聚二甲基硅氧烷被动加标法在水毒性测试中的应用：现状与进展

被动加标(Passive dosing)可维持水中疏水性化合物的恒定浓度,利于准确测定化合物的溶解度、分配系数和毒性效应.相对于传统的主动加标,被动加标可及时补充由于壁吸附、挥发、光解、水解、生物吸收等因素引起的受试化合物损失,维持测试体系中化合物浓度的稳定,增强数据的准确性.聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)是最常用的加标介质,有良好的生物兼容性,已成功用于多种化合物的细胞和生物个体毒性测试,然而在被动加标的发展中也遇到系列瓶颈问题.PDMS被动加标的应用局限于中等疏水性的化合物(lg K_(OW)=3—6),如多环芳烃(PAHs)和部分多氯联苯(PCBs),却极少用于高疏水性化合物(lg K_(OW)>6);主要用于小体系、短时间实验,而与环境更相关的大体系、长时间暴露的应用尚待研究;缺乏定量方法,难以估算测试体系中PDMS对化合物损失的补偿能力;被动加标方法缺乏标准化.因此,未来发展需加强研究化合物从PDMS释放与水体浓度补充的关联,在理论研究基础上完善被动加标技术规范,发展适用于大体系、长时间暴露的被动加标方法.此外,通过被动加标方法有效地结合原位采样与实验室毒性测试,利于在生态风险评价中综合考虑污染物生物可利用性的影响.

被动加标在水生生态风险评价中的应用——以多氯联苯分配系数的测定为例

准确的水生生态风险评价需要可靠的毒性数据,而其获取要求在一定时间范围内,水体中污染物的浓度保持恒定。对疏水性有机污染物进行水体生物毒性测试时,通常采用有机溶剂加标,然而该方式可能因为污染物的挥发和降解、容器壁吸附、生物摄取等问题,水体中污染物浓度持续下降,导致污染物的浓度-效应关系难以明确。近期为了克服这些问题,被动加标用于替代溶剂加标,通过污染物在加标体系中平衡分配来维持精确和恒定的水体浓度,同时还可通过测定加标聚合物中污染物的浓度来监测水体浓度。首先介绍了被动加标方法及其材料选择,讨论了该方法在生态风险评价中的主要应用,包括分配系数的测定、体外细胞测试、体内生物积累及毒性测试,以及沉积物毒性评价等。然后,以测定代表污染物多氯联苯在聚二甲基硅氧烷与水间的分配系数为例,详细说明被动加标的操作流程。最后,讨论了被动加标方法的优缺点,并对其在水生生态风险中的应用前景进行了展望。

顶空被动加标系统的多介质动力学模型

使用多介质模型建模方法,构建了针对疏水性液体物质的顶空被动加标系统的动力学模型,以浮萍生长抑制试验系统和鱼类胚胎毒性试验系统为例,得出了3种不同性质的疏水性液体物质正壬烷、十甲基环五硅氧烷(D5)和邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)在顶空被动加标系统中的浓度变化,并使用实测浓度对模型进行验证.结果表明,正壬烷和D5在两类系统中平衡24h后,水中浓度便已达到完全平衡时浓度的80%以上,而DEHP的平衡时间很长,不适合使用顶空被动加标系统开展试验,原因是DEHP的挥发性极低.实测浓度和模型预测结果偏差较小.敏感性分析表明,试验系统参数中容器直径对待测物质在水中浓度影响较大,因此可通过调整容器直径来缩短平衡时间,或提高平衡后化学物质在水中的浓度.使用所构建的模型可确定试验系统平衡时间、水中待测物质浓度和待测物质添加体积是否满足试验需求,并可通过敏感性分析来优化试验系统参数,提升试验效率和质量.以上结果完善了顶空被动加标系统应用的理论基础.