氨基甲酸酯类农药对蛋白核小球藻联合毒性作用特点及机制

氨基甲酸酯类农药广泛应用于农业生产中,其在环境中的残留及其对非靶标生物的毒性作用引起关注。以5种氨基甲酸酯类农药包括残杀威、灭多威、抗蚜威、涕灭威和呋喃丹为研究对象,以蛋白核小球藻为受试生物,应用微板毒性分析法系统测定每种农药及其五元混合物对蛋白核小球藻在不同暴露时间(12、24、48、72和96 h)的生长抑制作用,并同步分析农药对蛋白核小球藻的生理特性如叶绿素含量、蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,5种农药对蛋白核小球藻的浓度-效应均具有明显的时间依赖性,农药抗蚜威在中低浓度促进绿藻生长,呈现非单调J型浓度-效应曲线(CRC)特征,其余4种农药的CRC呈现经典S型;以半数效应浓度的负对数(p EC50)为毒性大小指标,5种农药在96 h时毒性大小为:呋喃丹(p EC50=3.43)残杀威(p EC50=2.76)抗蚜威(p EC50=2.12)灭多威(p EC50=2.11)涕灭威(p EC50=1.89)。浓度为EC50的5种农药处理后的蛋白核小球藻中叶绿素和蛋白质含量随暴露时间的延长而减少,但不同农药处理的绿藻中叶绿素和蛋白质含量减少率随暴露时间延长变化趋势稍有不同; SOD酶活性随着暴露时间延长逐渐下降,MDA含量逐渐增加,这说明藻细胞受到破坏,脂质过氧化的损害程度超过细胞修复能力,SOD活性被抑制,细胞的抗氧化能力下降,藻细胞内的H2O2不断积累,导致MDA含量升高。五元混合物对蛋白核小球藻的毒性也具有一定的时间依赖性,并表现出刺激作用,即hormesis现象,且混合物毒性与组分浓度比具有良好的线性相关性;暴露于混合物的小球藻均在96 h出现了刺激效应,其叶绿素与蛋白质含量随暴露时间延长不断增加,SOD活性不断升高,MDA含量不断减少;五元混合物均在96 h呈现出拮抗作用,且与混合物的浓度和组分浓度比相关。     

蛋白核小球藻与邻苯二甲酸二甲酯的相互作用研究

本文运用评价化学品对藻类毒的标准方法，得出邻苯二甲酸二甲酯对蛋白核小球藻的９６ｈ ＥＣ５０为３１３ｍｇ／ｌ。实验结果表明，蛋白核小球藻对邻苯二甲酸二甲酯有明显的富集与降解作用，富集量２４ｈ最大达１５．３６ｍｇ／ｇ，此后随时间的延长而逐步降低。５ｄ降解率为６６．８％。在对实验结果分析的基础上，提出了蛋白核小球藻对邻苯二甲酸二甲酯的二级降解反应动力学方程为－ｄｃ／ｄｔ＝ＫＮｒ，用此方程计算邻苯二甲酸二     

蛋白核小球藻与单甲脒的相互作用

本文运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法，得出单甲脒抑制蛋白核小球藻（Ｃ．ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ ｃｈｉｃｋ）生长的９６ｈ－ＥＣ５０为３．５ｍｇ．１＾－１。实验结果表明，在单甲脒初始浓度分别为３，５，１０和２０ｍｇ．１＾－１条件下，蛋白核小球藻都不具备降解单甲脒的能力。     

脱水红霉素对蛋白核小球藻的生态毒性效应研究

脱水红霉素是环境中普遍存在的一种大环内酯类抗生素,其生态毒性效应尚不明确。因此,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenlidosa)为受试生物,研究了脱水红霉素对绿藻的生长、叶绿素a含量、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,脱水红霉素对蛋白核小球藻的生长具有抑制作用,且随暴露浓度的升高而增强。脱水红霉素对蛋白核小球藻的96 h比生长率半数抑制浓度(E_rC_(50))和生长量半数抑制浓度(E_yC_(50))分别为0.267和0.117 mmol·L~(-1),属于中-低毒物质。脱水红霉素暴露对蛋白核小球藻的叶绿素a含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和MDA含量具有重要影响。叶绿素a含量随脱水红霉素浓度升高而降低; SOD酶活性升高,但与脱水红霉素浓度之间不存在剂量效应关系,CAT酶活性和MDA含量随脱水红霉素升高而升高,说明脱水红霉素对蛋白核小球藻具有氧化胁迫效应。暴露96 h后,藻液中脱水红霉素的去除率随其初始浓度增加而增加,在脱水红霉素初始浓度为0.87 mmol·L~(-1)时,其去除率可达到43%。研究结果可为脱水红霉素的生态风险评估提供理论依据。     

离子液体与有机磷农药间的毒性相互作用

"绿色"溶剂离子液体(ILs)与其他污染物之间的毒性相互作用已有报道,但相关数据仍较为缺乏。以7种具有不同阴阳离子组成的ILs:溴化丁基吡啶(IL1)、氯化丁基-2,3-二甲基咪唑(IL2)、丁基-3-甲基咪唑翁磷酸盐(IL3)、丁基-3-甲基咪唑正辛基硫酸(IL4)、丁基-2,3-二甲基咪唑二乙二醇单甲醚硫酸盐(IL5)、辛基-3-甲基咪唑二乙基醚单甲磺硫酸(IL6)和氯化己基-3-甲基咪唑(IL7),与5种有机磷农药(OPs):敌敌畏(DIC)、乐果(DIM)、草甘膦(GLY)、久效磷(MON)和磷胺(PHO),作为混合物组分,以等效应浓度比射线法设计7种ILs分别与5种OPs等EC_(50)配比的35组二元混合物,应用微板毒性分析法(MTA)测定这些混合物对青海弧菌Q67的毒性,以浓度加和(CA)和独立作用(IA)为参考模型分析毒性相互作用。结果表明,不同的IL-OP混合物呈现的作用类型不同:如IL1-DIM、IL2-DIM、IL3-DIM、IL6-DIM、IL2-MON和IL7-DIM的混合物呈明显的拮抗作用;IL3-DIC和IL2-GLY的混合物呈明显的协同作用;IL5-DIM和IL4-MON的混合物在较高浓度区呈拮抗作用;而IL3-GLY和IL6-DIC的混合物在较高浓度区呈协同作用;其余的混合物则为加和作用。     

抗生素与重金属对蛋白核小球藻时间依赖协同作用的动态定量表征

以硫酸阿米卡星(Amikacin sulfate,AMI)、五水合氯化镉(CdCl2·2.5H2O,Cd)、四水合氯化锰(MnCl2·4H2O,Mn)和七水合硫酸锌(ZnSO4· 7H2O,Zn)为研究对象,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,Cpyrenoidosa)为指示生物,采用均匀设计射...     

几种抗生素对蛋白核小球藻的时间毒性微板分析法

抗生素在不同的暴露时间可能具有不同的毒性变化规律。本文以蛋白核小球藻(C.pyrenoidosa)为受试生物,96孔微板为暴露实验载体,5种抗生素硫酸安普霉素、氯霉素、双氢链霉素、硫酸新霉素和硫酸链霉素为研究对象,通过在C.pyrenoidosa生长周期内选取6个暴露时间节点(即0、12、24、48、72和96 h),建立了抗生素在不同暴露时间对C.pyrenoidosa生长抑制毒性的微板测试方法(简称T-MTA),并应用T-MTA方法系统测定了5种抗生素对C.pyrenoidosa在不同暴露时间的生长抑制毒性。结果表明,抗生素对C.pyrenoidosa生长抑制毒性具有明显的时间依赖特征,即在开始的时候基本无毒性,而后毒性迅速增加,然后毒性增加速度减慢;不同抗生素的毒性随着暴露时间的延长增加速率不同;同一暴露时间内,5种抗生素对C.pyrenoidosa的毒性大小不同;且毒性顺序随着暴露时间延长而发生变化。     

乙草胺对蛋白核小球藻的毒性效应研究

乙草胺是我国使用量最大的除草剂之一,在水体中广泛存在。已有研究证明,乙草胺对人类、老鼠和鱼类具有毒害效应,而关于其对浮游植物影响的研究较少。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为模型,使用1～10 000μg·L~(-1)的乙草胺对其进行7 d的暴露实验,考察小球藻生长性能、叶绿素含量、光合作用产氧量以及光合作用相关基因(pbsA、rbcL和rbcS)表达的变化。结果表明,较低浓度的乙草胺可刺激蛋白核小球藻生长,而较高浓度乙草胺则会抑制其生长;并且乙草胺会通过影响小球藻叶绿素的含量而影响光合作用产氧量;小球藻光合作用相关基因pbsA、rbcL和rbcS表达大多显著上升,这可能是对乙草胺胁迫响应的反馈调节。研究表明,乙草胺会对蛋白核小球藻的生长及光合作用产生影响。     

2种类型多壁碳纳米管对蛋白核小球藻的毒理研究

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,其不可避免会进入水环境中,对水生生态系统造成潜在影响。多壁碳纳米管(P-MWCNTs)和羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为纳米材料的典型代表,应用非常广泛,其潜在的环境效应受到人们越来越多的关注。为此,本文以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)作为受试生物,通过暴露实验,研究了P-MWCNTs和MWCNTs-OH对蛋白核小球藻的生物学效应。研究结果表明：1)当P-MWCNTs浓度≤10 mg·L-1、MWCNTs-OH≤20 mg·L-1浓度时对蛋白核小球藻生长未造成影响;2)暴露96 h后,当P-MWCNTs≤10 mg·L-1、MWCNTs-OH浓度≤20 mg·L-1时,蛋白核小球藻细胞可溶性蛋白质含量增加,当P-MWCNTs浓度≥20 mg·L-1、MWCNTs-OH浓度≥40 mg·L-1时,2种类型MWCNTs均对蛋白核小球藻造成毒性效应;3)随着2种类型MWCNTs浓度的增加,蛋白核小球藻细胞总抗氧化能力(T-AOC)值减少,蛋白核小球藻细胞丙二醛(MDA)含量显著增加,细胞的健康程度逐渐恶化,细胞结构受到严重损伤;4)MWCNTs-OH比P-MWCNTs具有更好的生物相容性。     

重金属与有机磷农药二元混合物对卤虫联合毒性的评价及预测

重金属和有机磷农药污染物在水域环境中普遍存在。以卤虫(Artemiasalina)为受试生物,采用固定浓度比法,研究了重金属Zn、Cd与辛硫磷和敌百虫2种农药以毒性单位比为4∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶4构成的二元混合体系对卤虫的联合毒性,采用等效线图解法判定毒物间的相互作用类型。同时,基于单一化合物的浓度-效应曲线,运用浓度加和(CA)和独立作用(IA)2种模型对不同配比二元混合物的联合毒性进行预测。结果表明,Zn-Cd混合物联合毒性随Zn比例的增加而增强。低Zn比例的混合物(1∶4、2∶3)表现为拮抗效应,中、高Zn比例的混合物(1∶1、3∶2和4∶1)为加和效应。5种不同配比的有机磷农药混合物均表现为加和效应。金属-农药混合物则均为拮抗作用。模型预测结果表明,CA能够较好地预测辛硫磷与敌百虫二元混合物的联合毒性,而IA则更适用于对金属-农药混合物联合毒性的预测。以上结果表明,混合体系中各组分的比例是影响联合毒性的因素之一,毒性评估时应该充分考虑其影响。CA及IA模型同样适用于评估和预测包含相同或完全独立作用机制组分的混合物对非单细胞生物体(如卤虫)的联合毒性。     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻的生物学效应研究

纳米二氧化铈(CeO_2)在被广泛使用的同时,其潜在的环境效应也受到人们越来越多的关注。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为实验材料,研究纳米CeO_2的生物学效应,为探索纳米材料对微藻的生物学效应提供理论基础和数据支持。研究结果显示:1)纳米CeO_2在低浓度(≤80 mg·L~(-1))时可促进蛋白核小球藻的生长及色素、可溶性蛋白等的合成,但在高浓度(80 mg·L~(-1))下具有毒性效应;2)低浓度纳米CeO_2可诱导藻细胞合成超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等可溶性蛋白,以抵御纳米CeO_2的胁迫;但在高浓度时又会降低SOD活力;3)随着纳米CeO_2浓度的升高,藻细胞中丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量显著增加,说明藻细胞中活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能,使细胞遭受严重损伤。     

5氟尿嘧啶对蛋白核小球藻和羊角月芽藻生长及叶绿素含量的影响

近年来,抗癌药的环境污染特征及其生态风险引起了广泛关注。为获取典型抗癌药5氟尿嘧啶的基础生态毒性数据,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和羊角月芽藻(Selenastrum capricornutum)为受试生物,考察了5氟尿嘧啶对2种绿藻的生长和叶绿素含量的影响。结果表明,5氟尿嘧啶对蛋白核小球藻和羊角月芽藻的生长具有抑制作用,随着暴露浓度升高,细胞生长抑制率增强。5氟尿嘧啶对2种绿藻的96 h半数抑制浓度(EC50)分别为450.36 mg·L~(-1)和692.30 mg·L~(-1),属于低毒性物质。暴露96 h后,低浓度5氟尿嘧啶(32 mg·L~(-1))对蛋白核小球藻和羊角月芽藻叶绿素含量有一定的促进作用,高浓度5氟尿嘧啶(32~500 mg·L~(-1))则抑制了2种绿藻的叶绿素含量,且两者具有明显的负相关关系。和叶绿素b相比,叶绿素a对5氟尿嘧啶胁迫更为敏感。     

2种经典模型对抗生素与重金属锌的蛋白核小球藻时间依赖联合毒性作用的评估比较

污染物在环境中普遍以混合物的形式存在,其累积毒性与毒性相互作用具有潜在的环境风险。因此,本研究以水环境中普遍存在的氨基糖苷类抗生素(硫酸链霉素、硫酸安普霉素和双氢链霉素)和重金属锌(Zn)为目标污染物,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,C. pyrenoidosa)为指示生物,应用直接均分射线法设计3种抗生素与Zn的3个二元混合物体系,应用时间毒性微板分析法系统测定3种抗生素和重金属Zn及其二元混合物射线的时间-浓度-毒性数据,以浓度加和(concentration addition,CA)与独立作用(independent action,IA)为标准加和参考模型,分析混合物毒性相互作用及其随时间变化规律。结果表明,随着暴露时间延长,3种抗生素和重金属Zn对C. pyrenoidosa的毒性逐渐增强; 2种模型对3个二元混合物体系的毒性相互作用评估基本一致,即在低浓度区域始终呈现加和作用,而在高浓度区域随暴露时间延长由协同作用逐渐转变为加和作用;而对于同一混合物体系,CA和IA模型预测毒性之间的差距随着浓度增加而增加,且IA预测曲线始终位于CA预测曲线上方,显示了IA模型在评估具有相异组分混合物的毒性时较CA模型接近实际观测值。     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

壬基酚在蛋白核小球藻和大型溞体内的富集与传递

为探究壬基酚(nonylphenol,NP)在水生生物中的富集传递效应,选择以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为研究对象,开展蛋白核小球藻对NP的富集效应实验,及NP在蛋白核小球藻和大型溞体内的传递效应实验。研究结果表明,NP对蛋白核小球藻的96 h半数效应浓度(96 h-EC50)为3.13 mg·L~(-1),对蛋白核小球藻的生长和叶绿素含量的影响呈现明显的剂量-时间效应。NP对大型溞的48 h半数效应浓度(48 h-LC50)为37.41μg·L~(-1),属于高毒类化合物。蛋白核小球藻暴露于0.05 mg·L-1NP 4 h后,其生物富集系数(BCF)为5 144.93,富集量为252.2μg·g~(-1),在12 h内对NP的生物富集系数(BCF)最高达12 053.64,富集量为1 181.73μg·g~(-1)。以0.05 mg·L-1NP中暴露4 h后的蛋白核小球藻为饵料投喂大型溞7 d后,大型溞体内NP富集量最高达3.6μg·g~(-1)。0.05 mg·L~(-1)NP直接暴露组大型溞暴露10 d后,大型溞体内NP富集量最高达4.02μg·g~(-1)。蛋白核小球藻对NP具有较强的富集能力,能够通过摄食过程将NP传递到大型溞,经传递的NP能够显著抑制大型溞的生长、繁殖、摄食等生命活动。论文为评估NP在水生生态系统中的污染风险和富集传递效应提供了一定的参考依据。     

10种常用农药对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)的急性毒性效应

为了评价农药对土壤无脊椎动物种群的生态风险,采用OECD标准滤纸法和人工土壤法测定了10种常用农药对蚯蚓(Eisenia foetida)的急性毒性效应。采用滤纸法,48h测定结果表明,4种氨基甲酸酯类(异丙威、甲萘威、速灭威和丁硫克百威)和2种有机磷类(毒死蜱和哒嗪硫磷)农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为3.50(2.77～4.44)～72.42(59.58～88.05)μg·cm-2)明显高于3种昆虫生长调节剂(噻嗪酮、虫酰肼和呋喃虫酰肼)和吡蚜酮对蚯蚓的急性毒性(其LC50值>629.1μg·cm-2)。采用人工土壤法,14d测定结果表明,上述4种氨基甲酸酯类农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为59.61(55.13～64.44)～134.1(127.0～141.5)mg·kg-1)明显高于上述2种有机磷类农药和其他农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为193.0(180.1～206.8)～386.4(359.7～414.2)mg·kg-1)。上述结果表明,不同类型的农药对蚯蚓的毒性存在较大差异,且同一类型的不同农药品种对蚯蚓的毒性也存在较大差异。总体来看,氨基甲酸酯类农药比其他类型的农药对蚯蚓具有更高的毒性。根据《化学农药环境安全评价试验准则》,本研究采用人工土壤法测定的所有农药对蚯蚓均为低毒级。