级动力学模型能很好地拟合同定香菇吸附Pb和Cd的动力学过程,由该模型计算出的固定香菇对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为0.453 6 mg g-1和0.206 0 mg g-1,自由香菇对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为1.817 2 mg g-1和0.842 5 mg g-1.PVA-SA固定香菇吸附Pb/Cd的伪二级动力学反应速率常数k2为1.324 1/1.253 1,自由香菇吸附Pb/Cd的k2为0.780 510.213 0,自由香菇吸附Pb/Cd的k2大于固定香菇的k2,表明固定香菇吸附Pb/Cd达到平衡所需要的时间比自由香菇所需要的时间长.图3表6参16     

毒代动力学一毒效动力学(Toxicokinetic-Toxicodynamic, Tk-Td)和种群模型联用评价浓度随时间变化的农药的水生态风险

利用种群模型评价农药暴露时间序列的方法与现有常用的风险评价方法进行了比较。美国环境保护局农药项目办公室(The US Environmental Protection Agency’s Office of Pesticide Programs)在近30年对水生生物农药日暴露值建立了模型，但并未对这些信息进行充分的利用。我们利用糠虾(Americamysis bahia)毒性数据和种群数量统计数据推演了毒代动力学一毒效动力学(Toxicokinetic-Toxicodynamic, Tk-Td)与一系列矩阵种群模型联用的数值。糠虾是一种沿岸浅海底的小型甲壳动物，通常用于常规毒性测试中。我们展示了这种联用方法如何仅用现有的标准常规毒性数据来优化已有的风险评价方法。我们创建了几种暴露场景，每种场景在基于生物的传统方法中有着相同的初始风险表征特征，而种群模型方法中则显示出不同的风险水平。这种TK-TD与种群模型联用的方法可以对不同的急性和慢性毒性数据的场景区分出不同的风险水平，而传统的风险评价方法则做不到。这种联用方法在风险评价方面独具优势，特别是针对污染物的暴露浓度随时间变化的情况。 精选自Glen Thursby, Keith Sappington, Matthew Etterson. Coupling Toxicokinetic-Toxicodynamic (Tk-Td) and Population Models for Assessing Aquatic Ecological Risks to Time-Varying Pesticide Exposures. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2633-2644.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4224
     

生理毒代动力学模型及其在有机污染物水生生态毒理研究中的应用

人类生产和生活使用各种人工合成的化学品,种类和数量急剧增长,对生态系统和人体健康造成了极大威胁。因此,亟需采用高效的方法对数量巨大的化合物进行毒性评价。对生理毒代动力学(PBTK)模型的建立过程及其在污染物生态毒理研究中的应用进行了综述。PBTK模型,又称生理药代动力学(PBPK)模型,是利用生理学和解剖学等原理,将生物体简化为用血流连接的肝、肾和脂肪等各组织器官房室,模拟化合物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。模型参数包括生理参数和生化参数2个部分,可用MATLAB等软件进行模拟。模型已应用于数百余种有机污染物在鱼体等水生生物体的毒代动力学模拟。已有模拟结果能够预测化合物在生物体内的有效剂量,对化合物毒性进行评估,并可用于不同物种、不同剂量和不同暴露途径间的外推,有力推进了污染物生态毒理研究工作的开展。