仇愛鋒,王玉濤,張樹秋,彭強(qiáng)輝,陳子雷*
(1.常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇常州 213000;2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所, 濟(jì)南 250100;3.浙江清華長(zhǎng)三角研究院分析測(cè)試中心,浙江嘉興 314006)
克百威、鎘和銅對(duì)費(fèi)氏弧菌的聯(lián)合毒性效應(yīng)
仇愛鋒1,3,王玉濤2,張樹秋2,彭強(qiáng)輝3,陳子雷2*
(1.常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇常州 213000;2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所, 濟(jì)南 250100;3.浙江清華長(zhǎng)三角研究院分析測(cè)試中心,浙江嘉興 314006)
通過費(fèi)氏弧菌急性毒性實(shí)驗(yàn),研究克百威、鎘(Cd)和銅(Cu)三種受試樣本及其混合樣本(克百威-Cd和克百威-Cu的等毒性單位比為1∶1、1∶2、2∶1,克百威-Cd-Cu的等毒性單位比為1∶1∶1、1∶1∶2、1∶2∶1、2∶1∶1)對(duì)費(fèi)氏弧菌15min和30min的急性毒性效應(yīng),計(jì)算克百威、Cd和Cu的單一和混合樣本的半數(shù)效應(yīng)濃度(Median effective concentration,EC50)??税偻?、Cd和Cu暴露15min的EC50值分別為101.29、13.11、47.06mg·L-1,暴露30min的EC50值分別為107.88、11.17、39.73mg·L-1。利用毒性單位(Toxicity unit, TU)法、相加指數(shù)(Additive index,AI)法和混合毒性指數(shù)(Mixtures toxicity index,MTI)法對(duì)混合樣本進(jìn)行了定性評(píng)價(jià),結(jié)果表明:克百威與Cu和Cd兩種重金屬二元和三元復(fù)合作用后主要表現(xiàn)為部分相加和協(xié)同作用,說明二元和三元復(fù)合毒性較單一毒性增強(qiáng),且不同混合比例下,聯(lián)合毒性效應(yīng)具有差異。TU法與MTI法的評(píng)價(jià)結(jié)果一致,而AI法的結(jié)果略有差異。
克百威;鎘;銅;費(fèi)氏弧菌;聯(lián)合毒性
農(nóng)藥是有意引入農(nóng)業(yè)環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì),殘留時(shí)間長(zhǎng),有較強(qiáng)生物毒性,易造成非目標(biāo)物種的損害,因此農(nóng)藥對(duì)土壤環(huán)境的污染成為公眾關(guān)注的問題[1-2]。當(dāng)前,土壤污染呈形式多樣且范圍擴(kuò)大之勢(shì),污染物之間的復(fù)雜聯(lián)合作用是其表現(xiàn)之一,具代表性的是有機(jī)物和重金屬的復(fù)合污染[3]。
目前,我國(guó)受重金屬污染的耕地面積已達(dá)2000 萬hm2,占全國(guó)耕地面積的1/6。2014年土壤調(diào)查公報(bào)指出鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[4],其中Cd是一種典型非必需的劇毒重金屬,被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)界定為人類致癌物(第一組)[5]。Cd 和Cu等化合物通過食物鏈的富集作用進(jìn)入人體,在肝臟和腎臟積存,造成毒素富集損傷,另外也對(duì)骨骼產(chǎn)生影響[6-7]。在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中,農(nóng)藥與重金屬的聯(lián)合污染較為常見,比如耕種使用農(nóng)藥克百威殺蟲,伴隨使用含Cu的殺菌劑進(jìn)行殺菌,如可殺得[Cu(OH)2],其可緩慢釋放出Cu。此外,在耕種過程中過量使用磷肥會(huì)造成Cd污染[8],同時(shí)由于畜禽飼料生產(chǎn)中存在超量加入重金屬元素的現(xiàn)象,動(dòng)物糞便和秸稈混合的有機(jī)肥料也存在重金屬污染[9]。因此,在土壤環(huán)境中,克百威、Cd和Cu造成復(fù)合污染不可避免。
目前,部分學(xué)者針對(duì)重金屬或農(nóng)藥克百威等污染物的單一毒性效應(yīng)和機(jī)理做了深入探索,Cooper等[10]報(bào)道了Cu2+、Pb2+和Zn2+對(duì)兩種蚤類的急性和慢性毒性,潘波等[11]用蚯蚓研究了克百威的生物毒性。近年來,發(fā)光細(xì)菌毒性檢測(cè)法作為一種毒性效應(yīng)快、靈敏度高,成本低的方法,應(yīng)用較廣[12]。發(fā)光細(xì)菌是一類在正常生理?xiàng)l件下能夠發(fā)射可見熒光的細(xì)菌,在合適濃度范圍內(nèi),其相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度與污染物濃度之間存在劑量-效應(yīng)關(guān)系[13]。Wu等[14]用發(fā)光細(xì)菌作受試生物發(fā)現(xiàn)多菌靈與Hg2+能產(chǎn)生拮抗作用,周垂帆等[3]利用明亮桿菌研究了草甘膦對(duì)重金屬Cd和Cu的抑制效應(yīng)。
鑒于克百威和重金屬共存的環(huán)境污染和相互作用機(jī)理還不完善,本試驗(yàn)采用費(fèi)氏弧菌為受試生物,用毒性單位(TU)法、相加指數(shù)(AI)法和混合毒性指數(shù)(MTI)法評(píng)價(jià)克百威、Cd和Cu的聯(lián)合毒性效應(yīng),為重金屬和農(nóng)藥復(fù)合污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供一定的數(shù)據(jù)支持。
1.1 試驗(yàn)材料
1.1.1 受試樣本
克百威,純度為98.8%,購(gòu)自上海農(nóng)藥研究所;氯化鎘(CdCl2·2.5H2O),分析純,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硫酸銅(CuSO4·5H2O),分析純,購(gòu)自江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)有限公司。
實(shí)驗(yàn)前分別將克百威、氯化鎘和硫酸銅在超純水中配制成儲(chǔ)備液,并于4℃下密封保存?zhèn)溆谩?/p>
1.1.2 供試生物
費(fèi)氏弧菌凍干粉(Vibrio fischeri,NRRLB-111777),菌株符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),購(gòu)于北京金達(dá)清創(chuàng)環(huán)??萍加邢薰?,-20℃避光保存。
1.2 儀器與試劑
細(xì)胞培養(yǎng)板(WHB-24,美國(guó)康寧公司);微孔板型多功能檢測(cè)儀(E7031,美國(guó)普洛麥格公司);超聲清洗機(jī)(BL22-500A,上海比郎儀器公司);氯化鈉(分析純,江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)有限公司)。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 費(fèi)氏弧菌復(fù)蘇
在4℃的條件下,將費(fèi)氏弧菌凍干粉用1mL 2% NaCl溶液制成細(xì)菌懸浮液,復(fù)蘇3min,菌體即發(fā)光,再加入2%NaCl溶液到10mL,混勻后20℃恒溫15 min。實(shí)驗(yàn)前,用微孔板型多功能檢測(cè)儀測(cè)試其發(fā)光強(qiáng)度(需大于100萬光子數(shù))。
1.3.2 單一毒性測(cè)定
(1)預(yù)實(shí)驗(yàn)
按對(duì)數(shù)系列將樣品液稀釋成5個(gè)選定質(zhì)量濃度,每個(gè)濃度3次平行,并設(shè)置空白對(duì)照(不含毒物的2% NaCl溶液)。將96孔板第一行設(shè)為空白對(duì)照,在每個(gè)試驗(yàn)濃度孔中加入稀釋后的菌液100μL,用微孔板型多功能檢測(cè)儀測(cè)試發(fā)光菌的初始發(fā)光強(qiáng)度,測(cè)試合格后,每孔按照實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度梯度加入100μL的受試樣品,混勻后20℃恒溫反應(yīng)15min,測(cè)其發(fā)光強(qiáng)度,并計(jì)算發(fā)光抑制率。設(shè)定正式實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度。
(2)正式實(shí)驗(yàn)
按預(yù)實(shí)驗(yàn)得到的質(zhì)量濃度范圍,用2%濃度的NaCl溶液將樣品稀釋成12個(gè)幾何級(jí)數(shù)質(zhì)量濃度梯度,盡量保證其覆蓋相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的10%~90%[15],試驗(yàn)方法參照預(yù)實(shí)驗(yàn)。
1.3.3 聯(lián)合毒性測(cè)定
根據(jù)克百威、Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的單一毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以15min EC50值為一個(gè)毒性單位,按等毒性單位比1∶1、1∶2和2∶1設(shè)計(jì)二元聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn),等毒性單位比1∶1∶1、1∶1∶2、1∶2∶1和2∶1∶1設(shè)計(jì)三元聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn),方法參照單一毒性實(shí)驗(yàn)。測(cè)定不同毒性單位比的混合物對(duì)費(fèi)氏弧菌的EC50值,用于后續(xù)的聯(lián)合毒性效應(yīng)評(píng)價(jià)。
1.3.4 數(shù)據(jù)處理
應(yīng)用Origin 8.5軟件中的非線性最小二乘擬合(NLSF)模塊對(duì)混合污染物毒性的劑量-效應(yīng)模型(DRC)進(jìn)行非線性擬合,再由非線性回歸方程計(jì)算出發(fā)光細(xì)菌的15min和30min的EC50值,并通過SPSS計(jì)算出95%置信區(qū)間。每個(gè)染毒濃度組與空白對(duì)照組的顯著性差異采用SPSS進(jìn)行分析比較(P<0.05)。
1.4 聯(lián)合毒性效應(yīng)評(píng)價(jià)
1.4.1 TU法[16]
式中:TUi為混合污染物中i組分的毒性單位,TUi,max為混合物中各組分毒性單位最大值;Ci為混合物中造成生物半抑制i組分的濃度;EC50i為單一受試樣本i 的EC50值。
根據(jù)計(jì)算得到的M0和M值評(píng)價(jià)聯(lián)合毒性的類型:M=1,簡(jiǎn)單相加作用;1<M<M0,部分相加作用;M<1,協(xié)同作用;M=M0,此時(shí)TUi,max=1,表示單一污染物決定聯(lián)合毒性,即獨(dú)立作用;M>M0,拮抗作用。
1.4.2 AI法[17]
根據(jù)AI值評(píng)價(jià)聯(lián)合毒性的類型:AI=0,簡(jiǎn)單相加作用;AI>0,協(xié)同作用;AI<0,拮抗作用。
1.4.3 MTI法[18]
根據(jù)MTI值評(píng)價(jià)聯(lián)合毒性的類型:MTI=1,簡(jiǎn)單相加作用;MTI<0,拮抗作用;MTI>1,協(xié)同作用;MTI= 0,獨(dú)立作用;0<MTI<1,部分相加作用。
2.1 單一急性毒性效應(yīng)
克百威、Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌作用15min和30 min的EC50值及95%的置信區(qū)間均可用Origin 8.5軟件中的Logistic函數(shù)進(jìn)行非線性擬合獲得。如圖1所示,暴露15min,克百威、Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的EC50分別為101.29、13.11、47.06mg·L-1,可得出受試樣本對(duì)費(fèi)氏弧菌的毒性大小為Cd>Cu>克百威;暴露30 min,毒性大小順序未變,克百威、Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的EC50分別為107.88、11.17、39.73mg·L-1。與暴露15min相比,暴露30min時(shí)克百威的毒性減弱,Cd和Cu的毒性增強(qiáng),原因可能是隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng),重金屬增強(qiáng)細(xì)胞膜通透性,使其毒性增大。此結(jié)果與邢勝男[19]的研究結(jié)果相似。本研究中Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的毒性大小順序與已有結(jié)果相同,如李真等[20]總結(jié)的重金屬離子的毒性順序CuSO4·5H2O<CdCl2·2.5H2O。
圖1 克百威、Cd和Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的EC50值Figure 1 The EC50value ofcarbofuran,Cd and Cu to Vibrio fischeri
2.2 二元聯(lián)合毒性效應(yīng)
克百威-Cd與克百威-Cu的二元聯(lián)合毒性結(jié)果如表1所示,二元混合物中各樣本的15min和30 min EC50值都低于單一毒性的EC50值。采用TU法、AI法和MTI法評(píng)價(jià)混合物聯(lián)合毒性的結(jié)果列于表2和表3。根據(jù)李志華等[21]的研究,AI法評(píng)價(jià)聯(lián)合毒性效應(yīng)時(shí),只有當(dāng)AI=0時(shí),才是簡(jiǎn)單相加作用,但僅存于理想狀態(tài)下,真實(shí)實(shí)驗(yàn)中存在誤差,難以得到AI= 0的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)中有幾組混合體系的評(píng)價(jià)指數(shù)AI 在-0.1~-0.02之間,可以近似認(rèn)為這幾組聯(lián)合毒性效應(yīng)為部分相加。
克百威-Cd的混合體系中,TU法和MTI法評(píng)價(jià)結(jié)果具有一致性。當(dāng)?shù)榷拘詥挝槐葹?∶1時(shí),三種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果相同,為部分相加作用,表明其聯(lián)合毒性介于獨(dú)立和相加作用之間,毒性略有增強(qiáng)。配比為1∶2時(shí),TU法和MTI法評(píng)價(jià)結(jié)果一致,為部分相加作用,而AI法評(píng)價(jià)暴露15min和30min的聯(lián)合毒性效應(yīng)結(jié)果為拮抗作用。AI法的評(píng)價(jià)結(jié)果與其他兩個(gè)方法差異的原因可能是:目前相加指數(shù)法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則不夠細(xì)分和完善,用于評(píng)價(jià)聯(lián)合作用為部分相加和拮抗時(shí)不夠靈敏[22]。上述結(jié)果與鄧輔財(cái)?shù)萚23]以及王蘭[24]的研究結(jié)論相似。綜合考慮,二元聯(lián)合毒性大于單個(gè)物質(zhì)毒性之和,毒性略增。配比為2∶1時(shí),三種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果一致,為協(xié)同作用,表明其混合物聯(lián)合毒性大于各物質(zhì)單獨(dú)作用毒性之和,毒性大幅增強(qiáng)。對(duì)于協(xié)同作用,有研究認(rèn)為膜通透性理論可以對(duì)其進(jìn)行解釋,不同化合物共同作用時(shí),可以增加細(xì)胞膜的通透性,使得不同化合物可以進(jìn)入生物體內(nèi),增強(qiáng)混合物的生物毒性,產(chǎn)生協(xié)同作用[25]。由表2可以看出,克百威-Cd的二元混合物對(duì)費(fèi)氏弧菌的聯(lián)合毒性效應(yīng)以相加作用為主,少部分表現(xiàn)為弱的協(xié)同和拮抗作用。從不同評(píng)價(jià)方法的結(jié)論分析,在實(shí)驗(yàn)探索多組分混合物聯(lián)合作用時(shí),需多選用幾種方法對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),選擇一致性的結(jié)果作為最終結(jié)論。
表1 克百威-Cd和克百威-Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的聯(lián)合毒性Table 1 Joint toxicity ofcarbofuran-Cd and carbofuran-Cu to Vibrio fischeri
表2 克百威-Cd二元混合體系聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果Table2 Evaluation of joint toxicity ofbinarymixturesofcarbofuran-Cd
表3 克百威-Cu二元混合體系聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果Table3 Evaluation of joint toxicity ofbinarymixturesofcarbofuran-Cu
克百威-Cu的混合體系中,三種評(píng)價(jià)方法的結(jié)果具有一致性。由表3可知,當(dāng)毒性單位比為1∶1時(shí),二元聯(lián)合毒性效應(yīng)是協(xié)同作用,混合物毒性大于各物質(zhì)相加作用毒性。在1∶2的配比下,暴露30min,二元聯(lián)合毒性效應(yīng)由部分相加作用變?yōu)閰f(xié)同作用,表明隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng),克百威-Cu的聯(lián)合毒性逐漸增強(qiáng)。由單一毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知Cu的毒性大于克百威,Cu在混合物中所占比例大、濃度高時(shí),可增加細(xì)胞膜的通透性,利于Cu滲入細(xì)胞膜內(nèi)產(chǎn)生毒害作用,使得二元毒性逐漸增強(qiáng)[26-27]。在2∶1的配比下,二元聯(lián)合毒性效應(yīng)是較弱的部分相加作用,偏向于協(xié)同作用,即克百威-Cu的二元聯(lián)合毒性強(qiáng)于其單一毒性。對(duì)比兩組二元混合物可以看出,在等毒性單位比為1∶1時(shí),克百威-Cu毒性大于克百威-Cd。楊亞琴等[28]研究表明,Cu對(duì)細(xì)胞表面具有很高的親和力,而克百威具有脂溶性,能夠穿過細(xì)胞膜,增大混合物的生物毒性。
2.3 三元聯(lián)合毒性效應(yīng)
克百威、Cd和Cu的三元聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4和表5所示??税偻?Cd-Cu等毒性單位比1∶1∶1,暴露15min和30min時(shí),TU法和MTI法的評(píng)價(jià)結(jié)果均為部分相加作用,而AI法的評(píng)價(jià)結(jié)果為拮抗作用??税偻?Cd-Cu配比1∶1∶2,暴露15min時(shí),三種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果都為部分相加作用,暴露30min時(shí),三種方法都表現(xiàn)為協(xié)同作用,表明三元聯(lián)合毒性效應(yīng)隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。結(jié)合克百威-Cu的二元聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,Cu在混合物中所占比例越大,越容易促進(jìn)污染物逐漸滲入細(xì)胞膜內(nèi),并且Cu與Cd共存時(shí)表現(xiàn)為毒性增強(qiáng)[29],則三元聯(lián)合毒性相應(yīng)增強(qiáng)??税偻?Cd-Cu的配比為1∶2∶1,暴露15min和30 min時(shí),三種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果一致,均為協(xié)同作用,表示其毒性劇增??税偻?Cd-Cu的配比為2∶1∶1,暴露15min時(shí),三種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果都為簡(jiǎn)單相加作用,此時(shí)三元聯(lián)合毒性效應(yīng)等于各個(gè)物質(zhì)毒性之和,而暴露30min,都為協(xié)同作用,表明三元聯(lián)合毒性隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng),毒性增強(qiáng)。原因可能是:克百威是一種弱酸性化合物,當(dāng)克百威所占比例較大時(shí),高濃度的克百威會(huì)降低混合物的pH,在較低pH條件下,Cd和Cu的解析量逐漸增大,增強(qiáng)Cd和Cu的毒性,導(dǎo)致三元聯(lián)合毒性增強(qiáng)[30]。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在多種污染物混合的情況下,生物體受到復(fù)合污染的聯(lián)合毒性作用,其中不僅有污染物自身的理化性質(zhì)的影響,而且污染物不同混合比例也起著相當(dāng)重要的作用[31]??税偻?,Cd和Cu在不同混合比例下,整體都產(chǎn)生了部分相加和協(xié)同作用,即三種污染物混合毒性等于或大于三種污染物的單一毒性總和。周啟星等[32]模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合污染的聯(lián)合毒性效應(yīng)取決于復(fù)合污染物不同濃度的混合比例。
表4 克百威-Cd-Cu對(duì)費(fèi)氏弧菌的聯(lián)合毒性Table 4 Joint toxicity of carbofuran-Cd-Cu to Vibrio fischeri
表5 克百威-Cd-Cu三元混合體系聯(lián)合毒性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Evaluation of joint toxicity of ternarymixturesofcarbofuran-Cd-Cu
(1)克百威、Cd和Cu單一作用于費(fèi)氏弧菌時(shí),克百威暴露15min和30min的EC50分別為101.29、107.88mg·L-1;Cd暴露15min和30min的EC50分別為13.11、11.17mg·L-1;Cu暴露15min和30min的EC50分別為47.06、39.73mg·L-1。毒性大小依次為Cd>Cu>克百威。
(2)克百威-Cd、克百威-Cu和克百威-Cd-Cu在不同毒性單位配比下的聯(lián)合毒性效應(yīng)主要表現(xiàn)為相加作用和協(xié)同作用,表明其復(fù)合污染后毒性有不同程度的增強(qiáng),在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中需引起重視。
(3)由于不同污染物復(fù)合的復(fù)雜性,在實(shí)際聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中應(yīng)考慮其混合比例、混合時(shí)間等因素,同時(shí)復(fù)合污染物對(duì)發(fā)光菌產(chǎn)生毒性作用的機(jī)制尚不明確,需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
[1]MehlerW T,LiH,Lydy M J,et al.Identifying the causesof sedimentassociated toxicity in urban waterways of the Pearl river delta,China[J]. EnvironmentalScience&Technology,2011,45(5):1812-9.
[2]王俊,胡進(jìn)鋒,陳峰,等.福州菜地土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014,33(5):951-957.
WANG Jun,HU Jin-feng,CHEN Feng,etal.Residuesand risk assessmentoforganophosphoruspesticides in vegetable soils in Fuzhou,China [J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2014,33(5):951-957.
[3]周垂帆,林靜雯,李瑩,等.草甘膦對(duì)重金屬毒性的抑制效應(yīng)研究——以發(fā)光菌(Photobacterium phosphoreum T3)為例[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014,33(12):2329-2334.
ZHOU Chui-fan,LIN Jing-wen,LI Ying,et al.Inhibitory effect of glyphosate on toxicity of heavymetals:A case study on Photobacterium phosphoreum T3[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2014,33(12):2329-2334.
[4]劉文慶,祝方,馬少云.重金屬污染土壤電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].安全與環(huán)境工程,2015,22(2):55-60.
LIUWen-qing,ZHU Fang,MA Shao-yun.Research progress on the electro-kinetic remediation of soil pulluted by heavy metal[J].Safety and EnvironmentalEngineering,2015,22(2):55-60.
[5]殷健.重金屬對(duì)斑馬魚的毒性效應(yīng)及作用機(jī)制研究[D].北京:北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院,2014.
YIN Jian.Studies on toxic effectandmechanism of heavymetalson zebrafish[D].Beijing:Peking Union MedicalCollege,2014.
[6]Malik N,Biswas A K,QureshiTA,etal.Bioaccumulation of heavymetals in fish tissuesofa freshwater lakeof Bhopal[J].EnvironmentalMonitoring&Assessment,2010,160(1/2/3/4):267-276.
[7]Chen J,MyerburgM M,Passero C J,etal.External Cu2+inhibitshuman epithelialNa+channelsby bindingata subunit interfaceofextracellular domains[J].Journal of Biological Chemistry,2011,286(31):27436-27446.
[8]WangQY,Zhou DM,Long C.Microbialand enzyme propertiesofapple orchard soil asaffected by long-term application of copper fungicide[J]. SoilBiologyand Biochemistry,2009,41(7):1504-1509.
[9]潘尋,韓哲,賁偉偉.山東省規(guī)?;i場(chǎng)豬糞及配合飼料中重金屬含量研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(1):160-165.
PAN Xun,HAN Zhe,PENWei-wei.Heavymetal contents in pigmanure and pig feeds from intensive pig farms in Shandong Province,China[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2013,32(1):160-165.
[10]Cooper N L,Bidwell JR,Kumar A.Toxicity of copper,lead,and zinc mixtures to Ceriodaphnia dubia and Daphnia carinata[J].Ecotoxicology Environmental Safety,2009,72(5):1523-1528.
[11]潘波,方佳,林勇,等.土壤中克百威的動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)蚯蚓的毒性[J].農(nóng)藥,2012,51(8):595-598.
PANBo,FANG Jia,LIN Yong,etal.The dynamic changesand toxicity to earthworms of carbofuran in soil[J].Agrochemicals,2012,51(8):595-598.
[12]杜麗娜,楊帆,穆玉峰,等.某制藥廢水對(duì)發(fā)光細(xì)菌急性毒性的評(píng)價(jià)研究[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(1):286-291.
DU Li-na,YANGFan,MU Yu-feng,etal.Evaluation of theacute toxicity of pharmaceutical wastewater to luminescent bacteria[J].EnvironmentalScience,2014,35(1):286-291.
[13]李璇,蔡磊明,湯保華,等.幾種有機(jī)化合物與重金屬對(duì)發(fā)光細(xì)菌的聯(lián)合毒性[J].農(nóng)藥,2011,50(5):365-367.
LIXuan,CAILei-ming,TANGBao-hua,etal.The joint toxicity oforganic pollutants and heavymetals on luminescent bacteria(Photobacterium phosphoreum)[J].Agrochemicals,2011,50(5):365-367.
[14]Wu SH,Zhou DP,Xu Y T,etal.The joint toxicity ofbinarymixed pollutants to luminescentbacteria[J].Acta Agriculturae Shanghai,2011,27 (3):16-20.
[15]朱文杰,鄭天凌,李偉民.發(fā)光細(xì)菌與環(huán)境毒性檢測(cè)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2009.
ZHUWen-jie,ZHENG Tian-ling,LIWei-min.luminescent bacteria and environmental toxicity detection[M].Beijing:China Light Industry Press,2009.
[16]Marking L,Mauck W.Toxicity of paired mixtures of candidate forest insecticides to rainbow trout[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,1975,13(5):518-23.
[17]孟順龍,瞿建宏,宋超,等.農(nóng)藥滅多威和辛硫磷對(duì)羅非魚的聯(lián)合毒性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014,33(2):257-263.
MENG Shun-long,QU Jian-hong,SONG Chao,et al.Joint toxicity of pesticidesmethomyl and phoxim to tilapia(Oreochromis niloticus)[J]. JournalofAgro-Environmental Science,2014,33(2):257-263.
[18]K?nemann H.Quantitative structure-activity relationships in fish toxicity studies.Part 1:Relationship for 50 industrial pollutants[J].Toxicology,1981,19(3):209-221.
[19]邢勝男.斑馬魚胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)評(píng)價(jià)重金屬聯(lián)合生物毒性[D].上海:上海師范大學(xué),2016.
XING Sheng-nan.Evaluation of combined toxicity of heavymetals on zebrafish embryo developmental toxicity test[D].Shanghai:Shanghai NormalUniversity,2016.
[20]李真,苗晶晶,潘魯青.6種重金屬的發(fā)光菌毒性效應(yīng)及其海洋生物物種敏感度分析[J].海洋環(huán)境科學(xué),2015,34(2):176-183.
LIZhen,MIAO Jing-jing,PAN Lu-qing.Toxicity effectof heavymetals on Photobacterium phosphoreum and the species sensitivity comparison with other marine organisms[J].Marine Environmental Science,2015,34(2):176-183.
[21]李志華,朱正麗,陸光華,等.2-氯苯酚與取代苯酚及苯胺類化合物對(duì)鯽魚聯(lián)合毒性效應(yīng)的定量構(gòu)效關(guān)系[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,40(2):156-161.
LIZhi-hua,ZHU Zheng-li,LUGuang-hua,et al.Quantitative structure-activity relationship of joint toxic effectsof 2-chlorophenol,substituted phenols,and anilineson Carassiusauratus[J].Journal of Hohai University(Natural Sciences),2012,40(2):156-161.
[22]楊永濱,劉征濤,鄭明輝,等.鹵代酚對(duì)斑馬魚的急性聯(lián)合毒性效應(yīng)研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,2007,20(2):5-8.
YANG Yong-bin,LIU Zheng-tao,ZHENGMing-hui,et al.Study on the effects of joint acute toxicities of halophenols in zebrafish[J].Research of EnvironmentalSciences,2007,20(2):5-8.
[23]鄧輔財(cái),劉樹深,劉海玲,等.部分重金屬化合物對(duì)淡水發(fā)光菌的毒性研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2007,2(4):402-408.
DENGFu-cai,LIUShu-shen,LIUHai-ling,etal.Toxicitiesofselected heavymetal compoundsand theirmixtures to photobacteria(Vibrioqinghaiensis sp-Q67)[J].Asian Journal of Ecotoxicolog,2007,2(4):402-408.
[24]王蘭.多種重金屬對(duì)發(fā)光菌聯(lián)合毒性特征研究[D].北京:華北電力大學(xué),2014.
WANG Lan.Research on joint toxicity ofmultiple heavy metal compounds tophotobacteria phosphoreum[D].Beijing:North China Electric Power University,2014.
[25]邱陽,鄧延慧,王建秋,等.利用發(fā)光菌毒性測(cè)試評(píng)價(jià)氯苯及其降解中間產(chǎn)物的毒性[J].南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,29 (1):92-95.
QIU Yang,DENG Yan-hui,WANG Jian-qiu,et al.Toxicity assessment of chlorobenzene and some of the intermediate products using Photobacterium phosphoreum[J].Acta Universitatis Medicinalis Nanjing(NaturalScience),2009,29(1):92-95.
[26]蘇麗敏,劉惠清,李志群,等.三種農(nóng)藥與三種重金屬對(duì)發(fā)光菌的聯(lián)合毒性效應(yīng)[J].東北師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2011,43(4):137-140.
SU Li-min,LIUHui-qing,LIZhi-qun,etal.Joint toxic effectsof three pesticidesand threeheavymetalson luminescentbacteria[J].Journalof Northeast Normal University(Natural Science Edition),2011,43(4):137-140.
[27]趙保真.Cu-磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究[D].新鄉(xiāng):河南師范大學(xué),2012.
ZHAOBao-zhen.Study of the ecology toxic effectsof single and combined pollution between Cu and sulfadiazine[D].Xinxiang:Henan NormalUniversity,2012.
[28]楊亞琴,賈秀英.Cu2+、Zn2+和Cd2+對(duì)蟾蜍蝌蚪的聯(lián)合毒性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2006,12(3):356-359.
YANG Ya-qin,JIA Xiu-ying.Joint toxicity of Cu2+,Zn2+and Cd2+to tadpole of Bufo bufo gargarizans[J].Chinese Journal of Applied and Environmental Biology,2006,12(3):356-359.
[29]歐小兵,李海云,陳永煌,等.銅、鎘對(duì)水螅的急性和聯(lián)合毒性作用[J].環(huán)境污染與防治,2006,28(8):584-588.
OU Xiao-bing,LIHai-yun,CHEN Yong-huang,et al.Toxicity and toxic effects of heavy metals cadmium and copper on Hydra sp.[J]. Environmental Pollution&Control,2006,28(8):584-588.
[30]許艷秋.克百威-鎘、氯嘧磺隆-鎘復(fù)合污染對(duì)土壤酶活性影響研究[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué),2006.
XU Yan-qiu.Study on activities of soil enzyme induced of carbofuran and cadmium,chlfonylurea-rthyland cadmium combined pollution[D]. Changchun:NortheastNormalUniversity,2006.
[31]湯保華,祝凌燕,周啟星.五溴聯(lián)苯醚(Penta-BDE)與重金屬對(duì)水生無脊椎動(dòng)物大型蚤Daphniamagna存活及其繁殖的聯(lián)合毒性影響[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,49(6):93-99.
TANGBao-hua,ZHU Ling-yan,ZHOUQi-xing.Jointeffectof Penta-BDE and heavymetalson aquatic invertebrate Daphniamagna survival and its repreduction[J].Acta Scientiarum Naturalium UniversitatisSunyatseni,2010,49(6):93-99.
[32]周啟星,孔繁祥,朱琳.生態(tài)毒理學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.
ZHOUQi-xing,KONGFan-xiang,ZHU Lin.Ecological toxicology[M]. Beijing:Science Press,2006.
Joint toxic effectsof carbofuran,Cd and Cu to Vibrio fischeri
QIUAi-feng1,3,WANGYu-tao2,ZHANGShu-qiu2,PENGQiang-hui3,CHEN Zi-lei2*
(1.School of Environmental and Safety Engineering,Changzhou University,Changzhou 213000,China;2.Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agricultural Products,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,China;3.Analysis and Testing Center,Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,Jiaxing 314006,China)
Toxicity testswere conducted to evaluate the 15min and 30min acute toxicity effects of single andmixed samples of carbofuran, cadmium(Cd)and copper(Cu)(carbofuran-Cd and carbofuran-Cu toxicitymixed ratios of 1∶1,1∶2 and 2∶1,carbofuran-Cd-Cu toxicity mixed ratios of1∶1∶1,1∶1∶2,1∶2∶1 and 2∶1∶1)to Vibrio fischeri,and to calculate themedian effective concentration(EC50)of the single and mixed samples.EC50values of carbofuran,Cd and Cu for 15 min tests are 101.29,13.11 and 47.06 mg·L-1,and that for 30 min tests are 107.88,11.17 and 39.73mg·L-1respectively.Toxicity unit(TU)method,mixtures toxicity index(MTI)method and additive index(AI)method were used to evaluate the joint toxicity of carbofuran,Cd and Cu to Vibrio fischeri.The results show that the joint toxicity of carbofuran-Cd,carbofuran-Cu and carbofuran-Cd-Cu are partialadditive and synergistic effects,which present that the joint toxicity are higher than the single toxicity.The joint toxicity ofbinary and ternarymixtures to Vibrio fischeri depend on the differentmixed ratios.Even though the type are the same,the strengthmay be different.The evaluation results of TU and MTImethod are consistent,while AImethod shows slightdifferent from the other twomethods.
carbofuran;Cd;Cu;Vibrio fischeri;joint toxicity
X171.5
A
1672-2043(2017)05-0869-07
10.11654/jaes.2016-1502
2016-11-25
仇愛鋒(1991—),男,江蘇鹽城人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境毒理學(xué)。E-mail:captainqiu1013@163.com
*通信作者:陳子雷E-mail:CZL7274@163.com
混合農(nóng)藥聯(lián)合毒性效應(yīng)與膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(ZR2016YL027);國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(2012YQ15008705)
Project supported:Joint Toxic Effects of Mixed Pesticides and Risk Assessment of Dietary Intake,China(ZR2016YL027);The National Key Scientific Instrumentand EquipmentDevelopmentProjects,China(2012YQ15008705)
仇愛鋒,王玉濤,張樹秋,等.克百威、鎘和銅對(duì)費(fèi)氏弧菌的聯(lián)合毒性效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(5):869-875.
QIU Ai-feng,WANGYu-tao,ZHANGShu-qiu,etal.Joint toxic effectsof carbofuran,Cd and Cu to Vibrio fischeri[J].Journal of Agro-Environment Science, 2017,36(5):869-875.