基于发光细菌法的钙镁钾离子的单一及联合毒性效应评价

采矿、农业和工业排放等人类活动加剧了淡水生态系统的盐碱化,但与盐碱化相关的毒性评价仍处于研究阶段。为了进一步阐明盐碱化相关离子的生物毒性效应,以明亮发光杆菌T3菌为供试菌株,考察了与盐碱化相关的阳离子Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)的单一及二元混合物的毒性效应区间和毒性兴奋刺激效应区间,并基于发光损伤和氧化应激2个方面探究了3种阳离子及其二元混合物的毒性机理。研究结果表明:在单一毒性工况下,Ca^(2+)、Mg^(2+)毒性相近,抑制发光亮度一半时的浓度即半数效应浓度(EC50)分别为335.5 mmol/L,333.3 mmol/L,K^(+)的毒性响应与Mg^(2+)、Ca^(2+)不同,T3菌对K^(+)表现出很高的耐受性;3种单一阳离子及二元混合物实验组均出现了毒性兴奋效应(Hormesis),但刺激响应及相应的浓度区间不同,联合毒性具有组分和浓度比依赖性,二元混合毒性由高到低的顺序为Ca^(2+)-Mg^(2+)、Ca^(2+)-K^(+)、Mg^(2+)-K^(+),Ca^(2+)的存在会增加混合物的毒性;Ca^(2+)-Mg^(2+)二元混合物诱发氧化应激,产生毒性协同作用,二元混合物中K^(+)的存在减弱了氧化应激,降低了联合毒性,部分表现出拮抗作用。

钙镁钾离子混合物对水体中几种重金属离子毒性的影响及作用机理

为明确水体中常见的钙镁钾离子混合物对重金属离子Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cr^(6+)、Cd^(2+)和Fe^(3+)毒性的影响,以明亮发光杆菌T3(Photobacterium phosphoreum T3)为受试生物,进行急性毒性测试并通过生化指标及核心发光基因表达量变化进行机理解析。结果表明:单一重金属离子对明亮发光杆菌T3的毒性大小为Zn^(2+)>Cd^(2+)>Cu^(2+)>Fe^(3+)>Cr^(6+),在添加不同浓度Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液后重金属离子的毒性降低,当Ca^(2+)、Mg^(2+)和K^(+)质量浓度分别为13.40、8.00和26.20 mg/L时,联合毒性最弱;重金属离子质量浓度较低(<2.0 mg/L)时,重金属离子与Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液之间呈拮抗作用,并出现明显的兴奋刺激效应;随着重金属离子质量浓度的增加,联合作用逐渐转为加和作用;Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液的加入使细胞内活性氧质量下降,超氧化物歧化酶活性以及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸质量上升,使得菌体抗氧化能力增强,并刺激氧化还原反应来提升能量供应水平,从而降低金属离子的毒性。该研究可为实际水体中混合重金属离子的毒性评估和调控提供数据参考。