A theoretical‐methodological approach towards the evaluation of environmental pollutants

The recognition and analysis as well as a generally applicable ecotoxicological evaluation are parts of the strategy towards the determination of changes in the quality of environmental compartments and their effects on humans. The progress in the field of identification of qualitative effects calls for the creation of a theoretical basis for the empirical findings. With this task being the main concern, fundamental ideas on a theoretical‐methodological approach towards the ecotoxicological evaluation of environmental chemicals are discussed. The relationships between the molecular structure and the effect of the substances in abiotic and biotic environmental compartments are the basis of this approach.     

Evaluating the toxicity of food processing wastes as co-digestion substrates with dairy manure

Studies have shown that including food waste as a co-digestion substrate in the anaerobic digestion of livestock manure can increase energy production. However, the type and inclusion rate of food waste used for co-digestion need to be carefully considered in order to prevent adverse conditions in the digestion environment. This study determined the effect of increasing the concentration (2%, 5%, 15% and 30%, by volume) of four food-processing wastes (meatball, chicken, cranberry and ice cream processing wastes) on methane production. Anaerobic toxicity assay (ATA) and specific methanogenic activity (SMA) tests were conducted to determine the concentration at which each food waste became toxic to the digestion environment. Decreases in methane production were observed at concentrations above 5% for all four food waste substrates, with up to 99% decreases in methane production at 30% food processing wastes (by volume).     

城市污水对斑马鱼胚胎的影响

采用静态法,在实验室控制条件下,观察处理前后的城市污水对斑马鱼胚胎的毒性效应,并探讨其对斑马鱼胚胎可能的毒性机理。结果表明,兰州市安宁区M污水处理厂处理前的污水、处理后接触池出水和接触池出水入黄河排污口水对胚胎均有较高的毒性,其72 h EC50在21.384%～108.492%之间;对处理胚胎孵化成的仔鱼毒性也很明显。上述几种污水均降低斑马鱼胚胎的孵化率,增加胚胎及其孵化仔鱼的畸形。     

生石灰对福寿螺的毒性效应研究

通过室内毒性试验,探索了生石灰对不同大小福寿螺的毒性效应。试验中将福寿螺按照壳高（H）分为小螺（5 mm≤H〈15 mm）、中螺（15 mm≤H〈25 mm）、大螺（25 mm≤H〈35 mm）和超大螺（35 mm≤H〈45 mm）,结果表明：（1）生石灰的控螺效应显著,尤其是对中小福寿螺具很强的抑制和杀灭作用;生石灰处理6 d,除了最低质量浓度0.05 g.L-1处理造成35%死亡率,其他处理死亡率均在70%以上,其中0.20、0.50、1.00和2.00 g.L-1处理中超过90%的福寿螺死亡。（2）生石灰对不同大小福寿螺的半抑制质量浓度（24 h）大小顺序为超大螺〉中螺、大螺〉小螺,半致死质量浓度（24 h）大小顺序为超大螺〉大螺〉中螺〉小螺;（3）生石灰对福寿螺的毒性以抑制效应为主,生石灰对福寿螺的平均半抑制质量浓度为0.06～0.22 g.L-1,低于平均半致死质量浓度0.11～1.09 g.L-1;（4）0.50 g.L-1和2.00 g.L-1质量浓度的石灰处理12 h后,福寿螺鰓组织SOD酶活性呈极显著下降,分别为对照的33%和38%。研究表明,生石灰可用于防治入侵生物福寿螺,在实践中可部分替代杀螺剂的使用。     

急性毒性藻红外测试中联合作用的评价方法（Evaluation Method for Combined Toxicity Effects in the Measure of Alage Infrared Radiation for Acute Toxicity）

藻红外测试中联合作用的评价方法是急性毒性藻红外测试法的重要组成,为建立其评价方法,用敏感藻和重金属、有机药品、农药开展了探索性实验.首先确定联合作用系数θ的计算式和总均偏差系数f,用其构建联合偏差系数法;再用实验得到的f=0.06调整相加作用的θ理论值(θ=1),联合偏差系数θi分别在大于、等于、小于1+0.06或1-0.06时,评价联合作用类型;最后进行二元药品对敏感藻联合作用的验证实验,验证联合偏差系数法的可行性.结果发现,4种重金属6种混合对短线脆杆藻(Fragilaria brevistriata)的联合作用为:3次拮抗作用,2次独立作用,1次相加作用;4种有机药品6种混合对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的联合作用为:2次协同作用,3次独立作用,1次拮抗作用;8种农药12种混合对水华鱼腥藻、纤细裸藻的联合作用为:9次拮抗作用,3次独立作用;一组验证实验包括藻液加药、测试、计算和评价,共需要60min,而用光密度、细胞数、叶绿素含量、细胞干重作为测试指标进行藻类急性毒性实验,需要24h～96h.对验证结果分析可知,用所构建的联合偏差系数法评价二元药品对敏感藻的联合作用,具有可行、快速、简便的优势.     

邻苯二甲酸二丁酯对拟南芥幼苗的氧化损伤（Oxidative Damage Induced by Dibutyl Phthalate to Stem and Leaves of Arabidopsis Seedlings）

为了探讨邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对植物的氧化损伤作用,采用不同浓度的DBP溶液对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行染毒(终浓度为0、0.5、2.5、5、10mg·L-1),检测DBP对幼苗茎、叶超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:染毒1周后,随DBP浓度的升高,拟南芥幼苗茎叶MDA含量呈显著上升趋势,高浓度组(5、10mg·L-1)与对照组差异显著(p<0.01);SOD活性随DBP浓度的升高呈先升高后降低趋势,各染毒组与对照组均差异显著(p<0.01).以上结果表明DBP可对拟南芥幼苗产生明显的氧化损伤.     

Ni、Zn对三疣梭子蟹幼体发育的慢性毒性(The Chronic Toxicity of Ni and Zn on Larval Development of Portunus trituberculatus)

为研究Ni、Zn对三疣梭子蟹幼体的毒性,进行了浓度为1/4至8倍渔业水质标准的Ni、Zn(Ni为0.05～0.4mg·L-1;Zn为0.1～0.8mg·L-1)对蟹幼体生长发育的毒性影响试验.1)Ni对蟹幼体生长发育的毒性影响:Ni浓度为1～8倍渔业水质标准时,蟹幼体混合存活率极显著低于对照组(p<0.01).Ni浓度为4倍渔业水质标准时,蟹幼体发育至Z4就全部死亡,8倍仅发育至Z2就全部死亡;4倍以上时,各期幼体存活率和阶段存活率均显著低于对照组(p<0.05或p<0.01).4倍以上时,蟹幼体发育的最短和最长时间及平均时间均显著高于对照组(p<0.05或p<0.01).这说明,进行三疣梭子蟹幼体培育,4倍以上Ni浓度为不适浓度,1～2倍为可行浓度,1/2倍以下为适宜浓度.2)Zn对蟹幼体生长发育的毒性影响结果发现,Zn浓度为8倍渔业水质标准时,蟹幼体混合存活率显著低于对照组(p<0.01),4倍以下时没有显著差异(p>0.05).4倍时蟹幼体仅发育至C1就全部死亡,8倍仅发育至Z2就全部死亡;4～8倍时各期幼体存活率和阶段存活率均极显著低于对照组(p<0.01).2倍以上时,蟹幼体发育的最短时间显著高于对照组(p<0.05);4倍以上时,蟹幼体发育的平均时间显著高于对照组(p<0.05).这说明,进行三疣梭子蟹幼体培育,4倍以上Zn浓度为不适浓度,2倍Zn浓度为可行浓度,1倍以下为适宜浓度.     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

利用大型蚤和斑马鱼评价腈纶废水好氧-厌氧处理过程的急性毒性和遗传毒性变化

腈纶废水毒性较强且难以去除,对腈纶废水毒性及污水处理过程毒性削减能力进行评价,可为开发该类废水毒性减排技术提供科学依据。利用大型蚤及斑马鱼评价某腈纶废水的急性毒性和遗传毒性,及厌氧-好氧工艺对该废水毒性的削减能力。采用大型蚤活动抑制率和斑马鱼致死率表征废水急性毒性,采用斑马鱼肝细胞彗星尾矩表征废水遗传毒性。腈纶废水处理前对大型蚤和斑马鱼的急性毒性单位(TU)分别为1.2和2.9,经厌氧-好氧工艺处理后分别降至0.4和0.5。遗传毒性结果表明腈纶废水对斑马鱼肝细胞造成DNA损伤作用,经处理后遗传毒性仍显著高于阴性对照组。理化指标与毒性指标相关性分析表明,该废水氨氮与毒性显著相关,推测氨氮可能是该废水中的重要致毒因子之一。研究结果表明该腈纶废水采用现有厌氧-好氧工艺无法有效削减毒性,对受纳水体水生态环境造成潜在危害。     

化学物质水体归趋与影响数据库(CAFE)，一种用于评估水环境中化学物质溢出水平的工具

化学物质水体归趋与影响 (简称CAFE)数据库是一个允许快速并无限制访问数据的集中式数据库。CAFE将现有的32 377种化学物质的归趋数据和4 498种化学物质的毒性效果数据整合至用户友好的工具中,以物种敏感度分布(SSD)的形式总结毒性数据,并提供了相关的1%和5%危害浓度(HC₁和HC₅)。为探究CAFE数据与报道的化学事故之间的联系,一项数据可用性评估显示,2000年至2014年间在美国国家应急中心呈报的55种化学物质中,32种物质的归趋和20种物质的毒性在CAFE中均有记录;2003年至2014年间由美国海洋及大气管理局呈报的205种化学物质中,86种物质的归趋和103种物质的毒性在CAFE中也均有记录。我们假设2种化学物质在环境中溢出(丙烯腈,溢出量为625桶 ;变性乙醇,溢出量为857桶),根据模型对其环境浓度进行模拟,进而说明CAFE在实际中的应用。在24 h时程的SSD中,大多数物种很可能分别在溢出后最初的35 min内和15 h内受到丙烯腈和变性酒精的影响。丙烯腈浓度在溢出后45 min已低于HC₅(17 mg?L^L-1),变性酒精浓度在溢出后60 h已低于HC₅(2 676 mg?L^L-1)。将100种化学物质以CAFE数据为基础得出的HC₅与发表的HC₅进行对比,我们发现超过一半的数值都在2倍差异以内,较少的一部分数值则超过了10倍差异。CAFE的发展提高了获取相关环境信息的能力,并可能应用于水体环境污染物溢出分析之外的更多领域。
精选自Adriana C. Bejarano, James K. Farr, Polly Jenne, Valerie Chu, Al Hielscher. The chemical aquatic fate and effects database (CAFE), a tool that supports assessments of chemical spills in aquatic environments. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1576–1586, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3289
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3289/full