Effects of halobenzoquinone and haloacetic acid water disinfection byproducts on human neural stem cells

Human neural stem cells(h NSCs) are a useful tool to assess the developmental effects of various environmental contaminants; however, the application of h NSCs to evaluate water disinfection byproducts(DBPs) is scarce. Comprehensive toxicological results are essential to the prioritization of DBPs for further testing and regulation. Therefore, this study examines the effects of DBPs on the proliferation and differentiation of h NSCs. Prior to DBP treatment, characteristic protein markers of h NSCs from passages 3 to 6 were carefully examined and it was determined that h NSCs passaged 3 or 4 times maintained stem cell characteristics and can be used for DBP analysis. Two regulated DBPs, monobromoacetic acid(BAA) and monochloroacetic acid(CAA), and two emerging DBPs, 2,6-dibromo-1,4-benzoquinone(2,6-DBBQ) and 2,6-dichloro-1,4-benzoquinone(2,6-DCBQ), were chosen for h NSC treatment. Both 2,6-DBBQ and 2,6-DCBQ induced cell cycle arrest at S-phase at concentrations up to 1 μmol/L. Comparatively, BAA and CAA at 0.5 μmol/L affected neural differentiation. These results suggest DBP-dependent effects on h NSC proliferation and differentiation. The DBP-induced cell cycle arrest and inhibition of normal h NSC differentiation demonstrate the need to assess the developmental neurotoxicity of DBPs.     

4种典型PPCPs对蚕豆和大蒜根尖细胞微核率的影响

药物及个人护理品(PPCPs)对生态环境的潜在风险受到世界各国科学家的广泛关注.为评价典型PPCPs对植物细胞遗传物质的损伤程度,该试验以青皮蚕豆和大蒜为试验生物材料,分析强力霉素(DOX)、环丙沙星(CIP)、三氯卡班(TCC)和卡马西平(CBZ)在12.5~100 mg·L-1的浓度范围内对蚕豆和大蒜根尖细胞微核率及微核指数的影响.结果表明:1 DOX、CIP、TCC和CBZ分别作用于蚕豆根尖细胞时,细胞微核率均明显高于对照组(CK1)1.67‰,差异显著(P0.05);微核指数均大于3.5,属于重度损伤;随染毒浓度的增大微核率均呈先增后减的趋势.2 DOX、CIP、TCC和CBZ分别作用于大蒜根尖细胞时,产生微核数量较少,微核率均大于对照组(CK2)0.67‰,部分浓度组与CK2相比差异显著(P0.05),仅当CIP浓度为25、50、100 mg·L-1,TCC和CBZ浓度为25 mg·L-1时微核指数大于3.5;随染毒浓度的增大微核率均呈先增后减的趋势.3供试化合物引起大蒜根尖细胞的微核率均明显低于蚕豆,两组之间差异显著(P0.05).4 4种化合物处理蚕豆和大蒜根尖细胞产生的微核指数整体对比大小均为CIPCBZTCCDOX.研究显示,4种化合物达到一定浓度时均对蚕豆和大蒜根尖细胞造成了遗传损伤,对大蒜造成的损伤程度明显低于蚕豆,4种化合物性质不同对两种植物产生的损伤程度也不同.     

镉致仔猪睾丸支持细胞抗氧化酶活性降低及DNA损伤研究

为了研究镉对仔猪睾丸支持细胞毒性影响,以仔猪睾丸支持细胞为实验模型,采用二步酶消化法分离支持细胞进行培养,并通过油红O和免疫细胞化学方法进行鉴定,探讨了0、10、20、40、80μmo.lL-1氯化镉对支持细胞的毒性作用.结果表明,二步酶消化法能分离出纯度较高的支持细胞,10μmol·L-1以上的氯化镉对支持细胞的生长具有抑制作用,并能使支持细胞的丙二醛含量升高,超氧化物岐化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性下降,造成支持细胞DNA损伤,并随着氯化镉浓度的增大存在明显的剂量-效应关系.     

二氧化硫诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡效应研究

采用蚕豆叶面气孔保卫细胞,研究SO2衍生物(Na2SO3与NaHSO3混合液,3:1,mmol·L-1)对细胞的致死效应.结果表明,在浓度1～4mmol·L-1内,SO2衍生物暴露3h可使表皮保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,并致胞内活性氧和Ca2+水平升高;随着处理浓度的提高细胞死亡率增高.一定浓度的抗坏血酸(AsA)或过氧化氢酶(CAT)与SO2衍生物共同作用时,胞内活性氧水平降低,细胞死亡率下降.Ca2+螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)或Ca2+通道抑制剂LaCl3与SO2衍生物共同作用时,胞内钙水平与细胞死亡率降低.LaCl3能降低H2O2诱导的细胞死亡率.研究结果表明,SO2致蚕豆保卫细胞死亡与胞内活性氧水平增高有关,活性氧能激活质膜Ca2+通道,使胞外Ca2+内流,造成胞内Ca2+浓度升高,介导细胞死亡;胁迫组气孔保卫细胞活性降低或死亡,将导致气孔运动失调.     

固定化细胞流化床处理含酚废水的研究

以改性聚丙烯酰胺为载体对苯酚降解菌进行固定化,采用流化床反应器对模拟含酚废水进行降解实验。考察在不同曝气量、pH和苯酚浓度下,固定化细胞降解苯酚性能的变化。结果表明,在有效容积为6L的反应器内固定化细胞凝胶的投加量为1.4g/L、pH6～8、曝气量为70L/h时,24h内可使浓度为700mg/L的苯酚完全降解。当采用有效容积为5.5L的流化床反应器对模拟含酚废水进行连续降解实验时,在进水苯酚浓度为400mg/L,曝气量为60L/h,进水流量0.6L/h,HRT为9.5h时,出水苯酚浓度可降低到20mg/L以下。连续使用30d后固定化细胞凝胶的机械强度和弹性仍较好。说明固定化细胞有更好的苯酚耐受性、较高的降酚速率和更广泛的pH,且可重复使用。     

蛋白质组学技术在环境内分泌干扰物分析上应用

为了探讨蛋白质组学技术在环境雌激素分析上的应用,用浓度为3.7×10-9mol/L的17β-雌二醇(E2)处理MCF-7细胞2或3天后进行双向电泳,对比不同的蛋白质提取、染色方法,利用光密度扫描仪将电泳图像数字化,并使用PDQuest软件进行图像分析,以观察雌激素诱导下的蛋白质表达图谱。结果表明,在蛋白质的提取上,冻融法比超声裂解法更有效;在蛋白质染色上,银染法比考马斯亮蓝染色法能得到更多可显示的蛋白质斑点。用E2处理72h后的MCF-7细胞,可检测到40个下调蛋白和5个上调蛋白。该蛋白质表达模式的改变提示了环境雌激素诱导下的特异性蛋白质表达图谱变化。本研究为分析雌激素类内分泌干扰物的内在作用机制提供了一种新的可行方法,也为建立其高通量筛选方法提供了新的思路。     

基质浓度·电极距离·离子强度对MFC影响的研究

以宜兰酒厂废水处理厂的污泥为菌种来源,构建单槽无膜无介体空气阴极型微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC),通过添加小同浓度的基质、改变阳极与阴极距离及添加不同浓度的NaCl,分别考察了基质浓度、电极距离、离子强度对MFC性能的影响.研究结果表明,伴随基质COD浓度的增加(从300 mg/L增到...     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

微生物燃料电池及其在废水/废弃物处理中的应用

微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC)作为一项解决环境污染同时开发可再生能源的新技术,近年来受到国内外研究者广泛关注。基于MFC工作原理,全面归纳了其典型的高效产电菌,并从阳极氧化、阴极还原两方面重点探讨了其在处理废水/废弃物的应用实例及发展潜力,最后从3个方面对MFC在环境领域的应用前景作了展望。     

前期干旱天数对生物滞留系统除氮性能的影响

生物滞留系统是海绵城市建设的优选设施之一,但其对氮素的去除特性受前期干旱天数（ADD）影响较大.通过设计不同ADD（1、2、3、5、7、12和22 d）条件,形成7种恒定干湿交替周期的生物滞留系统,研究ADD对氮素去除性能的影响,并根据不同ADD条件下氮还原酶和微生物种群的空间变化规律,分析ADD对生物滞留系统除氮过程的影响机制.结果表明,生物滞留系统对NH₄⁺-N的去除受ADD影响不显著,但去除率会因填料水力渗透性能和植物生长状况的影响而呈现较大的波动性;当ADD从7 d增至22 d时,NO₃^--N和TN去除率随ADD的增加而减小.ADD在一定程度上影响土壤中硝酸还原酶（NaR）、亚硝酸还原酶（NiR）和羟胺还原酶（HyR）的空间分布;生物滞留系统中氮素转化过程受淹没层含水率调控,且NO₃^--N可通过淹没层中氮还原酶的次第催化还原作用发生硝酸盐异化还原成铵（DNRA）,进而影响NH₄⁺-N的去除.ADD会显著改变土壤微生物群落结构及其空间分布,影响系统对不同形态氮的综合去除能力.其中,较短ADD（1~5 d）条件下,具反硝化能力的Firmicutes为优势菌门,其优势菌属Clostridium_sensu_stricto_1还具有DNRA功能.结果证实,恒定干湿条件下ADD对生物滞留系统中氮素的去除能力、氮还原酶活性以及微生物种群结构空间变化存在一定的影响.