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。     

汞和砷单一及联合暴露对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。     

镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响

为了研究亚致死浓度的重金属对海洋贝类的毒性效应,探讨其可能的作用机理,在实验生态条件下以菲律宾蛤仔(Ru-ditapes philip pinarum)为目标生物,采用半静态毒性实验方法,研究了不同浓度Cd2+(0.0948、0.237和0.474mg·L-1)和Pb2+(0.276、0.690和1.380mg·L-1)对菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果显示:(1)鳃和消化腺中的抗氧化酶及MDA的变化呈现出类似的趋势,在胁迫初期,各浓度处理组菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织SOD和CAT与对照组相比活性都显著升高(P<0.01),呈现出明显的诱导效应,而MDA含量与对照组相比差异不显著(P>0.05);随着胁迫时间的延长,高浓度Cd2+(0.474mg·L-1)和Pb2+(1.380mg·L-1)处理组中SOD、CAT活性快速下降,与对照组相比差异显著;低浓度处理组中的抗氧化活性虽然也较对照组有所下降,但总体下降幅度不如高浓度组明显,并且所历暴露时间较长。各浓度处理组中MDA含量变化一致,均呈现出先升高后降低的趋势,且含量均高于对照组。(2)通过相关性分析,菲律宾蛤仔消化腺组织中的SOD活性与Cd2+浓度的相关性大于鳃组织,与Pb2+浓度的相关性则小于鳃组织;消化腺组织中的CAT活性与Cd2+、Pb2+浓度呈抛物线型相关,与鳃组织CAT活性相关性不十分显著。这说明消化腺组织中SOD活性对Cd2+的敏感性大于鳃组织,消化腺组织中CAT活性对Cd2+、Pb2+的敏感性大于鳃组织。因此,菲律宾蛤仔消化腺中SOD、CAT对水环境中的重金属反应敏感,且存在一定的剂量-效应关系,消化腺组织中SOD和CAT活性与其他敏感性指标一起可以作为指示早期海洋重金属污染的生物标志物。     

十二烷基硫酸钠(SDS)对克氏原螯虾抗氧化功能和酸性磷酸酶活性的影响

研究了不同浓度(0、35、70、140和280 mg·L-1)十二烷基硫酸钠(SDS)对克氏原螯虾(Procambarus clarkii)肝胰腺和鳃的毒性效应。结果表明,肝胰腺和鳃超氧化物歧化酶(SOD)活性与SDS浓度及暴露时间密切相关,总体表现为低浓度(≤70 mg·L-1)下受诱导而高浓度(≥140 mg·L-1)下受抑制、暴露时间延长则活性下降的趋势,肝胰腺SOD对高浓度SDS(≥140 mg·L-1)胁迫比鳃SOD更为敏感。2种组织过氧化氢酶(CAT)活性变化趋势总体相似,表现为先升高后下降,鳃CAT活性受诱导或受抑制程度均低于肝胰腺。肝胰腺和鳃酸性磷酸酶(ACP)活性变化大体分别表现为上升—下降和下降—上升—下降,肝胰腺ACP对SDS胁迫高度敏感,暴露24 h时即出现显著受诱导现象(P0.05或P0.01),对SDS胁迫具有指示作用。肝胰腺和鳃还原型谷胱甘肽(GSH)含量均表现出先升高后下降趋势,两者分别在48和24 h时达最大值,肝胰腺GSH主要在抵御较低浓度SDS(≤140 mg·L-1)胁迫中发挥重要作用,而鳃GSH含量在24 h内极显著升高(P0.01),鳃GSH比肝胰腺更容易受诱导。由此可见,克氏原螯虾可通过调节抗氧化系统及物质代谢来抵御SDS胁迫,且多数酶表现出明显的时间-剂量效应,而肝胰腺ACP和鳃GSH对SDS胁迫敏感,可作为SDS污染的潜在生物指示物。     

水体中重金属镉和锌对大型蚤联合毒性效应的初步研究

为了初步探讨重金属镉(Cd)和锌(Zn)对水生生物的联合毒性效应,以大型蚤(Daphnia magna)为研究对象,以蚤体内的金属硫蛋白(MT)含量为毒性指标,研究了重金属Cd和Zn对大型蚤的联合毒性作用.结果表明:Cd和Zn单独暴露下,大型蚤体内MT含量随水体中重金属浓度升高而升高,呈幂函数关系;Cd和Zn联合暴露下,蚤体内MT含量随联合浓度的升高呈先上升后下降趋势;在较低浓度时Cd、Zn表现为协同作用,在中等浓度时表现为相加作用,在较高浓度时表现为拮抗作用;MT可作为Cd、Zn联合毒性评价的敏感指标.     

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.     

重金属铅、镉对矮小拟丽突线虫（Acrobeloides nanus）的亚急性毒性作用

为了探讨重金属Pb、Cd对矮小拟丽突线虫(Acrobeloides nanus)的亚急性毒性作用,采用室内培养的方法,研究了不同浓度Pb和Cd对矮小拟丽突线虫生长发育、繁殖的影响,并对线虫世代间的毒性效应进行了比较.结果表明,1)与对照组相比,各暴露组当代(P0)和后代(F1)线虫平均体长均显著降低(p<0.05,p<0.01);随着重金属浓度的增加,当代(P0)和后代(F1)线虫平均体长呈现逐渐降低的趋势.2)随着Pb、Cd暴露浓度的增加,线虫产卵数逐渐降低;Pb对线虫产卵数的72h-EC20、EC10分别为17.41、4.36mg·L-1,Cd对线虫产卵数的72h-EC50、EC20和EC10分别为4.47、0.91和0.53mg·L-1.以上结果表明,重金属Pb、Cd暴露可显著抑制矮小拟丽突线虫的生长发育、繁殖;线虫体长、产卵数具有明显的重金属浓度依赖性。     

高浓度Zn2+对克氏原螯虾几种免疫学相关指标的影响

采用毒性试验方法,研究在不同暴露时间下0、5和10 mg·L-1 Zn2 对克氏原螯虾血清和肝胰腺超氧化物歧化酶(SOD)、酸性磷酸酶(ACP)、溶菌酶活力和丙二醛(MDA)含量等免疫学相关指标的影响.结果表明,肝胰腺ACP和溶菌酶活力远高于血清,而血清SOD活力、MDA含量高于肝胰腺.血清SOD、ACP、溶菌酶活力和MDA含量在暴露1 d后均表现为升高,然后持续下降,与暴露时间呈负相关;但暴露21 d后,除溶菌酶外,SOD、ACP活力和MDA含量均只稍低于对照组.肝胰腺SOD活力在暴露7 d内受到抑制,在第14天时被激活,暴露21 d后出现轻微抑制作用;ACP和溶菌酶活力均表现为先被激活再受抑制的过程,但暴露21 d后肝胰腺ACP抑制程度较血清深.这说明肝胰腺比血清更容易受Zn2 污染的影响,通过提高免疫系统相关酶活力,克氏原螯虾对高强度Zn2 污染具有很强的耐受能力.     

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

6种重金属对3种海水养殖生物的急性毒性效应

以主要海水养殖动物菲律宾蛤仔、刺参、褐牙鲆为研究对象,采用静水毒性法评价了重金属对海洋生物的毒性效应,分别将受试动物暴露于不同浓度梯度的重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Hg及As单种试液中,概率单位法求得半致死质量浓度。结果表明,同一种重金属对3种不同养殖生物的毒性存在明显差异(P0.05),Hg对菲律宾蛤仔、刺参及褐牙鲆3种养殖生物的96 hLC50分别为0.134 mg·L~(-1)、0.0246 mg·L~(-1)及0.238 mg·L~(-1);Cu为0.323 mg·L~(-1)、0.0499 mg·L~(-1)及0.975 mg·L~(-1);As为2.464 mg·L~(-1)、0.301 mg·L~(-1)及8.345 mg·L~(-1);Cd为2.843 mg·L~(-1)、1.111 mg·L~(-1)及6.787 mg·L~(-1);Zn为30.246 mg·L~(-1)、0.449 mg·L~(-1)及17.114 mg·L~(-1);Cr为32.591 mg·L~(-1)、2.205 mg·L~(-1)及95.137 mg·L~(-1)。6种重金属对菲律宾蛤仔毒性强弱:HgCuAsCdZnCr;对刺参毒性:HgCuAsZnCdCr;对褐牙鲆毒性:HgCuCdAsZnCr。综合结果表明:Hg、Cu毒性最强,Cd、As及Zn次之,Cr毒性最弱。研究结果可为海水增养殖区重金属风险评价提供理论依据。     

沉积物中重金属Pb和Cd对河蚬的毒性效应研究

以河蚬为受试生物,以存活率、呼吸抑制率为测试终点,研究了沉积物和上覆水中重金属Pb、Cd对底栖生物的毒性效应,并探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同时提取金属(simultaneously extracted metals,SEM)对重金属生物有效性的影响。结果表明,沉积物中Pb、Cd对河蚬致死效应较低,当Pb、Cd浓度分别为400、100 mg獉kg-1,连续暴露21 d时,致死率低于20%;沉积物中Pb、Cd对河蚬14 d的呼吸抑制率EC50分别为519和151 mg獉kg-1;上覆水中Pb和Cd离子浓度较低,对生物毒性效应贡献可以忽略;SEM/AVS值和生物呼吸抑制率有着明显的线性相关性,当SEMPb/AVS1,SEMCd/AVS0.6时,重金属对河蚬有明显的毒性效应。     

洞庭湖湿地镉富集植物蒌蒿（Artemisia selengensis）的抗氧化机理研究

以生长于洞庭湖湿地的重金属Cd的高富集植物——蒌蒿（Artemisia selengensis Turcz.）为试材,采用水培方法,对其在Cd2＋胁迫下的抗氧化机理进行研究。结果表明：（1）蒌蒿是一种对重金属Cd有极强耐受能力的植物,试验期内,低于80mg·L-1的Cd2＋处理不使其表现出外观受害症状;（2）蒌蒿叶片中三种抗氧化酶活性在Cd2＋胁迫下呈现出不同的变化特征：40mg·L-1以内的Cd2＋对植株SOD活性具有显著促进作用,40mg·L-1以上则抑制其活性;POD对Cd2＋的耐受能力较强,高达160mg·L-1的Cd2＋仍可提高其活性,且活性变化随处理时间的不同而不同;植株CAT的活性受Cd2＋影响明显,5～20mg·L-1的Cd2＋对其有显著促进作用,40mg·L-1的Cd2＋在处理前期有利于植株CAT活性的提高,后期则导致其下降。蒌蒿对Cd2＋胁迫的抗氧化机理应从处理浓度和处理时间两方面进行综合评价。     

钢铁工业遗留场地土壤重金属洗脱剂筛选研究

土壤重金属污染限制了工业遗留场地再利用,通过振荡试验考察了HCl、HNO3和EDTA对工业遗留场地土壤中超标重金属Pb、Zn、Cd和As的洗脱效果。结果表明：土壤Pb、Zn、Cd、As的脱除效果均随洗脱剂浓度增加而增加;HCl、HNO3和EDTA等3种洗脱剂浓度分别为0.5、0.5和0.1 mol.L-1时,土壤Pb、Cd质量分数可降低至场地安全再利用的控制标准以内（分别为140 mg.kg-1、1mg.kg-1）;洗脱剂浓度分别增至2、2和0.2 mol.L-1时,土壤Pb、Cd质量分数继续降低,Zn、As质量分数有大幅降低但没有达到其相应的场地安全控制标准（分别为200、20 mg.kg-1）;与EDTA相比,HCl在低浓度时的重金属脱除效果较差,但HCl浓度增加对重金属脱除率的提高效果更为明显;洗脱液pH值（7.88~0.15）与重金属脱除率均呈显著负相关且与As的负相关系数最小,说明洗脱液pH值变化对As去除的影响相对较小;与HCl和HNO3相比,EDTA洗脱液pH值与Pb脱除率之间的负相关系数较大,与Zn、Cd、As脱除率之间的负相关系数较较小,说明EDTA洗脱液pH值变化更易对Pb的去除产生影响。     

Polyaspartic acid alleviates heavy metal toxicity in zebrafish (Danio rerio)

The present study was conducted to investigate the effect of polyaspartic acid (PASP) on Pb, Cu, and Cd toxicity in zebrafish (Danio rerio). After 24 hours’ toxicity test on zebrafish, LC50, survival rates of zebrafish and catalase (CAT) activity were determined. The results revealed that the 24-hour survival rates of zebrafish exposed to Pb (P?P?P?P?in vitro and in vivo mechanisms.     

Acute toxic effects of phenanthrene on Chinese mitten crab Eriocheir sinensis北大核心CSCD

Phenanthrene is a persistent organic pollutant frequently found in aquatic environments. This paper aimed to assess the acute effects (96 h) of phenanthrene on Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis), a key economic aquatic animal in China. An acute semi-static toxic test was carried out to expose E. sinensis to water-borne phenanthrene with different concentrations (1.00, 1.63, 2.65, 4.31 and 7.00 mg L-1) for 96 hours. Mortality and toxic reactions were used as effect criteria. Furthermore, the oxidative stress relative biomarkers (activities of CAT, SOD, GST and content of MDA in hepatopancreas and gills) were measured for E. sinensis exposed to four lower concentrations of phenanthrene (1.00, 1.63, 2.65 and 4.31 mg L-1). The median lethal concentration (LC50) for 24,48 and 96 hour phenanthrene exposure was 16.7, 2.96 and 2.14 mg L-1, respectively; and the safe concentration (SC) of phenanthrene on E. sinensis was 0.214 mg L-1. Phenanthrene significantly increased the activity of CAT in hepatopancreas and gills, and showed a significant dose-effect relationship in hepatopancreas. Bell-shape response patterns were found in the activities of GST and SOD in the hepatopancreas and gills, with significant increases of hepatopancreas GST at 1.00 and 1.63 mg L-1 (P < 0.05), and a significant decrease at 4.31mg L-1 (P < 0.05). Phenanthrene significantly increased the contents of gills MDA at 2.65mg L-1 and hepatopancreas MDA at all four concentrations of phenanthrene. Phenanthrene, especially of high concentration, is highly toxic on E. sinensis, causing lipid peroxidative damage and even acute mortality. Meanwhile, E. sinensis can adapt to lower concentrations of phenanthrene by increasing the activities of SOD, CAT and GST. Because the CAT and GST activities of the gill and hepatopancreas are very sensitive to the presence of high-concentration phenanthrene, they can be used as highly sensitive biomarkers for phenanthrene polluted water.     

Cu2+胁迫对单齿螺的毒性影响

以海生单齿螺(Monodonta labio)为受试生物,研究不同浓度Cu2+胁迫下,Cu2+对单齿螺的急性毒性、单齿螺对Cu2+的富集性以及Cu2+对单齿螺体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,Cu2+对单齿螺的96和72 h的半致死浓度〔ρ(LC50)〕分别为19.36和38.49 mg.L-1,安全浓度(ρs)为1.936 mg.L-1。单齿螺对Cu2+的富集性随ρ(Cu2+)的增加而增强,具有明显的剂量效应。当ρ(Cu2+)为4.00 mg.L-1时,单齿螺对Cu2+的累积量随处理时间的增加而增加,具有较明显的时间效应。各Cu2+处理组单齿螺肝胰腺CAT活性均比对照(海水)组高,而且大多数处理组与对照组间差异均达显著水平(P<0.05)或极显著水平(P<0.01或P<0.001)。但部分Cu2+处理组单齿螺肝胰腺SOD活性低于对照组。     

Interactions between metals accumulated in the narrow-clawed crayfish Astacus leptodactylus (Eschscholtz, 1823) in Dikilitaş Lake,Turkey

The accumulations of Al, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb and Zn in the exoskeleton, gills, hepatopancreas and abdominal muscles of crayfish Astacus leptodactylus (Eschscholtz, 1823) were determined. The strongest correlation observed was between Cr and Ni in the gills (r?=?0.904); moderate to strong correlations between Al, Cr, Fe, Ni and Cu were also observed in gill tissue. Disregarding the gills, the strongest correlation was found between Cu and Zn in the hepatopancreas (r?=?0.808); the correlation between these two metals might have been a result of metallothionein activity. The accumulation of Pb was found to correlate with that of Cd in the exoskeleton, Cd and Zn in the gills, Zn and Cu in the hepatopancreas and Cu in the abdominal muscle. None of these correlations were present in lakewater and sediment samples, suggesting that the crayfish metabolism may be responsible for the co-accumulation of metal–metal pairs. As all correlations in non-gill tissues are observed between divalent metals, a shared transporter such as divalent metal transporter 1 might be involved in the accumulation of these metals.