微塑料的测定方法以及对水生生物的生态毒理效应

综述了当前微塑料(microplastics,MPs)分离和分析方法的研究进展,包括机械过滤、化学处理、胶体共沉淀、密度梯度离心和光学/荧光/拉曼分析等方法,同时介绍了它们的优缺点和适用范围,为微塑料污染的检测、监测和评估提供了参考.概述了MPs对水生生物的毒性效应:MPs在被水生生物摄入的过程中会对生物体的消化道造成物理损伤,同时MPs的摄入会增加饱腹感,影响水生生物对食物的消化吸收;MPs的摄入还会使水生生物肠道中的微生物群落组成和多样性发生改变;MPs暴露会引起水生生物基因的改变,还会诱发水生生物的氧化应激反应,并干扰其脂质和能量代谢.MPs对消化系统的影响及对肠道微生物平衡的破坏可能是生物体脂质和能量代谢相关基因改变的原因之一.MPs可以吸附和富集其他物质,从而对生物产生更严重的联合毒理效应.MPs对生物体消化道的物理损伤及其在生物体内的积累和扩散可能是引起氧化应激反应和免疫反应的主要原因.不仅对水生生物,MPs对人类的健康风险也引起人们对其潜在影响的关注.

海洋沉积物中微塑料的多样性及生态毒理效应

微塑料(MPs)目前已经广泛分布于全球海洋沉积物中,成为国际环境污染研究的热点之一。但是,有关海洋沉积物中微塑料的研究仍较少。系统地研究了微塑料在海洋沉积物中的来源及分布,包括初级及次级微塑料的来源。详细分析了MPs的物理性质、化学性质及聚合物成分,对不同聚合物及添加剂对MPs的特性及生态环境的影响进行了研究。并且,重点分析了MPs在海洋沉积物中的生态毒理学效应,包括摄食、生物吸附及毒性机制。通过对微塑料在海洋沉积物中的行为进行深入研究,有利于更全面地分析其对海洋生态系统及生物的潜在影响。

菲和镉复合污染对土壤微生物的生态毒理效应

以土壤酶活性和微生物数量作为生态毒理指标,通过模拟试验,比较分析多环芳烃菲和重金属镉单一与复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,菲和镉复合污染对土壤蔗糖酶、脲酶和脱氢酶均具有协同抑制作用;而对磷酸酶和微生物的数量具有拮抗抑制作用.菲和镉复合污染及菲单一污染对土壤微生物的活性抑制率从大到小依次为:放线菌>真菌>细菌;镉单一污染则为:真菌>细菌>放线菌.

硒对水稻的生态毒理效应及临界指标研究

通过土壤添加硒盆栽试验,研究了黄棕壤不同浓度Se对水稻生物量、叶绿素含量、抗氧化酶系统的影响.结果表明,低浓度Se(<8mg·kg-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有促进作用,并整体提高了作物抗氧化酶系统,使MDA下降,SOD、CAT、POD、GSH Px活性相应提高.而高浓度Se(>16mg·kg-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有明显的抑制作用,对抗氧化酶系统产生胁迫效应,使GSH Px明显上升,MDA上升,SOD、CAT、POD酶活性明显下降.各项生理指标与土壤Se处理浓度之间相关分析表明,土壤Se浓度与地上部干重相对百分率、根干重百分率、叶绿素a/b、MDA、SOD、CAT、POD之间有显著相关性.比较胁迫效应10 %值的临界指标EC10值表明,作物地上部干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠,EC10为2 1mg·kg-1.

Se对小麦种子发芽与根伸长抑制的生态毒理效应

采用水培试验研究了Se对小麦发芽时的胁迫效应,并结合土培试验,研究比较了3种土壤(石灰土、红壤、黄棕壤)Se污染对小麦种子发芽率和根伸长的生态毒理效应。结果表明,Se在适量范围内(<0.5mg·L-1)对种子萌发过程中各生理指标有促进作用,高剂量(>5mg·L-1)时,对种子活力、α-淀粉酶及幼苗和根生长具有胁迫效应。对Se浓度与种子发芽各项指标抑制率相关分析,呈显著正相关。按EC25比较,根长抑制率>根干重抑制率>茎叶长抑制率>α-淀粉酶抑制率>发芽抑制率,Se污染对根生长抑制最为敏感。不同土壤对种子发芽率和根伸长的抑制率研究表明,Se对种子根伸长的抑制率远远大于发芽抑制率。Se对根伸长的抑制率随着土壤Se含量的增高而增大,两者呈极显著的正相关,根伸长抑制率可作为土壤污染的生物指示物。采用EC10计算得Se土壤临界值:石灰土为38.7mg·kg-1,黄棕壤为138mg·kg-1,红壤为182mg·kg-1。

硒对小麦和水稻种子萌发的生态毒理效应的比较研究

通过水培试验,比较研究了硒在不同浓度下对小麦和水稻种子萌发及幼苗生长的生态毒理效应。结果表明,硒在适量范围内(<0.5 mg.L-1)对种子萌发过程中各生理指标有促进作用,高剂量(>5 mg.L-1)时,对种子活力、α-淀粉酶及幼苗和根生长具有胁迫效应。硒对小麦种子发芽各指标抑制率大于水稻,硒对种子根伸长的抑制率远远大于发芽抑制率。对硒浓度与种子发芽各项指标抑制率相关分析,呈显著正相关。应用小麦根伸长抑制率可作为化学物质生态风险评价的一项生物标志物。

粪源抗生素金霉素和喹乙醇在养殖水体中的残留及对锦鲤的生态毒理效应研究

用含不同剂量金霉素和喹乙醇的猪粪饲喂锦鲤,分别测定摄食10、20和30d时肌肉组织中抗生素含量、体表和消化道微生物数量,试验结束时对肝脏中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和脂质过氧化物丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量进行了测定。结果表明,猪粪中金霉素和喹乙醇在养殖水体中溶出存在较大差异,从试验第1d到结束养殖水体中喹乙醇浓度Ⅲ和Ⅳ组分别为0.05～0.32mg·kg-1和0.12～0.70mg·kg-1,锦鲤肌肉组织中喹乙醇浓度Ⅲ和Ⅳ组在试验的10、20和30d分别为1.87、5.25、3.83mg·kg-1和2.96、4.33、4.23mg·kg-1。没有在水环境和锦鲤体内检测到金霉素。锦鲤体表和消化道微生物随着加样次数增加,数量也急剧上升。猪粪中的成分能显著降低SOD酶活性,增加MDA含量,而加入金霉素和喹乙醇也未能使锦鲤肝脏SOD活性和MDA含量恢复到机体正常水平。

Cd、Zn、菲和多效唑复合污染土壤的微生物生态毒理效应

以土壤脱氢酶、呼吸强度和微生物生物量作为生态毒理指标，通过正交实验，在室内培养条件下考察了４种不同性质的有机与无机污染物（Ｃｄ、Ｚｎ、菲和多效唑）复合污染的土壤微生物生态效应。复合投加这４种污染物能使土壤微生物活性受到不同程度的抑制，且抑制率随时间的推移而下降；３种微生物生态毒理指标之间存在着很好的相关性，但脱氢酶活性在三者中最敏感；影响土壤微生物活性的主要因子依次为：菲＞Ｃｄ＞Ｚｎ＞Ｚｎ与菲的交互作用＞Ｚｎ与多效唑的交互作用；实验表明，Ｚｎ与菲的交互作用为拮抗作用。

土壤硒污染对土壤酶的生态毒理效应

通过室内培养和盆栽试验,研究了Se对黄棕壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶的生态毒理效应.结果表明,土壤Se对脱氢酶、碱性磷酸酶、转化酶有“抗性酶活性”现象.土壤Se对土壤过氧化氢酶和脲酶活性有抑制作用,脲酶受Se的抑制作用最强.土壤Se含量与脲酶抑制率之间具有显著相关性,脲酶抑制率可作为Se生态风险评价的一项生物指示物.

Se对小麦的生态毒理效应及临界指标研究

采用土壤添加Se的盆栽试验方法,研究了Se对小麦的生态毒理效应及监界指标。结果表明,低浓度Se(<8mg·kg-1)对小麦根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有促进作用,并整体提高了作物抗氧化酶系统,使MDA下降,SOD、CAT、GSH-Px活性相应提高。而高浓度Se(>16mg·kg-1)对小麦根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有明显的抑制作用,对抗氧化酶系统产生胁迫效应,使GSH-Px明显上升,MDA上升,SOD、CAT酶活性明显下降,对POD活性影响不明显。各项生理指标与土壤Se处理浓度之间相关分析表明,土壤Se浓度与地上部干重相对百分率、根干重百分率、叶绿素a/b、MDA、SOD、CAT之间有显著相关性。比较胁迫效应10%值的临界指标EC10值表明,作物地上部干重抑制率和根干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠,根干重的EC10为30mg·kg-1。

锗对水稻的生态毒理效应及临界指标

土壤添加 Ge盆栽试验研究表明 ,低浓度 Ge(<4 m g/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有促进作用 ,并整体提高了作物抗氧化酶能力 ,使 MDA下降 ,SOD、CAT、POD、GSH- Px活性相应提高。而高浓度 Ge(>15 mg/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有明显的抑制作用 ,对抗氧化酶系统产生胁迫效应 ,使 POD明显上升 ,MDA上升 ,SOD、CAT酶活性明显下降。在高浓度 Ge胁迫下 ,植物细胞中抗氧化作用酶系统的受损打破了植物细胞内活性氧产生与清除间的正常平衡状态 ,积累过量的活性氧 ,使活性氧产生并积累 ,过量的活性氧引起膜脂过氧化程度加重 ,从而对植物产生毒害。各项生理指标与土壤 Ge处理浓度之间相关分析表明 ,土壤 Ge浓度与地上部干重相对百分率 ,根干重百分率、叶绿素 a/ b、MDA、SOD、CAT之间有显著相关性。比较胁迫效应 10 %值的临界指标 EC1 0 值表明 ,作物地上部干重抑制率和根干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠 ,EC1 0 为 7m g/

水环境中双酚A的污染及其生态毒理效应

双酚A(BPA)广泛存在于水环境中,是一种雌激素,对人类健康和生态系统安全造成潜在威胁。BPA在各种水体中都有检出,且检出浓度有逐年增大的趋势;BPA在垃圾渗滤液、污水处理厂的出水及其污泥和沉积物中都能检出,且其浓度一般较地表水中的浓度大。在综述了BPA在环境中的污染现状、迁移转化行为和生态毒理效应的研究进展基础上,指出了进一步研究BPA的重要性和今后的研究方向。

壬基酚对斑马鱼求偶行为的生态毒理效应

鱼类行为是检测和评价水体环境内分泌干扰物质(EDCs)生态毒理效应重要而敏感的指标。壬基酚(NP)是水环境中广受世人关注的一种危险EDCs。为评估NP对鱼类求偶行为的毒性效应并探索NP污染的潜在生物标志物,研究了不同浓度(0、0.1、1、10、50、100μg/L)NP暴露24d对斑马鱼(Danio rerio)求偶行为与产卵量的影响。结果发现,NP暴露对斑马鱼产卵量影响显著(P=0.005),产卵量与"追逐"(R=0.292,P=0.015)、"推挤"(R=0.293,P=0.014)、"碰撞"(R=0.377,P=0.001)、"排精"(R=0.362,P=0.002)等求偶行为参数均显著正相关。NP暴露对斑马鱼各求偶行为参数的发生频率无显著影响,却显著增加了"追逐"(P=0.017)和"碰撞"(P=0.021)等求偶行为参数的繁殖努力。斑马鱼"追逐"与"碰撞"行为的繁殖努力是评估水体NP污染有效的生物标志物。

重金属铜对红菜苔(Brassica campestris L.var.purpurea Baileysh)的生态毒理效应

通过盆栽实验研究了不同浓度铜对红菜苔的生态毒理效应.结果表明:低浓度的铜促进红菜苔的生长,使苗高、生物量增大;其生理生化指标,如叶绿素含量、POD、SOD的活性均有不同程度的升高.红菜苔在高浓度的铜中出现叶片黄化失绿、植株矮化、开花抽苔延长,烂根等中毒现象,叶绿素含量、POD、SOD的活性明显低于对照.另外,高浓度铜下植物体内矿质养分的缺失,进一步加深了植物的铜毒害.当铜离子浓度达到500mg kg时,大多数植株死亡.

兽药添加剂喹乙醇的生态毒理学效应研究

采用水生生物斑马鱼(Daniorerio)、鲤鱼(Cyprinuscarpio)和土壤生物赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)作为生物材料,通过斑马鱼急性毒性试验、斑马鱼胚胎发育试验、鲤鱼肾细胞单细胞凝胶电泳试验、蚯蚓急性毒性试验、蚯蚓生化毒性试验以及蚯蚓体腔细胞单细胞凝胶电泳试验,对兽药添加剂喹乙醇分别从生物个体、细胞和分子水平进行了生态毒理学效应研究。急性毒性试验结果表明,喹乙醇实验浓度范围内对斑马鱼和蚯蚓的急性毒性均不大。胚胎发育试验结果表明,喹乙醇对斑马鱼胚胎的72hEC50为221.20mg·L-1,具有明显致畸效应。蚯蚓生化毒性试验表明,喹乙醇能促进蚯蚓体内SOD酶活性,并呈现一定剂量-效应关系,但对纤维素酶影响不明显,单细胞凝胶电泳试验结果表明,喹乙醇具有一定遗传毒性,能引起鲤鱼肾脏细胞和蚯蚓体腔细胞DNA损伤,与空白对照相比有显著差异,并呈现出一定剂量-效应关系。

根-土界面镉的生态化学行为与毒理效应研究进展

根-土界面是物质交换最频繁的特殊微型生态区域,其pH、Eh和根系分泌物是决定这个微域环境性质变化的三大重要因素,其对镉(Cd)等重金属的吸收、转化和迁移等生态化学行为及毒理效应起着决定性的作用.本文就十几年来有关Cd在根-土界面pH、Eh和根系分泌物变化影响下的生态化学行为、根-土界面Cd的生态毒理效应(包括微生物生态毒理效应和酶的生态毒理作用)研究进展进行了综合论述,指出了目前研究中存在的不足,并就今后需要进一步解决的科学问题提出了建议.

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.

涕灭威复合污染体系对土壤微生物的生态毒理效应

选择了一种毒性很高的氨基甲酸酯类农药——涕灭威和一种常用的阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠(SDBS)组成复合污染体系,以细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶和呼吸强度为土壤微生物生态毒理测试指标,研究了其对土壤微生物的联合作用。实验结果表明,涕灭威-SDBS复合污染体系对土壤微生物的影响存在着显著的交互作用,复合体系较二者单独作用的显著效应时间明显缩短,其机制是SDBS加速了涕灭威的降解解毒作用。

水环境中抗生素的分布、累积及生态毒理效应

抗生素持续大量使用带来的环境污染和潜在的生态风险已经引起广泛关注。总结了国内外相关研究成果,对水环境中抗生素的污染源及残留水平进行了分析,对抗生素在水生生物体内的累积规律给予了评述,同时对抗生素的生态毒理效应进行了探讨。鉴于我国水环境中抗生素的污染现状,建议未来加强环境相关浓度下抗生素在生物体内的分布与转化、食物链迁移与放大,以及多种抗生素联合效应等方面的研究。