基于主成分回归的整合模型预测重金属混合物毒性

为解决CA和IA模型预测结果共线性的问题,基于主成分回归改进已有整合加和模型ICIM,建立新的混合物整合模型（PCR-IAM）,并预测加和、协同和拮抗相互作用的重金属混合物联合毒性.以混合物实验浓度为因变量,浓度加和与独立作用预测混合物效应浓度的主成分回归为自变量,建立了PCR-IAM模型.以4个二元混合物体系（Ni-Fe、Ni-Pb、Ni-Cd和Ni-Cr）共20条混合物射线的联合毒性（共240个样本点）验证PCR-IAM模型的预测能力.结果表明,所有二元混合物的PCR-IAM模型的决定系数（R²）和留一法（LOO）交叉验证相关系数（Q²）值均大于0.95,表明PCR-IAM模型能够准确预测20条加和效应、协同和拮抗作用混合物的联合毒性.因此,经验数学模型PCR-IAM模型可以准确预测加和效应、协同和拮抗作用混合物毒性,为构建更合理的整合模型及环境混合污染物的风险评估提供可靠的技术手段.     

多种环境雌激素对淡水鱼联合毒性作用的预测和评价

为预测和评价多种环境激素对生物的联合毒性效应,通过对雄性鲫鱼卵黄蛋白原诱导作用探讨了17β-雌二醇、17α-乙炔基雌二醇、双酚A、辛基苯酚等几种环境雌激素联合作用的环境影响.确定了每种化合物的剂量-效应曲线,混合物由单个化合物等毒性固定浓度比例混合而成,实验得出的混合物效应与通过浓度相加或反应相加作用模型计算得出的混合物效应比较.结果有很好的一致性.上述结果证明了类雌激素化合物呈现相加作用方式,即使在单独作用无显著效应的较低浓度下也可产生显著的混合物效应,混合物效应可通过两类模型预测.由于环境污染物组成往往不明确,通过浓度相加作用模型预测的结果较为保守,在环境风险评价中更加实用.     

通用浓度加和模型预测有机磷与三嗪农药对绿藻的联合毒性

基于微板藻毒性试验测定5个有机磷农药与4个三嗪类农药的单个及联合毒性.根据半数效应浓度(EC50),对斜生栅藻96h生长抑制的毒性大小顺序为:西草净>阿特拉津>扑灭通>苯嗪草酮>草甘膦>敌敌畏>磷胺>乙酰甲胺磷>甲胺磷.这表明直接干扰光合作用电子传输的三嗪除草剂的藻毒性明显大于有机磷农药.以通用浓度加和作为参考模型,三嗪类农药按EC50和EC10(10%效应浓度)浓度比的混合物对斜生栅藻呈现加和毒性.有机磷农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度呈现加和毒性,在高浓度呈现协同毒性.有机磷与三嗪类农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度为加和毒性,在高浓度为协同毒性.     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

铜和异噻唑啉酮类化合物对大型溞的联合毒性研究

异噻唑啉酮类化合物在杀菌、海洋防污等领域的广泛使用和长期排放,对非靶标生物造成了极大的风险 .铜是海洋防污中应用最为广泛的无机活性物质和杀菌灭藻剂中常用的稳定剂 . 因此,研究铜和异噻唑啉酮类化合物的联合毒性效应有着重要的生态意义 . 本研究测定了CuCl₂、甲基异噻唑啉酮(MIT)和 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)对大型溞(Daphnia Magna)的一元、二元急性毒性,以毒性单位(TU)和混合毒性指数(MTI)评价混合物的作用类型 .选取浓度加和(Concentration Addition,CA)模型与独立作用(Independent Action,IA)模型为参考并结合三维偏差响应面分析混合物毒性相互作用与浓度变化的规律 . 结果表明,CuCl₂、MIT 和 BIT 对大型溞的 48 h-EC₅₀分别为 0.84、1.06 和 3.90 mg·L^-1.CuCl₂-MIT 和 CuCl₂-BIT 混合体系在等毒性比例下的毒性作用符合 IA ...     

4种环境雌激素对淡水鱼卵黄蛋白原诱导的混合物效应研究

在个体水平上阐明环境雌激素类化合物对易受影响生物的联合毒性作用,探讨混合污染物联合作用和环境风险评价的研究方法.通过对鲫鱼血清卵黄蛋白原含量的相对变化和暴露浓度的非线性回归分析得出17α-乙炔基雌二醇(EE2)、17β-雌二醇(E2)、双酚A(BPA)、辛基苯酚(OP)及其等毒性混合物产生雌激素效应的剂量-反应关系,应用联合作用指数和相加作用模型研究4种环境雌激素的联合作用.各化合物非线性回归分析结果均以Weibull函数拟合效果最好,决定系数R2≥0.92;效应浓度值及其95%置信限通过自举抽样法得出,其中半效应浓度值EC50及其95%置信区间分别为0.0079(0.0068～0.0100)、0.0987(0.0900～0.1110)、63.50(56.58～70.62)和250.59(228.46～271.99)μg·L-1.4种环境雌激素混合物效应通过相加作用模型预测在全剂量范围内与实验结果相一致,呈现相似联合作用.相加作用模型是在各个浓度反应水平上展示化合物联合作用的性质,是切实可行的联合作用研究方法,而混合物效应通过联合作用指数评价存在许多不确定性.     

苯酚与苯胺衍生物对发光菌的联合毒性

 应用微板毒性分析方法,以污染物对淡水发光菌——青海弧菌(Vibrio-qinghaiensis sp.)Q67 的发光抑制为毒性指标,分别测定了对氯苯酚(P1)、邻氯苯酚(P2)、2,4-二氯苯酚(P3)、间甲苯酚(P4)、对甲苯酚(P5)、间硝基苯酚(P6)、2-硝基苯酚(P7)、对甲苯胺(P8)、P9、邻硝基苯胺(P10)、邻氯苯胺(P11)、间氯苯胺(P12)对Q67 的毒性. 结果表明, 12 种污染物的剂量-效应关系除了P11 可用Logit 模型描述外,其余11 种污染物均可用Weibull 模型有效描述. 由模型估算的半数效应浓度负对数值(pEC50) 分别为3.43,2.81,3.66,2.83,2.99,3.15,3.20,2.52,2.36,3.66,2.81,2.89,其对Q67 的毒性大小顺序为 (P3 = P10) > P1 > P7 > P6 > P5 > P12 > P4 > (P11 = P2) > P8 > P9. 分别设计浓度为各自EC10 和EC50 的2 个等效应浓度比混合物和12 个均匀设计浓度比混合物进行微板毒性实验,并应用剂量加和(DA)模型与独立作用(IA)模型建立由单一毒物的剂量-效应参数来预测混合物联合毒性的方法. 结果表明,在实验浓度范围内各混合物毒性均能用DA模型精确预测.     

两种分子量分级下DOM的组分特征及其生物毒性

分别采用超滤离心管和超滤杯两种方式制备不同分子量的溶解性有机物（DOM）,探究不同的分子量分级方式对获得的DOM组成成分特征及其生物毒性效应的影响,同时判明各组分联合作用方式.DOM分别来源于城市污水厂出水（EfOM）及商品天然腐植酸（SWR-NOM）.结果表明,两种分级方式获得的不同分子量DOM含有相同的荧光峰,腐殖酸类物质是EfOM与SWR-NOM含有的主要荧光类有机质（FDOM）,占FDOM的56%~91%.同种DOM不同分子量组分中FDOM组成相对含量一致.采用超滤离心管分级得到的DOM在不同分子量区间内SUVA₂₅₄和E2/E3的差异较大,而采用超滤杯分级时差异变化较小.对于发光细菌急性毒性,在同一分子量区间内,采用超滤杯分级获得的DOM组分检测到的发光细菌毒性值大于采用超滤离心管分级检测到的结果,但采用超滤杯分级时<1kDa组分的急性毒性效应值低于检测限.利用浓度加和模型（CA）对DOM中各组分的联合作用方式进行判断,发现DOM混合物的联合毒性符合CA模型,预测联合毒性效应占检测到的实际水样毒性的67%~104%.     

3种四环素类抗生素对绿藻联合毒性作用评估

为了探究四环素类抗生素(TCLs)在环境中的毒性作用与机理,文章以盐酸四环素(TCL)、盐酸金霉素(CTC)、盐酸强力霉素(DHY)为研究对象,采用直接均分和均匀设计射线法分别设计TCLs的二元、三元混合物体系,运用基于蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的时间依赖微板毒性分析法系统地考察了TCLs单一毒性及其混合物的毒性效应,应用绝对偏差模型并结合热值图分析混合物毒性相互作用,并应用电镜扫描等技术和方法同步分析TCLs及其混合物作用前后C. pyrenoidosa细胞形态的变化、叶绿素和蛋白质含量。结果表明：3种TCLs之间构成的3个二元混合体系和1个三元混合体系共20条射线对C. pyrenoidosa的毒性数据均呈现较好的浓度-效应关系,且具有时间依赖毒性效应和浓度依赖毒性效应;3种抗生素的毒性强弱不同;毒性大小排序为CTC>DHY>TCL;在TCLs二元和三元混合体系中,TCL-DHY和CTC-DHY体系中有拮抗作用,而其余混合体系均没有呈现出毒性相互作用即加和作用,拮抗作用出现在中浓度区域,拮抗作用和组分浓度比有关;TCLs可以破坏C. py...     

3种农药对青海弧菌Q67的联合毒性作用特征

农药的大量生产和应用造成了严重的环境污染问题,对生物甚至人类的生存和健康构成了威胁。该文以苯嗪草酮(GLY)、甲霜灵(MET)和草甘膦(MM)为研究对象,以发光菌青海弧菌(Q67)为指示生物,采用直接均分射线法设计3种农药的二元混合物体系,应用时间依赖微板毒性测试方法系统测定3种农药及其二元混合物对Q67的毒性,采用非线性最小二乘法拟合浓度-效应数据,并应用浓度加和模型(CA)分析农药混合体系的毒性相互作用。结果表明:3种农药的浓度-效应曲线均可用Logit函数有效表征,以半数浓度-效应的负对数值(p(EC)_(50))为毒性大小指标,除0.25 h外,3种农药在不同暴露时间的毒性大小顺序均为:MET (p(EC)_(50)=2.56～3.01)MM (p(EC)_(50)=2.35～2.53)GLY (p(EC)_(50)=2.10～2.30);单个农药及其二元混合物的毒性具有时间依赖性,且二元混合物毒性表现出一定的组分依赖性;3种农药二元混合物体系的15条射线对Q67的联合毒性作用方式也具有明显的时间依赖性,混合体系GLY-MET和GLY-MM体系开始的时候呈现明显的拮抗作用,随着暴露时间的延长,毒性作用方式从拮抗变为加和作用,甚至协同作用;而MET-MM的混合物体系呈现明显的时间依赖性拮抗作用,但无协同作用的出现,说明GLY很可能是混合物体系呈现协同作用的原因。     

四氯乙烯和对二氯苯对草鱼的联合毒性

采用水生污染暴露试验和水生毒理联合效应相加指数法,研究了四氯乙烯(PCE)和对二氯苯(P-DCB)对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的单一毒性与联合毒性.结果表明,PCE和P-DCB的单一毒性均为高毒,且P-DCB的毒性大于PCE.PCE和P-DCB对草鱼的联合染毒在浓度1:1时,暴露时间为24,48,72,96h的相加指数(AI)分别为0.26,0.37,0.78,0.98,联合毒性为相加作用.PCE与P-DCB对草鱼的联合染毒在毒性1:1时,暴露时间为24,48,72,96h的AI分别为-0.15,0.24,0.83,1.30,联合毒性主要是相加作用,但是随着染毒时间的延长,联合毒性由相加作用向协同作用转变.     

添加低比例石灰调质的脱水污泥堆肥试验研究

添加石灰可以快速实现污泥干化,抑制污泥恶臭产生、钝化重金属及杀灭病原微生物,但大量石灰(>5%)的加入不但会增加成本,而且会明显提高产物pH值,极大限制了其后续利用,因此,开展了采用添加低比例(￡5%)石灰调质进行污泥堆肥的研究.试验采用罗迪格(Leodige)高效混合设备制备石灰质量分数分别为1%、5%和5%+熟料的混合污泥作为堆肥原料,与未添加石灰的污泥进行对比堆肥.采用氧温控制系统在线监测氧气和温度,实时反馈并控制系统通风.结果表明:堆肥15d后,添加石灰的3组堆肥pH值分别从9.06、12.17、12.34下降至弱碱性水平(<8.3),挥发分从57.35%、45.97%、44.59%下降至44.20%、39.28%、38.42%;4组堆肥减量比均达到50%以上,除2#减量速率明显较慢外,其他3组堆肥减量速率无显著差异;重金属浸出试验检测发现,重金属浸出浓度受pH值的影响较大,添加5%石灰的堆体,Cu、Ni、Zn的浸出液浓度最低.工程应用中,建议采用添加质量分数5%的石灰与一定的熟料返混,从而提高堆肥效率及产品品质.     

城市空气污染数值预报模式系统及其应用

 介绍了城市空气污染数值预报模式系统,并利用该系统对济南市空气污染进行了预报.结果表明,该系统具有较好的预报性能;预报与实测值之间有较好的相关性;空气质量级别的预报效果更好,对SO₂、PM₁₀和NO₂ 3项污染物的级别预报准确率分别为84.6%,83.2%和94.6%,其总体级别预报准确率达到87.5%.研究结果还显示,济南市的SO₂污染已得到明显改善,机动车尾气污染相对较轻,而PM₁₀的污染比较严重,已上升为首要污染物,其来源、扩散、转化机制及其控制措施的研究是目前济南市面临的首要问题.     

利用拓展生物配体模型预测Mg影响下Cu-Ni、Zn-Ni对小麦的联合毒性

通过水培实验,研究了不同Mg2+浓度下Cu、Zn、Ni单独及Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性并分别建立了3个元素的BLM.利用Cu、Zn、Ni单一毒性数据,计算了复合金属离子与生物配体结合数量指数(fmix),由此建立了用于预测Cu-Ni、Zn-Ni联合毒性的BLM-fmix模型.结果表明,溶液中Mg2+浓度增加,能够减弱单一Cu、Zn、Ni和Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性.在复合体系中,Cu-Ni复合的TU50(对小麦根长产生50%抑制作用时的毒性单位值)分别为1.18、1.33、1.31,略大于1,表现为弱拮抗作用;而Zn-Ni复合的TU50分别为4.22、2.26、2.16,表现为强拮抗作用.BLM-fmix模型能够准确预测Cu-Ni、Zn-Ni联合作用下小麦根长,预测和实测值的相关系数及标准误差分别为0.94、8.87(Cu-Ni复合)和0.92、10.14(Zn-Ni复合),该结果为重金属复合污染土壤的评价和修复提供理论依据.