Mesoporous carbon nanomaterials induced pulmonary surfactant inhibition, cytotoxicity, inflammation and lung fibrosis

Environmental exposure and health risk upon engineered nanomaterials are increasingly concerned. The family of mesoporous carbon nanomaterials(MCNs) is a rising star in nanotechnology for multidisciplinary research with versatile applications in electronics,energy and gas storage, and biomedicine. Meanwhile, there is mounting concern on their environmental health risks due to the growing production and usage of MCNs. The lung is the primary site for particle invasion under environmental exposure to nanomaterials. Here, we studied the comprehensive toxicological profile of MCNs in the lung under the scenario of moderate environmental exposure. It was found that at a low concentration of 10 μg/mL MCNs induced biophysical inhibition of natural pulmonary surfactant. Moreover, MCNs at similar concentrations reduced viability of J774 A.1 macrophages and lung epithelial A549 cells.Incubating with nature pulmonary surfactant effectively reduced the cytotoxicity of MCNs.Regarding the pro-inflammatory responses, MCNs activated macrophages in vitro, and stimulated lung inflammation in mice after inhalation exposure, associated with lung fibrosis.Moreover, we found that the size of MCNs played a significant role in regulating cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this nanomaterial. In general, larger MCNs induced more pronounced cytotoxic and pro-inflammatory effects than their smaller counterparts. Our results provided valuable information on the toxicological profile and environmental health risks of MCNs, and suggested that fine-tuning the size of MCNs could be a practical precautionary design strategy to increase safety and biocompatibility of this nanomaterial.     

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用InVEST（Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）、RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）和RWSQ（Revised Wind Erosion Equation）模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:① 2000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.② 2005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w（有机质）明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.③ 2000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.④ 生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.      

恶臭污染排放源指纹谱编制及初步应用

为了识别恶臭污染源排放特征以及了解不同行业恶臭物质排放差异,对恶臭污染排放源指纹谱指标物质进行了筛选,并依据筛选结果对6家典型恶臭排放企业进行样品采集及分析,绘制了各家企业的指纹谱图.结果表明:①通过物质嗅觉阈值与AMGE（ambient multimedia environmental goals,周围环境目标值）和RfC（reference concentration,健康风险参考浓度）对比以及结合国内外恶臭标准受控物质和现有的标准检测方法,最终确定了包括三甲胺、硫化氢、甲硫醇等典型恶臭物质在内的19种物质作为指纹谱指标物质.②依据我国现行的标准监测分析方法对19种恶臭指标物进行检测,初步得到了各家企业的恶臭物质指纹谱数据,绘制了各家企业的指纹谱图.③指纹谱成分分析结果显示,污水处理厂主要的恶臭物质是硫化氢,ρ（硫化氢）为44.566 mg/m3;涂料企业ρ（甲基乙基酮）、ρ（丁醛）和ρ（乙酸乙酯）较高,分别为39.037、28.757、27.840 mg/m3;制药企业ρ（丙醛）较高,为4.791 mg/m3;汽车和家具制造企业ρ（二甲苯）较高,分别为15.209和2.081 mg/m3.④应用分歧系数法分析不同企业指纹谱之间的相似程度,分析结果显示,分歧系数在0.331~0.809之间,不同企业之间指纹谱存在较大差异.研究显示,建立恶臭污染排放源指纹谱可进行恶臭源排放特征识别,为恶臭污染溯源提供基础数据和科学依据.      

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。     

铁炭内电解垂直流人工湿地对污水厂尾水深度脱氮效果

针对污水厂尾水总氮(TN)含量偏高、微生物可利用碳源低的问题,构建铁炭内电解垂直流人工湿地(ICIE-VFCW)装置,研究了ICIE-VFCW对尾水的处理效果,并采用紫外-可见光光谱(UV-VIS)、凝胶过滤色谱(GFC),进一步探讨了ICIEVFCW强化脱氮机制.结果表明,ICIE-VFCW可提高系统对尾水中COD的去除,出水COD可稳定在30 mg·L~(-1)以下,全年、暖季、寒季COD平均去除率较普通垂直流人工湿地分别可提高10.16%、9.81%、11.22%.系统出水TN可维持在10 mg·L~(-1)以下,全年、暖季、寒季TN平均去除率较普通垂直流人工湿地分别提高13.72%、12.90%、16.17%.经过人工湿地处理后,污水中有机物的腐殖度、芳香度及相对分子质量(Mr)均有所下降,且ICIE-VFCW中Mr下降更为明显.湿地基质掺杂铁炭可促进尾水中大分子有机物转化为小分子,为微生物提供更多可利用碳源,从而提高脱氮效率.     

过氧化氢、洋地黄皂苷对海洋青鳉鱼的致毒作用

近年来,我国沿海鱼毒性藻类赤潮频发,给我国沿海水产养殖造成巨大经济损失。鱼毒性赤潮藻产生的活性氧（ROS）和溶血毒素是导致鱼类死亡的重要因素。本文选取海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）为受试物,分别以过氧化氢和洋地黄皂苷代替活性氧和溶血毒素进行单一毒性实验和联合毒性实验,揭示鱼毒性藻类对鱼类的致毒机理和作用方式。实验表明,60日龄海洋青鳉鱼暴露于洋地黄皂苷溶液0.5 h和1 h的半致死浓度（LC₅₀）分别是3.44 μg/mL和1.25 μg/mL。过氧化氢对海洋青鳉鱼1 h的LC₅₀是144.5 mmol/L。分别以相加指数法、毒性单位法、相似性参数法及混合毒性指数法对联合致毒实验评价,结果显示,过氧化氢与洋地黄皂苷对青鳉鱼的联合致毒作用表现为协同作用。为方便鱼毒性藻类毒性评价,通过洋地黄皂苷对海洋青鳉鱼毒性实验引入鱼单位（Fish Unit,FU）,定义使一条日龄60 d,体重20 mg的海洋青鳉鱼暴露于洋地黄皂苷溶液中0.5 h死亡所需的浓度为1FU,1FU相当于洋地黄皂苷浓度3.44 μg/mL。     

大连重要海水增养殖区粪便污染指示菌和弧菌的时空分布

开展海水增养殖区卫生安全评价对于减少人体健康风险、提高增养殖区的有效管理尤为重要。本研究于2013年3月、5月、8月和10月对大连市金石滩、大长山岛、大李家3个重要海水增养殖区的贝类和海水进行了粪便污染指示菌总大肠菌群（TC）和粪大肠菌群（FC）的监测,同时监测了弧菌总数（TV）和主要环境要素（包括水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a）。结果表明:这3个海区贝类组织中TC及海水中的TC、FC浓度均呈显著的时间和空间分布变化。贝类组织中TC含量随时间的分布趋势为:8月> 5月> 3月> 10月,空间分布为:大长山岛>金石滩,大长山岛>大李家,而金石滩和大李家差异不显著（P < 0.05）;海水中TC和FC浓度分布特征相似,时间分布特征均为:金石滩8月份最高,大李家5月份最高,而大长山岛各月份均低于最低检测限（2 MPN/100 mL）,空间分布特征均为:大李家增养殖区污染较为严重,而金石滩和大长山岛差异不显著（P < 0.05）。3个增养殖区8月份和10月份的海水中TV浓度较高,为3.3×102~4.23×105 CFU/100 mL。通过分析不同季节海水增养殖区中TC、FC、TV之间及其与水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a的相关性,表明环境要素以及增养殖区水域特点对于粪便污染指示菌和弧菌的时空分布具有重要的影响。为更好地反映增养殖区的卫生安全状况,海水和养殖生物体内指示生物应同时监测,在监测传统粪便污染指示菌的同时,建议将弧菌作为重要的病原菌指标。     

石油烃类污染物对中肋骨条藻和微型原甲藻的毒性效应研究

选择中肋骨条藻（Skeletonema costatum）,微型原甲藻（Prorocentrum minimum）作为受试生物,测定了原油、燃料油分散液（WAF）以及添加溢油分散剂后的乳化液（DWAF）对两种微藻的毒性效应参数。结果表明:低浓度的原油WAF和DWAF以及燃料油DWAF均对中肋骨条藻的生长起促进作用,其中,当原油WAF浓度为0.3 mg/L时,促进作用最强;而原油DWAF浓度低于0.5 mg/L时,开始促进生长,当浓度低至0.1 mg/L时,种群增长速率最大。两种微藻在4种不同石油烃类污染物体系中的96 h-EC₅₀差异较大,96 h-EC₅₀值介于0.07~30.77 mg/L之间;其中燃料油DWAF毒性最强,对中肋骨条藻和微型原甲藻的96 h-EC₅₀分别为0.45 mg/L和0.07 mg/L;而微型原甲藻对原油WAF毒性效应敏感性最低,其96 h-EC₅₀高达30.77 mg/L。     

一种可商业化生产的胶体金快速免疫层析卡:检测大田软海绵酸及其衍生物(DTX1, DTX2)

建立一种胶体金快速免疫层析检测贝类体内腹泻性贝毒主要成分软海绵酸及其衍生物鳍藻毒素的方法。合成偶联抗原OA-OVA,将适当浓度的偶联抗原和HRP标记的羊抗鼠IgG分别包被在试纸条的检测线和控制线上,胶体金标记的抗OA单克隆抗体包被金标垫,优化检测线的最佳包被浓度等条件以得到最低检出限。结果表明:该试纸条的检出限为16 ng/mL（OA,DTX1 & DTX2）,检测时间为10 min。本研究所建立的胶体金免疫层析检测贝类中大田软海绵酸及其衍生物鳍藻毒素的方法可以满足规定的160 μg/kg贝肉的安全阈值,可以应用于实际贝类样品的腹泻性贝毒的半定量检测。     

HACCP方法在水泥行业生产性粉尘职业危害防控中的应用

为减少水泥生产过程中的粉尘职业危害,将危害分析与关键控制点(HACCP)方法运用于水泥行业粉尘职业危害管理。在分析水泥产业生产工艺的基础上,基于HACCP方法的预防性管理思想和操作流程,分析确定了水泥生产过程的粉尘职业危害关键控制点,并有针对性地提出可行的降除尘措施,实现对关键控制点生产性粉尘职业危害的监测与有效防控,从而保证工人的职业健康。