评估斑马鱼胚胎毒性试验在农药危害筛选中的应用

考虑到人类社会中大量使用化学物质,想要准确有效地评估这些化学物质对人类和生态受体的潜在风险,研发有效的手段和方法是至关重要的。鱼胚胎急性毒性试验是其中一种工具,已表现出与幼鱼急性毒性标准试验的预测结果高度吻合,而幼鱼试验对资源消耗更多。然而,也有证据表明,对于某些类型的化学物质,包括神经毒素,鱼类胚胎的敏感性低于幼鱼。本文利用已发表的斑马鱼胚胎毒性数据,与3种常用检测用鱼幼鱼(虹鳟鱼、蓝鳃太阳鱼、羊鲷)的半致死浓度50%(LC₅₀)数据进行比较,研究了鱼类胚胎对农药危害评估的效用。在将农药视为单因素的情况下,斑马鱼胚胎和幼鱼毒性数据相关性较差,差异显著(r²=0.28;p2=0.64;p 精选自Glaberman, S., Padilla, S. and Barron, M. G. (2017), Evaluating the zebrafish embryo toxicity test for pesticide hazard screening. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1221–1226. doi: 10.1002/etc.3641
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依据(代)生物体对化学品的反应预测对生态系统服务功能的影响

保护生态系统服务功能越来越多地被作为风险评估的目标,但是目前生态风险评估的终点和评估生态系统服务功能受到的潜在影响之间有很大的差距。作者提出了一个框架,将常用的生态毒理学终点与对种群和群落的影响以及生态系统的服务功能联系起来。这个框架建立在机制效应模型的长足进步上,这些模型旨在跨越多种生物组织,并解释各种生物相互作用和反馈。为了说明这一点,作者引入了2个研究案例,它们采用了已完善和已验证的机制效应模型：鱼种群的inSTREAM个体模型和AQUATOX生态系统模型。他们还展示了动态能量平衡理论可以为解释组织级毒性提供一种通用货币。他们认为,一个基于机制模型的框架,可以预测化学品暴露对生态系统服务的影响,再结合经济估值,可以为环境管理提供一种有用的方法。作者强调了使用这个框架的潜在好处以及未来工作中需要解决的挑战。
精选自Forbes, V. E., Salice, C. J., Birnir, B., Bruins, R. J.F., Calow, P., Ducrot, V., Galic, N., Garber, K., Harvey, B. C., Jager, H., Kanarek, A., Pastorok, R., Railsback, S. F., Rebarber, R. and Thorbek, P. (2017), A framework for predicting impacts on ecosystem services from (sub)organismal responses to chemicals. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 845–859. doi: 10.1002/etc.3720
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评估可离子化有机化合物的生物累积潜力：当前的认知和研究的重点

本研究的目的是回顾目前关于可离子化有机化合物(IOCs)的生物累积潜力的认知,重点讨论鱼类经验数据的有效性。IOCs在鱼体内的生物积累潜力可以很好地表征为：依赖pH的鳃摄取和排泄,肠道吸收和磷脂吸附(膜-水分区)。关键的挑战包括缺乏关于IOCs生物转化和血浆结合的经验数据。鱼拥有多种蛋白质,可以在细胞膜上传输IOCs。然而,除了少数情况下,这种传输对环境污染物的吸收和积累的意义是未知的。本文提出了2个研究案例。第一个描述了pH值和生物转化对有机酸和碱的生物富集的建模作用,而第二个则采用了一个更新的模型来研究导致全氟烷基酸积累的因素。全氟化烷基酸个案研究是值得关注的,因为它说明了膜转运蛋白在肾脏中可能具有的重要性,并强调了交叉比对方法(read-across approaches)的潜在价值。认识到当前需要对IOCs进行生物累积危害评估和生态风险评估,作者提供了一个分层策略,从保守的假设(模型和相关数据)到需要化学特定信息的更复杂的模型。
精选自Armitage, J. M., Erickson, R. J., Luckenbach, T., Ng, C. A., Prosser, R. S., Arnot, J. A., Schirmer, K. and Nichols, J. W. (2017), Assessing the bioaccumulation potential of ionizable organic compounds: Current knowledge and research priorities. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 882–897. doi: 10.1002/etc.3680
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抗抑郁药物舍曲林和氟西汀在实验室构建的三层水生食物链中的生物积累和营养动力学研究

目前关于药物在水生生物中富集的报道越来越多,但人们对它们在水生食物网中的营养转移却知之甚少。选择了2种在水环境中经常被监测到的选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),本文在实验室可控条件下,通过构建水生链的SSRIs暴露试验,研究了舍曲林和氟西汀的生物积累和营养动力学。在2个3层食物链中(Acer platanoides,是 Asellus aquaticus的食物,而相应地 Asellus aquaticus是Notonecta glauca 或 Pungitius pungitius的食物),随着营养级的递增,这2种可离子化的、弱碱药物均显示出较低的生物积累因子(BAFs)(这表明没有生物放大)。A. platanoides、A. aquaticus、N. glauca和P. pungitius体内的舍曲林的平均BAFs分别为2200 L/kg、360 L/kg、26 L/kg和49 L/kg,氟西汀的平均BAFs分别为1300 L/kg、110 L/kg、11 L/kg和41 L/kg。生物积累因子(BAFs)的测量值等于或低于生物富集因子(BCFs)的测量值,这进一步证明了饮食的微弱影响。生物脂含量与BAFs没有正相关性,这表明其他的过程在驱动SSRI生物累积的种间差异。这里将经验参数值带入一个生物累积模型中计算,发现模拟与经验BAFs(预测r²=-0.63)之间相关性较差。综上所述,这些可离子化的药物明显缺乏生物放大作用,环境问题不应只关注较高的营养水平,而应关注在任何营养水平上有高BCFs的物种。
精选自Bostr?m, M. L., Ugge, G., J?nsson, J. ?. and Berglund, O. (2017), Bioaccumulation and trophodynamics of the antidepressants sertraline and fluoxetine in laboratory-constructed, 3-level aquatic food chains. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1029–1037. doi: 10.1002/etc.3637
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以REACH为数据源进行生命周期影响评估

由于潜在生态毒理数据的限制,生态周期影响评估中的毒性模型仅仅描述了市场上的一小部分物质。改进现有的LCIA数据情况可以通过发现新的数据来源,比如欧盟化学品注册、评估、授权和限制(REACH)数据库。本研究通过对比记录在REACH数据库和UNEP/SETAC的科学统一模型USEtox中相同化学物质的生态毒理数据来探究REACH是否具有作为数据来源的潜力。数据根据数据点的个数,报道可靠性和测试时间评估,并将每种化学物质的50%涵盖物种的危险浓度与USEtox中的数据做对比。结果强调了REACH和USEtox之间不同的数据可用性。REACH和USEtox的生态毒理学数据对比表明REACH是一个LCIA毒性鉴别的潜在生态毒理学数据来源,也显示出REACH标准的数据存在着一致性的问题,以及REACH中监管风险评估的假设可能与LCIA所需数据有出入。因此,在考虑REACH标准下的数据在LCIA的运用之前,数据质量,预处理和可运用性需要进一步的研究。探究其他可用的数据来源,发表的研究与报告也需要更深入的调查。
精选自Nienke Müller, Dick de Zwart, Michael Hauschild, Ga?l Kijko, Peter Fantke. Exploring REACH as potential data source for characterizing ecotoxicity in life cycle assessment. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 2, pages 492–500, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3542
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对美国格林威治湾底栖动物造成危害的潜在胁迫因子的诊断

格林威治湾是纳拉甘西特湾一处受到多种影响因子作用的城市化形成港湾。本研究鉴定了对于格林威治湾底栖动物的重要影响因素。首先利用现存数据与信息来验证水体受损情况。其次确定了影响来源,影响因素和具体影响的存在。继而探究了来源,影响因素和具体影响之间的关系。这使我们能够鉴定出最可能危害水体的影响因素。本研究评估了化学制品、营养物质和悬浮沉积物3类污染物。这种证据权重的方法表明格林威治湾主要受到富营养化相关的影响因素危害。格林威治湾的沉积物富含碳,低溶解氧浓度的情况十分常见,尤其在格林威治湾西部。底栖生物群落出现发育不良的情况,与在氧气不足情况下的预测结果吻合。尽管我们的分析表明环境中的污染物浓度可能导致有害结果的出现,我们并未在结果中检出毒性。这是由于沉积物中存在大量的有机物,这些有机物限制了污染物的生物可利用性。我们的分析还表明悬浮沉积物的影响对于湾区的大部分区域而言几乎不存在。本分析展示了诊断法步骤可以用于组织和评估影响格林威治湾生态健康的潜在影响因素。诊断法步骤对于管理受到多重因素影响的水体非常有用。
精选自Marguerite Pelletier, Kay Ho, Mark Cantwell, Monique Perron, Kenneth Rocha, Robert M. Burgess, Roxanne Johnson, Kenneth Perez, John Cardin, Michael A. Charpentier. Diagnosis of potential stressors adversely affecting benthic invertebrate communities in Greenwich Bay, Rhode Island, USA. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 2, pages 449–462, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3562
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单个药品及其混合物对Aliivibrio fischeri的毒性研究：单一化合物的实验结果，并对其行为机理和对水生生物潜在急性效应进行思考

在这个较广泛的关于单个和多组分混合药物活性化合物影响研究的第一部分,作者使用了Microtox^?测试系统详细分析了10种广泛使用的人用和兽用药活性化合物对生物荧光细菌Aliivibrio fischeri的影响。实验结果表明大多数受试化合物具有中度毒性。对比实验得到的50%抑制浓度和定量构效关系模型预测的结果表明,大多数受试药物活性化合物与极性麻醉型化合物对A. fischeri的行为类似(似乎只有抗生素金霉素有特定的作用机制)。将实验结果与其他不属预定目标的生物急性毒性数据集进行比较表明,一般而言A . fischeri较其他水生物种敏感。然而,根据全球化学品统一分类和标签制度,大部分受调查的化学物质可归为水生生态系统中有害或无毒的化合物。最后,基于欧盟水体中测量的环境浓度第95百分位数和各种水生生物的急性毒性数据的比较,可以认为当受试药物活性化合物作为单一化合物进行评估的时候,不存在水生生物风险。
精选自Valeria Di Nica, Sara Villa, Antonio Finizio. Toxicity of individual pharmaceuticals and their mixtures to Aliivibrio fischeri: experimental results for single compounds and considerations of their mechanisms of action and potential acute effects on aquatic organisms. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 3, pages 807–814, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3568
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离体模型预测鱼体肝脏清除速率：鲑鱼肝细胞和肝脏S9组分的比较

将离体肝细胞和肝脏S9组分用于获取鱼类的体外生物转化数据可以优化模拟评估对化学物质的生物富集作用。然而涉及2种方式之间的直接对比的研究却几乎没有。本研究采用冷藏保存的鲑鱼肝细胞来测定对于6种多环芳烃(PAHs)的体外本征清除速率。我们运用测定结果推测体内本征清除速率,并将其作为输入值输入一种充分搅匀的肝脏模型中来预测肝清除速率。将事先由体外灌流肝脏测定的速率作为参考来评价预测结果。在2种竞争结合的假说前提下,由鲑鱼肝细胞测出的肝清除速率与实现的测定结果基本一致(6种多环芳烃中的5种都保持在2.1倍差异以下)。尽管多环芳烃的高代谢率是可能的原因之一,这些发现与之前由肝脏S9组分得出的结果相似。对苯并芘这一种化合物而言,由S9数据得出的体内本征清除速率是由肝细胞得出结果的10倍左右,这一结果可能是由细胞吸收速率造成的传播限制引起的。尽管苯并芘的结果差异较大,由任何一种体外测试方法得出的体内本征清除速率结果通常是一致的。这些结果显示离体肝细胞和肝脏S9组分2种系统均可用于优化鱼类的生物富集评估,尤其对于体外反应速率较高的情况。不同系统在化工领域的应用性是否相同则需要进一步的研究工作。
精选自Kellie A. Fay, Patrick N. Fitzsimmons, Alex D. Hoffman, John W. Nichols. Comparison of trout hepatocytes and liver S9 fractions as in vitro models for predicting hepatic clearance in fish. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 2, pages 463–471, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3572
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针对优选药物的水质指南导引

药物会进入淡水系统并影响水生态系统的健康。即使广泛应用的药物已经过毒性检测,以证据为基础的水质标准依然没有制定出。将BurrIII型分布应用于慢性毒性数据的物种敏感度分布(SSD),我们得到了卡马西平、双氯芬酸、氟西汀和美托洛尔4种药物在淡水中高度可靠的水质标准指引值(GV)。数据经过质检并且符合慢性无观察效应浓度(NOEC)或是10%有效浓度(即影响到10%的物种)要求,其终点与种群相关,效应指标为发育、生长、生殖与存活状况。由于生物标记物的回应(例如生化、组织及分子回应)与野生种群相关的影响并不存在直接的联系,故得出的相关数据并未考虑在内。在保护95%物种的范围内,得出卡马西平、双氯芬酸、氟西汀和美托洛尔4种药物的GV分别为4.3,770,1.6和14 μg?L^L-1。广泛应用在欧盟委员会、瑞士与德国的GV则是基于有限数据库中最敏感的实验终点 (可能包括生化、组织及分子生物标记物的回应)。本实验得出的GV显著高于这些可靠性未知的GV。
精选自Anupama Kumar, Graeme E. Batley, Bhanu Nidumolu, Thomas H. Hutchinson. Derivation of water quality guidelines for priority pharmaceuticals. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1815–1824, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3336
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用于水中多环芳烃被动采样的聚合物厚度和材料的选择：哪个更有力地影响采样器性能？

本文使用3种单相聚合物制作用于多环芳烃被动采样的装置,这3种聚合物分别为聚甲醛(POM)、硅橡胶(SR)和聚乙烯(PE),通过室内试验测定了它们的分配系数和POM的扩散系数以及验证了动态积累模型。此外,在野外现场对每种装置的性能进行了评估。基于已开发模型的支持,讨论了使用不同材料和聚合物厚度的装置性能。结果表明,采样器性能,比如浓度平均周期的长短和多环芳烃的采集容量,都广受所选材料的影响。采样器的厚度也会对装置的性能造成影响,但程度很小。选择合适的聚合物和/或厚度可以使采样器更有适用于快速平衡或动态积累,以及促进膜或水边界层对动态积累的控制。此外,利用膜技术控制或平衡的化合物能够更精确的被量化,因为它们不需要利用参比法(PRC)来校正。然而,当富集浓度达到平衡后,采样器中的平均浓度就不能准备测量化合物浓度,而由膜控制的采样装置通过动态累积的方式能够提供不需要PRC校正的平均浓度;随着膜传质阻力的提高,采样器的检测限也得到提高。
精选自Angel Belles, Claire Alary, Yannick Mamindy-Pajany.Thickness and material selection of polymeric passive samplers for polycyclic aromatic hydrocarbons in water: which more strongly affects sampler properties?. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1708–1717, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3326
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