基于综合生物标志物响应指数法的尾矿库污染程度评价研究

采用综合生物标志物响应指数（IBR）评价尾矿库污染程度及范围。在尾矿库周边18个采样点采集盐地碱蓬、苦菜、芦苇和地下水潜层水样,分析3种植物中5种生物标志物活性（含量）以及地下水中53种离子浓度。根据每种生物标志物与地下水中离子浓度之间的皮尔逊相关性,筛选芦苇中过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）作为评价指标,将这4种生物标志物响应值用于计算IBR。结果表明,尾矿库周边17个采样点（GW-4未取到样品）的IBR介于5.63~512.37,差异性显著（P〈0.05）,依次为GW-16〉GW-8〉GW-7〉GW-11〉GW-5〉GW-1〉GW-17〉GW-2〉GW-6〉GW-10〉GW-18〉GW-3〉GW-13〉GW-12〉GW-15〉GW-14〉GW-9。IBR评价结果与采样点地下水中污染离子变化趋势及浓度监测结果基本一致。IBR与微核千分率、地下水中各种离子相关性较为显著（P〈0.05）,表明IBR可以直接用于尾矿库的生态风险评价。

应用鱼类生物标志物和IBRv2监测与评价泉州湾石油类污染生物效应状况

以褐菖鲉（Sebastiscus marmoratus）细胞色素P4501A四种生物标志物，即鳃丝EROD活性、肝EROD活性、肝CYP1 A mRNA和肝CYP1 A蛋白为指标，在泉州湾海域选择6个站位（包括1个对照站位），开展了为期两周的野外监测实验，研究了上述生物标志物的变化特征以及它们同表层海水中石油类含量和沉积物物中16种优先监控的PAHs含量之间的相关性，并利用新一代综合生物标志物响应指数法（IBRv2）对监测站位石油类和PAHs污染效应进行了评价．结果显示，不同站位的上述四种生物标志物变化趋势基本一致；生物标志物的变化与相应站位表层水中石油类含量及沉积物中PAHs总含量相吻合；IBRv2分析结果表明，各监测站位IBRv2指数介于1.5-4.2之间，其中2号站环境污染压力最大，4号站最小．在复杂的海洋污染条件下，采用CYP1 A多种生物标志物监测技术能够更加全面反映石油类等污染及其生物效应状况．

河流营养物参照状态的建立方法研究进展

建立营养物参照状态是河流水污染控制的关键问题之一。系统论述了参照状态的各种内涵,重点分析了国外建立河流营养物参照状态的各种方法及优缺点,并分析了其在中国的适用性。最后,提出了河流营养物参照状态的进一步研究的重点。参照状态根据允许人类活动影响的程度可有多种含义:最小干扰状态、历史状态、最少干扰状态和最佳可达成状态。其中,最少干扰状态和最佳可达成状态在现实管理中具有一定程度的可操作性。参照河流百分比法是建立营养物参照状态的首选方法,但中国水环境污染形势严峻,参照点变得越来越少。当参照点不存在时,一般河流百分比法是参照河流百分比法的替代方法,然而一般河流百分比法和参照河流百分比法的匹配性关系并不完全保持一致。由于栖息地退化等因素对生物完整性的影响程度可能比营养物浓度更大,生物响应法在实际应用中是非常困难的。流域模型法虽然有众多优点,但是数据要求较高,并且常用流域模型的机理与中国有较大差距,在中国应用的结果具有较大的不确定性。综合考虑中国水环境污染现状和数据要求,以多元线性回归模型为代表的简易模型方法在中国应有最大的适用性。然而,环境因素与营养物质间的关系往往都是非线性的,今后应着重研究建立河流营养物参照状态的多元非线性回归模型方法。此外,还应加强季风河流营养物参照状态的季节性差异与年际差异研究,并在全国层面上根据自然因素划分适当规模的生态区,分区确定各生态区的河流营养物参照状态。

细胞破碎对离子交换扩张床吸附中生物质与吸附剂间相互作用的影响

以E.coliDH5α为模型生物质,StreamlineDEAE为典型阴离子交换扩张床吸附剂,通过生物质脉冲响应法获得生物质穿透指数(BTI)作为生物质/吸附剂间相互作用的定量评价参数,考察细胞破碎方法对扩张床吸附的影响.结果表明,随着细胞破碎程度的加剧,碎片粒径减小,碎片zeta电位绝对值也减小,BTI增大,生物质与吸附剂间相互作用减弱.从静电相互作用理论出发,建立了BTI与生物质zeta电位(ζB)、离子交换介质zeta电位(ζA)和生物质颗粒大小(dB)三者乘积(-ζAζBdB)间良好的线性关系.当-ζAζBdB<100mV2·μm时,BTI>0.9,该关系可用于预估生物质的影响,简化扩张床吸附的过程设计.

三种有机紫外吸收剂对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)鳃组织抗氧化能力和细胞凋亡相关基因表达的影响

二苯甲酮-3(BP-3)、4-甲基苄亚基樟脑(4-MBC)和4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酯(EHMC)是三种常用的有机紫外吸收剂,在水环境中被频繁检出,对水生生态系统安全构成潜在威胁。为探究三种有机紫外吸收剂对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)鳃组织抗氧化响应和相关细胞凋亡基因的影响,将蛤仔分别暴露于环境相关浓度的三种紫外吸收剂溶液中,检测鳃组织抗氧化酶活性和细胞凋亡相关基因转录水平,并通过第二代整合生物标志物响应法(IBRv2)对三种紫外吸收剂的生物毒性进行比较分析。结果显示,三种紫外吸收剂短期暴露会诱导抗氧化响应提高抗氧化能力,而长期高浓度暴露会导致抗氧化能力的降低。BP-3、4-MBC和EHMC可能通过启动线粒体途径和fas介导的死亡受体途径诱导菲律宾蛤仔鳃组织产生细胞凋亡。通过IBRv2分析发现,在环境常见浓度1μg/L的暴露水平下,短期(1 d,7 d)暴露时,BP-3对菲律宾蛤仔鳃组织表现出的综合毒性效应最强,而随着暴露时间的延长(28 d),三种紫外吸收剂表现出的综合毒性效应相近。研究结果为水环境中有机紫外吸收剂的生态风险评估提供了参考数据。

扩张床吸附过程的并行设计策略

针对常规扩张床吸附过程开发的薄弱环节,分析细胞或细胞碎片等生物质颗粒杂质对扩张床吸附的影响及评价手段,提出并行过程设计策略——兼顾目标物的吸附和生物质颗粒的影响,确保扩张床吸附过程的高效率实施。

聚乙烯微塑料与镉联合暴露对赤子爱胜蚓的毒性效应及交互作用评估

将蚯蚓(赤子爱胜)分别暴露于不同浓度(0.5、2.5、10、20 g·kg^(-1))的聚乙烯(PE)微塑料(30~50μm)与镉(Cd,1、10 mg·kg^(-1))单独或复合污染土壤中28 d.以个体生长及繁殖、细胞色素P450亚酶(CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9与CYP3A4)和小分子代谢标记物(代谢组学)多指标为受试终点,并采用生物标记物响应指数法(Biomarker response index,BRI)和联合效应加成指数法(Effect addition index,EAI),评估PE微塑料与Cd复合污染毒性效应及交互作用.暴露试验结果显示,联合胁迫能显著影响Cd的生物累积.联合暴露下,蚯蚓体内Cd的积累受微塑料浓度的影响显著.PE与Cd的交互作用随效应水平的增加由拮抗作用转变为协同作用.20 g·kg^(-1) PE与1 mg·kg(-1) Cd联合暴露,以及10~20 g·kg(-1) PE与10mg·kg^(-1) Cd联合暴露下,CYP2B6及CYP3A4活力显著低于对照水平,提示蚯蚓氧化损伤的产生.基于代谢组识别出的前10位重要的小分子代谢物分别为:十二羟基十二烷酸、3'-磷酸腺苷、肌苷、喹啉酸、亚麻酸衍生物(9Z,11E,13S,15Z)-13-羟基十八碳-9,11,15-三烯酸(13(S)-HOT)、硬脂酸、尿苷、L-胱硫醚、胸苷酸与亮氨酸.PE与Cd联合暴露下,上述小分子代谢物水平均发生显著平变化.PE与Cd联合暴露的毒性作用模式与蚯蚓自身解毒能力受损、脂质代谢、嘌呤、嘧啶代谢及氨基酸代谢紊乱有关.本研究结果有助于精准评估土壤PE微塑料与Cd的复合生态风险,为提升PE微塑料与Cd复合污染生态风险的认知提供科学依据.