基于斑马鱼毒理基因组学的化学品测试技术研究进展

大量缺乏毒性信息的化学品最终进入环境水体,对人类及生态生物产生潜在的危害与风险。提高化学品生物毒性测试与评估技术的通量和效率,是实现毒害化学物质环境与生态健康风险防控的关键。作为一种可以实现高通量测试的脊椎动物模型,斑马鱼胚胎测试在化学品的毒性评估中应用广泛。随着组学技术的发展,毒理基因组学可有效提取毒害化学品致毒过程中干扰生物学通路的信息。这些机制信息可用于对单物质或复合污染物生物毒性的筛选和预测。本文综述了不同斑马鱼胚胎测试技术在化学品毒性筛选评估管理与水环境复合污染毒性监测中的发展和应用,详细介绍了一种新型斑马鱼胚胎简化转录组学技术的方法流程和优势,并探讨了综合斑马鱼胚胎毒性测试、行为分析和组学等不同测试技术在化学品毒性测试、环境监测与评价中的应用前景。     

定量有害结局路径(qAOP)评估环境化学物质毒性的研究进展Ⅱ:类二噁英物质及AhR-qAOP

环境中不断检出具有二噁英结构并存在潜在生物毒性的新型污染物类二噁英物质(dioxin-like compounds,DLCs),识别并评估其生态与人体毒性对化学品风险防控具有重要意义.传统的化学品毒性测试方法已不能满足评估大批环境化学物质风险的需求,基于芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)的有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)为准确评估潜在DLCs的生态与健康风险提供了新的策略.为指导预测新型DLCs的毒性,需在定性AhR-AOP基础上发展定量AOP.本文综述了AhR-AOP的研究现状,并总结了"AhR激活-胚胎毒性"定量AOP的最新进展,包括定量模型的开发、相关体外测试技术、对新型DLCs和不同物种的危害评估的适用性等.最后探讨了AhR-qAOP发展过程中的问题与潜在解决方案,对其应用于DLCs生态危害与风险评价的前景进行了展望.     

化学品生态毒性测试鱼类模式生物的应用与展望

水生生物毒性测试广泛应用于评估化学品的水生态环境安全,而鱼类生态毒性数据为水生生态风险评估与风险管理提供基础。本文总结了现有的鱼类水生毒性测试标准及常用的物种。阐述了常用水生鱼类模式生物,如斑马鱼Danio rerio、青鳉鱼Oryzias latipes、黑头软口鲦Pimephales promelas等作为模式鱼类的特征及在生态毒性测试中的应用。环保部7号令推荐稀有鮈鲫Gobiocypris rarus作为中国本土生物在水生毒性测试中使用。目前公开发表的利用稀有鮈鲫的水生毒性研究多集中在急性毒性方面,对其他类型的研究如法规毒理相关的长期慢性毒性有待开展。     

海洋放射性污染生态风险评价研究进展

近年来,随着我国核电事业迅猛发展,海洋放射性污染的风险激增,放射物质的事故性污染将成为海洋环境一个重要问题。目前,海洋环境放射性污染风险评估的研究仍然较为薄弱,开展海洋放射性污染生态风险评价有助于了解事故对海洋生态的危害程度,为海洋与海岸带环境管理提供科学决策依据,维护海洋生态系统的健康与安全。梳理总结当前国内外海洋放射性污染生态风险评价的相关研究进展,结果表明:目前国内外对海洋放射性污染生态风险评价尚未做出科学的定义;现有海洋放射性污染生态风险评价的技术路线大体可归纳为基于经典风险评估框架和基于迭代的生态风险评价框架2种类型;ERICA Tool模型以及RESRAD-BIOTA模型是目前放射性风险评价中应用最多的方法 ,但存在海洋放射性污染标准限值少的问题;现有的研究主要集中于评估事故中后期均衡条件下的长期慢性暴露评价,对事故初期的高剂量、短期急性暴露的风险影响研究较少;我国海洋放射性污染的生态风险评价与环境影响评价的概念混淆,至今没有明确的海洋放射性污染生态风险评价的概念及技术框架。     

欧盟健康风险评估技术概述

1993年欧盟议会首次通过了已有物质的健康风险评估和危险物质对人类健康危害的风险评估2个指令,继而发布了技术指导文件并沿用至今,欧盟还据此颁布了以《化学品的注册、评估、授权和限制》(Regulation Concerning the Registration,Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals,REACH)为代表的一系列化学品管控法规,促进了化学生产、使用与管控技术的革新。本文综述了欧盟健康风险评估的发展历程、主要步骤方法及其应用进展。欧盟的健康风险评估主要从化学品的释放源和全生命周期入手,对化学品进行综合全面管控。其风险评估技术指导手册架构完整、内容详尽,整体上从危害识别、剂量-效应关系、暴露评估和风险表征4个部分进行了介绍,对健康风险评估中的标准方法、数据来源、参数选择与模型应用做出规定。并以此导则中的办法为基础,对141种化学品进行评估,推出一系列化学品管理办法,实现了优先控制化学品的筛选,值得我国化学品研究与管理工作者借鉴。     

农药对陆生生物的生态毒性及风险评估

农药的使用会对非靶标生物造成影响,由此世界各国都采取了风险控制手段以预防农药造成的生态危害。本文综述了欧洲、美国和日本针对农药开展的陆生生态系统风险评估方法,包括陆生非靶标生物、风险评估模型、风险评估的基本方法及生态毒性的评价指标。同时分析了农药登记管理对陆生生生物的生态毒性及风险评估中存在的科学问题,且提出了方法学的发展方向。     

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。     

土壤生态毒性测试方法综述

土壤生态毒性测试在化学品管理和污染土壤评价等方面具有重要作用。传统的测试方法通常是利用生物个体、种群等水平上的存活、繁殖等测试终点来评价化学品或污染土壤对生态系统的影响。微宇宙等模拟生态系统和一些野外试验方法更接近生态系统的实际情况,但耗时更长、花费更高。与传统的测试方法相比,生物标志物敏感性高、响应速度快,有可能作为土壤污染的快速诊断工具。近年来,新技术的应用进一步促进了土壤生态毒理学的发展,如组学技术有助于理解有毒物的致毒机制,发现新的分子生物标志物。本文综述了目前土壤生态毒性测试的主要方法及其标准化和应用现状,同时对土壤生态毒性测试方法今后的研究方向及在我国环境管理中的应用提出展望。     

化学品足迹法筛查电镀行业潜在高风险化学品

现代工业化学品带来了大量潜在的生态环境风险。目前,国内对工业化学品的风险识别、评估及管理等严重缺乏。本研究利用化学品足迹理想模型(USEtox),计算电镀行业化学品不同生命周期排放产生的生态毒性影响,筛选电镀行业潜在高风险化学品。结果显示,电镀行业使用的有机化学品中十二烷基硫酸钠的生态毒性足迹(chemical footprint,Ch F)分值最高,为2.30×10-2PAF·km3·a;在重金属中Cu2+的生态毒性足迹分值最高,为4.20 PAF·km3·a。重金属生态毒性足迹显著高于有机化学品(2个数量级)。因此,重金属是电镀行业主要高风险化学品,也是电镀行业最主要环境风险源。USEtox可用于定量表征行业化学品带来的区域环境风险,为以行业为单位开展工业化学品区域生态环境风险评估提供新思路。     

危险化学品泄漏入海区域风险评估方法研究

我国的危险化学品区域风险评估研究工作起步较晚,针对危险化学品泄漏入海的方法研究较少。现有区域风险评估方法中评估对象多为单一风险因素,存在着未全面考虑研究区域内其他风险源和敏感资源等综合影响的不足。在结合国内外研究进展现状的基础上,强化与相关技术方法的衔接,建立了综合考虑危险化学品危险性和区域风险承受力等因素的危险化学品泄漏入海区域风险评估方法工作,并选择天津市XX企业开展方法案例应用。本研究能够为科学合理划分危险化学品泄漏区域海洋环境风险等级提供技术支撑,为开展危险化学品泄漏入海风险防范和修复评估等工作提供决策依据。     

Modelling effects of chemical exposure on birds wintering in agricultural landscapes: The western burrowing owl (Athene cunicularia hypugaea) as a case study

We describe an ecotoxicological model that simulates the sublethal and lethal effects of chronic, low-level, chemical exposure on birds wintering in agricultural landscapes. Previous models estimating the impact on wildlife of chemicals used in agro-ecosystems typically have not included the variety of pathways, including both dermal and oral, by which individuals are exposed. The present model contains four submodels simulating (1) foraging behavior of individual birds, (2) chemical applications to crops, (3) transfers of chemicals among soil, insects, and small mammals, and (4) transfers of chemicals to birds via ingestion and dermal exposure. We demonstrate use of the model by simulating the impacts of a variety of commonly used herbicides, insecticides, growth regulators, and defoliants on western burrowing owls (Athene cunicularia hypugaea) that winter in agricultural landscapes in southern Texas, United States. The model generated reasonable movement patterns for each chemical through soil, water, insects, and rodents, as well as into the owl via consumption and dermal absorption. Sensitivity analysis suggested model predictions were sensitive to uncertainty associated with estimates of chemical half-lives in birds, soil, and prey, sensitive to parameters associated with estimating dermal exposure, and relatively insensitive to uncertainty associated with details of chemical application procedures (timing of application, amount of drift). Nonetheless, the general trends in chemical accumulations and the relative impacts of the various chemicals were robust to these parameter changes. Simulation results suggested that insecticides posed a greater potential risk to owls of both sublethal and lethal effects than do herbicides, defoliants, and growth regulators under crop scenarios typical of southern Texas, and that use of multiple indicators, or endpoints provided a more accurate assessment of risk due to agricultural chemical exposure. The model should prove useful in helping prioritize the chemicals and transfer pathways targeted in future studies and also, as these new data become available, in assessing the relative danger to other birds of exposure to different types of agricultural chemicals.     

种群水平生态风险评价方法概述及其在环境管理中的应用

生态风险评价的目的是保护生态系统功能的完整性、稳定性和持久性,为环境风险管理提供理论依据。然而,目前常见的用于保护生物的化学污染物浓度阈值大多是以个体水平的毒性试验结果为基础,忽略了物种在时间和空间相互作用等因素,不能够完全保护生态环境安全和生态系统功能的延续性。本文从生态风险评价的概念、目的和意义引出种群水平生态风险评价在环境管理应用的重要性,综述了种群水平生态风险评价的科学问题(如密度依赖、遗传变异和空间结构等),归纳了种群水平风险评价主要模型方法及其应用(如Euler-Lotka方程、预测矩阵、个体模型、空间模型和动态能量预算模型等),列举了各国现有法律法规中关于种群水平生态风险评价的规定,以期为种群水平生态风险评价方法研究及在环境管理中的应用提供有益借鉴。     

Addressing the environmental risk of persistent organic pollutants in China

The Stockholm Convention on persistent organic pollutants (POPs) was adopted in 2001. This year is the 10th anniversary of the adoption of the Convention. Until now, 22 chemicals or chemical categories have been listed as POPs in the Stockholm Convention. The POPs Research Center was established in Tsinghua University in the same year when the Convention was adopted. In the last ten years, much work has been done by Chinese researchers to understand the environmental risk of POPs in China. This article aims to review the recent research progress of our POPs Research Center and some other Chinese researchers?? studies in addressing the environmental risk of POPs, including the priority screening and inventory study of POPs, monitoring and modeling of POPs pollution and exposure, and environmental risk assessment and modeling of POPs. Although great advances in addressing the environmental risk of POPs have been made in recent years, we are still facing quite a few problems, such as data scarcity and uncertainty in environmental risk assessment of POPs. The study on the effect of POPs mixtures is in its infancy and currently POPs are usually assessed from legal perspective by risk assessment of single chemicals. These problems should be well addressed by further efforts. Further studies should also be taken in future to study environment risk of POPs by considering aspects of coupled dynamics between climate processes and POPs. Such sound scientific, riskbased information can support decision-making aiming to effectively minimize the risk level of POPs.     

农药混配制剂环境风险评估现状与展望

本文综述了欧洲和美国农药混配制剂的环境风险评估方法。详细介绍了欧洲食品安全局(EFSA)评估体系中的2种方法,即,基础的"整体测试法"和近年来提倡的"基于组分的方法"。"基于组分的方法"的特点是以浓度加和模型(CA模型)作为默认假设进行初级评估,以独立作用模型(IA模型)等作为高级评估手段的农药混配制剂环境风险评估方法。此外,本文还介绍了模型偏差率(MDR)、毒性相似度及毒力单元(TU)等概念以及混配制剂风险评估流程。本文的目的旨在为建立我国农药混配制剂的环境风险评估方法体系提供参考。     

中国纺织印染加工用化学品的风险评估

概述了我国纺织化学品风险管理在法规、标准指南、风险评估方面与国外的差距。并就纺织印染加工用化学品风险评估中的3个环节,即行业调研、化学品安全数据库构建和危害识别,提出并探讨了8个问题。行业调研环节,重点探讨了纺织化学品生产使用企业的调研问题,纺织化学品的信息透明度问题和混合组分问题;化学品安全数据库构建环节,探讨了纺织化学品安全信息的完整度和定量结构活性关系计算的缺陷;危害识别环节,探讨了纺织化学品中持久性、生物蓄积性和有毒(PBT)化学品,致癌、致畸和生殖毒性化学品(CMR)以及内分泌干扰物质(EDC)的识别。     

基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价的尝试

化学物质暴露是导致癌症发生的重要诱因,通过饮用水暴露导致的人类致癌风险在饮用水处理技术中日益引起重视.由于水中化学物质种类繁多、组成复杂,准确地检测每个致癌物质的浓度和毒性非常困难.为了控制饮用水的安全,根据DNA损伤诱导SOS反应而表达umuC基因这一基本原理建立的SOS/umu测试法,已经广泛应用于饮用水遗传毒性的检测.论文建立了基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价方法,并对北方某水厂饮用水的遗传毒性进行了umu测试,计算了该地区饮用水的致癌风险,提出了可能的饮用水遗传毒性基准值.结果表明,该水厂常规工艺出水的致癌风险均值为1.55×10-6,存在一定的安全隐患;而深度处理工艺能有效地削减出水致癌风险均值至5.3×10-7,达到目前先进国家水质管理的要求,保障了饮用水的安全.样品中4-硝基喹啉-1-氧化物(4-NQO)的等当量浓度(TEQ4-NQO)0.0948μg·L-1可作为饮用水遗传毒性基准值。     

天津污灌区苯并（a）芘、荧蒽和菲生态毒性的风险表征

运用概率风险评价方法表征和比较了天津污灌区3种多环芳烃对生物影响的风险性。根据各物质的环境暴露浓度和相应急性毒性值的累计概率分布曲线估计了各物质相对风险性的大小。采用联合概率曲线方式比较了不同暴露概率水平条件下3种多环芳烃的相对风险。结果表明，该地区目前菲的总体风险性高于另两种化合物，苯并（a)芘的总体风险性最低。而低暴露风险条件下（受威胁生物不超过20％），苯并（a)芘的风险较大，菲次之，荧蒽风险相对较低。