人工纳米颗粒对水生生物的毒性效应及其机制研究进展

随着纳米科技的飞速发展和纳米产品的普及,人工纳米颗粒(NPs)的生物毒性效应研究逐渐成为国内外关注的热点.以水环境和水生生物为对象,综述了近几年来NPs对水生生物的毒性效应、毒性机制等方面的研究进展.文中按NPs的分类总结了NPs对微生物、藻类、原生动物和鱼类等水生生物的毒性效应,着重论述了NPs的可能毒性机制及其与NPs的独特物理化学性质之间的关系,并在细胞和分子水平上探讨了NPs的摄取、跨膜运输等方面的可能机制.在自然水体中,NPs因其化学行为受水化学条件等影响而表现出不同于实验室研究中的生物毒性效应,本文也对这方面的研究进行了讨论和总结.最后分析了目前水生生物纳米毒性研究中的瓶颈和方法、技术方面的问题,并对以后应注重开展的研究进行了展望.     

构建三元混合污染物的三维等效图

等效线分析法广泛应用于二元混合物的毒性相互作用评估.然而,如何构建三维等效图以考察三元混合物中发生的毒性相互作用至今没有文献报道.本研究的主要目的即以三元混合物中3个组分的相对浓度为坐标轴建立三维等效图以考察三元混合物的毒性相互作用.以6种目前在中国广泛使用的农药,包括3种除草剂(2,4-D、敌草净、西草净)和3种杀虫剂(乐果、吡虫啉、残杀威)为混合物组分,采用均匀设计射线法(UD-Ray)分别对三元除草剂和三元杀虫剂混合物中各组分浓度分布进行优化设计,以全面表征实际混合物的浓度多样性.通过费氏弧菌微板毒性分析法测定农药及其三元混合物在不同浓度下的发光抑制毒性,以浓度加和(CA)模型为加和参考模型,建立三维等效图,分析各混合物的毒性相互作用.结果表明,三维等效图能清晰、直观地反映三元混合物的毒性相互作用信息,开拓等效分析法在三元混合物毒性分析中的应用.     

北京大气PM2.5与惰性SiO2的生物毒性比较

以惰性SiO2颗粒作为模式颗粒,与野外采集PM2.5分别作用于模式生物粟酒裂殖酵母菌(Schizosaccharomyces pombe),旨在通过对比实验确定PM2.5致毒的主要因素.采用紫外分光光度法测定细胞增值率,环境扫描电镜观察颗粒物在细胞表面的附着状态,DHE荧光染色剂显色法测定细胞ROS生成情况,单细胞凝胶电泳实验检测细胞DNA损伤.结果表明,SiO2颗粒在超细粒径尺度(60 nm)下能抑制S.pombe细胞增殖,主要是通过附着在细胞表面来改变细胞外壁的通透性,并不能通过诱导细胞生成ROS而造成对细胞的氧化损伤;而平均粒径较大的PM2.5主要是通过诱导细胞生成ROS对细胞造成氧化损伤,同时可损伤DNA.结论认为PM2.5毒性大小与颗粒物粒径等物理性质并无直接关系.     

种间关系预测(ICE)模型在水质基准研究中的应用

水质基准研究主要是基于物种的实验室测试的毒性数据开展的。对于一些毒性数据相对缺乏的化学品,水质基准研究就会受到一定的影响。本文从水质基准研究方法的角度,阐述了种间关系预测(ICE)的基本原理和基本方法,系统介绍了ICE模型的毒性预测方法在水质基准研究中的应用,并通过锌的ICE案例研究证明了模型在中国的可利用性。同时,对ICE模型的不确定性和适用性进行了分析。最后,对ICE模型存在的问题和未来的发展方向进行了探索和展望。     

双酚A与其替代品对黑斑蛙急性毒性的比较

双酚F(BPF)和双酚S(BPS)作为双酚A(BPA)替代品广泛使用,然而有关BPF和BPS的毒性数据非常有限。采用系列浓度的BPA、BPF、BPS溶液,暴露黑斑蛙胚胎和蝌蚪96 h,通过半致死浓度(LC50)、最小生长抑制浓度(MCIG)和致畸率等指标比较3种化合物的急性毒性。结果显示:100 mg·L-1BPS未导致黑斑蛙胚胎及蝌蚪畸形和死亡。BPA和BPF对黑斑蛙胚胎的96h-LC50分别为7.68 mg·L-1和7.99 mg·L-1,MCIG分别为4.47 mg·L-1和4.77 mg·L-1,最大致畸率为33.33%;对蝌蚪的96 h-LC50分别为9.00 mg·L-1和9.52 mg·L-1。依据《化学农药环境安全评价准则》的毒性分级标准,判定BPA和BPF的毒性等级为中毒,BPS的毒性等级为低毒。表明BPF急性毒性与BPA相当,BPS急性毒性低于BPA。本研究数据可为BPF、BPS作为BPA替代品的生产和使用以及相应的环境管理提供毒理学参考。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对4种本土水生生物的生态毒性

本文选择了紫背浮萍、四尾栅藻、蚤状溞和稀有鮈鲫4种本土水生生物,开展了阳离子表面活性剂、织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂4种全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品的安全性评估,为筛选理想PFOS化学替代品提供科学依据。急性毒性结果发现阳离子表面活性剂对4种水生生物均未显示出急性毒性;织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂对蚤状溞的LC50值分别为17.97、64.61和85.58 mg·L-1,显示出低的急性毒性。另外,织物三防整理剂对四尾栅藻的半数抑制浓度(EC50)值为88.32 mg·L-1,而对稀有鮈鲫半致死浓度(LC50)值为14.79 mg·L-1,均存在急性毒性。短期生长抑制试验结果发现阳离子表面活性剂、织物三防整理剂、C4三防整理剂和C6三防整理剂对稀有鮈鲫生长抑制最低可见效应浓度(LOEC)值分别为20、1.5、100和50 mg·L-1,表明4种PFOS替代品均显示低慢性毒性。急慢性综合分析可知C4和C6三防整理剂相对较安全,可能成为理想的PFOS替代品。     

纳米二氧化钛(nTiO_2)与双酚A对斜生栅藻(Scenedes-mus obliquus)的联合毒性效应

纳米二氧化钛(n Ti O2)在被人们广泛使用的同时,其潜在的环境影响也受到越来越多的关注。为深入探讨n Ti O2与环境中现有污染物的相互作用及生物效应,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为受试生物,按照毒性单位法、相加指数法和混合毒性指数法,研究了n Ti O2与双酚A(BPA,一种常见的环境类雌激素)的联合毒性效应。结果显示,n Ti O2与BPA对S.obliquus生长的72 h半抑制浓度(EC50)分别为28.7 mg·L-1与1.81 mg·L-1。而n Ti O2与BPA共存时,在不同毒性比(4:1,3:1,2:1,1:1,1:2和1:3)下,其联合毒性作用(以BPA计)的72 h EC50值分别为2.198,1.58,1.153,0.428,0.306和0.189 mg·L-1。两者的联合毒性作用不仅仅是简单的相加,而是随着两者毒性比的变化,由拮抗作用转变为相加作用,继而转变为协同作用。这表明,n Ti O2进入环境后与现有污染物的毒性比(浓度比)可能是其联合毒性作用模式的一个重要影响因素。     

纳米铜颗粒的种间毒性关系

纳米颗粒的种间毒性关系尚无明确结论,因此很难判断纳米颗粒对未进行毒性测试的物种的风险如何。本文作者将5种水蚤(Daphnia magna, Daphnia pulex, Daphnia galeata, Ceriodaphnia dubia, Chydorus sphaericus)暴露于4种不同粒径的纳米铜颗粒(CuNPs)和1种亚微米铜颗粒的悬浊液中,考察物种的形态特征与CuNPs急性毒性的关系。结果显示,杆状的CuNPs比球状的CuNPs毒性更低。纳米铜颗粒与溶出铜离子均对CuNPs的毒性有贡献,其中,当新生蚤的体长、体表面积和身体体积更小时,5种悬浊液中颗粒的毒性更大。5种蚤的身体体积与5种CuNPs的毒性显著相关(r_adj²>0.51, p < 0.001),78-nm CuNPs与蚤身体体积的相关性最好 (r_adj²?=?0.95, p < 0.001)。这个研究可以为纳米颗粒对有相似外形特征的物种进行毒性种间外推提供线索。
精选自Lan Song, Martina G. Vijver, Geert R. de Snoo and Willie J.G.M. Peijnenburg. Assessing toxicity of copper nanoparticles across five cladoceran species. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 8, pages 1744–1750, August 2015. DOI: 10.1002/etc.3000
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3000/full     

5种化学品对丽斑麻蜥和日本鹌鹑的毒性研究

目前,在化学品生态风险评价体系中对爬行动物的毒性效应研究较少。本研究参考鸟类急性经口毒性试验建立了我国本土爬行动物——丽斑麻蜥(Eremias argus)的急性毒性测试方法,来评价化学品对爬行动物和鸟类的毒性效应之间的差异。选择异氰酸酯、1,2-苯并异噻唑-3-酮、2,4-二氯苯酚、苯并噻唑和二苯甲酮5种化学品分别对丽斑麻蜥进行暴露实验,并与鸟类模式物种——日本鹌鹑(Coturnix japonica)的急性毒性结果进行比较。结果发现异氰酸酯和苯并噻唑对丽斑麻蜥7 d的半数致死剂量(7 d-LD50)分别为125 mg·kg~(-1)和500 mg·kg~(-1),而对日本鹌鹑的7 d-LD50值分别为27 mg·kg~(-1)和37 mg·kg~(-1);1,2-苯并异噻唑-3-酮、2,4-二氯苯酚和二苯甲酮对丽斑麻蜥的7 d-LD50值分别为909 mg·kg~(-1)、787 mg·kg~(-1)和528 mg·kg~(-1),而对日本鹌鹑7 d-LD50值均大于剂量上限1 000 mg·kg~(-1)。结果表明,丽斑麻蜥和日本鹌鹑对相同化学品的毒性敏感性是存在差异的,用鸟类来评价化学品对爬行动物的潜在风险可能不够准确,应该重视化学品对爬行动物的毒性效应研究。同时,以本土爬行动物的代表物种丽斑麻蜥作为化学品环境风险评价的模式生物,对保护我国本土物种及其多样性、维持生态平衡具有重要意义。     

二噁英类化合物的毒性作用机制及其生物检测方法

二噁英类化合物具有高毒性,来源多样且分布广泛,是持久性有机物的典型代表,二噁英类污染物及其对健康的危害已引起了公众的普遍关注。一些二噁英类同系物具有代谢稳定性,其毒性效应主要是通过芳香烃受体介导,而越来越多的研究表明二噁英类毒性作用机制的复杂性。在此背景下,综述了近些年在二噁英类毒性作用机制及其代谢途径的新认识,评价比较了主要二噁英类高通量生物检测方法,以期为该类污染物的环境污染物筛查和风险评估提供参考。