环境DNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的应用

全球气候变化下的蓝藻水华大规模暴发成为重要的环境问题,对蓝藻准确、高效和实时的监测是蓝藻水华防控的关键.近年来,环境DNA（environmental DNA,eDNA）宏条形码技术开始应用于蓝藻群落监测,弥补了显微镜镜检法物种鉴定难和受主观经验影响大的缺点.eDNA宏条形码为快速和大规模蓝藻群落监测提供了可能,其应用尚处于初步探索阶段,数据处理方法尚不成熟,因此有必要从引物选择、序列聚类、注释方法和绝对定量4个层面系统综述eDNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的研究进展,以推进eDNA宏条形码在蓝藻群落监测中的应用.引物选择应针对目标蓝藻类群,16S rRNA基因数据库涵盖蓝藻物种范围广,是最常用的eDNA宏条形码,但16S-23S rRNA基因间隔区域（internal transcribed spacer,ITS）和功能基因在属内物种间具有较好的区分效果,为eDNA宏条形码在蓝藻物种水平注释提供可能.序列聚类一般通过设定物种间分类阈值进行OTUs聚类,但可能丢失序列相似度高于分类阈值的不同物种;序列差异低至单核苷酸变异方法的应用进一步区分了隐蔽的物种和生态型,产生的序列具有生物学意义,可以实现跨数据集间的比较分析.在注释方法上,基于数据库参考序列距离相似度的注释方法,注释结果的分辨率和准确度不高;基于系统进化位置的注释方法,提升了注释结果的准确度,反映了物种间的进化关系.加入外源DNA的内标法,以及基于细胞体积和基因拷贝数目关系的细胞体积校正系数法为eDNA宏条形码物种丰度的绝对定量提供了可能.      

黄河流域生态状况研究热点迁移与评价方法演变分析

黄河流域是我国重要的生态安全屏障和经济活动区域,其生态环境直接关系到我国西北、华北地区的生态安全和可持续发展.为深入了解黄河流域生态状况研究的发展趋势、研究现状及研究热点,本文基于Web of Science核心合集数据库和中国期刊全文数据库CNKI,检索了1981-2022年有关“黄河流域生态状况”的中英文文献,并对9 400篇文献进行计量分析,据此整理出该研究领域的发展趋势和研究热点,对不同研究区域在研究内容上的差异进行分析.结果表明：黄河流域生态状况研究正处于高速发展阶段,热点研究内容包括生态环境、水资源和水土保持,热点研究对象包括生态系统、植被和水生生物,研究区域涵盖黄河全流域,影响黄河流域生态状况的重点研究因素包括人类活动、环境因子和时空因素.此外,不同研究区域所涉及的影响因素和研究对象具有差异性：从影响因素看,在黄河上、中、下游地区主要关注人类活动的影响,而在黄河三角洲和黄河河口地区重点关注水质和重金属等环境因子,在黄河全流域和黄河源区更注重时空因素的影响;从研究对象看,在黄河源区主要关注草地生态系统,而在黄河上、中、下游以及黄河三角洲地区主要集中在生态系统和植被方面,黄河...     

手性药物的水环境行为、毒性效应及生态风险

药物污染已经成为一个重要的环境问题,目前生产和使用的药物中大部分为手性药物,进入地表水环境后,2个对映异构体在生物降解和生态毒性等方面可能存在显著的差异。本文以8种手性药物为研究对象,系统综述了手性药物在水环境中的暴露特征和降解转化规律,分析其对不同生物靶点的毒性效应和机理,探讨了其对水生态系统的潜在风险。结果表明,8种手性药物在国内外地表水中的检出浓度达到μg·L^-1水平。手性药物在地表水环境中的对映体构成受药物种类、环境条件和时间的影响;布洛芬、普萘洛尔等差异显著的手性药物可以作为污染源示踪的特征污染物;不同污水处理工艺的对映体选择性也有较大差异,导致污水处理厂出水中手性药物对映体分数(enantiomer fraction, EF)值不同。由于手性药物在生物体内发生手性代谢和手性转化,导致体外毒性实验与体内毒性效果差异很大,手性药物在不同水生生物类群体内的受体或生物利用率有所差异,从而表现出不同的立体选择性。基于外消旋体的生态风险评估研究表明,目前布洛芬、卡马西平和萘普生等手性药物对水生生物具有潜在的风险,而不同对映体对水生生物的毒性存在一定差异。因此,有必...     

太湖入湖河流中精神活性物质污染特征与生态风险

精神活性物质是一类摄入人体后对中枢神经系统具有强烈兴奋或抑制作用的新型污染物,其在水环境中的存在可能对水生生物、水生态系统甚至人体健康产生潜在的危害。为评价太湖中精神活性物质的污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-质谱联用法检测了太湖19条入湖河流中13种典型精神活性物质的质量浓度和空间分布规律。结果表明,在太湖19条入湖河流中除苯甲酰牙子碱(BE)和去甲氯胺酮(NK)外,其余11种目标物均有检出,质量浓度范围为n.d.～43.2 ng·L~(-1)。其中麻黄碱(EPH)的检出率和中间浓度最高,分别为100%和11.0 ng·L~(-1);其次为甲基苯丙胺(METH),检出频率为58%,浓度中值为1.0 ng·L~(-1);苯丙胺(AMP)在东部湖区均未检出。大部分精神活性物质浓度水平较高的河流分布在竺山湾和西太湖,而海洛因(HR)的高值区主要在南太湖。运用风险熵方法对其进行风险评估,结果显示,太湖流域地表水中检出的13种精神活性物质的风险熵值均<0.1,生态风险较低,但其对水生生态系统的长期和综合风险值得关注。     

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。     

氯胺酮对水生生物的毒性效应及生态风险评估

通过检索在国内外期刊发表的文献中关于我国河流、湖泊中氯胺酮(KET)的数据,评估其在地表水中的暴露水平,利用风险商（RQ）初步分析KET在我国部分地表水环境中的生态风险。结果表明,我国地表水中KET的检出率为20%~100%,最高检出值为420 ng/L,基于发育、繁殖和行为等慢性毒性数据推导出的预测无效应浓度（PNEC）为1.36×10^-6mg/L;基于慢性毒性计算的风险商值为0.03~36.76,表明我国地表水中KET存在风险,其中台湾淡水河、金梅河和广东珠江具有高风险,而北方大部分河流潜在风险较低。     

甲苯二异氰酸酯(TDI)致癌性的综合评估

甲苯二异氰酸酯(TDI)被数家机构分类为可能的人类致癌物,其主要依据为动物实验发现对啮齿动物经灌胃暴露TDI后肿瘤发生率升高。基于研究结果的可靠性以及一致性,综合评估了现有研究数据是否支持这一分类。结果显示现有的流行病学数据不足以有力证明TDI为人类致癌物。动物实验研究表明,吸入接触TDI并不导致肿瘤发生。经灌胃暴露后观察到的肿瘤很可能是由于TDI转化为已知的啮齿动物致癌物甲苯二胺(TDA)所致。在TDI吸入暴露的体内实验中,当由TDI转化生成的TDA不能达到具有显著生物学效应的浓度时,TDI对啮齿动物或人类都没有遗传毒性。由于哺乳动物在生理性接触条件下TDI不能转变成TDA,所以对人类而言,TDI接触与致癌效应之间无直接的显著因果关系。因此虽然在如灌胃等非生理暴露的条件下,TDI可能的人类致癌物的分类是正确的,但本文对其致癌研究数据的合理评估和正确理解有助于将产品监管力度集中于与职业暴露更相关的有害健康效应上。     

生态毒理数据筛查与评价准则研究

化学品生态风险评价和水质基准研究需要大量生态毒理数据,由于目前关于化学品毒性效应的研究较多,不同文献对同一测试终点的报道常常存在一定的差异,数据选择不当会直接影响最终评价结果。为了降低专业人员在数据筛选过程中的主观影响,有必要制定一套科学合理、操作性强的数据筛查与评价准则。本文整理比较了美国、荷兰、德国和澳大利亚等4个国家的5个毒理数据筛查与评价方法,并以荷兰的CRED方法为主,结合另外4个筛选方法以及现有的水质基准推导指南和生态风险评价技术导则,从可靠性、相关性、精确性三个方面详细阐述了数据质量评价标准与使用规范。其中数据质量评价包括五个方面:(1)实验设计,包括测试标准、操作规程、数据有效性、对照组设置;(2)实验试剂的纯度及其杂质的物理化学性质;(3)受试生物的基本信息和来源;(4)暴露条件,包括试验系统、暴露浓度设置及变化、暴露时间、生物负荷;(5)数据分析,包括平行样、统计分析方法、浓度-效应关系、原始数据;数据使用规范主要考虑受试生物、测试终点和暴露场景与评价目标的相关性,以及生态风险评价和水质基准推导对数据精确性的要求。这些均可为我国从事生态风险评价和水质基准研究的工作人员提供有益借鉴,使数据筛选过程更加客观、统一,同时还可以作为毒理实验论文撰写依据,提高数据报道质量。     

氯酚类化合物对紫背浮萍生长及叶绿素含量的影响

以我国本土水生植物紫背浮萍为受试物种,利用其生长抑制和叶绿素含量的变化评价了3种氯酚类化合物的毒性效应.结果显示:2,4-二氯酚(2,4-DCP), 2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)对紫背浮萍的96h IC50值分别为12.73,8.49,1.12mg/L.根据化学物质对水生生物毒性分级标准,3种物质均为高毒.2,4-DCP,2,4,6-TCP和PCP对紫背浮萍基于叶绿素含量变化的最大可接受浓度(MATC)分别为2.24,1.58, 0.35mg/L,对应的急慢性毒性比(ACR)分别为5.68,5.37和3.20.     

我国涉汞危废处置企业中汞分布特征及风险评价

为了解涉汞危废企业对周边环境的影响及其潜在风险,加强涉汞危险废物的监督管理,通过2007年至2013年对13个持环保部发证的涉汞危废处置企业每年一次的监督性监测,分析了我国涉汞危废处置企业不同环境介质中汞分布特征及其风险。研究结果显示,2007年至2013年我国涉汞危废处置企业土壤、地下水、无组织排放气体中汞的浓度范围分别为0.75~28.4 mg·kg-1、1.0×10-5~1.3×10-4mg·L-1、3.9×10-4~4.0×10-3mg·m-3。利用风险商的方法对不同介质中汞进行初步的生态风险评价,结果显示土壤中汞存在较高的风险(RQ≥1),除2009年和2012年,其他所有年份高风险的企业超过50%,风险商的范围为0.44~56.8,呈逐渐上升趋势。地下水中汞存在潜在的风险(0.1RQ1)。无组织排放气体中汞的风险较低(RQ≤0.1),可以忽略。