基于综合生物标志物响应法的渔港重金属污染风险评价

渔港是近海污染物的重要汇集地之一,其中重金属污染尤为突出,但往往缺乏充分的环境监测数据和科学研究。本研究采集了广东和广西4个渔港的表层海水和翡翠贻贝(Perna viridis)样品,测定海水和贻贝软组织中的重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As和Cr)含量,同时分析贻贝肝胰腺组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活力以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量等与抗氧化防御系统有关的生物标志物水平,并利用综合生物标志物响应(integrated biomarker response,IBR)指数法对不同渔港重金属污染水平进行综合评价。结果表明,海水和贻贝软组织中重金属含量均为较低水平,海水重金属综合污染指数(PI)由高至低依次为蛇口渔港>南澫渔港>达濠渔港>渔万渔港,处于自然本底状态。贻贝体内重金属综合污染指数(Pin)由高至低依次为渔万渔港>蛇口渔港>南澫渔港>达濠渔港,处于无污染水平。另外,蛇口渔港海水与贻贝组织中Cu浓度在4个渔港中均表现为最高。IBR指数评价结果表现为蛇口渔港>渔万渔港>达濠渔港>南澫渔港,蛇口渔港的IBR值最高,这与海水重金属综合污染指数结果相一致。相关性分析表明,IBR指数与海水和贻贝体内重金属综合污染指数无显著相关性,但与海水和贻贝组织中Cu的浓度具有显著正相关性。综上,蛇口渔港重金属污染风险相对较高,渔港环境中Cu污染可能需要重点关注,IBR指数综合评价与化学分析相结合在渔港环境污染评价方面具有较好的应用价值。

砷和全氟辛酸对赤子爱胜蚓的联合毒性效应

将赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)暴露于亚致死剂量的砷酸盐(As(V))与全氟辛酸(PFOA)的单一及复合污染土壤中28d,分析2种毒物的生物积累和蚯蚓体内多种生物标志物的响应特征,以评估As(V)和PFOA的联合毒性效应.生物富集分析结果表明,土壤中As(V)和PFOA的共存可以增加砷的生物积累量,同时减少PFOA的生物积累.随着暴露水平的增加,大多数生物标志物都表现出显著变化,表明蚯蚓生长受到抑制,并产生了氧化损伤.采用综合生物标志物响应指数(IBR)来整合多种生物标志物响应,发现在As(V)与PFOA的单一及复合污染组中均存在显著的剂量-效应关系.之后,结合IBR和两种复合毒性指数,包括效应加和指数(EAI)和浓度加和指数(CAI),以评估As(V)与PFOA之间的毒性相互作用.结果表明,As(V)和PFOA的联合毒性效应取决于As(V)的暴露浓度,As(V)浓度较高时,复合污染在整个效应水平范围内表现为协同作用,而As(V)浓度较低时的复合毒性则随着效应水平的增加表现出从拮抗作用到协同作用的变化特征.As(V)是对蚯蚓生物标志物造成毒性影响的主要污染物,并影响了As(V)与PFOA的联合毒性效应.本文结果为As(V)和PFOA联合毒性的风险评估提供了有价值的信息.

白洋淀底栖藻类与多环芳烃生态风险相关性研究——基于综合生物反应指数法

湖泊富营养化与有机污染物的交互作用是当前国内外研究热点,为了建立富营养化湖泊中多环芳烃(PAHs)生态效应与底栖藻类群落之间的相关关系。本研究以白洋淀为研究区,选取8个国控样点作为采样点,依据人为干扰程度不同将8个采样点划分为3种生境:生境1(S1和S2)主要遭受上游府河废水排放影响;生境2(S3、S6和S8)主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3(S4、S5和S7)遭受人为干扰较小。分别在2009年4月、8月和11月收集了底栖藻类样品,并测定了白洋淀中15种PAHs。运用RQ_((NC))和RQ_((MPC))等改进风险熵值(RQ)方法计算PAHs生态风险。研究结果表明:(1)底栖藻类群落指标AD、Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的值在11月最高,其次是8月和4月;就空间分布而言,这些指标值在生境1中最高,其次是生境2和生境3;而Chl c/a和BAC值在8月最高,其次是11月和4月,从空间分布特征而言,这些指标值在生境3最高;(2)相关分析结果表明,Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的指标与PAHs污染物浓度呈显著正相关,而Chl c/a和BAC指标与污染物PAHs浓度呈显著负相关;(3)就空间分异特征而言,生境1中的ΣPAHs浓度最高,就季节变化而言,PAHs的浓度从4月到8月逐渐增加,而从8月到11月逐渐下降。各类PAHs表现出与ΣPAHs相同的时空变化特征;(4)IBR与RQ_(ΣPAHs(NCs))呈正相关关系(r=0.827,P<0.01);除RQAcy(NCs)外,其他种类PAHs生态风险均与IBR呈相正相关关系(r=0.699~0.899),其中RQ_(BaP(NCs))与IBR显著正相关(r=0.899,P<0.01)。此外,除沉积物TP外,IBR与TSI、水中TN、水中TP和沉积物TN也呈显著正相关(r=0.722~0.862)。因此,在富营养化湖泊中应考虑运用底栖藻类IBR生态监测PAHs污染水平。

多菌灵对泥鳅肝脏典型生物标志物的影响及其可逆性分析

多菌灵(carbendazim,BCM)作为一种常用的广谱性杀菌剂,可通过地表径流汇入周边水域,对水生生物存在潜在威胁。为探究BCM对水生生物的毒性效应,以泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)为受试动物,采用半静态亚急性毒性法分别检测4个BCM浓度(0.020、0.075、0.282和1.060 mg·L^(-1))胁迫10、20、30 d时其肝脏丙二醛(malondialdehyde,MDA)和8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2 deoxyguanosine,8-OHdG)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性、7-乙氧基-3-异吩恶唑酮-脱乙基酶(7-ethoxy-3-isophenoxazolone deethylase,EROD)和谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性、Cu/Zn-sod、cat3、cyp1a1和gst基因mRNA表达量,随后在自然水体恢复驯养30 d时进行再检测,运用综合生物标志物指数(integrated biomarker response,IBR)对BCM毒性效应进行综合评价。结果显示,BCM胁迫下泥鳅肝脏MDA含量在胁迫中后期持续上升,恢复期仍显著增加,高浓度组毒性效应显著,8-OHdG含量在暴露周期内、恢复期均受到积极诱导;SOD活性与Cu/Zn-sod表达量在暴露前期受到显著诱导,CAT活性受到明显抑制作用而cat3表达量呈显著上升趋势,恢复期抗氧化酶活性均受到显著诱导,抗氧化酶活性与其表达量表达并不完全一致;EROD活性与cyp1a1基因表达量在短时间暴露受到诱导,而长期暴露及恢复期均受到不同程度抑制,GST活性与gst表达量在暴露期均受到明显诱导,随着时间延长诱导作用减弱,但恢复期受到明显抑制;IBR指数与BCM胁迫时间及浓度存在显著正相关,恢复期IBR指数略有下降但毒性损伤效应仍显著存在。综上,一定剂量的BCM胁迫会对抗氧化酶系和代谢解毒酶系造成严重损伤,肝脏综合毒性效应明显,具有一定生物毒性,进行短期恢复驯养机体损伤出现一定程度可逆性,但并未恢复至正常水平,因此BCM污染应得到广泛关注。

基于氧化逆境标志物的北部湾潮间带沉积物有机污染程度综合评价

利用综合生物标志物响应(IBR)指数对北部湾潮间带沉积环境中多氯联苯(PCBs)、石油烃(TPH)、壬基酚(NP)和苯并芘(B[a]P)的综合污染水平进行评价。在9个站位采集波纹巴非蛤(Paphia undulata)和沉积物样品,测定沉积物和生物软组织中有机污染物含量,同时对鳃、内脏中与细胞防御系统有关的各7种标志物(包括还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、过氧化氢酶(CAT)等)进行分析。利用相关性分析法筛选出对1～2种有机污染物响应敏感的生物标志物共8种,分别为内脏中的GPx、GSH、GSSG、CAT和鳃中的GPx、GSH、GSSG、CAT。以筛选的8种生物标志物为基础,9个站位IBR指数范围为0.27～1.48,其中站位S2(湛江市乐民镇码头)、站位S9(湛江市江洪码头)的IBR较小,显示污染程度最轻;站位S4(防城港西湾)、站位S3(钦州湾老人沙浅滩)IBR较高,显示生物体因有机污染产生氧化逆境。不同站位的IBR值与污染源分布、化学污染物分析结果基本一致,表明该方法可用于北部湾潮间带沉积物有机污染程度的综合评价。

BaP和DDT暴露对翡翠贻贝胚胎重要酶活性影响的比较研究

为了揭示不同浓度苯并芘(BaP)及滴滴涕(DDT)对海洋贝类胚胎的生态毒理效应,将翡翠贻贝(Perna viridis)胚胎分别暴露于不同浓度BaP及DDT中,检测暴露24 h和48 h后,BaP和DDT对翡翠贻贝胚胎抗氧化及非特异性免疫酶活性的影响,包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP),并利用综合生物标志物响应(IBR)指数对苯并芘及DDT对翡翠贻贝胚胎的综合毒理效应进行评价。结果表明,BaP和DDT胁迫显著影响翡翠贻贝胚胎抗氧化酶(SOD、GPx)和非特异性免疫酶(ACP、AKP)的活性。与对照组相比,随着暴露浓度的升高,胚胎SOD、AKP的活性呈现先抑制后诱导的趋势。DDT和BaP对ACP酶活性的影响不同,其中BaP对ACP活性的影响表现为先抑制,后恢复,而DDT对翡翠贻贝胚胎ACP的活性影响不显著。IBR分析表明,在胁迫早期随着污染物浓度的升高,RIB值逐渐增大,随着染毒时间延长,处理组RIB值均减小,总体来说,DDT的RIB值比BaP的RIB值大,表明DDT的胚胎毒性较强。通过探究翡翠贻贝胚胎重要酶应答BaP和DDT胁迫的毒理生化响应,评价持久性有机污染物对海洋贝类的毒理效应,为敏感生物标志物的筛选打下一定的基础,且为海洋环境的污染早期预警监测提供了一种新思路。