环境浓度下邻苯二甲酸二乙酯对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应

DEP (diethyl phthalate,邻苯二甲酸二乙酯)是一种在环境中普遍存在的具有潜在神经和生殖毒性的增塑剂,其会干扰环境生物的发育水平、运动行为及生化水平.以秀丽隐杆线虫的体长、体宽、头部摆动频率及生化指标作为测试终点,评估环境中DEP对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应.在不同环境浓度(0、0.000 2、0.002、0.02、0.2、2 mg/L)的DEP溶液中,对秀丽隐杆线虫进行不同时间(24 h、72 h和10 d)的暴露试验.结果表明:①在不同浓度DEP溶液中暴露24 h后,秀丽隐杆线虫的发育水平均未受到显著影响(P>0.05).②在不同浓度DEP溶液中暴露72 h后,秀丽隐杆线虫的发育水平受到干扰.与对照组相比,在DEP浓度最高(2 mg/L)时,秀丽隐杆线虫体长下降了3.21%(P < 0.05);在DEP浓度为0.000 2 mg/L时,秀丽隐杆线虫的体宽呈上升趋势,且头部摆动频率明显加快了5.52%(P < 0.01),秀丽隐杆线虫的发育水平受到显著抑制.③在不同浓度DEP溶液中暴露10 d后,与对照组相比,秀丽隐杆线虫的体长、体宽和头摆频率均出现下降;在DEP浓度为2 mg/L时,秀丽隐杆线虫体内活性氧自由基、脂褐素和细胞凋亡水平累积均增长显著,出现氧化应激损伤.研究显示,不同环境浓度的DEP溶液会对秀丽隐杆线虫产生一定的毒性影响,且不同暴露时间和暴露浓度产生的毒性影响也存在一定差异.      

用秀丽小杆线虫监测厦门岛海水水质

首次采用野生型秀丽小杆线虫( Caenorhabditis elegans )与带有HSP16启动子的转基因虫株分别对厦门岛附近5个站位的表层水样污染程度进行了监测,二者研究结果具有相关性,但采用转基因秀丽小杆线虫大大缩短了监测时间,提高了灵敏度.这是国内应用模式生物秀丽小杆线虫对环境及污染物的监测研究的首次报道.     

久效磷对秀丽隐杆线虫运动、学习和觅食行为的影响

久效磷(MCP)是一种广谱类内吸附性有机磷农药和潜在的神经毒剂,能够对非靶生物产生神经毒性作用,而行为毒性是神经毒性的主要表现形式. 以运动、学习与觅食行为、乙酰胆碱酯酶活性为指标,研究了久效磷对非靶生物——秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,下称线虫)行为的影响. 结果显示:经0.5、5.0和50.0 mg/L久效磷暴露后,各暴露组线虫头部摆动和身体弯曲频率均极显著降低,0.5 mg/L暴露组线虫向前摆动频率显著减少,5.0和50.0 mg/L暴露组线虫向前摆动频率极显著减少;5.0和50.0 mg/L暴露组线虫在NaCl存在和缺少食物条件下,对NaCl的趋向性极显著升高;与对照组相比,50.0 mg/L暴露组线虫菌落接触率在2、4、6、8 h时均显著降低,在24 h时极显著降低;各暴露组线虫的乙酰胆碱酯酶活性均受到极显著抑制. 表明久效磷能够导致线虫运动、学习与觅食行为的严重缺陷,乙酰胆碱酯酶活性抑制与久效磷对线虫运动行为的影响呈正相关,与其学习行为的影响呈负相关.      

环境持久性自由基及其介导的生物学损伤

近年来,新型环境风险物质环境持久性自由基（EPFRs）被发现广泛分布于不同来源的环境介质中,如燃烧颗粒物、土壤/沉积物、天然有机质等.因其稳定性、持久性,且可以随着环境介质迁移和转化,EPFRs的生态环境风险可能被忽视.基于此,本文系统总结了存在于环境介质中的EPFRs,并归纳其分布特征;阐述了其介导的组织损伤,包括肺损伤、心血管损伤、神经毒性损伤、DNA以及细胞色素等生物大分子损伤;详述了主要由氧化应激、炎症、免疫反应以及代谢异常引起的损伤机理;最后,总结并展望了有关研究所存在的问题和未来研究方向,以期为EPFRs的生态健康风险评价和政策标准制定提供参考.     

重金属对秀丽隐杆线虫繁殖的影响

为了探究重金属单独及联合暴露对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)繁殖的影响及其作用机制,采用96孔板液相暴露试验,以环境相关浓度(0.1~50.0 μg/L)的Cd、Hg、Pb暴露同步化处理秀丽隐杆线虫,24 h后统计其怀卵数及阴门畸形率,以及连续记录72 h内子一代秀丽隐杆线虫的个体数,最后利用2×2析因设计方差分析阐明重金属的两两联合作用模式. 结果表明:与对照组相比,Cd、Hg、Pb单独及联合暴露对秀丽隐杆线虫的繁殖具有显著抑制作用,ρ(Cd)为50.0 μg/L、ρ(Hg)为10.0 μg/L、ρ(Pb)为50.0 μg/L暴露组秀丽隐杆线虫子一代数量分别降低了43.5%、33.8%、51.0%;Cd-Hg暴露组〔当ρ(Cd)、ρ(Hg)分别为50.0、10.0 μg/L时〕、Hg-Pb暴露组〔当ρ(Hg)、ρ(Pb)分别为10.0、50.0 μg/L时〕、Cd-Pb暴露组〔当ρ(Cd)、ρ(Pb)分别为50.0、50.0 μg/L时〕秀丽隐杆线虫子一代个体数分别降低了44.7%、61.0%、53.3%. 进一步研究发现,Cd、Hg、Pb单独及联合暴露会引起秀丽隐杆线虫子宫内受精卵数量降低以及产卵器阴门结构畸形率升高. 2×2析因设计方差分析结果发现,Cd、Hg、Pb两两联合暴露对秀丽隐杆线虫的繁殖表现为没有交互作用或者交互方式为拮抗. 研究显示,秀丽隐杆线虫子宫内怀卵数的降低是其子一代数量显著减少的主要原因,而阴门结构的损伤可能使产卵行为受损,从而进一步加剧重金属对秀丽隐杆线虫繁殖的抑制作用.      

利用秀丽小杆线虫Caenorhabditis elegans监测厦门岛海水水质

采用野生型秀丽小杆线虫与带有hsp16启动子的转基因虫株分别对厦门岛附近5个站位的表层水样污染程度进行了监测,并将致死率和染色率的检测结果进行比较.结果表明,秀丽小杆线虫的致死率和染色率具有相关性.应用模式生物秀丽小杆线虫对环境及污染物的监测的方法可行,用转基因的秀丽小杆线虫能够提高检测的灵敏度,缩短检测时间.     

烟梗生物炭持久性自由基反应活性的比较

本研究选用不同热解温度（300,500和700℃）制备的烟梗生物炭,与有机污染物对硝基苯酚（PNP）进行吸附降解反应,探究反应前后烟梗生物炭上持久性自由基（EPFRs）信号强度与其降解有机污染物活性的关系.结果显示：生物炭中EPFRs信号强度随热解温度的升高而从6.155×10⁴升高至1.343×10⁵后降低至5.458×10⁴,而PNP的液相降解率则表现为随热解温度的升高先保持为31%左右不变后下降至14.64%,表明生物炭的EPFRs信号强度与活性并不成正比.300℃热解制备的生物炭中以氧为中心的自由基可以将电子转移给水中的氧分子生成活性氧并促进PNP的降解.而500与700℃热解制备的生物炭中碳为中心的自由基与污染物进行降解反应后生成了新的自由基并被稳定于生物炭表面,导致其自由基信号增强降解活性却大幅下降.     

不同种类食细菌线虫对石油污染土壤微生物的影响

通过在石油污染土壤中接种不同种类食细菌线虫,探究土壤微生物活性和多样性的变化.本试验设置5个处理：杀灭线虫土壤（NFS）、石油污染土壤（SP）、在石油污染土壤中分别接种不同线虫,即秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans,SPN1）、头叶属线虫（Cephalobus persegnis,SPN2）和小杆属线虫（Rhabditis marina,SPN3）.结果表明,经过168d试验,和NFS相比,SP的土壤基础呼吸和脲酶活性增大,而微生物量碳含量和蔗糖酶活性减小.和SP相比,SPN1、SPN2、SPN3的基础呼吸增大,微生物量碳减少了34.59%~72.48%,蔗糖酶活性增加了15.66%~22.89%.SP、SPN1、SPN2和SPN3的微生物的丰富度（S）分别下降了5.00,7.25,2.50和9.75,Shannon-Wiener指数（H'）分别显著下降了0.18,0.15,0.15和0.23.不同种类的食细菌线虫可通过捕食作用对石油污染土壤微生物活性及多样性产生影响并有种间差异,有利于提高石油污染土壤微生物活性,促进石油降解.     

土壤中三价锑的老化对秀丽隐杆线虫毒性的影响

为明确老化过程对土壤外源三价锑〔Sb(Ⅲ)〕毒性的影响,结合土壤中Sb的化学分析和生物毒性测试,以模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为测试生物,研究经Sb(Ⅲ)处理后老化7和56 d的2种土壤(安徽黄棕壤和新疆灰漠土)中不同价态Sb浓度、可提取态Sb浓度以及对线虫生长、生育、繁殖毒性的变化. 结果表明:①经Sb(Ⅲ)处理后老化56 d的安徽黄棕壤和新疆灰漠土中Sb(Ⅴ)的占比均显著高于老化7 d的土壤,与安徽黄棕壤相比,新疆灰漠土中Sb(Ⅲ)能更快地转化为毒性较低的Sb(Ⅴ). ②相较经Sb(Ⅲ)处理后老化7 d的土壤,经56 d老化的安徽黄棕壤和新疆灰漠土中可提取态Sb浓度分别下降了9.3%~36.8%和3.3%~47.0%. ③经Sb(Ⅲ)处理后老化56 d的安徽黄棕壤和新疆灰漠土对线虫生长毒性的EC₅₀(50%效应浓度)值较老化7 d的土壤分别提升1.7和2.3倍,对线虫生育毒性的EC₅₀值分别提升1.1和2.4倍,对线虫繁殖毒性的EC₅₀值分别提升1.2和1.9倍. 研究显示,老化过程可降低土壤中可提取态Sb浓度和毒性较高的Sb(Ⅲ)占比,导致外源Sb(Ⅲ)对线虫毒性的减弱,pH、有机质含量以及铁锰铝氧化物含量对土壤中Sb(Ⅲ)氧化和Sb吸附过程的影响导致外源Sb(Ⅲ)老化效应以及对线虫毒性的差异.      

利用秀丽线虫开展毒性鉴别评价技术研究

水体与沉积物毒性鉴别评价(TIE)技术是近些年来环境科学领域广泛应用的技术。秀丽线虫是目前广泛应用于环境毒物评价与毒理学研究的模式动物。在综述中,总结了利用秀丽线虫进行工业废水毒物鉴别与毒性评价的研究进展,并分析了秀丽线虫应用于TIE技术的优势以及局限性。在此基础上,对秀丽线虫在TIE技术中的进一步应用提出了相应的建议。     

不同污染区巨菌草生物炭内源污染物分布及其生物毒性

由于生物质原料来源广泛,缺乏生物炭内源污染物及其用量限制标准,极有可能将含有高内源污染物的生物炭用于环境修复,产生潜在的环境风险.采用清洁区、中度和重度污染区的巨菌草为原料制备生物炭,考察其内源铜（Cu）和镉（Cd）全量及其酸溶态含量和持久性自由基（PFRs）分布,并研究生物炭浸出液对小麦根伸长抑制率和抗氧化酶活性的影响.结果表明,重度污染区九牛生物炭Cu和中度污染区水泉生物炭中Cd含量分别是清洁区红壤生物炭Cu和Cd的3.73倍和4.43倍,九牛生物炭中酸溶态Cu含量分别是水泉和红壤生物炭的3.32倍和2.84倍,水泉和九牛生物炭中酸溶态Cd含量分别是红壤生物炭的7.95倍和5.11倍.3种生物炭中均含有相邻氧原子以碳为中心的PFRs,表现为：红壤>九牛>水泉.3种生物炭浸出液对小麦根伸长均表现为抑制作用,但均不同程度地提高了小麦幼苗超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,其中九牛生物炭浸出液对小麦根伸长抑制率最高,达到27.7%.本研究表明,生物炭中内源重金属及PFRs等污染物的共同作用对小麦幼苗产生了显著的生物毒性,后期的研究需关注生物炭内源污染物的潜在环境风险,避免产生二次污染等环境问题.     

Enhanced removal of Cr(VI) by biochar with Fe as electron shuttles

Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation. In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of contaminant due to its inherent redox-active moieties. However, the transformation efficiency of inorganic contaminants is generally very limited when the direct adsorption of contaminants on biochar is inefficient. The present study demonstrates the role of Fe ion as an electron shuttle to enhance Cr(VI) reduction by biochars. Batch experiments were conducted to examine the effects of Fe(III) levels, pyrolysis temperature of biochar, initial solution pH, and biochar dosage on the efficiency of Cr(VI) removal. Results showed a significant enhancement in Cr(VI) reduction with an increase in Fe(III) concentration and a decrease of initial pH. Biochar produced at higher pyrolysis temperatures (e.g., 700°C) favored Cr(VI) removal, especially in the presence of Fe(III), while a higher biochar dosage proved unfavorable likely due to the agglomeration or precipitation of biochar. Speciation analysis of Fe and Cr elements on the surface of biochar and in the solution further confirmed the role of Fe ion as an electron shuttle between biochar and Cr(VI). The present findings provide a potential strategy for the advanced treatment of Cr(VI) at low concentrations as well as an insight into the environmental fate of Cr(VI) and other micro-pollutants in soil or aqueous compartments containing Fe and natural or engineered carbonaceous materials.     

不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白（CK）、水稻秸秆生物炭（RSB）、玉米秸秆生物炭（MSB）、小麦秸秆生物炭（WSB）、稻壳生物炭（RHB）和竹炭（BCB）这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量,降低Na⁺含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质（SOM）、速效磷、总磷和无机磷（Al-P和Fe-P）含量,作物产量较当季对照显著提高（P<0.05）,稻壳生物炭在改良酸性土壤理化性质和提高作物产量方面效果较好.     

制备温度对竹炭基生物炭理化特征的影响

生物炭作为新型环境功能材料,在环境污染修复、土壤改良、温室气体减排、强化污水生物脱氮方面应用前景广阔。为探究不同制备温度对竹炭基生物炭理化特征的影响,以竹粉为原料在不同温度条件下制备生物炭,并对其得失电子能力（EEC）、表面官能团及元素组成等进行表征。结果表明:当热解温度从300℃升高到700℃的过程中,电子供给能力（EDC）总体呈先升高再降低的规律,其中300,400℃下热解得到的生物炭EDC最高,分别为0.33,0.35 mmol e-/g,具有更高的强化生物脱氮潜能;600℃下制备的生物炭EDC最低,为0.07 mmol e-/g。由元素含量计算所得的平均氧化度C_ox与EDC的结果相对应。随着制备温度的升高,热解所得生物炭的平均氧化度由负值变为正值,300,400℃下热解得到的生物炭的C_ox为负值,表明300,400℃条件下比500~700℃下所得生物炭还原性更强,氧化性更弱,即电子供给能力（EDC）更大,电子接收能力（EAC）更小。傅里叶红外光谱结果显示,300,400℃下热解所得生物炭羟基含量最高,与其EDC的结果相吻合。     

氨基修饰稻壳生物炭对水溶液中铀的吸附动力学特性

为了探究NBC（氨基修饰生物炭）对U（Ⅵ）的吸附性能,通过在BC（未修饰生物炭）上负载氨基的方法得到氨基修饰生物炭,研究BC、NBC对水溶液中U（Ⅵ）的吸附特征,分析生物炭添加量、溶液pH、溶液中阴离子、初始ρ〔U（Ⅵ）〕、吸附时间和吸附体系温度等因素对U（Ⅵ）吸附的影响,筛选最优的吸附条件,并利用SEM（扫描电镜）、FT-IR（傅里叶红外光谱）、XRD（X-射线衍射）、XPS（X-射线能谱）、BET比表面积、元素分析、零点电位（Zeta电势）测定等手段表征BC、NBC的结构特征,并进一步探讨其对U（Ⅵ）的吸附机理.结果表明:①NBC的比表面积和吸附位点显著增加,对U（Ⅵ）的吸附速率和吸附量明显增加,NBC的最大吸附量（69.63 mg/g）大于BC（53.95 mg/g）. ②NBC对U（Ⅵ）吸附的最佳条件为生物炭添加量0.4 g/L、pH 6、初始ρ〔U（Ⅵ）〕20 mg/L、吸附时间1 h、吸附体系温度328 K. ③BC、NBC对U（Ⅵ）的吸附动力学均符合伪二级动力学方程,R2均为0.999;等温吸附过程均符合Sips等温吸附模型,R2均大于0.914.研究显示,NBC的吸附能力强、环境耐受性好,具有很好的应用潜力.      

Enhanced and irreversible sorption of pesticide pyrimethanil by soil amended with biochars

Biochar derived from partial combustion of vegetation is ubiquitous and potentially effective in sequestration of environmental contaminants.Biochars were prepared by burning of red gum(Eucalyptus spp.) woodchips at 450 and 850°C(labeled as BC450 and BC850).These two biochars were found to possess markedly different properties in terms of surface area and porosity.Short-term equilibration tests(24 hr) were conducted to assess the sorption-desorption behavior of pyrimethanil in the soil amended with various amounts of biochar of each type,with a special focus on the desorption behavior of the sorbed pesticide through four times successive desorption by dilution.Sorption coefficient and isotherm nonlinearity of the amended soils progressively increased with the content of biochar in the soil.Biochar BC850 with higher surface area and microporosity showed a stronger effect on the reversibility of sorption pesticide.The soils amended with 5% BC450 and 1% BC850 had nearly the same sorption capacity for pyrimethanil;however,their desorption processes were very different with 13.65% and 1.49% of the sorbed pesticide being released,respectively.This study suggested that biochar in soil could be an important factor for immobilization of a pesticide and thus affecting its environment fate in soil.     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.