农药环境风险评估中常用的计算毒理学模型软件

农药的大量使用为我国带来了严重的环境和健康问题,仅依靠传统生物测试和环境监测的方法已经不能满足农药风险评估的需要。利用计算毒理学模型,可以实现农药的高通量风险评估。本文主要介绍了农药环境风险评估中常用免费的EPI Suite、QSAR Toolbox和PBT Profiler等定量结构-活性关系(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)模型软件和SCIGROW、PRZM-GW、China-PEARL和EQC等环境多介质模型软件,以期能为农药的风险评估和科学管理提供参考。     

蔬菜常用农药在地下水中残留风险评估

为明确蔬菜常用农药在地下水中的环境风险,运用China-Pearl和SCI-GROW模型开展地下水环境暴露评估,并根据我国成人和儿童暴露参数推导25种农药预测无效应浓度(PNEC)。研究发现,25种农药PECgw为0~18.340μg·L-1,成年人PNECgw为0.003~19.654 mg·L-1,儿童PNECgw为0.001~23.253 mg·L-1。成年人和儿童的RQgw值均小于1,表明25种农药按照登记用量使用,我国成人和各年龄阶段儿童直接饮用施用农药区域地下水的环境风险可接受。     

中国典型河湖水体铅的水生生物安全基准与生态风险评价

采用物种敏感度排序法(SSR)对我国铅的淡水水生生物安全基准进行推导,并以太湖为例进行了流域水生生物安全基准推导。对于难以获得的本土生物毒性数据,开展了相应的毒性试验。获得了我国国家与太湖流域铅的水生生物安全基准值,基准最大浓度(CMC)分别为63.92、104.26μg·L-1,基准连续浓度(CCC)分别为1.21、4.06μg·L-1。同时,对我国主要河流以及太湖流域进行了铅的生态风险评价,联合概率曲线法显示影响5%水生生物种类的概率分别为66.22%和43.19%,熵值法则显示中国主要河流存在较大的铅暴露风险,因此,我国铅的潜在生态风险较大,主要河流与太湖流域存在铅污染问题。     

PM_(2.5)对人肺癌细胞A549迁移、侵袭能力的增强作用

为探讨PM_(2.5)(particulate matter 2.5)对人肺癌细胞A549迁移、侵袭能力的影响并探讨相关机制,采用含有不同浓度PM_(2.5)的无血清及抗生素培养液对A549细胞培养72 h,利用MTT法检测A549细胞的增殖抑制率。根据MTT实验结果,选择适当的PM_(2.5)暴露浓度用于后续实验,以细胞划痕实验检测细胞迁移能力,transwell小室实验检测细胞迁移、侵袭能力,Western Blotting法检测细胞周期蛋白D1(cyclin D1)、转录因子snail和slug、基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)及胞核内β-链蛋白(β-catenin)的蛋白表达水平。结果显示:细胞划痕实验结果显示10μg·m L-1PM_(2.5)组A549细胞划痕创面愈合率为(46.34%±5.19%),与对照组比较显著增高(P<0.05);transwell小室法迁移和侵袭实验结果显示10μg·m L-1PM_(2.5)组穿膜细胞数平均为(165.67±6.62)个和(47.83±2.04)个,与对照组比较显著增多(P<0.05);Western Blotting实验结果显示PM_(2.5)(10μg·m L-1)可显著上调A549细胞cyclin D1、snail、slug、MMP-2、MMP-9和胞核内β-catenin蛋白表达水平。因此,PM_(2.5)可通过提高Wnt/β-catenin通路活性及其下游cyclin D1、snail、slug、MMP-2和MMP-9的蛋白表达而增强A549细胞的迁移、侵袭能力。     

二元联合作用藻红外测试方法——以重金属为例

为检验二元联合作用藻红外测试方法的可行性,用Cu~(2+)、Fe3+、Mn~(2+)、Al3+、Cr3+、Hg~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)进行了二元联合作用测试实验。结果显示:联合药液的参照浓度与单药液的参照浓度比为0.5:0.25的有15组二元组合,为2.0:1.0的有10组二元组合,为1.0:0.5的有11组二元组合;在9种重金属的36组二元联合作用测试结果中出现拮抗作用、相加作用、协同作用,表明联合作用类型表现出多样性;14组拮抗作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为93%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,21组相加作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为86%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,1组协同作用重现性67%;36组联合作用测试结果的再现性为50%~100%、再现性的出现率为86%,重现性为67%~100%、重现性的出现率为100%。上述分析可知,9种重金属的36种二元联合作用测试结果具有较好的多样性、再现性、重现性,表明测试条件、藻温测试方法、三指标评价法能够保证藻响应温差和藻响应药品评价结果的质量,参照浓度分析方法、联合作用评价方法能够控制联合作用分析结果的质量;藻响应的有毒有害物都存在敏感浓度,用参照浓度分析方法可分析出藻响应有毒有害物的参照浓度。因此,藻红外测试技术可以用于测试重金属、农药、有机药品、抗生素等的二元联合作用。     

BP-4的模拟生物降解特性研究

为研究紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)的最大生物降解能力,采用欧洲经济合作与发展组织(OECD)生物降解测试标准方法——303A模拟试验-污水好氧处理:活性污泥单元法,建立并进行了城市污水处理厂曝气池环境模拟试验。研究结果表明:在单一新鲜活性污泥作为接种物条件下,BP-4在第47天达到降解稳定期,溶解性有机碳(DOC)去除率平均值为36.90%±5.68%(n=18)。在以10种不同来源混合接种物条件下,BP-4在第41天达到降解稳定期,去除率平均值为33.11%±4.87%(n=17)。研究结果表明BP-4在环境中的降解能力有限,在本模拟方法试验条件下只能部分降解。     

双酚A及其类似物对斑马鱼胚胎及幼鱼的毒性效应

为探讨双酚A及其类似物对鱼类早期生长发育的毒性效应,研究了双酚A及其7种类似物对斑马鱼胚胎及仔鱼的毒性效应。通过对胚胎的孵化率、心率、仔鱼体长等指标进行测定分析,结果显示:(1)双酚A及其7种类似物都可使斑马鱼胚胎出现心包水肿、卵黄囊肿、脊柱弯曲和尾部弯曲等症状。(2)综合考虑斑马鱼78 hpf胚胎心率、120 hpf胚胎孵化率及7 dpf仔鱼体长抑制率等指标,8种受试物中双酚P(BPP)的毒性最大,其次是双酚AP(BPAP)、双酚AF(BPAF)、双酚Z(BPZ),然后是双酚A(BPA)、双酚B(BPB)、双酚F(BPF),双酚S(BPS)的毒性最小,每种受试物的浓度与受精卵的孵化率、仔鱼心率呈明显负相关关系,与体长抑制率呈明显正相关关系。8种受试物毒性与辛醇-水分配系数(log K_(OW))呈正相关关系,log K_(OW)越大毒性则越大。     

3种杀菌剂及其复配剂对斑马鱼的急性毒性

采用"半静态法"测定了3种农药及其复配剂对斑马鱼的24 h、48 h、72 h和96 h急性毒性,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中毒性等级划分标准来划分它们对斑马鱼的毒性等级,发现35%精甲霜灵悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)均超过10 a.i.mg·L~(-1),属"低毒"级,而25 g·L~(-1)咯菌腈悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为0.704 mg·L~(-1)、0.514 mg·L~(-1)、0.424 mg·L~(-1)、0.262 mg·L~(-1),根据0.100 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤1.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属"高毒"级,80%嘧菌酯水分散粒剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为9.803 mg·L~(-1)、5.175 mg·L~(-1)、4.328 mg·L~(-1)、2.326 mg·L~(-1),根据1.00 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤10.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属于"中毒"级。11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为2.267 mg·L~(-1)、2.073 mg·L~(-1)、1.620 mg·L~(-1)、1.280 mg·L~(-1),根据1.00 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤10.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属于"中毒",虽然11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂和80%嘧菌酯水分散粒剂同属"中毒",但比较具体数值,发现11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂毒性相对更大,原因是其中含有"高毒"的咯菌腈。     

三氯卡班可以影响肾小管上皮细胞的屏障功能

三氯卡班(TCC)是一种被广泛应用于个人护理用品中的广谱型亲脂性杀菌剂,已在多种环境介质和生物体中检出。因其潜在的环境蓄积、生物累积和生物毒性效应,日益受到学者们的关注。借助TCC对NRK-52E(大鼠肾小管上皮细胞)的毒性暴露实验,通过检测细胞活力、以及与跨膜电阻和紧密连接相关的连接黏附分子1(JAM~(-1),junctional adhesion molecule 1)的蛋白表达水平,研究了TCC潜在的肾脏毒性效应。结果显示,10μmol·L~(-1)TCC处理48 h时培养细胞呈现不规则的集落;10μmol·L~(-1)和20μmol·L~(-1)TCC处理NRK-52E 24 h、48 h和72 h后可以显著抑制细胞生长;3.57μmol·L~(-1)TCC(生长抑制的48 hIC20)处理NRK-52E 48 h可以显著抑制细胞间紧密连接蛋白JAM~(-1)的表达量,并降低跨膜电阻,影响肾脏的屏障功能。本研究的结果能够为进一步揭示TCC对动物的毒害机制、评估其对动物的健康风险提供数据支持。     

Cadmium accumulation characteristics of floricultural plant Cosmos bipinnata*

The artificially high soil cadmium (Cd) concentration screening method was used to screen Cd-hyperaccumulators from floricultural plants. Among the five species of floricultural plants screened, Cosmos bipinnata showed the characteristics of Cd-accumulators. A pot experiment was conducted to further study Cd accumulation characteristics of C. bipinnata. The results showed that the biomass, chlorophyll content, superoxide dismutase activity, peroxidase activity and soluble protein content of C. bipinnata first increased and later decreased with the increase in soil Cd concentration, but the carotenoid content and catalase activity of C. bipinnata reduced. Cd contents in roots, stems, leaves and shoots of C. bipinnata increased with increasing soil Cd concentration. When the soil Cd concentration was 50?mg?kg^?1, the Cd content in shoots was up to 112.62?mg?kg^?1, which was higher than the Cd-hyperaccumulator critical value. The root and shoot bioconcentration factors exceeded 1 in various Cd treatments, but the translocation factors were less than 1. When the soil Cd concentration was 50?mg?kg^?1, the Cd accumulation in shoots achieved the maximum of 224.30?μg plant^?1. Therefore, considering the tolerance and accumulation of Cd, C. bipinnata is a Cd-accumulator that could be used to remediate Cd-contaminated urban soil.