部分PPCP污染物及其混合物对水生生物时间毒性与作用机制研究

A growing number of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) with different forms and concentrations enmerge in the water and become new contaminants. It was found that there are significant difference between the acute and chronic toxicity of some PPCPs. Thus, the variation of their toxicity in time must be investigated in order to accurately evaluate their environmetal risks. Therefore, this project will choose the aquatic organisms such as photobacterium and green algae as testing organisms and two antibiotics chloramphenicol and streptomycin sulfate with remarkable differences between the acute and chronic toxicity as toxicants to establish the miciroplate analysis method to determine the toxicity of PPCPs with different concentrations at different time (t-MTA). Then, the method is used to systematacially screen and test the concentration-time-toxicity data of some PPCP pollutants widely distributed in the environment as well as their mixtures. Nonlinear fitting together with other statistical regression technologies is used to fit the concentration-effect curve (CRC) and time-effect curve so as to reveal the time-toxicity law of PPCP contaminants together with their mixtures. Several PPCPs with CRCs exibiting the same or different shapes at different test time points will be selected as the objects to uncover the reason and mechanism of time-depedent toxicity through the spectral and cell analysis. All the obtained results will provide a new method and basic data for the sientific evaluation on the aquatic environmental risks of PPCP contaminants.

越来越多的医药品与个人护理品(PPCPs)进入水环境并以各种形式和浓度共存，成为新型污染物。研究表明某些PPCPs的急性与慢性毒性存在显著差异，因而必须考察毒性随时间的变化才能准确评价其风险。因此，本项目即以水生生物如发光菌和绿藻等为检测生物，以具有明显急慢性毒性差异的氯霉素和硫酸链霉素为研究对象，建立测试PPCP污染物不同浓度在不同时间内毒性变化的微板分析法(t-MTA)；系统筛选与测试环境中部分PPCP污染物及其混合物的浓度-时间-毒性数据，应用非线性拟合等多种统计技术模拟浓度-效应曲线(CRC)与时间-效应曲线，揭示PPCP污染物及其混合物的时间毒性变化规律；选择CRC在不同时间测试点具有相同形状或不同形状的PPCPs为研究对象，应用光谱、细胞分析技术等手段，探索PPCP污染物产生时间毒性的原因和作用机制；为科学评价PPCP污染物的环境风险提供新的技术方法和数据参考。

研究表明医药品与个人护理品(PPCPs)的急慢性毒性存在显著差异，必须考察其毒性随时间的变化才能准确评价其风险。然而，基于某一特定时间点的传统毒性分析方法不能直接用来进行时间毒性的分析。因此，本课题针对时间毒性的问题，开展了一系列研究，取得了一些研究成果。为了获得PPCPs污染物时间毒性的数据，在前人研究的基础上改进并分别建立了基于发光菌青海弧菌(Q67)和绿藻蛋白核小球藻(CP)的时间毒性微板分析方法(T-MTA)，系统测试了PPCPs污染物包括30种常用药品、4种日用化学品和3种护肤品及其直接均分和均匀设计射线法设计的100多个二元和多元混合物体系分别对Q67和CP的毒性效应。发现了氨基糖苷类(AG)抗生素及其混合物对两种测试生物具有明显的时间依赖毒性，即毒性随时间延长逐渐增加；常用药物恩诺沙星和诺氟沙星及其含这两种药物的混合物对Q67具有明显的时间依赖性刺激效应，即随着时间的延长而逐渐明显，但对CP无明显的毒性效应；β-内酰胺类抗生素对Q67具有明显的时间依赖毒性，但与AG抗生素不同，在4 h后才产生毒性并迅速增加至较高效应，但对CP的毒性较低，时间依赖性也不明显；护肤品花露水及其混合物对CP的毒性变化规律也具有时间依赖性，在48 h后开始产生毒性并迅速增加；磺胺类抗生素和日用化学品(除三氯生有明显的毒性外)的毒性均较低，甚至无毒性。针对化妆品不适于微板分析法的缺点，建立了时间毒性试管分析法，并考察了5种化妆品及其混合物对CP的时间毒性效应，发现了2种化妆品及其混合物具有时间依赖毒性，3种化妆品及其混合物具有明显的时间依赖刺激效应，随时间长先增加后减弱。此外，应用T-MTA法还测试了其它污染物如15种有机溶剂、3种重金属和3种农药及其混合物对Q67或CP的时间依赖毒性，发现了有机溶剂对CP具有明显的时间依赖毒性；离子液体和农药对Q67 毒性不随时间发生变化，对CP则有明显的时间依赖毒性；重金属与抗生素的混合物对Q67具有明显的刺激效应，对CP具有明显的时间依赖毒性。应用浓度加和模型作为参考模型，发现了部分混合物具有毒性相互作用，且具有毒性相互作用混合物毒性与某一关键组分的浓度比有关，并建立了自上而下筛选混合物毒性相互作用关键组分的方法。项目研究成果已发表学术论文12篇，其中SCI收录7篇, EI收录2篇，CSCD收录3篇；申请发明专利1个；在读硕士5人。