水培实验中不同粒径纳米TiO_2对金鱼藻种子发芽和植株生长和生理的影响

纳米二氧化钛(TiO_2-NPs)是目前应用最为广泛的纳米材料之一,在城市污水处理厂的出水、污泥以及地表水体中已均有检出,进入到天然湿地和人工湿地中的TiO_2-NPs会在湿地生物、基质、水体之间进行迁移转化和归趋。目前针对TiO_2-NPs对湿地植物金鱼藻的毒性研究很少。本文采用水培实验方法,研究了不同粒径TiO_2对金鱼藻种子发芽和植株生长的影响,解析了TiO_2-NPs对金鱼藻的生态毒理效应。研究结果表明:各粒径TiO_2-NPs对金鱼藻种子的发芽均具有一定的抑制作用,表现为发芽率、发芽幼苗重量、发芽指数、发芽势和活力指数的降低,且粒径越小、浓度越高对金鱼藻种子发芽的抑制作用越强,4 nm、20 nm和50 nm的TiO_2-NPs对金鱼藻种子发芽的半数有效浓度(EC_(50))分别为1 180、1 520和1 810 mg·L~(-1)。TiO_2-NPs对金鱼藻植株的毒害作用表现为叶片失绿发黄、脱落,植株呈萎焉状,并且TiO_2-NPs的粒径越小、浓度越高毒害作用越明显。随TiO_2-NPs浓度升高,处理后金鱼藻叶片的叶绿素含量和植株体内的Mg含量均降低,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量均升高,而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性则先升高后降低,而且越小粒径的TiO_2-NPs对金鱼藻的处理效果越明显。3种粒径的TiO_2-NPs均能进入金鱼藻体内,粒径越小、浓度越高进入的量越多。综上表明,TiO_2-NPs对金鱼藻种子发芽和植株生长均有一定的抑制作用,且粒径越小、浓度越高抑制作用越强。     

纳米二氧化钛对浮萍生长和生理特征的影响

为了揭示纳米二氧化钛(TiO2-NPs)对水生植物生长和生理特征的影响,选取浮萍为受试物种,输入锐钛矿型、金红石型和P25混合型(m(锐钛矿)∶m(金红石)=4∶1)3种晶型的TiO2-NPs,测定不同浓度(CK:0 mg·L-1,T25:25 mg·L-1,T50:50 mg·L-1,T75:75 mg·L-1,T1...     

纳米级TiO2抑制微囊藻生长的实验研究

纳米级TiO2表观上可吸附并抑制单细胞原核蓝藻铜绿微囊藻大型变种的生长。从生理上分析纳米级TiO2具有促进藻内O2^-.的产生、抑制包括SOD、CAT在内的抗氧化酶系与总抗氧化能力，最终表现在藻体可溶性蛋白含量下降、脂质氢过氧化物含量积累的增加。激光扫描共聚焦分析结果表明纳米级TiO2处理过的藻体自发荧光强度较对照明显减弱，显示其生命力的降低。     

不同粒径的聚乙烯微塑料对玉米和黄瓜种子发芽和幼苗生长的影响

近年来,微塑料（MPs）对土壤生态系统的污染和危害备受关注。聚乙烯（PE）微塑料对农作物生长发育的影响主要聚焦于粒径和浓度效应,但粒径和浓度的交互作用对植物的生长的影响知之甚少。该研究通过发芽试验和盆栽实验探究了3种粒径（13、58、178μm）PE微塑料在不同质量分数（0、0.1%、0.5%、1%、2%）下对玉米（Zea mays L.）和黄瓜（Cucumis sativusL.）种子发芽、幼苗生长及根系形态的影响。结果表明,3种粒径的PE微塑料均不同程度地降低了玉米和黄瓜种子的发芽势和芽长,种子活力指数下降;对于幼苗生长,除了0.1%的PE13显著增加了玉米株高,0.1%和0.5%的PE13显著增加了玉米根体积和根表面积外,3种粒径的PE均不同程度地抑制了玉米和黄瓜幼苗的生长。双因素方差分析结果显示PE粒径、质量分数和二者交互作用均显著影响玉米种子的发芽,且质量分数效应更显著,而PE对黄瓜种子发芽仅存在质量分数效应;PE对玉米幼苗的株高、黄瓜地下部鲜质量和干质量以及玉米的根尖数具有更显著的粒径效应。RDA分析结果也显示,PE对玉米和黄瓜种子的萌发、幼苗的生长和黄瓜的根系形态存在显著...     

地下水位对芦苇叶片生理特征的影响

选择形态和节数一致的芦苇根状茎栽种到装有江沙的试验桶内,调节并控制试验桶水位,模拟研究江滩湿地地下水位变化对芦苇叶片生理特征的影响.结果表明,在0-40 cm地下水位条件下,芦苇叶片生长情况良好,但随着地下水位降低,芦苇叶长、叶宽和叶面积减小,叶绿素含量降低,最大表观光合电子传递速率和最小饱和光照强度降低.试验时间延长,各试验组叶片进一步生长,但试验组间差异减小,地下水位制约作用减弱.各试验组叶片叶绿素含量和快速光响应曲线均呈现先上升再下降的趋势,与芦苇生长发育的季节性变化规律相一致.地下水位-60 cm试验组芦苇植株在试验初期存活,进入快速生长期后叶片发黄枯萎,光响应能力减弱,细胞膜脂过氧化加剧.导致芦苇植株相继死亡,说明-60 cm地下水位对芦苇生长形成抑制.     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

温度对芦苇不同部位分解动态的影响

研究温度对芦苇不同部位分解动态的影响,结果表明,温度促进了各部分分解速度,在5、15和25℃下,7个月后叶片干物质剩余率为75%、64%和55%,茎秆为80%、68%和61%,茎鞘为83%、80%和74%.从5℃到25℃,叶片、叶鞘和茎秆分别多分解了20%、19%和9%,表明温度对各部分分解的影响存在差异.进一步由Q10可以看出,从5℃到15℃再到25℃,叶片、茎鞘和茎秆的Q10分别为1.3860和1.3059,1.5582和1.2602,1.141 2和1.2746.成分不同可能是引起这种差异的重要原因,此结果对于预测未来生态系统中C循环等生态过程具有重要意义.     

不同消解方法对纳米二氧化钛浓度测定的影响

建立了氢氟酸硝酸微波消解-电感耦合等离子光谱法(ICP-OES)检测水中纳米二氧化钛浓度的分析方法.分析对比了国内外三大类纳米二氧化钛消解方法的回收率,考察了电感耦合等离子光谱仪(ICP-OES)测定钛离子的精密度.实验对比发现,过硫酸铵碱熔法回收率最低,加热板消解法的回收率低于微波消解法.在微波消解法中,以氢氟酸硝酸为消解剂时,回收率最高.因此,氢氟酸硝酸微波消解法最适合消解纳米二氧化钛;在选定条件下,钛的标准曲线在10—1000μg.L-1的范围内线性关系良好(最大误差<5%).RSD小于10%;检出限(MDL)和测定限(RQL)均低于1μg.L-1.加标回收率在119%—122%之间,满足标准的要求.因此,氢氟酸硝酸微波消解法结合ICP-OES,是一种较适合测定纳米二氧化钛浓度的方法.     

5种不同晶型的纳米二氧化钛对金属铜生物积累的影响

纳米二氧化钛(nTiO_2)作为一种具有独特物理化学性质的纳米材料被广泛应用。然而,在生产、使用的过程中,nTiO_2会不可避免地进入于水环境中。重金属是水体中常见的污染物之一,nTiO_2进入水体后是否会与水体中的重金属发生相互作用,进而影响重金属的生物积累,目前相关报道还很少。本论文以大型溞为模式生物,考察了5种不同晶型nTiO_2对常见的重金属铜生物积累影响。结果表明,nTiO_2对Cu2+的吸附降低了试验液中Cu2+浓度。但5种不同晶型nTiO_2的吸附能力并不一样,其中锐钛矿晶型(A-S)的吸附能力最高,这可能是由于结构缺陷和表面羟基的存在,为Cu2+提供了更多的结合位点,从而提高了A-S的吸附能力。nTiO_2的存在降低了金属铜在大型溞体内的积累,这可能是由于nTiO_2对金属铜的吸附,降低了自由Cu2+的生物可利用性。由于nTiO_2样品之间比表面积的差异,不同晶型之间单位nTiO_2引起的铜积累有显著性差异性(P0.05),其中锐钛矿和金红石之比为4:1混合晶型(M1)最高,A-S最低。     

锰污染土壤对超富集植物木荷生长及生理的影响

采用土培的方法,以广西桂林市未受污染土壤(CK)为对照,研究了贺州市某锰矿区的未开采区(U)、探矿区(P)、恢复区(R)、采矿区(M)土壤和尾砂(W)对锰超富集植物木荷(Schima superba)的生长、锰的吸收及生理的影响。结果表明,从CK~W处理,木荷根茎叶中Mn含量依次增加,木荷的株高和株重随锰处理浓度的增加呈先上升后下降的趋势,表明一定浓度的锰能促进木荷的生长,增加木荷的生物量。植株Mn含量的增加引起了木荷生理特征的变化,显著增加了叶片中硝酸还原酶(NR)及氨酸脱氢酶(GDH)的活性(P0.05),降低了叶片中铵态氮的累积(P0.05),抑制了谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性(P0.05),在R和M处理时NR、GDH活性最高,分别为对照的2.15和1.34倍,在W处理时GS、GOGAT分别比对照降低了66.1%、43.1%;硝态氮在U处理时达到最大值,从U-W处理呈下降的变化趋势。Mn处理同时还引起了木荷叶片中渗透调节物质的变化,随着Mn处理浓度的增加,游离脯氨酸、可溶性蛋白质、可溶性糖和还原性糖含量均有不同程度的增加,苹果酸含量则呈先上升后下降的趋势,表明为了适应锰胁迫,木荷可通过改变渗透调节物质的含量来维持体内的渗透压和正常生理功能。     

纳米二氧化钛(nTiO_2)与双酚A对斜生栅藻(Scenedes-mus obliquus)的联合毒性效应

纳米二氧化钛(n Ti O2)在被人们广泛使用的同时,其潜在的环境影响也受到越来越多的关注。为深入探讨n Ti O2与环境中现有污染物的相互作用及生物效应,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为受试生物,按照毒性单位法、相加指数法和混合毒性指数法,研究了n Ti O2与双酚A(BPA,一种常见的环境类雌激素)的联合毒性效应。结果显示,n Ti O2与BPA对S.obliquus生长的72 h半抑制浓度(EC50)分别为28.7 mg·L-1与1.81 mg·L-1。而n Ti O2与BPA共存时,在不同毒性比(4:1,3:1,2:1,1:1,1:2和1:3)下,其联合毒性作用(以BPA计)的72 h EC50值分别为2.198,1.58,1.153,0.428,0.306和0.189 mg·L-1。两者的联合毒性作用不仅仅是简单的相加,而是随着两者毒性比的变化,由拮抗作用转变为相加作用,继而转变为协同作用。这表明,n Ti O2进入环境后与现有污染物的毒性比(浓度比)可能是其联合毒性作用模式的一个重要影响因素。     

Cu、Cd污染背景下加拿大一枝黄花叶水提液对莴苣种子萌发和生长的生态毒理效应

在重金属污染加重及多样化的背景下,入侵植物对本地植物种子萌发和生长的生态毒理效应可能发生改变甚至增强。因此,本文探究了Cu和Cd单污染及其复合污染下入侵植物加拿大一枝黄花叶水提液对其本地近缘种莴苣种子萌发和生长的生态毒理效应。结果表明:加拿大一枝黄花叶水提液处理及3种重金属污染类型和加拿大一枝黄花叶水提液复合处理均显著降低莴苣种子发芽指数,表明重金属和加拿大一枝黄花叶水提液均对莴苣的种子萌发和生长产生明显生态毒理效应。Cu和Cd复合污染下加拿大一枝黄花叶水提液对莴苣幼苗株高产生的生态毒理效应显著大于在Cu和Cd单污染下的生态毒理效应,而在Cu和Cd复合污染下加拿大一枝黄花叶水提液对莴苣幼苗发芽速度指数产生的生态毒理效应也大于在Cu和Cd单污染下的生态毒理效应(未达到显著水平)。这表明在Cu和Cd复合污染下加拿大一枝黄花叶水提液对莴苣种子萌发产生的生态毒理效应大于在Cu和Cd单污染下的生态毒理效应,即Cu和Cd复合污染可能对加拿大一枝黄花对本地植物种子萌发和生长产生的生态毒理效应具有一定的叠加效应。     

四环素对微囊藻生长及光合作用的毒性效应机制

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究四环素胁迫下蓝藻的生长和光合作用的变化和响应,有助于揭示其作用机制。为探究四环素对微囊藻的毒性效应,对培养在0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L~(-1)共7个浓度下的微囊藻的细胞数、叶绿素a含量、微囊藻光合系统Ⅱ(PSⅡ)快速光响应曲线(RLCs)及快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)进行了测定。结果表明,四环素处理7 d后,微囊藻的半致死浓度(LC_(50))为(0.571±0.036) mg·L~(-1)。随着四环素浓度的增加,微囊藻生长受到抑制,叶绿素含量减少,PSⅡ中单位反应中心失活。当四环素浓度高于0.5 mg·L~(-1)时,微囊藻Q_A~-到Q_B的电子传递被抑制,造成Q_A~-大量积累,影响PSⅡ的电子受体侧。然而,在低浓度四环素处理中,以吸收光能为基础的性能指数(PI_(ABS))、用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))和最大光化学效率(φ_(Po))显著升高,用于热耗散的量子比率(φ_(Do))显著降低。这些结果表明,低浓度四环素处理时,微囊藻能通过自身调节改变PSⅡ中能量配置,改变电子传递速率,提高光合效率,从而应对低浓度四环素胁迫,而当四环素浓度较高时,微囊藻的光合作用显著降低,生长受到抑制。     

山西工矿区土壤二氧化硫与多环芳烃复合污染对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以小麦为供试植物,山西工矿区生黄土为供试土壤,进行了土壤中二氧化硫(SO2)与多环芳烃(PAHs)单一及复合污染对小麦种子萌发率及小麦幼苗株高、根伸长和地下生物量影响的研究,以期考察复合污染的生态毒性效应。结果表明,小麦种子萌发对SO2与PAHs单一及复合污染均不敏感;SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗的株高与根伸长均受到一定程度的影响,低浓度SO2或PAHs处理对小麦生长起促进作用,高浓度则为抑制作用;小麦幼苗株高与SO2浓度呈显著负相关(r=-0.954,P<0.05),但与PAHs浓度的相关性不显著;SO2与PAHs复合污染条件下,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用多体现为协同作用,在低浓度情况下(SO2<500mg·kg-1)表现为协同促进;当SO2达到500～1000mg·kg-1时,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用均体现为协同抑制。SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗地下生物量与SO2、PAHs浓度均为显著负相关(rPAHs=-0.953,rSO2=-0.916,P<0.05);复合污染条件下,在SO2浓度为10mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用多体现协同促进作用;而在SO2浓度为1000mg·kg-1,PAHs为50～100mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用均体现为协同抑制作用。多元逐步回归分析进一步表明,SO2与PAHs复合污染条件下,小麦幼苗株高、根伸长都受到了SO2及PAHs的共同影响,而SO2是影响小麦幼苗地下生物量的主要因素。     

镉胁迫对不同镉富集能力海水养殖贝类抗氧化能力的影响——以扇贝和菲律宾蛤仔为例

为研究具有不同镉(Cd)富集能力的扇贝和菲律宾蛤仔在相同镉胁迫环境下的抗氧化能力反应的差异,将2种贝类于0.05mg·L-1Cd环境中暴露10 d,分别于第0天、2天、4天、6天、8天、10天分别取样检测内脏团中SOD、CAT、GPx、GST酶活性和GSH含量,同时分析内脏团中Cd的含量。结果表明,对于Cd胁迫组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD和CAT酶活反应相似,均呈先被诱导后被抑制的规律,且2种贝类的SOD和CAT活性差异较小。2种贝类内脏团中GSH含量、GST和GPx活性变化差异较大:扇贝内脏团中GSH含量显著降低(p0.05),GST和GPx活性均在第2天和第4天时处于显著诱导状态(p0.05),从第6天时处于抑制状态,而菲律宾蛤仔内脏团中GSH含量、GST和GPx活性在Cd暴露期间无显著变化,且2种贝类间比较,扇贝内脏团中GSH含量和GST活性在整个实验期间始终显著高于菲律宾蛤仔(p0.05),GPx活性从第4天开始高于菲律宾蛤仔;对于无镉污染的对照组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD、CAT和GPx活性无显著差异,但扇贝内脏团中GSH含量和GST活性显著高于菲律宾蛤仔,其中前者GSH含量约为后者的22倍。研究同时表明在相同镉环境下扇贝内脏团对Cd的富集浓度和富集速率均远高于菲律宾蛤仔。本研究明确了2种贝类在相同镉环境下的抗氧化反应的差异,推断出扇贝内脏团中高含量的GSH以及较高的GST和GPx活性可能在扇贝高富集、高耐受Cd方面起重要作用。     

溢油污染物在栉孔扇贝不同组织的富集特异性及生物放大效应的初步研究

本文采用半静态暴露实验法,研究了栉孔扇贝(Chlamys farreri)的不同组织对船舶常用燃料油0#柴油分散液和乳化液的富集及其在食物链传递过程中的生物放大效应。结果表明:(1)在不同浓度柴油分散液和柴油乳化液中,扇贝暴露8 d后不同软组织对柴油的生物富集系数BCF均表现为鳃(889.40～127.92 mL·g~(-1)、830.80～123.43 mL·g~(-1))内脏团(293.80～58.46 mL·g~(-1)、184.00～130.53 mL·g~(-1))肌肉(147.60～39.68 mL·g~(-1)、149.80～62.40 mL·g~(-1)),腮和内脏对石油的富集能力强于肌肉,各组织对柴油分散液的富集能力强于柴油乳化液;(2)用石油烃(TPH)浓度分别为1.74×10~(-10)mg·cell~(-1)、4.44×10~(-10)mg·cell~(-1)的三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)喂养扇贝后,扇贝体内石油烃(TPH)浓度随时间的延长和藻体浓度的上升都表现出增加的趋势,到第8天实验结束时扇贝体内TPH浓度达到7.79 mg·kg~(-1)和9.61 mg·kg~(-1),表明TPH通过浮游植物的摄食在扇贝体内造成累积,通过食物链进行了传递。     

DEHP暴露对鲤鱼肾脑生物标志物的影响

为探讨邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)对鱼类肾、脑组织生物标志物的影响,将鲤鱼分别在浓度为5、20、80、160 mg·L~(-1)的DEHP水体,暴露20 d,以水和吐温-80为对照,测定肾脑组织中多种酶活性和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明:与水对照组相比,吐温-80组所测各项指标,差异均不显著。与水和吐温-80对照组相比,各染毒组,肾脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和抗羟自由基、抗超氧阴离子的活力均显著降低(P0.05或P0.01)。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)酶活性呈现先升高后降低,在5、20、80 mg·L~(-1)浓度组显著升高(P0.05)。丙二醛(MDA)含量在80、160 mg·L~(-1)浓度下,显著升高(P0.05),但脑组织中变化不显著。脑中一氧化氮合酶(NOS)在各浓度组显著升高(P0.05或P0.01);乙酰胆碱酯酶(ACh E)在80、160 mg·L~(-1)时降低显著(P0.05);钙调神经磷酸酶(CaN)呈先升高后降低的趋势,在20 mg·L~(-1)下,升高显著(P0.01),在80、160 mg·L~(-1)浓度组,降低极显著(P0.01);抗羟自由基、抗超氧阴离子活性均显著下降(P0.05或P0.01)。可见,在实验浓度范围内,DEHP对鲤鱼具有一定免疫毒性和神经毒性,进一步的机理有待研究。