斜生栅藻对全氟辛酸和Zn^(2+)联合胁迫的生理生化响应

【目的】探究全氟辛酸(PFOA)与重金属锌(Zn^(2+))单一及联合暴露对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的急性毒性效应和作用机制,为全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)和重金属在水生生态系统中的联合风险评估提供理论基础。【方法】将1×10^(6)mL^(-1)斜生栅藻分别在0~16 mg/L Zn^(2+)、0~350 mg/L PFOA单一处理组及0~1.5 TU联合处理组暴露96 h,分析暴露条件对斜生栅藻的细胞浓度、藻细胞叶绿素a(Chl a)、总蛋白(TP)含量、抗氧化系统、细胞外部形态、转化氨氮能力、Zn^(2+)与PFOA去除率等指标的影响。【结果与结论】处理96 h,Zn^(2+)与PFOA单一胁迫抑制斜生栅藻生长的半最大效应质量浓度(96 h-EC_(50))分别为14.17 mg/L和198.98 mg/L;二者联合胁迫96 h-EC_(50)为0.97 TU,作用模式为部分相加作用。Zn^(2+)和PFOA单一及联合胁迫下,藻细胞Chl a含量和TP含量均显著下降(P<0.05),表明藻细胞光合作用受阻;活性氧(ROS)活性和丙二醛(MDA)含量显著上升(P<0.05),促使细胞膜通透性增强,线粒体膜电位降低;T-AOC和SOD活性也因ROS的过度积累而呈现升高趋势。扫描电镜结果表明,联合胁迫会破坏藻细胞的外部形态。暴露液中总氮和氨氮含量都随污染物暴露浓度的增加而增加,联合暴露组与对照组相比差异更为明显;硝态氮含量始终保持低水平。斜生栅藻对PFOA的去除率仅有2%,对Zn^(2+)去除率为37.5%且随暴露浓度的增加而逐渐降低,表明斜生栅藻可以有效去除锌污染,但对全氟辛酸污染去除效果欠佳。

纳米银和典型农药对斜生栅藻的联合毒性及机制初探

新型抗菌剂纳米银(Silver Nanoparticle,AgNP)与农药被大量生产和应用,并可通过不同途径进入水环境,存在共存的可能。为探究AgNP与典型农药对水生生物的联合暴露风险,测定了AgNP与3种有机磷杀虫剂(毒死蜱、丙溴磷、敌百虫)及3种三嗪类除草剂(扑草净、扑灭通、西草净)对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的单一及联合毒性。结果显示,3类受试物的单一及混合体系均诱导斜生栅藻产生了低促高抑的毒物兴奋(Hormesis)效应,其中单一体系对斜生栅藻的最大促进率在11.0%~37.0%,混合体系最大促进率在4.9%~16.7%。机制分析表明,产生Hormesis效应与细胞内活性氧簇(ROS)水平的阶段性上升有关,ROS水平小幅上升对藻细胞生长有促进作用,ROS水平大幅上升对藻细胞生长有抑制作用。使用独立作用模型判定“AgNP+有机磷杀虫剂”和“AgNP+三嗪类除草剂”混合体系的联合毒性作用模式均表现为随暴露体系浓度升高由协同转为拮抗。混合物在低浓度时,各组分均促进细胞内ROS水平上升且相较于单一体系上升幅度更大,细胞内ROS水平已超过可产生最大促进效应时的ROS水平,导致相应的促进作用减小,联合作用模式表现为协同;在高浓度时,AgNP释放的Ag+快速进入藻细胞并抑制跨膜运输,可能导致三嗪类除草剂和有机磷杀虫剂进入细胞的量减少,联合作用模式表现为拮抗。本文系统阐明了AgNP和多种农药单一、混合体系时对水生生态系统初级生产者的毒性效应,可为污染物环境风险评价提供数据基础和理论依据。

三维镁铝层状双金属氢氧化物对微藻的毒性影响及致毒机制

为探究三维镁铝层状双金属氢氧化物(3D-MgAl-LDH)对微藻的毒性影响及致毒机制,本研究选取小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为受试藻,借助X射线粉末衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和激光粒径分析仪等测试技术表征3D-MgAl-LDH的组成及形貌,通过改变3D-MgAl-LDH暴露浓度、暴露时间以及溶出物质SDS浓度,明晰各因素对两种微藻的毒性影响,并测定3D-MgAl-LDH暴露后微藻的细胞结构、光合色素含量和抗氧化酶(MDA、SOD)活性以揭示其致毒机制.结果表明:1)3D-MgAl-LDH是由LDH和SDS共组成的三维花状材料.2)随3DMgAl-LDH浓度增加,两种微藻的生长抑制率均呈增加趋势(P<0.05),其中小球藻对3D-MgAl-LDH毒性影响更为敏感,而斜生栅藻对3D-MgAl-LDH毒性影响表现出更强的耐受性.3)随3D-MgAl-LDH暴露时间延长,两种微藻的生长抑制率均逐渐减小,表明微藻对3D-MgAl-LDH的胁迫作用产生抗逆性.4)3D-MgAl-LDH对小球藻和斜生栅藻的致毒机制主要包括细胞割伤、遮光效应和氧化应激.本研究结果为LDHs应用于实际废水治理的潜在风险评估提供理论依据.

氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性研究

研究了农药氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性效应 ,结果显示 :以丙酮为溶剂时 ,其 96 h EC50为 1 1 2 .45 mg/ L;以乙酸乙酯为溶剂时 ,其 96 h EC50 为 1 1 2 .81 mg/ L。同时也研究了氯氰菊酯对斜生栅藻的光合色素含量、色素光谱、可溶性蛋白质含量和超氧物歧化酶活性的影响。

苯酚、苯胺及其衍生物对斜生栅列藻的急性毒性及QSAR研究

本文应用OECD标准方法测定了18种酚类、胺类化合物对斜生栅列藻的48h-EC_(50)值.选择参数E_(LUMO)和lgK_(OW)进行了QSAR分析,得到下列回归方程:-lgEC_(50)=2.541-0.649E_(LUMO)+0.299lgK_(OW),n=18,r=0.903,SE=0.314应用所得方程计算了化合物的毒性,探讨了毒性机理.

铜抑制单细胞绿藻生长的毒性效应

运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法,根据实验结果采用机率单位法进行数据处理,分别得出铜抑制蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa),斜生栅藻(Scenedesmus obliquus),月形藻(Closterium lunula)生长的96h半效应浓度(96h-EC50)分别为67,51,202(g/L,并对各剂量反应方程进行X2检验,结果表明均符合精度要求,计算出的96h-EC50真实可靠.研究结果表明, 斜生栅藻对铜最敏感,而月形藻对铜有很强的抵抗能力.这3种藻类对铜敏感度由大到小的顺序为斜生栅藻、蛋白核小球藻、月形藻.不同藻种细胞的大小不同和藻细胞壁表面的含硫基团不同是导致藻类对铜敏感性不同的主要原因.

印染废水对3种水生生物的毒性作用

为合理评估印染废水对水环境造成的影响,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、大型溞(Daphnia magna)和太湖花(Hemibarbus maculates)为受试生物,印染废水分别用标准稀释液7346-2按照几何级数稀释成为100.00%、50.00%、25.00%、12.50%和6.25%的系列试验液,研究印染废水对3种水生生物的毒性效应。结果表明,印染废水对水生态系统中不同营养层次的3种生物均有一定的毒性,对斜生栅藻24、48 h的半数生长抑制浓度(EC50)分别为(51.55±4.12)%、(20.40±6.27)%,对大型溞24、48 h的EC50分别为(78.20±4.31)%、(53.10±1.88)%,对花卵裂期胚胎、囊胚期胚胎、原肠期胚胎、初孵仔鱼和25日龄仔鱼96 h的半数致死浓度(LC50)分别为(19.89±1.68)%、(25.95±2.14)%、(27.24±0.88)%、(19.61±2.21)%和(49.27±3.27)%。研究得出印染废水对水生生物的安全浓度为1.96%,生产中应严格控制其排放。

甲胺磷、氯氰菊酯及其混合物对斜生栅藻的毒性

为进一步探讨自然生态环境中农药残留对藻类的复合毒性,并为国家监测水质提供相应参考,采用人工光照培养箱室内培养方法,研究了甲胺磷、氯氰菊酯及其混合物对斜生栅藻的毒性。结果显示,甲胺磷、氯氰菊酯对斜生栅藻96h的EC50分别为12.31、45.75mg·L-1;甲胺磷在一定程度上抑制了氯氰菊酯的毒性,使混合农药对斜生栅藻生长的毒性表现为拮抗效应;氯氰菊酯对叶绿素b的影响大于甲胺磷,对叶绿素a的影响小于甲胺磷。

酚类化合物抑制斜生栅藻生长的毒性效应

本文运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法,得出苯酚、邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚和五氯酚抑制斜生栅藻生长的96h-EC_(50)分别为341,85,25和1.5mg·l^(-1)。实验结果表明,在300,350和400mg·l^(-1)三种苯酚初始浓度下,斜生栅藻都不具备降解苯酚的能力,即使在培养基中基本没有无机碳源的情况下,斜生栅藻仍不具备降解苯酚的能力。

商品氯氰菊酯对斜生栅藻生长的影响及其生理生化效应

研究了商品氯氰菊酯对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长及生理生化指标的影响,以了解除虫菊酯农药对水生态系统的影响.在氯氰菊酯暴露下,藻细胞生长受到明显抑制,氯氰菊酯对斜生栅藻生长的72h半效应浓度(EC50)为2.37mg/L.藻细胞所有生理生化指标对氯氰菊酯响应迅速,12h到达最大促进或者抑制效果,48h后趋于平稳.其中12h处理,可溶性糖和可溶性蛋白含量上升,中等浓度组的促进作用最强;超氧化物歧化酶(SOD)活性则呈现出低浓度促进、高浓度抑制效应.氯氰菊酯能促进藻细胞膜脂氧化产物丙二醛(MDA)的产生,且呈现出明显的剂量—效应关系,MDA含量可以作为监测氯氰菊酯污染的生物标记指标之一.研究结果表明,SOD活性抑制以及膜脂氧化是氯氰菊酯对斜生栅藻的重要致毒机理,但自然环境中的氯氰菊酯水平不会对淡水水体浮游藻类的生长产生抑制作用.

页岩气压裂返排液的水生生态毒性效应研究

页岩气压裂作业过程产生大量压裂返排液,这类废液富含有毒且致癌的芳香烃、有毒金属和铀、钍、镭等放射性物质、石油类添加剂等,具有可生化性差和难处理的特点。这类废液若不经任何处理就进行排放,将给环境和人群健康带来潜在的危害和风险。目前尚不清楚它们的生态毒性效应。论文从涪陵页岩气开采基地采集了4口开采井(2号井、6号井-1、6号井-2和9号井)的压裂返排液,采用国家废水测试标准分析4种压裂返排液的水质理化指标,采用斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、大型溞(Daphnia magna)等标准毒性试验生物探究压裂返排液污染物体系的水生生态毒性效应,并研究水质理化指标与压裂返排液综合毒性的关系。结果表明,采集的所有压裂返排液样品均具备较大的水生生态毒性效应。以斜生栅藻的96 h的半数效应浓度(96 h-EC_(50))或大型溞的96 h的半数致死浓度(96 h-LC_(50))和毒性单位(TUa)为评价指标进行生态毒性分级,4个位点压裂返排液的生态毒性均为中毒及以上。压裂返排液的重金属、阴阳离子及有机物含量与其综合毒性的相关性结果表明,这些污染物成分与其藻类综合毒性无显著相关性。但Li、V、Cu、Ga、Rb、Ba等6种重金属及Na+、Cl-等2种阴阳离子对压裂返排液的溞类综合毒性有显著影响,影响程度依次为Li>Ga>Ba>Cl->V>Na+>Rb>Cu。因此,在对压裂返排液进行处理时,这些与毒性相关的污染物是需要重点考虑的化学成分。

1,2,4-三氯苯对斜生栅藻的毒性效应及其机制研究

以1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)处理后斜生栅藻的生长状况、蛋白质含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量和培养液总有机碳(TOC)含量的改变来检测1,2,4-TCB对斜生珊藻的毒性效应及其毒性作用机制。结果表明,1,2,4-TCB对斜生栅藻的生长有一定的抑制作用,表现出一定的浓度和时间依赖性;1,2,4-TCB处理4d后,斜生栅藻细胞蛋白质含量下降,10mg·L^(-1)和15mg·L^(-1)1,2,4-TCB处理后,藻细胞中可溶性蛋白质含量比对照组分别下降了62.89%和80.22%,叶绿素a,b和总叶绿素含量下降,叶绿素a含量下降最显著,在5mg·L^(-1)处理组即表现出显著的统计学差异;膜结合酶SOD和POD活性降低,15mg·L-1TCB组藻细胞的SOD和POD活性分别是对照组的40.57%和77.42%;脂质过氧化产物MDA含量升高,培养液中TOC含量升高,其中10mg·L^(-1)和15mg·L^(-1)1,2,4-TCB处理组TOC含量分别比对照组高57.95%和72.55%。这表明1,2,4-TCB对斜生栅藻的生长及各种生理功能产生毒害效应,其作用机制可能与藻细胞生物膜通透性和生物膜及其他生物大分子的脂质过氧化有关。

纳米MgO对斜生栅藻的毒性效应及致毒机理

为探究纳米氧化镁(MgO)对微藻的毒性效应及致毒机制,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为实验材料,测定了纳米MgO对斜生栅藻细胞形态、生长、叶绿素含量及SOD和POD酶活性的影响.结果表明,低浓度的纳米MgO(>0.8 mg·L-1)即可对斜生栅藻的生长及叶绿素的合成有抑制作用,说明纳米MgO对斜生栅藻具有明显的毒性.100 mg·L-1纳米MgO处理时,完全抑制了栅藻的生长和叶绿素的合成,藻细胞在4 d内死亡.通过亚甲基蓝还原法测定培养体系中活性氧(ROS)含量发现,随着纳米MgO浓度的升高,ROS大量增加;且纳米MgO暴露条件下,POD酶活性相比于对照组显著增强,但不同浓度纳米MgO处理组之间POD酶活性无明显差异.纳米MgO处理96 h后,当其浓度高于0.8 mg·L-1时,SOD酶活性随浓度升高而降低,表明长时间暴露于纳米MgO后,SOD酶活性受高浓度纳米MgO抑制,而POD酶则作为主要的抗氧化酶清除产生的各种自由基.扫描电镜观察发现,纳米MgO(>20 mg·L-1)处理时,斜生栅藻细胞变形,甚至裂解.纳米MgO发生团聚,附着在栅藻细胞表面;团聚的纳米MgO对藻细胞鞭毛有缠绕作用,使细胞聚集成团,限制了藻细胞的游动,并导致细胞间相互遮弊,不利于藻细胞吸收光能.透射电镜观察发现,纳米MgO没有进入藻细胞内部.通过测定纳米MgO解离出的Mg2+的含量和对藻细胞部分生理生化指标的影响发现,其对藻细胞没有毒性效应.因此,纳米MgO对斜生栅藻的致毒机理可归纳为:通过释放大量ROS对藻细胞产生氧化胁迫抑制其生长;高浓度的纳米MgO引起藻细胞的接触性物理损伤,导致藻细胞质壁分离,裂解;同时纳米MgO团聚并覆盖在藻细胞表面,通过与藻细胞鞭毛的相互作用使细胞聚集成团,影响细胞的正常游动及其对光能、营养物质的吸收利用和气体的交换.

微板吸光法测定9种农药对斜生栅藻的抑制毒性

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为指示生物,96微孔板为暴露反应载体,SpectraMax M5酶标仪为吸光度测试设备,建立了测定毒物对藻生长抑制毒性的微板吸光法.论文系统研究了微板吸光法中斜生栅藻的可见吸收光谱和生长曲线以及pH和暴露时间对藻生长的影响,同时应用该方法成功测定了环嗪酮、阿特拉津、西草净、扑灭通、苯嗪草酮、敌草快、草甘膦7种除草剂和磷胺、甲胺磷2种杀虫剂对斜生栅藻的剂量-效应曲线(DRC).通过对剂量-效应数据进行非线性最小二乘模拟,获得了这些农药的半数效应浓度EC50及置信区间.对比标准锥形瓶栅藻毒性试验,微板吸光法具有测试简便快速,所需样品体积少,便于多次平行毒性测试等优点.

烷基酚对斜生栅藻的毒性效应及构效相关研究

以斜生栅藻细胞的生长状况为指标,研究8种烷基酚对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的急性毒性效应,采用Mopac软件PM3法计算化合物的多种理化参数,运用SPSS软件进行相关回归分析,对烷基酚类化合物的96h EC50进行构效相关研究(QSAR),并探讨了化合物的生物蓄积性.研究结果表明:化合物毒性随着烷基碳数的增多而加强,对于同分异构体,一般间位取代基的毒性大于邻位取代基的毒性.化合物的毒性在一定程度上会受到化合物的立体效应、电性效应的影响,但与亲脂性参数Kow呈显著抛物线相关(r=0.938,n=8),对叔丁基酚、4-辛基酚、4-壬基酚能在人类重要的食物链中发生生物蓄积,对人类危害较大.

两种新型农药对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus Ktz.)的毒性研究

LY-04和WSQIF是由华中师范大学农药所合成的两种新型有机磷农药,LY-04属于α-氧代膦酸衍生物,WSQIF属于芳氧基乙酰氧基烃基膦酸脂。选用斜生栅藻(ScenedesmusobliquusKütz.)作为实验生物,通过显微计数测定藻细胞的密度以计算LY-04和WSQIF对斜生栅藻24h、48h、72h、96h的半效应抑制浓度(EC50),研究其对斜生栅藻的毒性效应。结果表明:以丙酮为溶剂时,每隔24h取样,测得LY-04对斜生栅藻的48h、72h、96h的EC50值分别为2942.5mg/L、239.7mg/L和65.0mg/L,而WSQIF的24h、48h、72h、96h的EC50值分别为15.9mg/L、53.0mg/L、98.0mg/L和28.8mg/L。LY-04和WSQIF分别作为杀虫剂和除草剂而研制,经活体研究表明,LY-04具有较强的杀虫活性,WSQIF则具有很强的除草活性,所得EC50值基本符合设计结果。根据毒性分级标准,LY-04和WSQIF的EC50值远大于3mg/L,其对非靶生物中的水生藻类都属于低毒,可推广应用。

应用斜生栅藻生长抑制实验对重金属污染土壤的毒性进行诊断

应用斜生栅藻 (ScenedesmusObliquus)对重金属污染土壤的毒性进行诊断 .结果表明 ,斜生栅藻的生长率与土壤中的重金属含量明显相关 ,并且随重金属投加量的增加而逐渐降低 .对两种测试参数进行比较 ,发现采用细胞数生长率作为土壤毒性的检测指标要比采用光密度D(λ)增长率更为敏感 .当采用细胞数生长率作为检测指标时 ,4种重金属的EC50 顺序为 :Pb >Cu >Zn >Cd;采用光密度生长率作为检测指标时 ,4种重金属的EC50 顺序为 :Pb>Cu >Cd >Zn.复合污染情况下 ,由于金属间的协同作用 ,使土壤的毒性比单一重金属污染时有明显增强 ,从而为污染土壤的优先修复提供了理论依据 .图 5表 2参

有机锡对斜生栅藻(Scenedesmus obliquu)的毒性影响试验研究

有机锡对海洋环境有着很大的破坏作用,为此以一甲基氯化锡(CH3SnC l3)和二甲基氯化锡((CH3)2SnC l2)为代表,研究了不同浓度有机锡对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的毒性影响,并且对两种有机锡的毒性进行了对比试验。结果表明,一甲基氯化锡和二甲基氯化锡对斜生栅藻的生长均有一定抑制作用,且二甲基氯化锡的毒性大于一甲基氯化锡。当有机锡浓度为200μg.L-1时,对藻细胞的生长抑制达到20.4%;随着有机锡浓度的增加,抑制效应增大。

3种渔用药物对斜生栅藻的毒性效应研究

强力霉素、甲苯咪唑和替米考星是水产养殖业中的常用渔用药物,为了阐明这3种渔用药物对水环境中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的毒性效应,研究了强力霉素、甲苯咪唑和替米考星对斜生栅藻生长和叶绿素a含量的影响。结果表明,低质量浓度(2 mg·L^(-1))的强力霉素对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量均具有促进作用,高质量浓度(12、27和64mg·L^(-1))时则表现出明显的抑制效应,且质量浓度越高,抑制效应越强。质量浓度为5 mg·L^(-1)的强力霉素在48~72 h之间对斜生栅藻叶绿素a的含量具有促进作用,96 h后才开始表现出抑制作用。甲苯咪唑在低质量浓度(0.5 mg·L^(-1))时对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量便表现出抑制效应,且抑制效应随其质量浓度(1、2、3、4 mg·L^(-1))的增加而增强。替米考星在质量浓度为0.5 mg·L^(-1)时,48 h内对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量没有明显作用,48~96 h表现出抑制作用;而在1~8 mg·L^(-1)浓度范围则均表现出抑制作用。强力霉素、甲苯咪唑和替米考星对斜生栅藻24 h、48 h、72 h和96 h的半抑制质量浓度(EC50)分别为9.564、11.905、11.046、16.214 mg·L^(-1),1.198、3.979、5.118、3.940 mg·L^(-1),7.744、7.691、7.548、7.251 mg·L^(-1)。甲苯咪唑(0.5、1、2、3和4 mg·L^(-1))、强力霉素(2、5、12、27和64 mg·L^(-1))和替米考星(0.5、1、2、4和8 mg·L^(-1))分别处理斜生栅藻96 h后叶绿素a含量分别为空白对照组的89.8%、70.8%、26.6%、15.5%和7.5%,111.9%、94.1%、65.9%、58.5%和30.3%,81.5%、55.6%、47.4%、20.7%和13.3%。3种渔用药物对斜生栅藻的毒性效应表现为甲苯咪唑>替米考星>强力霉素。