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。     

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。     

基于统计方法的辽东湾沉积物中多环芳烃来源特征分析

为研究辽东湾表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的来源特征,2014年5月采集了20个辽东湾海域表层沉积物样品,并利用气相色谱质谱联用仪对优先控制的16种PAHs进行测定,采用聚类分析、主成分分析-多元线性回归分析、异构体比值3种统计方法对辽东湾表层沉积物中PAHs来源特征进行了研究。结果表明,辽东湾表层沉积物中PAHs含量范围88.5~199.3 ng·g-1,平均值为(126.3±35.3)ng·g-1,其中,萘、菲和荧蒽是PAHs优势组分。通过统计分析结果表明,辽东湾北部表层沉积物中PAHs含量低于西南部,沉积物中PAHs的来源包括石油燃烧来源、煤炭、木材等生物质燃烧来源和石油来源,其中燃烧来源是主要来源,煤炭、木材等生物质燃烧来源占49.9%,石油燃烧来源和石油来源占50.1%。     

Role of membrane and compound properties in affecting the rejection of pharmaceuticals by different RO/NF membranes

This study was conducted to assess the merits and limitations of various high-pressure membranes, tight nanofiltration (NF) membranes in particular, for the removal of trace organic compounds (TrOCs). The performance of a low-pressure reverse osmosis (LPRO) membrane (ESPA1), a tight NF membrane (NF90) and two loose NF membranes (HL and NF270) was compared for the rejection of 23 different pharmaceuticals (PhACs). Efforts were also devoted to understand the effect of adsorption on the rejection performance of each membrane. Difference in hydrogen bond formation potential (HFP) was taken into consideration. Results showed that NF90 performed similarly to ESPA1 with mean rejection higher than 95%. NF270 outperformed HL in terms of both water permeability and PhAC rejection higher than 90%. Electrostatic effects were more significant in PhAC rejection by loose NF membranes than tight NF and LPRO membranes. The adverse effect of adsorption on rejection by HL and ESPA1 was more substantial than NF270 and NF90, which could not be simply explained by the difference in membrane surface hydrophobicity, selective layer thickness or pore size. The HL membrane had a lower rejection of PhACs of higher hydrophobicity (log D>0) and higher HFP (>0.02). Nevertheless, the effects of PhAC hydrophobicity and HFP on rejection by ESPA1 could not be discerned. Poor rejection of certain PhACs could generally be explained by aspects of steric hindrance, electrostatic interactions and adsorption. High-pressure membranes like NF90 and NF270 have a high promise in TrOC removal from contaminated water.

Open image in new window

     

Toxicity models of metal mixtures established on the basis of “additivity” and “interactions”

Observed effects of metal mixtures on animals and plants often differ from the estimates, which are commonly calculated by adding up the biological responses of individual metals. This difference from additivity is commonly referred to as being a consequence of specific interactions between metals. The science of how to quantify metal interactions and whether to include them in risk assessment models is in its infancy. This review summarizes the existing predictive tools for evaluating the combined toxicity of metals present in mixtures and indicates the advantages and disadvantages of each method. We intend to provide eco-toxicologists with background information on how to make good use of the tools and how to advance the methods for assessing toxicity of metal mixtures. It is concluded that statistically significant deviations from additivity are not necessarily biologically relevant. Incorporation of interactions between metals in a model does not on forehand mean that the model is more accurate than a model developed based on additivity only. It is recommended to first use a relatively simple method for effect prediction of uninvestigated metal mixtures. To improve the reliability of toxicity modeling for metal mixtures, further efforts should focus on balancing the relationship between the significance of statistics and the biological meaning, and unraveling the toxicity mechanisms of metals and their mixtures.

Open image in new window

     

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。     

黄、渤海滨海带大气颗粒物时空分布与来源特征

PM10作为大气污染物监测的主要指标之一,探究大气PM10浓度对大气环境质量和人体健康评价具有重要意义。黄、渤海滨海带包括京、津和辽、冀、鲁、苏等工、农业大省,区域大气PM10污染的时空分布和来源特征具有复杂性和典型性。在锦州、北京、天津、烟台、青岛、连云港和盐城7个城市布设10个采样点,含7个城市点和3个农村点,开展为期一年的大气颗粒物的采样;同时,于冬季1月和夏季7月在锦州、天津和烟台进行合计60 d的加密采样,藉以确定研究区域大气PM10的时空分布和来源特征。结果表明,黄、渤海滨海带大气年均PM10总浓度为(129’18)"g·m~(-3),单月最低值出现在2015年7月盐城农村样点15"g·m~(-3),最高值为2015年3月北京城市点307"g·m~(-3)。盐城大气PM10浓度(城市点(85’27)"g·m~(-3)和农村点(66’35)"g·m~(-3))显著低于其他样点大气PM10浓度。渤海滨海带中西部的京(140’68"g·m~(-3))、津(169’60"g·m~(-3))两市大气PM10年均浓度显著高于东部的锦州(125’41"g·m~(-3))和烟台(109’31"g·m~(-3));而且黄海滨海带大气PM10年均浓度(114"g·m~(-3))显著低于渤海滨海带年均浓度(136"g·m~(-3)),总体上表现出西高东低、北高南低的特征。黄、渤海滨海带城市点和农村点年均浓度分别为(129’18)"g·m~(-3)和(112’30)"g·m~(-3);农村点春冬季大气PM10浓度和城市点浓度相当,无显著差异,夏秋季大气PM10浓度略低于城市浓度,表明农村地区大气颗粒物污染情况也较为严重,需受到关注。区域内PM10浓度季节变化整体表现为春冬高、夏秋低。利用多元回归分析初步判断黄、渤海滨海带PM10属于复合来源,大气PM10浓度约30%的变化与降水、人均能耗和沙尘天气相关。黄、渤海滨海带大气PM10浓度的昼夜变化不大,大气PM10浓度与气温呈现正相关,与风速和降水呈现负相关,表现为受各种气象因素综合作用的影响。     

阿维菌素对中华绒螯蟹肝胰腺氧化胁迫效应和组织结构的影响

采用半静态染毒法,研究不同浓度(1.6、8.0、16.0μg·L-1)阿维菌素在胁迫中华绒螯蟹12、24、48、96 h时肝胰腺超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)积累量等氧化胁迫相关指标的变化;并在胁迫60 d时,记录各实验组和对照组中华绒螯蟹肝胰腺颜色的变化并进行组织病理观察。3个阿维菌素浓度组为实验组,空白组和溶剂组为对照组。结果表明在整个实验过程中空白组和溶剂组各个时间点各项指标之间无显著差异(P>0.05);低浓度(1.6μg·L-1)组SOD和CAT活力变化不显著(P>0.05);中浓度(8.0μg·L-1)组SOD和CAT活力变化趋势一致,持续被诱导,SOD活力在24 h以后显著高于空白组(P<0.01),CAT活力在48 h以后显著高于空白组(P<0.01);高浓度(16.0μg·L-1)组SOD和CAT活力在12 h~24 h之间变化趋势一致,表现为显著升高(P<0.05),但是在48 h之后,SOD活力显著下降(P<0.05);96 h时,高浓度组SOD活力显著低于空白组(P<0.01),而CAT活力显著高于空白组(P<0.01);在整个实验过程中各实验组MDA积累量逐渐增加,高浓度组氧化胁迫指标的变化幅度大于低浓度组。胁迫60 d时,取样观察可见对照组中华绒螯蟹肝胰腺正常,各实验组中华绒螯蟹肝胰腺发生了不同程度的病变,肝胰腺颜色由最开始的橘黄色变成了淡黄色、黄白色甚至白色,高、中、低各浓度组肝胰腺白化所占的比例分别是66.6%、57.1%和25.0%。组织病理分析显示,淡黄色肝胰腺的病理变化主要是B细胞数量减少,肝胰腺上皮细胞部分肿大并出现空泡;黄白肝病理观察可见肝胰腺上皮细胞中空泡数量增多,体积增大,且空泡内出现内容物,细胞核固缩;白肝的病理表现主要是基膜增厚,上皮细胞大量脱落,散落在管腔中,空泡数量进一步增多,肝胰腺的生理功能受损。由此得出,阿维菌素会对中华绒螯蟹肝胰腺造成氧化胁迫和组织损伤,且阿维菌素和对肝胰腺的氧化胁迫效应和组织结构损伤程度有一定的剂量-效应关系。     

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。