改进的整合加和模型INFCIM及其应用于混合物毒性预测

目前,准确预测混合物毒性仍然面临着挑战, 为改进现有整合加和模型INFCIM,将该模型中“浓度=浓度+效应”形式修改为更加科学合理的“浓度=浓度+浓度”形式.利用分子电性距离矢量(MEDV)表征混合物组分的分子结构,以模糊数学中的隶属函数表征混合物组分的相似性和相异性,从而构建新的整合加和模型.利用6组六元混合物(共72个样本)验证模型的预测能力,结果表明,改进的模型能够准确预测无相互作用混合物毒性.在改进的模型中,利用多组混合物作为校正集,克服了INFCIM模型仅使用少量混合物数据作为校正集的缺点,使之更加可靠和具有代表性.     

漓江流域桂林市区段有机磷农药和磺胺类抗生素的复合污染及其生态风险

为研究漓江流域桂林市区段的有机磷农药(OPs)和磺胺类抗生素(SAs)残留量和生态风险,在平水期、枯水期和丰水期采集流域水样,采用超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪对水样中目标污染物进行分析. 结果表明:①漓江流域桂林市区段水体检出敌百虫(TRC)、毒死蜱(CHP)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ),浓度分别为nd~17.2、nd~2.32、0.05~20.6、0.07~15.37和0.87~17.48 ng/L (nd为未检出). ②SAs和OPs残留量随时间呈规律性变化,SAs浓度表现为丰水期>平水期>枯水期,OPs浓度表现为枯水期>平水期>丰水期. ③使用蛋白核小球藻对单一及其混合物进行毒性试验,得出OPs和SAs五元混合物对蛋白核小球藻的联合毒性在低于5%和19%~21%效应范围内呈现加和作用,5%~19%效应范围呈现协同作用,21%~26%效应范围内呈现拮抗作用,混合物在环境中检出最高浓度时对蛋白核小球藻的毒性产生加和作用. ④基于整体混合物风险熵的风险评估结果,漓江流域桂林市区段OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻产生中等生态风险;而基于单一污染物风险熵计算的混合物风险熵结果,OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻无生态风险,低估了混合污染物实际风险. 研究显示,不同方式获得的污染物预测无效应浓度对风险评估结果产生明显差异.      

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.     

4种唑类杀菌剂对蛋白核小球藻的急性毒性及其致毒机理

唑类杀菌剂因其广谱性和稳定性会残留在水环境中,从而危害人类及其他生物的健康.目前对唑类杀菌剂的毒性研究大多集中在急性毒性,对其致毒机理知之甚少.本研究将三唑醇、三唑酮、克霉唑和氯咪巴唑4种常见的唑类杀菌剂作为目标污染物,以蛋白核小球藻作为指示生物,研究4种唑类杀菌剂暴露96 h后对蛋白核小球藻生长和生理变化的抑制作用.结果表明,4种目标污染物浓度越高对蛋白核小球藻的生长抑制程度越强,在50％效应下,96 h时毒性大小为:氯咪巴唑>克霉唑>三唑醇>三唑酮.其毒性机制可能与活性氧(ROS)的持续积累有关,随着污染物浓度升高,ROS含量不断增加,其中刺激作用最明显的是克霉唑,ROS的增加促进丙二醛(MDA)的大量产生,从而使绿藻产生氧化损伤,激发了不同水平的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性;同时,它们对叶绿素和蛋白质的合成也存在明显的抑制,破坏了绿藻的光合机制,最终造成藻细胞凋亡.研究结果为评估唑类杀菌剂对水生生物的毒性提供重要的理论支持.     

5种取代酚化合物对淡水发光菌的联合毒性

以新型淡水发光菌——青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensissp.—Q67)为检验生物,以VeritasTM微孔板光度计为发光强度测试设备,分别测定了3,5-二羟基甲苯、2,3-二甲基苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚对淡水发光菌的发光抑制毒性及其混合物的联合毒性.结果表明,5种取代酚的剂量-效应关系都可用Weibull模型有效描述,从这些模型估算的半数效应浓度负对数值(-logEC50)分别为2.69、3.08、3.43、2.81和3.66,可知其对发光菌的毒性大小顺序为:2,4-二氯苯酚>对氯苯酚>2,3-二甲基苯酚>邻氯苯酚>3,5-二羟基甲苯.分别设计浓度等于各自之EC50和EC10的2个等效应浓度比混合物以及3个不同效应浓度比混合物进行联合毒性实验,结果发现,在所实验的浓度范围内各个混合物的剂量加和(DA)模型与独立作用(IA)模型具有相似的作用规律,其联合毒性既可用DA模型也可用IA模型进行预测.     

磺胺类抗生素对斜生栅藻的协同和拮抗作用研究

环境中抗生素复合污染产生的毒性效应具有潜在风险。为系统考察磺胺类抗生素(SAs)混合物的联合毒性效应，以环境中常见的磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲氧哒嗪(SMP)、磺胺甲恶唑(SMZ)和磺胺喹噁啉(SQ) 6种SAs及其二元混合物体系(共75条混合物射线)为研究对象，利用96孔微板测定6种SAs及其二元混合物对斜生栅藻(So)的生长抑制毒性，通过浓度加和(CA)、独立作用(IA)模型和模型偏移率(MDR)分析混合物的联合毒性及毒性相互作用。结果表明，6种SAs及其混合物射线对So在96 h呈现明显的毒性，但不同SAs的毒性大小不同，以半数效应浓度的负对数(pEC_(50))为毒性大小指标，6种SAs的毒性大小顺序为：SQ(pEC_(50)=5.311)>SPY(pEC_(50)=3.757)≈SMZ(pEC_(50)=3.749)>SMP(pEC_(50)=3.680)>SM2(pEC_(50)=3.090)>SMR(pEC_(50)=2.595);不同组分SAs混合物对So的联合毒性存在差异，大部分混合物毒性存在组分浓度依赖性，而有小部分混合物毒性则不存在组分浓度依赖性；15个SAs混合物体系以拮抗作用和协同作用为主。混合体系组分的浓度比不同会产生不同的相互作用类型。在10%效应下，含有组分SPY的混合体系大多呈现协同作用，且随组分SPY浓度比的增大，协同作用增强。含有组分SMR的混合体系均呈现拮抗作用，且随着组分SMR浓度比的增大，拮抗作用增强。研究成果为抗生素的生态风险评估提供重要的基础数据。