水环境中药物和个人护理品(PPCPs)的污染现状及对藻类的毒性研究进展

药物和个人护理品(PPCPs)因持续排放到水环境且对水生态环境和人类健康造成潜在威胁而受到广泛关注.藻类作为水体重要的初级生产者,对水体的生态平衡和稳定起着重要的作用.本文围绕地表水PPCPs污染,介绍了不同国家和地区地表水体中PPCPs的浓度分布和污染特征,并从毒性效应、生物累积及潜在的生态风险等方面,综述了PPCPs对藻类的污染生态学研究进展,阐述PPCPs对藻类的毒性效应及机制,PPCPs在藻类中的生物累积,以及地表水体PPCPs的生态风险,为地表水体PPCPs的相关标准制定和修订,以及水体生态环境健康风险评价提供参考.     

ZnO和CuO纳米颗粒对废水生物处理的影响及缓解毒性的研究进展

ZnO和CuO纳米颗粒(nanoparticles, NPs)在研究、医学和工业等领域的广泛使用,已引起人们对其生物安全性的忧虑。相关学者已在污水处理系统中检测到ZnO NPs和CuO NPs,由于其独特的理化性质,低含量NPs就对微生物群落结构和生长代谢产生毒性,进而影响污水脱氮的稳定运行。本文综述了ZnO NPs和CuO NPs对生物脱氮系统中相关功能细菌的毒性及机制,并总结了通过调节水环境因素(如pH值、离子强度、离子类型和天然有机物等)缓解ZnO NPs和CuO NPs的细胞毒性,以期为今后缓解和应急调控金属纳米颗粒(metal oxide nanoparticles, MONPs)对污水处理系统的冲击提供理论基础和支撑。     

纳米硫酸铅对小球藻的毒性

纳米铅颗粒是大气细颗粒物的重要组分之一,目前对其植物毒性机制所知甚少。本研究以纳米硫酸铅(nano-PbSO_4)为例,以普通小球藻作为受试生物,通过比较nano-PbSO_4和铅离子(Pb~(2+))对小球藻形貌及生长率的影响,阐明二者毒性效应差异;通过测定nano-PbSO_4在培养基中的Pb~(2+)溶出率,探讨其毒性效应机制。结果表明:nano-PbSO_4附着于小球藻表面,使其表面明显凹陷; nano-PbSO_4对普通小球藻生长的抑制率随浓度增大而升高,符合两参数非线性函数Logit模型。相同浓度nano-PbSO_4对小球藻生长的抑制明显低于Pb~(2+),半数效应浓度为后者的4.2倍。Nano-PbSO_4(0.01～1 mmol·L~(-1))在培养基中的Pb~(2+)溶出率仅为0.31%～0.81%,说明nano-PbSO_4对小球藻毒性效应主要由纳米颗粒的毒性效应导致,溶出的Pb~(2+)对毒性的贡献较小。本研究可为纳米Pb污染物的生态风险评价提供参考。     

纳米颗粒与生物大分子的相互作用及其生物毒性机制

纳米颗粒已得到广泛的应用,同时其潜在的毒性及生物学效应也引起了广泛的关注。许多文献证实纳米颗粒对生物体具有毒性作用,但在分子水平上对其毒性机制的研究较少。本文对近年来纳米颗粒与生物大分子相互作用的最新研究进行了综述,包括纳米颗粒与蛋白质、脂类、核酸等生物分子间的相互作用。     

三种金属氧化物纳米颗粒的水生态毒性

参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒性测试标准方法,以绿藻(Scenedesmus oblignus)和大型蚤(Daphnia magna)为受试生物,研究了3种金属氧化物纳米颗粒(纳米氧化锌nZnO、纳米二氧化钛nTiO2、纳米氧化铝nAl2O3)水悬浮液的水生生态毒性.结果发现,不同的纳米颗粒具有不同的毒性:nZnO、nTiO2和nAl2O3对斜生栅藻生长的 96 h半效应浓度(EC50)值分别为1.049、15.262、>1000 mg · L-1,而对大型蚤活动抑制的 48 h EC50 值则分别为0.622、35.306 mg · L-1和114.357 mg · L-1.据此可得到3 种金属氧化物纳米颗粒水悬浮液的毒性大小顺序为:nZnO ＞nTiO2 ＞ nAl2O3.此外,不同的生物对金属氧化物纳米颗粒的敏感性也不同,除nTiO2以外,大型蚤对另外2种纳米颗粒的敏感性强于斜生栅藻.实验结果表明,人工纳米材料的生态毒性和环境效应不容忽视,应重视并深入研究此类纳米材料的毒性作用机制和影响因子,以便能对其进行更好的风险管理.     

纳米氧化铜对生物体的毒害作用及机理

随着纳米技术的飞速发展,人工纳米材料被广泛应用到能源、医药、军事、环保等各个领域。人工纳米氧化铜(Cu O NPs)由于其独特的物化性质和广泛的用途备受人们关注,其在生产及使用过程中形成的颗粒物有意无意地会进入土壤和水体中,进而对生物体造成潜在危害。现就近几年来Cu O NPs对不同生物体,包括动物、植物、细菌等以及细胞和基因方面的纳米效应及致毒机制进行了分析和综述。对Cu O NPs毒性的全面认识将为减轻人工纳米颗粒物的环境毒性研究提供参考,并提出了今后相关研究的重要方向。     

硫化镉纳米粒子对原核生物的毒理作用

硫化镉纳米粒子（cadmium sulfide nanoparticles,CdS NPs）是一种重要的半导体,具有突出的光电特性、可调带隙和化学稳定性,在分析化学、生物医学、荧光成像和生物传感器等方面具有潜在应用价值。生物合成CdS NPs具有可控、低成本、环境友好等优势而被广泛研究。然而CdS NPs本身兼具纳米材料毒性及重金属硫化物毒性,其对原核微生物的毒性研究受到广泛关注。本文以大肠杆菌为例,对CdS NPs在原核生物细胞内的毒性机理研究进展进行了综述,包括CdS NPs的生物合成机制、CdS NPs对大肠杆菌的毒害作用以及大肠杆菌对该毒害作用的防御机制,着重论述了细菌在合成CdS NPs过程中Cd²⁺及CdS对合成细菌本身的毒理作用及该细菌所产生的相应应激机制。本文旨在更好、更全面地评估CdS NPs的毒性,促进抗CdS NPs的原核生物在相关领域的发展和应用。     

纳米氧化锌和接种丛枝菌根真菌对大豆生长及营养吸收的影响

纳米氧化锌是应用最广的人工纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,具有一定生物毒性。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能与陆地上80%以上的高等植物形成丛枝菌根共生体,并能改善宿主植物矿质营养,提高其抗逆性。然而纳米ZnO与丛枝菌根的关系尚不清楚。通过温室沙培盆栽试验,研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg/kg)和接种AM真菌Acaulospora mellea对大豆生长及营养状况的影响。结果表明,3000 mg/kg的纳米ZnO显著抑制大豆植株生长,表现出植物毒性,在其他水平时没有显著影响。纳米ZnO在施加水平500、1000 mg/kg时没有抑制AM真菌对大豆根系的侵染,但是高施加水平(2000 mg/kg)时对AM真菌产生毒害,几乎完全抑制大豆根系菌根侵染。接种AM真菌仅在500 mg/kg纳米ZnO时显著促进大豆生长,增加大豆植株对P、K、N的吸收,降低根系Zn含量。纳米ZnO可能会持续释放锌离子,并抑制大豆根系对矿质营养元素的吸收,从而产生生物毒性,而AM真菌与大豆根系的共生可起到有益作用。     

上海市中小型河道沉积物和水生植物中重金属累积特征研究

采用野外调查和室内分析相结合的方法,以上海市8个区县25条中小型河道为研究对象,调查研究重金属在沉积物和水生植物中累积特征,采用潜在生态风险指数评价法对沉积物重金属污染进行了评价,采用生物富集系数(BCF)方法评价不同水生植物对重金属的富集特性,对水生植物与沉积物中的重金属含量进行相关性分析。分析表明,与土壤环境质量国家二级标准(GB15618-1995)相比,As、Ni和Zn平均含量是标准的6.7倍、1.5倍和1.4倍,Cd、Pb、Cu、Cr平均含量不超标。参照上海市土壤环境背景值,上海市中小型河道沉积物中7种重金属的潜在生态风险依次为:CdAsPbNiCuZnCr,其中Cd、As生态风险严重,7种潜在生态风险Ri平均值为431.43,有强生态风险。植物体内累积最高的重金属为Cu,累积最低的重金属为Cd,沉水植物体内重金属Cd、As、Cr、Pb、Ni、Cu的含量均大于挺水植物,沉水植物苦草和水盾草对多种重金属的富集能力大于1,在重金属复合污染水体修复中具有较大潜力。根据植物体与沉积物中重金属的含量关系,发现黑藻与沉积物中重金属Cu、Ni、Pb的含量显著正相关;水盾草与沉积物中重金属Cu含量显著正相关,芦苇与沉积物中重金属Cr的含量显著正相关,上述3种植物可作为上海市河道重金属污染监测植物的选择对象。     

上海市中小型河道沉积物和水生植物中重金属累积特征研究

采用野外调查和室内分析相结合的方法,以上海市8个区县25条中小型河道为研究对象,调查研究重金属在沉积物和水生植物中累积特征,采用潜在生态风险指数评价法对沉积物重金属污染进行了评价,采用生物富集系数(BCF)方法评价不同水生植物对重金属的富集特性,对水生植物与沉积物中的重金属含量进行相关性分析。分析表明,与土壤环境质量国家二级标准(GB15618-1995)相比,As、Ni和Zn平均含量是标准的6.7倍、1.5倍和1.4倍,Cd、Pb、Cu、Cr平均含量不超标。参照上海市土壤环境背景值,上海市中小型河道沉积物中7种重金属的潜在生态风险依次为：Cdgt;Asgt;Pbgt;Nigt;Cugt;Zngt;Cr,其中Cd、As生态风险严重,7种潜在生态风险Ri平均值为431.43,有强生态风险。植物体内累积最高的重金属为Cu,累积最低的重金属为Cd,沉水植物体内重金属Cd、As、Cr、Pb、Ni、Cu的含量均大于挺水植物,沉水植物苦草和水盾草对多种重金属的富集能力大于1,在重金属复合污染水体修复中具有较大潜力。根据植物体与沉积物中重金属的含量关系,发现黑藻与沉积物中重金属Cu、Ni、Pb的含量显著正相关;水盾草与沉积物中重金属Cu含量显著正相关,芦苇与沉积物中重金属Cr的含量显著正相关,上述3种植物可作为上海市河道重金属污染监测植物的选择对象。