标准化测试种子发芽和根伸长毒性试验的基质应用研究

种子发芽和根伸长毒性试验是研究和评价新化学物质对陆生生物危害性的重要手段之一。为探究在标准化测试中能否使用非推荐基质,以及使用推荐基质时能否用灭菌法替代酸洗法处理石英砂,选取8种植物种子在5种基质中进行试验。结果表明,不同基质对种子发芽率的影响较小,但基质较低的养分含量和特殊的物理结构易对部分种子根长形成胁迫,甚至直接制约根系发育。生菜、水稻在5种基质中的发芽率和根长无显著性差异;绿豆、甘蓝、西瓜在酸洗石英砂中的根长分别为25.1、24.5、29.0 mm,在其余4种基质中根长显著缩短;青瓜在吸水纸和发芽纸中发芽率偏低,仅为83.3%;玉米在酸洗石英砂和灭菌石英砂中的发芽率和根长无明显差异,为100%/45.7 mm和93.3%/44.8 mm,其他基质中显著偏低。标准化测试条件下,以推荐的酸洗石英砂上各种子的发芽率和根长为评判依据,生菜和水稻试验可使用本研究中任意基质,绿豆、甘蓝和西瓜试验仅可使用酸洗石英砂作为基质,青瓜和玉米试验可使用干热灭菌法替代酸洗法处理石英砂,并且青瓜试验还可使用滤纸基质。以上结果为测试机构在工作实践中优化试验条件提供理论依据。     

培养基对大型溞(Daphnia magna)生长、繁殖和子代的影响

大型溞(Daphnia magna)急性活动抑制试验和繁殖试验是研究和评价新化学物质对水生生物危害性的重要手段之一。由于经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)测试导则推荐的Elendt M4培养基中含有的乙二胺四乙酸(EDTA)可能会影响金属离子的活性,不适合用于含有金属离子样品的毒理学测试。为选出合适的替代培养基,采用Elendt M4培养基、美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)推荐的ASTM培养基和国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)推荐的ISO培养基进行大型溞繁殖试验,并收集繁殖试验中亲溞产下的非头胎幼溞进行重铬酸钾的急性活动抑制试验。结果表明,3种培养基对大型溞的生长、存活均无抑制作用,ASTM培养基和ISO培养基中大型溞的繁殖量分别为111±10和70±13,显著低于Elendt M4培养基的132±4 (P 0.05)。3种培养基中大型溞的繁殖量均能满足OECD 211-2012大型溞繁殖试验标准中繁殖量大于60的要求,但在ISO培养基中有死胎出现。重铬酸钾对Elendt M4培养基、ASTM培养基和ISO培养基中繁殖幼溞的24 h半数效应浓度(24 h-EC_(50))值分别为1.29、1.84和0.772 mg·L~(-1),均在OECD 202-2004大型溞急性活动抑制试验标准要求的0.6～2.1 mg·L~(-1)范围内,说明3种培养基中繁殖的大型溞均能用于大型溞急性活动抑制试验的标准测试中。综上所述,进行含有金属离子样品的毒理测试时,ASTM培养基和ISO培养基均可用于大型溞的短期驯养和急性活动抑制试验,ASTM培养基还可以用于长期驯养和繁殖试验。以上结果为大型溞毒性试验中试验培养基的选择提供理论依据。     

UASB处理高浓度硫酸盐废水启动过程污泥特性变化

跟踪比较一套处理高浓度硫酸盐污水的UASB反应器从启动驯化到稳定运行的243 d内污泥特性的变化.结果显示颗粒污泥的形成与生物活性直接影响反应器的处理效率.反应器启动初期颗粒污泥的平均粒径由种泥的1.82 mm减少至0.99 mm;随着负荷增加、水力停留时间缩短,颗粒污泥平均粒径呈逐步增长趋势.采用N2吹脱反应器内产生的H_2S,N_2流量为60 mL·min~(-1)时,颗粒污泥的平均粒径快速增长至1.51 mm;N_2流量为100 mL·min~(-1)时,颗粒污泥平均粒径呈现下降趋势;N_2连续吹脱使得反应器内不同高度污泥的平均粒径趋于接近.污泥中活性微生物的量(MLVSS)在启动初期先降后升,升至33.59 g·L~(-1)之后平稳增长到49.72 g·L~(-1),活性污泥中微生物所占悬浮固体量的比例(MLVSS/MLSS)也呈相同的变化趋势,先下降后升至0.36之后平稳升至0. 50;相关性分析表明,反应器硫酸盐还原效率与MLVSS呈显著正相关(r=0.918,p=0.003),驯化过程中SO_4~(2-)还原效率为30%～95%.电镜分析表明,接种时颗粒污泥表面粗糙,结构松散,多为丝状菌、杆菌、球菌;驯化后颗粒污泥表面光滑内部微生物结构紧密,菌群密集,多为弧菌、杆菌.硫酸盐还原反应器驯化过程中负荷、水力停留时间、反应器内水力上升流速、以及N2吹脱强度和时间都影响颗粒污泥粒径的变化;污泥中菌群组成的变化也可能是影响颗粒污泥粒径变化因素之一.     

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 ...     

4,4'-二氨基二苯基甲烷对浮萍(Lemna minor L.)毒性作用

以浮萍(Lemna minor L.)为受试生物,通过研究不同浓度(0、0.6、1.8、5.4、16.2和48.6 mg·L-1)的4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4'-methylenedianiline,MDA)对浮萍生长、叶绿素含量、PSⅡ最大光化学效应(Fv/Fm)、质膜透性及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响,初步探讨MDA对水生植物浮萍的毒性作用.实验结果表明,在7d暴露时间下,MDA对浮萍叶片数、叶片数生长率、叶片干质量和叶面积都有显著的抑制作用,且抑制程度与MDA的浓度呈正相关.其对浮萍叶片数生长抑制的7d半数效应浓度(7 d-ECs0)为26.7 mg·L-1,95％置信限为22.3 ～ 32.1 mg·L-1;对浮萍叶片数产量抑制的7 d-EC50为0.62 mg-L-1,95％置信限为0.53～0.74 mg-L-1;对浮萍总叶面积及干质量产量抑制的7 d-EC50＜0.6 mg·L-1.MDA处理导致浮萍总叶绿素含量和Fv/Fm下降,而浮萍质膜透性显著增加.低浓度MDA对浮萍SOD、POD和CAT酶活性无显著影响,但随着MDA浓度的升高SOD、POD和CAT酶活性显著升高,当MDA浓度达到48.6 mg· L-1时,抑制POD和CAT酶活性.以上结果表明,MDA能够直接损伤质膜,干扰叶绿体功能并抑制光合活性,而氧化损伤是质膜损伤引起的继发性应激,继而引起膜脂质过氧化,加剧质膜损伤,从而进一步抑制浮萍的生长.     

活性污泥吸附预处理重油裂化制气废水

利用剩余活性污泥对含有高浓度芳香族化合物的重油裂化制气废水进行预处理的研究并提出了合适的吸附条件。结果表明，活性污泥吸附预处理对COD和悬浮物有明显的去除效果，而且可以提高废水BOD5／COD的比值，另外还有降解芳香族化合物的作用，使进入生物处理系统的废水的可生物降解性有明显的改善。这一方法为利用普通废水生物处理系统中产生的剩余活性污泥来预处理难降解的工业废水提供了一条有效的途径。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。     

国产防污漆中铜的海洋环境风险评估

为有效控制防污漆中杀生物活性物质给海洋环境带来的不利影响,亟需开展活性物质的环境风险评估研究,为筛选环境友好型活性物质提供依据。以25种国产防污漆中的铜为评估对象,采用防污漆活性物质环境风险评估的针对性方法,分步进行暴露评估、危害性评估和风险表征。暴露评估采用海洋防污剂预测环境浓度模型(MAMPEC)中的港口、码头和开阔海域等典型暴露场景;危害性评估基于铜对淡水和海水水生生物的慢性毒性数据,采用物种敏感度分布法和评估因子法;风险表征采用熵值法。结果表明,铜对全部水生生物和海水生物的预测无效应浓度分别为2.8和2.3μg·L~(-1),藻类对铜最为敏感。除1种配方外,其余24种防污漆配方中铜的风险熵均小于1,可判定铜为"相对低风险"类活性物质,使用上述防污漆时铜对生态环境造成的风险较小。铜在不同暴露场景中的环境风险分析表明其对水流交换较弱海域的码头造成的风险最大,其次是默认港口和码头,对于公海造成的风险最小。根据现有的评估结果,设计含铜型防污漆配方时,应使铜的释放速率不大于33.5μg·cm~(-2)·d~(-1),以避免对较封闭海域的生态环境造成不可忽视的风险。     

低浓度氨氮废水在ABR中的厌氧氨氧化研究

在低浓度氨氮条件下利用厌氧折流板反应器(anaerobic baffled reactor,ABR)以厌氧污泥混合河涌底泥为接种源启动厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)反应。系统连续运行4个月后出水趋于稳定,当NH3-N和NO2--N容积负荷分别为3.91 g/(m3.d)和3.21 g/(m3.d)时,平均去除率分别为85.7%和98.8%。利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术对ABR厌氧污泥进行了分析。随后,以缩短HRT或增加进水NH3-N和NO2?-N浓度的方式来逐步提高反应器运行负荷,最后当NH3-N和NO2--N容积负荷分别达到65.53 g/(m3.d)和68.46 g/(m3.d)时,平均去除率为76.3%和91.3%,并培育出粒径为1.7～2.5 mm的颗粒污泥。利用扫描电镜(SEM)观察培育得到颗粒污泥与接种颗粒污泥,发现经驯化的ABR系统内微生物种类已变得较为单一,优势菌群发生明显变化。     

内分泌干扰素壬基酚对人THP-1巨噬细胞极化的影响

壬基酚(4-nonylphenol, NP)是一类典型的环境雌激素,能干扰机体正常免疫系统,对人类健康产生威胁.巨噬细胞是一类重要的免疫细胞,在调控组织稳态、炎症反应等方面发挥着重要作用,然而目前有关壬基酚对巨噬细胞极化和功能的影响尚不明确.本研究以人THP-1巨噬细胞为模型,采用不同浓度壬基酚(0、10、100 ng·mL^-1)处理THP-1巨噬细胞,考察壬基酚对THP-1巨噬细胞增殖、迁移能力以及极化的影响.结果发现壬基酚处理对THP-1巨噬细胞的增殖无明显影响,但能增加THP-1巨噬细胞的迁移能力.壬基酚处理能显著促进M2型巨噬细胞标志物CD163和CD206的表达,上调细胞因子IL-10、Arg1、TGF-b的表达,下调细胞因子IL-12、iNOS的表达.Western Blot结果显示壬基酚处理能促进雌激素受体(Estrogen Receptor, ER)信号下游ERK1/2的磷酸化,ER拮抗剂ICI182780则能够逆转壬基酚对ERK1/2磷酸化的促进作用,并下调M2型巨噬细胞标志物CD163、CD206,以及细胞因子IL-10、TGF-b、Arg1的表达.以上研究表明,壬基酚通过激活雌激素受体信号促进人THP-1巨噬细胞向M2型极化,从而干扰机体免疫系统的功能.