再生水受纳湖泊中邻苯二甲酸酯的生态风险时空分布及管控建议

本研究以再生水受纳湖泊J湖为研究对象,基于多介质归趋模型对湖泊水相和沉积相中邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)进行不同时空生态风险评估。结果显示,水相和沉积相中邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(diethyl phthalate,DEP)的危险商(hazard quotient,HQ)均小于0.1,对湖泊水生生物的风险水平为无风险;湖泊中的邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(di-(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)生态风险表现出显著的空间异质性,水相中,DBP低风险区占42.7%,DEHP中风险、低风险区分别占93.5%、5.6%;在沉积相中,DBP中风险、低风险区分别占0.5%、69.2%,DEHP中风险、低风险区分别占0.9%、68.3%。不同季节中,湖泊水相DEP、DBP和DEHP的生态风险差异较大,沉积物中PAEs的生态风险随季节变化与水相相似。最后,建议降低再生水中DBP和DEHP的浓度并从源头管控降低DEHP的生产和使用,可以有效降低受纳湖泊中DBP和DEHP的风险水平。

汞胁迫下雪衣藻的生理活性及其藻源性有机物分析

汞(Hg)可显著影响藻类生长增殖,但藻类对汞胁迫的响应特性尚不清楚。本研究以雪衣藻为材料,将其暴露于不同浓度Hg^(2+)中96 h,考察其在汞胁迫下的生理活性及其藻源性有机物(algal organic matter,AOM)特性。结果表明,雪衣藻对Hg^(2+)的耐受浓度为1 mg·L^(-1),随着Hg^(2+)浓度增加,雪衣藻生物量和生长受到显著影响。溶解性有机碳释放速率增加,胞外类蛋白质和类腐殖酸的含量升高,胞内类蛋白质先增高后降低,类腐殖酸先降低后升高;胞外有机质对Hg^(2+)亲和力表现为富里酸>类蛋白质,胞内则相反。雪衣藻生长、胞内外有机物含量和结构组成显著受汞胁迫的影响,AOM的动态变化是细胞对汞胁迫的响应,可增强自身耐受能力,缓解汞的毒性。本研究结果有助于理解藻类细胞对汞的解毒机制,认识AOM在藻类对抗汞胁迫中的作用。

典型短链全氟替代品PFBA及PFBS对斑马鱼的内分泌干扰效应

全氟丁酸(PFBA)与全氟丁烷磺酸(PFBS)作为长链全氟化合物的替代化学品被广泛应用。2种替代品在环境中的残留量不断增加,对环境生物造成了不可忽视的潜在风险。本文通过分析PFBA与PFBS对斑马鱼体内卵黄蛋白原(VTG)、甲状腺激素三碘甲状腺原氨酸(T3)与四碘甲状腺原氨酸(T4)的影响,研究2种替代品对斑马鱼的内分泌干扰效应和作用机制。结果显示,VTG含量与PFBA和PFBS暴露浓度变化存在剂量-效应关系,雌雄斑马鱼体内血浆及全鱼和头尾匀浆中VTG水平均有上升。PFBA对斑马鱼体内VTG含量存在倒“U”型的剂量-效应关系,而PFBS的VTG含量存在正相关的剂量-效应关系。PFBA不同暴露浓度组对斑马鱼甲状腺素T3、T4水平具有抑制作用,均表现出显著性差异(P<0.01)。PFBS暴露的斑马鱼体内T3和T4的含量存在倒“U”型的剂量-效应关系,高浓度暴露组匀浆中对T3和T4的抑制率最高,达到36.74%和38.20%。结果表明,2种替代化学品PFBA与PFBS对斑马鱼表现出明显的内分泌干扰效应。

油田再生水对不同植物种子萌发的毒性评价

为探讨油田再生水对不同植物种子萌发的影响及评估其毒性,本研究采用种子萌发试验,以黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca elata)、苏丹草(Sorghum sudanense)、旱麦草(Eremopyrum triticeum)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和沙蓬(Agriophyllum squarrosum)为研究对象,研究油田再生水占溶液总体积比例为0%、10%、20%、30%、50%、100%浓度时对不同植物种子萌发的影响。结果表明:黑麦草、高羊茅、苏丹草、旱麦草和盐地碱蓬种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长和根长等指标随油田再生水浓度增加呈先上升后下降趋势,10%再生水浓度处理对黑麦草、高羊茅和苏丹草种子萌发和幼苗生长有显著促进作用(P<0.05),20%再生水浓度处理对旱麦草和盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长有显著促进效果,50%以上油田再生水处理对6种植物种子萌发和生长均有显著抑制作用。通过植物种子根长建立剂量-效应曲得出,油田再生水对黑麦草、高羊茅、苏丹草、旱麦草和盐地碱蓬种子根生长的无观察效应浓度(NOEC)均为10%,半最大效应浓度(EC50)依次为32.87%、33.69%、30.56%、32.34%、38.23%。利用模糊数学隶属函数法评价得出,盐地碱蓬的萌发和幼苗生长受油田再生水的影响最小,对其更具有耐受性。研究结果可为国家建立再生水资源利用相关环境标准提供参考依据。

太湖流域水生生物群落结构与水生态质量状况分析

研究水生态环境功能的整体性是树立一个生命共同体的基础。本研究于2020年,对江苏省太湖流域49个水生态环境功能区水生态监控点位进行水质、底栖动物和浮游植物调查;评价了太湖流域水生态环境功能区底栖动物和浮游植物群落结构和其质量状况,分析了水质目标和水生态质量目标达标情况。研究结果表明,太湖流域57个点位共获得底栖动物物种94种,底栖动物群落前二位优势种为霍甫水丝蚓和河蚬,17个湖库点位共获得浮游植物物种247种,隶属7个门113属,硅藻门57种、蓝藻门51种、绿藻门107种、隐藻门7种、甲藻门9种、裸藻门15种和金藻门1种,优势种属于微囊藻属,太湖流域底栖动物、浮游植物群落结构呈向好发展趋势;太湖流域4个水生态功能分区中底栖动物、浮游藻类质量指数评价等级均为“一般”,均低于水质指数评价等级(“中”~“良”);对照2020年管理目标,太湖流域49个水生态环境功能分区水质目标达标率为81.6%,远高于水生态质量达标率(40.8%)。综上所述,本研究结果表明,水环境管理应尽快从水质目标管理向水质、水生态双重管理转变。

人乳腺癌细胞(MCF-7)中溴代咔唑与雌激素受体和芳香烃受体的交叉作用

卤代咔唑是一类与二噁英结构类似的杂环芳香烃化合物,在环境和生物体内均有检出。研究表明,溴代咔唑(bromocarbazoles,BCZs)是具有代表性的卤代咔唑,有较强的持久性和生物累积性,且在不同生物体内表现出类二噁英毒性以及内分泌干扰效应,对人类的健康有潜在风险。研究表明BCZs可以在不同细胞中分别激活芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)和雌激素受体(estrogen receptor,ER)。乳腺癌的发生发展不仅与ER通路密切相关,也与AhR通路有关,但在乳腺癌细胞中BCZs对2种通路的相互作用机制尚不明确。因此,本研究以BCZs对ER和AhR通路的作用为目标,有助于我们借助不良结局途径(adverse outcome pathway,AOP),从分子层面了解BCZs对乳腺癌细胞毒理学作用机制。实验选取5种BCZs,以ER阳性的人乳腺癌细胞(MCF-7)为研究对象,探究BCZs在MCF-7细胞中对ER和AhR通路的激活作用,并筛选激活能力最强的BCZs,探究2个通路之间的相互作用。结果表明,1,3,6,8-四溴咔唑(1,3,6,8-tetrabromo-9H-carbazole,1368-BCZ)可以同时激活ER和AhR通路,上调ER通路靶基因三叶因子1(trefoil factor 1,tff1)和AhR通路靶基因细胞色素P450酶1A1(cytochrome P4501A1,cyp1a1)和细胞色素P450酶1B1(cytochrome P4501B1,cyp1b1)的表达水平;1368-BCZ对ER通路的激活部分依赖于ahr的介导,而干扰ER通路的激活作用后,AhR通路下游代表性目的基因的表达水平提高。因此,1368-BCZ是一种可以同时激活ER和AhR通路的BCZs,且被激活的ER和AhR通路之间存在相互作用。本实验补充了BCZs在ER阳性乳腺癌细胞中的可能作用机制,为新型污染物BCZs的毒性效应机制研究提供了数据支持。

海南省典型饮用水源地水体与沉积物中抗生素的残留及风险评价

抗生素因其高效性而被大量使用,排放进入环境后成为新污染物,其健康风险日益引起广泛关注。目前在多种环境介质中均检测到抗生素的存在,而海南省尚缺乏有关饮用水源地抗生素污染的数据。本研究选取海南省5个典型饮用水源地采集水样和底泥沉积物样品,分析了5类抗生素(磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类和其他类)的污染水平,并评估水体中抗生素的生态和健康风险。结果表明,在水体中共检出9种抗生素,总浓度范围为2.48~112.87 ng∙L^(-1),主要污染物为磺胺甲恶唑、氟罗沙星和强力霉素。沉积物中共检出12种抗生素,总浓度范围为3.46~28.92 ng∙g^(-1),主要污染物为氟罗沙星。生态风险评估结果表明,水体中检出的抗生素风险商(RQ)值均<1,未发现单一抗生素在各水源地存在高风险。人体健康风险评估结果表明,各水源地中检出的抗生素健康风险商(RQ_(H))值均远<0.01,对成人和儿童健康造成的损害可忽略。

基于HepG2细胞脂质组学方法对黄浦江水质的综合评价

环境水体中复合污染的毒性识别一直是环境科学界关注的热点。基于代谢组学的生物监测方法通过监测暴露前后生物内源性代谢物的变化,在评估复合污染导致的综合毒性效应中具有广泛的应用前景。本研究从污染物对细胞脂类代谢的影响角度出发,采用体外肝癌细胞(HepG2)暴露和脂质组分析相结合的方法,对黄浦江干流和支流共27个采样点的水质进行了综合评价。研究发现,水样对HepG2细胞的脂代谢影响程度与采样点所属河段紧密相关。黄浦江中游水样对HepG2细胞的平均脂代谢影响程度(3.40%)高于上游(1.65%)和下游(0.78%),而流经城区的支流水样对细胞的脂代谢影响(5.20%)明显高于干流水样(1.80%)。此外,在采集的水样中超过70%的样品都导致HepG2细胞内甘油三酯(TG)大量蓄积,揭示了黄浦江水体中的复合污染物可能诱导肝脏产生脂毒性损伤。本研究为环境水质监测提供新的方法,研究结果为上海市生态环境和水质安全管理部门提供重要的参考信息。

定量有害结局路径(qAOP)评估环境化学物质毒性的研究进展Ⅱ:类二噁英物质及AhR-qAOP

环境中不断检出具有二噁英结构并存在潜在生物毒性的新型污染物类二噁英物质(dioxin-like compounds,DLCs),识别并评估其生态与人体毒性对化学品风险防控具有重要意义。传统的化学品毒性测试方法已不能满足评估大批环境化学物质风险的需求,基于芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)的有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)为准确评估潜在DLCs的生态与健康风险提供了新的策略。为指导预测新型DLCs的毒性,需在定性AhR-AOP基础上发展定量AOP。本文综述了AhR-AOP的研究现状,并总结了“AhR激活-胚胎毒性”定量AOP的最新进展,包括定量模型的开发、相关体外测试技术、对新型DLCs和不同物种的危害评估的适用性等。最后探讨了AhR-qAOP发展过程中的问题与潜在解决方案,对其应用于DLCs生态危害与风险评价的前景进行了展望。

水产动物模型的建立及在病害防控上的研究进展

近年来,水产动物模型在鱼病防控方面的应用越来越广泛。其具备遗传背景清晰、条件可控性强等优点,是鱼病防控基础研究的有效工具之一。本文论述了水产动物模型的建立方法以及在鱼类疾病病原分析、疫苗开发和水质监测方面应用的研究现状,并对水产动物替代模型的发展前景做了简要论述。

重庆市典型行业废水中16种全氟化合物污染特征

为了解重庆市不同行业废水中全氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的污染状况,在该市范围内选择橡胶制造业、塑料制品制造业、涂料制造业、印刷业、造纸和纸制品业、电气机械和器材制造业、电子设备制造业、汽车制造业、纺织业、医药制造业和化学纤维制造业11个典型行业的26家企业为调查对象,对企业污水处理设施进、出口废水中PFASs的污染水平进行研究。结果显示,16种PFASs在进、出水中均有不同程度的检出,检出率介于3%~100%之间,进、出水中PFASs总含量(∑_(16)PFASs)范围分别为12.4~38484 ng·L^(-1)和10.0~48677 ng·L^(-1),污染水平呈现中链>短链>长链的趋势。其中全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)是废水中最主要的污染物,分别占进水中∑_(16)PFASs的50.8%和21.4%,出水中∑_(16)PFASs的54.4%和20.3%。Spearman相关性分析显示,进出水中短、中链PFASs之间具有明显的正相关关系(P<0.05),表明两者有相似的污染来源和环境行为。比较进出水中PFASs的污染特征可知,企业污水处理设施对长链PFASs具有相对较好的去除效果,而对短、中链污染物的去除效率十分有限。26家企业废水与长江流域重庆段水体中PFASs的组成情况相类似,均以PFOA为首要污染物,且大部分出水中PFASs污染水平明显高于附近流域,表明工业废水很可能是重庆市地表水中PFASs的重要来源之一,因此工业废水中PFASs的治理需要引起重视。

多组学技术应用于化学品风险评估的研究进展

随着进入到环境中的化学品种类和数量日益增加,化学品风险评估面临着越来越大的挑战。传统的化学品风险评估方法依赖于动物实验,无法对大量化学品的毒性进行高效检验与预测,并且缺少对机制的研究。多组学技术是多种高通量组学技术的联合应用,主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等,可以更加快速、准确地分析化学品毒性,预测化学品潜在风险。随着毒理机制研究的不断深入,生物信息数据的大量收集,以及数据处理软件的持续改进,多组学在化学品风险评估中必将起到越来越重要的作用。本文综述了应用于化学品风险评估中的主要组学技术、研究现状以及所面临的挑战,为未来的研究和发展方向提供参考。

城市污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗生素抗性基因的产生特征

胞外抗生素抗性基因是抗性基因的重要存在形式,可能通过转化重新进入细胞表达抗药性。因此其具有严峻却隐蔽的健康风险,且不同形态胞外抗生素抗性基因的风险存在显著差异,然而当前针对胞外抗性基因风险的研究极为稀少。本研究以序批式活性污泥反应器(SBR)为例,考察了污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗性基因产生的时空特征,以及曝气强度和污泥负荷的影响。结果表明,SBR启动期2种胞外抗性基因均大量产生,且游离型胞外抗性基因的增加倍数和持续时间高于结合型;稳定运行后2种胞外抗性基因的丰度显著下降。从胞内外抗性基因的比重来看,好氧阶段以胞外抗性基因为主,且游离型胞外抗性基因比例达60%以上;厌氧阶段以胞内抗性基因为主,且结合型胞外抗性基因比例升高(7.5%~31.9%);出水中游离型胞外抗性基因占据绝对优势,比例达66.5%~86.9%。曝气强度提高使2种胞外抗性基因丰度显著提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(2.2倍~12.2倍)高于结合型(2.1倍~6.2倍)。污泥负荷提高同样导致2种胞外抗性基因丰度提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(1.3倍~7.8倍)低于结合型(1.9倍~13.3倍)。研究表明,大量胞外抗性基因将在污水生物处理过程中产生,并随污水排放至环境中,是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源之一。

典型环境污染物对肠道菌群的影响及机制研究进展

随着环境污染日益严重,国内外有关环境污染物导致健康风险的毒性机制研究已引起广泛关注。然而,环境污染物对机体肠道菌群结构、功能的改变及其对毒性效应的调控作用研究尚处起步阶段。本综述在归纳近年来国内外人体及模式生物的肠道菌群研究进展的基础上,重点阐述了以重金属污染物、微纳米颗粒污染物、持久性有机污染物以及抗生素为代表的典型环境污染物对肠道菌群结构、组成、数量以及代谢等的影响,总结了肠道菌群在机体毒性效应中潜在调控作用,为后续肠道菌群在环境污染物毒理学效应及人类健康风险方面的系统研究提供理论参考。

新型全氟和多氟烷醚类化合物的环境分布与毒性研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类应用广泛的有机物,传统PFASs的代表性化合物包括全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等。PFOS和PFOA因环境持久性、生物累积性和多种潜在毒性已被《斯德哥尔摩国际公约》列入禁用和限用名录,从而催生了全氟和多氟烷醚类化合物(PFPEs)等替代品的研发应用。近年来,多种PFPEs替代品在人体及饮用水中被频繁检出,引起环境科学界对其安全性的关注。笔者综述了PFPEs的主要类型、环境介质分布和生物毒性等的最新研究进展,并展望了其安全性研究中有待解决的问题。

重庆长江流域水体中8种典型环境雌激素污染特征

选择重庆市长江流域为研究区域,调查平水期和蓄水期水体中8种典型环境雌激素雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、己烯雌酚(DES)、炔雌醇(EE2)、4-壬基酚(4-NP)、4-辛基酚(4-t-OP)和双酚A(BPA)的浓度、组成和分布特征,并对其雌激素活性进行风险评价。结果表明,重庆市长江流域水体中除E2外,其余7种环境雌激素均有检出,总浓度范围为46.16~10985.79 ng·L^-1,主要污染物为4-NP和BPA。平水期4-t-OP、BPA浓度显著高于蓄水期,而4-NP则相反。空间分布上,各采样位点的环境雌激素污染状况相差较大,并未表现出明显的流向变化趋势或干支流差异。风险评估结果表明,平水期52%的位点及蓄水期22%的位点雌激素总活性高于1 ng·L^-1,提示具有高雌激素活性风险,其中,E1为平水期主要雌激素活性贡献物质,而4-NP为蓄水期主要雌激素活性贡献物质。

基于PBPK模型评价三氯乙烯的职业暴露健康风险

三氯乙烯(TCE)作为脱脂和清洗剂被广泛应用于五金、电镀和电子等行业。TCE的职业暴露会产生一系列健康风险,包括过敏症和致癌等。2012年TCE被美国环保局(US EPA)和国际癌症研究机构列为1类致癌物。采用吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法分析了大连市某企业车间生产工况下空气中TCE浓度。基于生理学的药代动力学(PBPK)模型预测了呼吸暴露途径下TCE在职业工人体内组织中的动态分布、代谢产物生成情况和致癌风险。TCE在不同组织中预测的最大浓度呈现出脂肪>肠>充分灌注室>支气管>非充分灌注室>肝脏>静脉血>动脉血的趋势。预测的与致癌有关的代谢产物最大浓度表现为三氯乙酸>二氯乙酸>三氯乙醛>S-二氯乙烯基-L-半胱氨酸。在监测的TCE水平(39.2±24.4)μg·m^3下,暴露8 h·d^1,连续暴露20年,基于外暴露评价的职业工人致癌风险均值为1.31×10^5,该暴露水平下,基于PBPK模型预测的TCE内暴露与外暴露计算的致癌风险水平相近,但基于具有致癌性主要代谢产物的内暴露致癌风险值是外暴露风险值的1.17~1.73倍。TCE的暴露水平越高,基于内暴露方法和外暴露方法的致癌风险评价结果差异越大。敏感性分析表明,心输出血流量和充分灌注室血流量对PBPK模型输出结果具有重要影响。不确定性分析表明,模型参数变化会显著地影响PBPK模型输出结果,但变异在可接受水平。本研究结果说明,评价TCE暴露对人的致癌风险需要考虑其在体内的分布和代谢过程。

磁性纳米颗粒对不同模式生物的毒性研究

磁性纳米颗粒在生物医学等领域应用广泛,而其毒性研究尚未深入,对生物的影响及作用机制仍未阐明。本文综述了磁性纳米颗粒近年来对于细胞、鼠、家兔和秀丽隐杆线虫的毒理学研究,为磁性纳米颗粒的应用提供参考。

水体突发污染事件在线生物监测技术的发展和应用分析

自1800s以来,经过2个世纪的发展,针对水体突发污染事件的在线生物监测技术越来越完善,其所采用的分析指标主要包括生物行为变化(1900s 至目前)、生物新陈代谢变化(1800s 至目前)和生物电变化(1980s 至目前)等3种,其中,应用最广泛、发展最完善的为基于生物行为指标的在线生物监测技术。进入21世纪以来,在线生物监测技术得到快速发展和普遍应用。中国、美国、德国、韩国和瑞典等国家已经大规模应用基于不同生物指标的在线生物监测技术,以实现对水体突发污染事件的有效监管。随着计算和分析技术的进一步发展,在线生物监测技术也会越来越完善,在维持社会稳定、保证经济可持续发展以及保障人民饮水安全方面将会发挥越来越重要的作用。

PM_(2.5)和甲醛联合暴露致小鼠肺损伤及其分子机制的研究

我国城市当前普遍存在室外大气PM_(2.5)与室内甲醛(FA)联合污染状况,二者均被报道在单独暴露下可以导致肺损伤并诱导和诱发哮喘的急性发作,但其联合污染的具体效应,以及分子机制目前尚不清楚。为探究PM_(2.5)和/或甲醛暴露对小鼠的肺损伤及其可能的机制,分别将雄性Balb/c小鼠分为以下6组:对照组,AZD8055组,PM_(2.5)组,FA组,PM_(2.5)+FA组,PM_(2.5)+FA+AZD8055组。染毒结束后,观察肺组织病理学变化;检测肺组织氧化损伤,活性氧(reactive oxygen species,ROS),还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量,DNA损伤,DNA-蛋白质交联(DNA-protein crosslink,DPC)系数和8羟基脱氧鸟苷(8-OH-d G)的含量,以及细胞凋亡、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)的含量。结果表明,当吸入气态甲醛浓度为3 mg·m-3,气道滴注PM_(2.5)浓度为2.5 mg·m L-1时,肺组织出现不同程度的支气管重塑和炎症细胞浸润。ROS显著上升,GSH显著下降,DPC、8-OH-d G以及Caspase-3都显著上升。添加AZD8055后,肺组织损伤效应更加显著。PM_(2.5)复合甲醛的暴露导致小鼠肺损伤具有协同作用,氧化应激及其下游的DNA损伤可能是甲醛联合PM_(2.5)致小鼠肺损伤的一种重要机制。