类二噁英物质及芳香烃受体(AhR)介导的有害结局路径(AOP)研究进展

二噁英及类二噁英物质(dioxin-like compounds,DLCs)是一类高毒性化合物的统称,对其毒理学的研究一直都是备受关注的焦点。已有证据表明,高毒二噁英及DLCs主要通过激活芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR),进而导致一系列生物毒性。近年来越来越多的新型有机污染物被发现具有类二噁英分子结构并存在潜在生物毒性或活性。与此同时,如何评估二噁英及DLCs对本土生态生物的危害及其风险也受到更多关注。本文综述了近几年发现的新型二噁英物质、二噁英及DLCs的AhR致毒机制、相应的有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)及AOP在指导探索新型物质及物种敏感性方面上的新观点和发现,同时也展望了二噁英及DLCs在生态毒理及风险评估领域的未来研究方向。     

纹缟虾虎鱼对Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮的毒性响应和敏感性分析

以纹缟虾虎鱼为受试生物,分别进行了Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮为环境因子的急性毒性实验和氨氮慢性暴露实验,结合文献数据分析纹缟虾虎鱼对3种污染物的敏感性。结果表明,Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮对纹缟虾虎鱼的EC50分别为4.527、40.408和63.182mg·L~(-1)。组织切片结果显示,氨氮暴露能够引起纹缟虾虎鱼肝组织结构退化,组织细胞畸变,其损伤程度随着氨氮浓度的升高而加剧。氨氮暴露对肠管未见明显影响。敏感性分析结果表明,纹缟虾虎鱼对Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮的累积概率分别为83.33%、96.27%和90.48%,均表现为不敏感。在Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮对海洋生物的敏感性排名中,纹缟虾虎鱼分别在第31/35、32/32和19/20位。在8~12种海洋鱼类中,纹缟虾虎鱼对上述3种污染物的敏感性都处在较低水平。     

腐殖酸与典型碳纳米材料协同光致产生活性氧物种的研究

采用电子自旋共振光谱(EPR)技术,分析腐殖酸在光照下对4种典型碳纳米材料诱导产生单线态氧(~1O_2)和羟基自由基(·OH)的影响。基于密度泛函理论计算4种典型碳纳米材料的前线轨道能,比较了它们分别经能量转移诱导产生~1O_2的能力以及经电子传递诱导产生·OH的能力。结果显示,4种不同形状的碳纳米材料(富勒烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管以及石墨烯)悬浮液在紫外光照下均无~1O_2和·OH产生。与腐殖酸共同存在下,4种碳纳米材料均显著诱导~1O_2的产生,且富勒烯和石墨烯还能光致生成·OH。协同产生~1_O2的能力大小为:单壁碳纳米管富勒烯多壁碳纳米管石墨烯,协同产生·OH的能力大小为:石墨烯富勒烯。~1O_2的产生能力与碳纳米材料的能隙大小和颗粒聚集程度有关,而诱导产生·OH的能力主要取决于化学硬度。总之,我们的研究表明腐殖酸与碳纳米颗粒可协同产生活性氧物种。     

采煤塌陷对地表植物群落特征的影响

为了研究采煤塌陷对地表植被组成及其多样性的影响,对陕西省神府-东胜补连塔煤矿采煤塌陷区不同塌陷年限(2、7、12、17 a)区域和未塌陷区域(对照)植被进行抽样调查与分析. 结果表明:该区域共有14科39属46种植物,主要为草本植物;采煤塌陷对植被种类组成、物种分布有很大影响,导致植物种类显著减少31.03%~44.83%. 塌陷区优势种较对照区有较大变化,优势种由多年生草本植物演变为一二年生草本植物;但是不同塌陷年限区域植物优势种基本稳定,主要为看麦娘(Alopecurus aequalis)、烛台虫实(Corispermum candelabrum)、刺叶藜(Chenopodium aristatum)等. 采煤塌陷导致植株密度显著下降58.62%~68.00%、物种丰富度显著下降17.43%~27.00%、Margalef丰富度指数显著降低4.07%~22.76%,但植被盖度差异不显著. 采煤塌陷显著影响植物群落多样性,其中,塌陷12和17 a样地植被Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数较塌陷2 a样地显著提高. 群落排序结果表明,物种分布与塌陷有明显相关性. 塌陷区植株密度及其植被组成中多年生草本种数很难恢复到对照区水平,植被恢复进程十分缓慢.      

古夫河着生藻类优势种体积与水质因子的相关性研究

通过研究长江三峡库区古夫河着生藻类优势种体积的变化,探索影响其体积的主要水质因子,为河流水质评价提供依据.于2010年12月至2012年2月,对古夫河着生藻类和地表水采样11次,共鉴定着生藻类197种,检测水质指标10项.选取Mcnaughton优势度指数(Y)>0.02的着生藻类(共30种)作为优势种并计算体积;利用主成分分析(PCA)分析优势种藻类在不同月份的体积变化.结果显示,硅藻门对冷暖季的变化较为敏感.将水质因子与优势种藻类体积进行典范对应分析(CCA),结果显示水质因子与藻类体积相关性大小为:溶解氧>氨氮>叶绿素a>酸碱度>硝态氮>总磷>水温>总氮>总有机碳>化学需氧量.Monte Carlo显著性检验结果为溶解氧和氨氮对着生藻类体积的影响最大,其次为叶绿素a、酸碱度和硝态氮.硅藻门藻类体积的变化可以判断古夫河水体中溶解氧、氨氮、叶绿素a、酸碱度、硝态氮的含量与变化.     

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析. 结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C. delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M. granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N. linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种. 聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似. 典范对应分析显示,ρ(COD_Mn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子. 不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104 L-1)最低. 研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.      

半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性与复杂性研究──以宁夏盐池为例

围栏封育促进植被恢复效果研究方法很多,其中通过研究植被的群落特征及物种多样性来阐述恢复状况仍是比较常用和有效的手段,但多样性测度对生物群落的自组织及有序性方面的特征描述欠缺,鉴于此,多样性与复杂性测度结合起来研究群落结构与功能显得更有意义。研究人工封育对植被恢复过程中群落的多样性与复杂性的影响,必然有助于揭示生态恢复过程机理。目前,利用多样性与复杂性测度相结合来对群落结构进行量化研究不多,用于对草原生态系统植物群落结构研究更少。本文通过样地调查,利用多样性和复杂性指数相结合定量研究半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性、复杂性随封育年限的变化规律,并对比分析复杂性与物种多样性之间的相关性。结果表明,（1）老封育区、新封育区丰富度指数整体高于对照区,说明封育有利于物种丰富度的增加。但随封育时间的延长,封育区的优势种占据主要的资源空间,丰富度指数降低。长时间封育,草场植被丰富度将发生规律性波动变化,低峰值和高峰值出现频率均约为4~5年/次。老封育区、新封育区的SW、SP多样性指数值大部分也高于对照区,说明封育措施增加草场植被的多样性。物种多样性指数受降水影响显著,当降水量增加或减少时,多样性指数也相应出现增加或减少,但降水影响效应具有一定的滞后性。老封育区、新封育区均匀度变化比较平稳,且指数值高于对照区,说明封育有利于均匀度的增加。（2）老封育区、新封育区总复杂性指数、无序结构复杂性指数值大部分比对照区指数值高,且指数波动相对平稳,说明封育区群落结构比对照区稳定,更适合荒漠草原植被的生长,封育增加了群落总复杂性、无序结构复杂性。封育也提高群落有序结构复杂性,但?     

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

毒死蜱对我国南方稻区水域中12种淡水鱼的毒性

毒死蜱作为稻田常用农药,普遍存在于稻区沟渠、池塘和河流中,从而对生活在其中的鱼类具有潜在风险。通过短期暴露试验,比较了毒死蜱在纯水、水-沉积物体系中对淡水鱼的毒性效应,进一步研究了毒死蜱在不同鱼体内的生物富集作用,以及对鱼脑Ach E活性的影响。试验结果表明:毒死蜱对12种淡水鱼均表现为高毒或剧毒,最敏感的是太阳鱼,但体系中沉积物的存在会通过吸附作用降低农药对鱼类的毒性;毒死蜱在鱼体内表现为中等或高富集性,其中斑马鱼的富集系数最大;毒死蜱对鱼脑Ach E酶活性有明显抑制作用,其中以虹鳟最敏感。研究结果为稻田常用农药对水生态环境中鱼类安全的风险性评价提供了科学依据。     

湖北省珍稀濒危保护水禽物种多样性及种群数量

使用直接计数法和专项调查法于1996年5月～2003年7月对湖北省珍稀濒危保护水禽物种多样性和种群数量进行了研究。结果表明：湖北省珍稀濒危保护水禽有45种,隶属于6目9科24属;记录到34种,其中有黄嘴白鹭和小苇鳽2个新记录种。按区系型分,古北界种类占优势,有35种,东洋种8种,广布种2种;按季节型分,冬候鸟为主体,有30种,夏候鸟8种,旅鸟5种,留鸟2种;按生活型分,涉禽23种,游禽22种,种类几乎相等。种群数量为41.1796万只。在45种珍稀水禽中,IUC红皮书水禽23种,8 247只;中国红皮书水禽22种,3 615只;CITES濒危水禽23种,40.631 6万只;国家重点保护水禽24种,3 838只。角等11种水禽未发现,可能已绝迹或极度濒危。按水禽1 %地理种群数量的标准,洪湖、沉湖、龙感湖、梁子湖、网湖等湿地可以确定为国际重要湿地。