Modeling the combined effect of nutrients and pyrene on the plankton population: Validation using mesocosm experiment data and scenario analysis

A new integrated model that includes a hydrodynamic model coupled with a contaminant fate and effect sub-model and an ecological sub-model is presented and validated using data from mesocosm experiments. The experiments were carried out in the Isefjord (Denmark) and include the combined effects of nutrients and pyrene addition on the lower trophic levels of bacteria, zooplankton and phytoplankton. The model was able to correctly represent the main dynamics observed in the mesocosms during the 11 days of the experiment and thereby confirmed that it is possible to represent short-term changes in the system with a simplified food-web model on a small spatial and temporal scale. Finally, the validated model was used to carry out a scenario analysis to investigate the effects of a contaminant pulse at different pyrene concentrations and different release timings. Results showed that the ecosystem's vulnerability to a pyrene pulse depends on the initial condition of the system. Stronger biomass reduction was observed when the pulse was released during the zooplankton bloom. Conversely, when the pulse was added at low biomass and before the bloom, the system showed a tendency to behave non-linearly.     

重金属和聚苯乙烯微球对卤虫的复合毒性效应研究

微塑料是一类重要的海洋污染物,由于其性质稳定、难以降解,对海洋生态系统具有潜在的危害。微塑料粒径小,比表面积大,容易吸附海洋中的重金属等污染物产生二次危害,因此研究微塑料与重金属的复合毒性效应对于正确评价微塑料的生态风险具有重要意义。本文以卤虫(Artemia parthenogenetica)作为研究对象,考察了10μm聚苯乙烯微球与2种重金属(Cu~(2+)和Cd~(2+))对卤虫无节幼体的单一及复合急性毒性。同时使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了卤虫体内Cu~(2+)和Cd~(2+)浓度随时间的变化情况,比较分析了聚苯乙烯微球对重金属在卤虫体内富集的影响。研究发现,Cu~(2+)和Cd~(2+)单一暴露时对卤虫无节幼体的24 h半数致死浓度(24 h-LC_(50))分别为(1.26±0.15) mg·L~(-1)和(164.5±27.3) mg·L~(-1),与聚苯乙烯微球共同作用时24h-LC_(50)分别为(1.38±0.23) mg·L~(-1)和(178.3±36.4) mg·L~(-1),聚苯乙烯微球的存在显著促进了卤虫对Cu~(2+)和Cd~(2+)的摄入和排出,但并未影响二者急性毒性。研究结果可为海洋环境中微塑料和重金属的生态风险评价提供理论依据。     

量子点对Cu2+诱导L02细胞毒性的影响及机理研究

量子点(QDs)和Cu~(2+)可能共存于肝脏,对肝细胞产生联合毒性,威胁人体健康。本研究以人胚肝细胞(L02)为研究对象,考察了低/无毒的QDs(3.6%的细胞致死率)对Cu~(2+)诱导L02细胞毒性的影响及相关机理,为其可能的健康和环境风险提供参考。结果显示,QDs的加入使得Cu~(2+)的细胞毒性有了很大的提高,细胞存活率最高下降了26.0%,两者表现为协同作用;另外QDs存在使得Cu~(2+)细胞蓄积量增大,伴随着Cu~(2+)天然解毒蛋白CTR1和ATP7A等表达水平的升高,从侧面印证了Cu~(2+)的蓄积量增加对细胞的影响;同时,QDs的存在使得细胞乳酸脱氢酶(lactate dehyfrogenase,LDH)泄露相对于Cu~(2+)单独处理组提高,暗示QDs可能破坏了细胞膜,导致Cu~(2+)在细胞内蓄积量增加,从而使细胞毒性增加,两者的联合毒性表现为协同作用。     

水体中典型重金属和全氟化合物对水生生物的联合毒性

水体作为环境污染因子的最终归宿,不仅容纳了越来越多的有毒物质,而且由于水体的立体性,水生生物极易受到多种因子的复合污染,易造成潜在的生态和健康风险。其中,重金属和持久性有机污染物因分布广、难降解且毒性效应复杂等特点,对水生生态易造成潜在危害而受到广泛的关注。环境污染往往是以混合物的形式联合存在,而联合毒性作用的相关研究较少。因此,本文围绕近年来典型重金属和全氟化合物的单一毒性,以及复合污染对水生动物的联合毒性作用进行了综述,现有的研究结果表明,复合污染对生物体存在联合毒性作用,可能表现为单一元素毒性作用、协同作用或拮抗作用,并对存在的问题和今后的关注重点进行了探讨,以便为未来的研究提供借鉴。     

基于FH插值法构建的二元有机磷农药联合作用新模型在等效线图法中的研究

为探讨基于FH插值法构建的二元有机磷混合物联合作用新模型在等效线图法中的应用,选择野生型秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为受试生物,测定敌敌畏(DDVP)和久效磷(MCP)的单一毒性以及二元联合毒性;依据单个农药作用线虫4 h的急性毒理试验结果,以等效线图法原理绘制30%、50%和70%线虫死亡效应的浓度加和等效线及置信区间(CI);利用二元混合农药联合作用结果,基于FH插值法建立二元有机磷农药混合物联合作用模型;利用等高线与混合物联合作用曲面,绘制30%、50%和70%线虫死亡效应下混合农药的观测等效线。结果表明:DDVP、MCP单一作用线虫4 h的LC30、LC50和LC70及CI分别为35.40(26.85～41.64)、43.55(36.00～50.76)、53.58(45.99～64.95)μmol·L~(-1)和13.15(9.12～16.07)、16.96(13.35～20.55)、21.87(18.11～28.36) mmol·L~(-1); 30%、50%和70%线虫致死效应的观测等效线均在加和等效线置信区间内,表明DDVP与MCP混合农药的联合作用表现为相加作用,与多元统计分析结果一致。上述研究实现了对二元有机磷农药混合物联合作用下任一效应观测等效线的预测,并为全面有效地评价二元混合物联合作用效应提供了新的方法。     

组合工艺处理黄河微污染水的研究

组合工艺处理黄河微污染水研究表明 ,生物预处理和常规处理能有效去除CODMn和UV2 54,而臭氧的投加能有效提高深度处理工艺对CODMn和UV2. 54 的去除效果。组合工艺各单元都能有效地去除藻类、Chla和三氯甲烷前体物。陶粒生物滤池对氨氮有较高的去除率。投加臭氧时深度处理工艺对氨氮的处理效果会变差。在整个试验期间 ,组合工艺最终出水亚硝酸盐氮浓度低于 0 . 0 0 3mg L ,有时甚至低于检测限。     

磺胺间甲氧嘧啶-镉复合污染对作物种子发芽的影响

测定了黄潮土中常用兽药磺胺间甲氧嘧啶(SMM)与重金属镉(Cd)单一及复合污染对小麦和西红柿种子发芽(根伸长、芽伸长和发芽率)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应.结果表明,在单一污染物作用下,根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SMM对2种作物的毒性效应明显强于Cd,SMM对小麦和西红柿根伸长的IC50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为33.7,49.3mg/kg,而Cd为507.3,599.8mg/kg.SMM和Cd复合污染时,在低Cd(200mg/kg)的胁迫下,联合作用主要体现为协同作用,但随着SMM浓度的增加,协同效应不显著(P>0.05);在高Cd(500mg/kg)作用下,二者的联合效应中Cd起主要作用.     

重金属镉锌联合胁迫下鲫鱼组织中金属硫蛋白的动态变化

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了重金属镉锌联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)含量的影响。结果表明,在0.005、0.010、0.050、0.100、0.500 mg.L-1镉分别与1.0 mg.L-1锌联合胁迫下,鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均为先升高后降低再升高,MT含量在第12小时达到峰值,肝脏MT含量达(5.735±0.016)~(10.640±0.023)μg.g-1,肾脏MT含量达(8.346±0.014)~(12.990±0.031)μg.g-1。在试验的0—12 h内肝脏中MT增加速率为0.22~0.69μg.g-1.h-1,在试验的0—6 h内肾脏中MT增加速率为0.83~1.67μg.g-1.h-1。在0—12 h内鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT增加量与镉含量呈正相关,表现出一定的剂量-效应关系,表明水体中镉锌联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在0—12 h之内。研究表明,鲫鱼肝和肾组织中MT可作为评价外源重金属污染的指标。     

双酚A联合镉亚慢性染毒对未成年雌性小鼠生殖内分泌干扰作用

目前,针对双酚A(BPA)或镉(Cd)内分泌干扰毒性的研究很多,但是关于其联合作用的研究则较少。将昆明雌性幼鼠分为4组,分别为对照组、BPA组、Cd组及联合组,灌胃染毒5周,观察小鼠动情周期、卵巢组织抗氧化水平、血清性激素及子宫内膜下层α亚型雌激素受体(ERα)免疫组化表达等指标的变化。结果发现,与对照组比较,各染毒组的动情周期均发生变化,体重、子宫系数、血清性激素水平及子宫内膜下层ERα表达降低(P0.05);BPA组及Cd组的卵巢T-SOD及MDA水平与对照组比较无差异(P0.05),但联合组的卵巢T-SOD及MDA水平显著区别于对照组(P0.05);此外,联合组的子宫内膜下层ERα阳性表达率(36%±11.7%)显著低于BPA组及Cd组(P0.05)。BPA及Cd对雌性生殖内分泌系统联合作用毒性较各单剂量组增加,氧化损伤及影响ERα表达可能是联合毒性作用机制之一。     

土壤外源Cd和Pb复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)根系植物络合素和谷胱甘肽合成的影响

采用盆栽实验研究了土壤外源cd和Pb复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)根系植物络合素(PCs)和谷胱甘肽(GSH)合成的影响.结果表明,土壤外源较高浓度cd处理(≥3 mg·kg-1)和高浓度Pb处理(630 mg·kg-1)均抑制了小麦的生长,Cd和Pb复合处理加重了Cd的毒性;Pb处理小麦根内未检出PCs,仅检出GSH,但GSH并没有随Pb处理浓度的增加而增加.随cd处理浓度(≥1 mg·kg-1)的增加,小麦根内PCs和GSH含量显著增加;cd和Pb复合处理增加了小麦根内PCs的合成水平,而降低了GSH的合成水平.回归分析显示,cd及cd和Pb复合污染小麦根内PCs的含量与小麦地上部生物量的抑制率保持相当好的线性关系.结果显示,PCs可用于评价土壤环境中Cd及Cd和Pb复合污染的毒性.