石墨烯纳米材料对哺乳动物的毒性及其作用机制

石墨烯是一种应用广泛的新兴非金属纳米材料,具有独特的电学机械性能、超大的比表面积以及潜在的生物相容性,在材料、电子、能源、光学以及生物医学等领域得到广泛应用。与此同时,石墨烯的环境行为和生物毒性也随之引起日益广泛的关注。本文通过对石墨烯纳米材料的动物毒性、细胞毒性、毒性影响因素和毒性机制等相关研究进展进行总结。石墨烯纳米材料可通过气管滴注、吸入、静脉注射、腹腔注射以及口服等方式进入体内,通过机械屏障、血脑屏障和血液胎盘屏障等积累在肺、肝、脾等部位引起急性或者慢性损伤;目前有关石墨烯毒性机制的研究主要集中于线粒体损伤、DNA损伤、炎性反应、凋亡等终点及氧化应激参与的复杂信号通路,不同石墨烯纳米材料的浓度、尺寸、表面结构和官能团等对石墨烯的生物毒性影响不同。鉴于当前该领域研究的局限性,对石墨烯纳米材料生物毒性研究的发展方向进行了展望,进而为石墨烯材料的安全应用提供理论借鉴和实践参考。     

稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。     

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。     

有机磷阻燃剂的环境暴露与动物毒性效应

有机磷阻燃剂(OPFRs)逐渐替代了危害较大的多溴联苯醚(PBDEs),因此使得人类及其他生物更易暴露于这种有机物中。有研究表明,部分有机磷酸酯具有致癌性,因而使人们对其毒性的问题也日益关注。本文概述了有机磷阻燃剂的环境暴露水平,总结了近年来从体外与体内实验2个方面动物毒性效应的研究。目前研究发现诸多地区的大气、土壤和水体中的有机磷阻燃剂总含量水平相对较低;仅高浓度暴露才会对不同动物体造成一定程度的损伤,而远大于环境浓度的低浓度暴露几乎无损伤效应。最后,对有机磷阻燃剂毒性效应的未来研究重点进行了展望。     

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。     

武汉地区水环境中全氟化合物污染水平及其分布特征

武汉作为中国氟化工行业的主要生产基地之一,其水环境中全氟及多氟类化合物(PFASs)污染情况对评估该地区水环境生态安全至关重要。采集了武汉城区10个污水处理厂进、出口污水和19个地表水样品,利用HPLC-ESI-MS/MS技术分析研究该区域水环境中PFASs污染水平及其分布特征。结果发现,武汉地区的污水和地表水样品中,PFASs污染均以短链同系物全氟丁酸(PFBA)和全氟丁基磺酸(PFBS)为主。污水处理厂进、出口污水中PFASs总浓度分别为11.8~12 700 ng·L~(-1)和19.1~9 970 ng·L~(-1)。在城区15个湖水样品中,PFASs总浓度为21.0~10 900 ng·L~(-1);在流经城区的4个江水样品中,PFASs总浓度为4.11~4.77 ng·L~(-1),比湖水样品中PFASs浓度水平低1~2个数量级。与污水中PFASs空间分布趋势一致,各湖泊水样中PFASs总体水平呈现汉口汉阳武昌的趋势,表明城市工业布局与人口密度程度直接影响城市PFASs污染空间分布。值得注意的是,与以往水环境中PFASs污染以全氟辛酸(PFOA)和全氟辛基磺酸(PFOS)为主不同,武汉地区水环境中PFASs污染以短链同系物为主,表明短链替代效应已经渐渐在中国化工领域出现,中国全氟行业在响应国际组织规范和建议的基础上做出了实质性进展。然而,对于短链PFASs的污染特征、迁移运输以及生态风险等科学问题,还需要更进一步的研究。     

Competition for electrons between reductive dechlorination and denitrification

It is common that 2,4,6-trichlorophenol (TCP) coexists with nitrate or nitrite in industrial wastewaters. In this work, simultaneous reductive dechlorination of TCP and denitrification of nitrate or nitrite competed for electron donor, which led to their mutual inhibition. All inhibitions could be relieved to a certain degree by augmenting an organic electron donor, but the impact of the added electron donor was strongest for TCP. For simultaneous reduction of TCP together with nitrate, TCP’s removal rate value increased 75% and 150%, respectively, when added glucose was increased from 0.4 mmol?L^–1 to 0.5 mmol?L^–1 and to 0.76 mmol?L^–1. For comparison, the removal rate for nitrate increased by only 25% and 114% for the same added glucose. The relationship between their initial biodegradation rates versus their initial concentrations could be represented well with the Monod model, which quantified their half-maximum-rate concentration (K _S value), and K _S values for TCP, nitrate, and nitrite were larger with simultaneous reduction than independent reduction. The increases in K _S are further evidence that competition for the electron donor led to mutual inhibition. For bioremediation of wastewater containing TCP and oxidized nitrogen, both reduction reactions should proceed more rapidly if the oxidized nitrogen is nitrite instead of nitrate and if readily biodegradable electron acceptor is augmented.

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基于高通量测序的工业园区地下水和土壤细菌群落结构比较研究

为探究工业园区地下水和土壤细菌群落结构、多样性变化特征,采用高通量测序技术对地下水和土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行序列测定。通过对Alpha多样性、物种组成、丰度和群落结构的分析,比较地下水和土壤细菌群落结构的异同。Alpha多样性的比较结果表明,土壤细菌群落多样性和丰富度明显高于地下水,地下水细菌群落多样性指数反映出地下水已受到周边污染源的影响。物种注释结果表明,地下水样品共检出48个细菌门,土壤样品共检出50个细菌门。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是地下水细菌群落的优势类群,共占93.54%,且该工业园区地下水细菌群落呈现出典型的淡水种群特征;土壤中优势细菌门为Proteobacteria、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Firmicutes和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),共占85.21%。由于地下水和土壤两者的生态系统和理化环境的差异,致使Actinobacteria、Acidobacteria、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Gemmatimonadetes占比在地下水和土壤细菌群落间差异显著,同时使地下水和土壤细菌群落各含有一些特有的优势细菌属(地下水2个,土壤4个)。基于高通量测序技术对工业园区样品的测序结果可以为地下水和土壤环境的生态评价提供方法依据。     

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。     

Cancer risk from gaseous carbonyl compounds in indoor environment generated from household coal combustion in Xuanwei,China

Airborne carbonyls were characterized from emitted indoor coal combustion. Samples were collected in Xuanwei (Yunnan Province), a region in China with a high rate of lung cancer. Eleven of 19 types of samples (58%) demonstrated formaldehyde concentrations higher than the World Health Organization exposure limit (a 30-min average of 100 μg m^?3). Different positive significant correlations between glyoxal/methylglyoxal and formaldehyde/acetaldehyde concentrations were observed, suggesting possible different characteristics in emissions between two pairs of carbonyl compounds. A sample in the highest inhalation risk shows 29.2 times higher risk than the lowest sample, suggesting different coal sampling locations could contribute to the variation of inhalation risk. Inhabitants in Xuanwei also tend to spend more time cooking and more days per year indoors than the national average. The calculated cancer risk ranged from 2.2–63 × 10^?5, which shows 13 types of samples at high-risk level. Cumulative effect in combination with different carbonyls could have contributed to the additive actual inhalation cancer risk. There is a need to explicitly address the health effects of environmentally relevant doses, considering life-long exposure in indoor dwellings.