1 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230061中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230061
基于藻类光合抑制效应的水质生物毒性检测方法, 具有响应快速、 测量简捷等优点。 然而现有十多种光合荧光参数都源于PSⅡ光合反应中心, 对典型的PSⅠ光合作用抑制剂, 均表现出响应灵敏度差或无响应。 利用毒性胁迫会引起藻类荧光动力学曲线发生变形、 且变化程度与毒性强度成正比的特性, 直接以多相叶绿素荧光动力学曲线形态为分析对象, 在准确定位特征位点的基础上, 构建基于曲线分段抑制的综合表征参数CPI, 并与常用的光合荧光参数Fv/Fm以及性能指标PIabs进行毒性响应时间、 响应灵敏度和稳定性的对比分析。 结果表明, 综合参数CPI对于PSⅡ抑制剂阿特拉津, 15 min即在全样本表现出显著性抑制, 最低检测限和RSD分别为2.25 μg·L-1和8.76%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了51.8%、 51.3%和68.0%、 17.7%。 对于典型PSⅠ抑制剂百草枯, 综合参数CPI在15 min表现出显著性抑制, 对应的检测限和RSD分别为0.16 mg·L-1和14.25%, 而参数Fv/Fm无响应, CPI具有时间响应优势; 在8 h长时抑制下, CPI对应的最低检测限和RSD分别为0.09 mg·L-1和3.30%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了71.9%、 62.5%和75.6%、 30.0%。 上述结论表明了综合参数CPI作为响应指标可用于检测PSⅠ及PSⅡ抑制剂的生物毒性, 且表现出良好的响应灵敏度和稳定性, 解决了藻类光合抑制法对PSⅠ抑制剂响应灵敏度低的问题, 且对于统一不同种类毒性物质的毒性响应指标提供了关键参数。
生物光学 生物毒性 光合抑制效应 综合参数 毒性响应 Biotechnology Biotoxicity Photosynthetic inhibition effect Synthetic parameter Toxicity response 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2319
甘婷婷 1,2,3殷高方 1,2,3,*赵南京 1,2,3,**汪颖 1,2,3[ ... ]叶紫琪 4
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室，安徽 合肥 230031
4 合肥工业大学，安徽 合肥 230009
以淡水微藻中的蛋白核小球藻为受试生物，以典型毒性氯化消毒副产物氯乙酸及三氯乙腈为研究对象，采用荧光动力学方法研究了4种光合荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo（Fo为初始荧光强度，Fm为最大荧光强度，Fv=Fm-Fo）及PIABS对两种消毒副产物的响应规律，并分别从对低质量浓度与等质量浓度消毒副产物响应性能、10%效应质量浓度（EC10）与50%效应质量浓度（EC50）值4个方面对比了4个光合荧光参数的响应灵敏性。结果表明：4个参数对两种消毒副产物都具有质量浓度响应特性，抑制率与消毒副产物质量浓度之间都具有较好的Logistic曲线型剂量-效应关系，修正相关系数均大于0.993，其中PIABS的最大；4个参数对两种消毒副产物毒性的响应灵敏性从大到小的排序均为PIABS、Fv/Fo、Fm/Fo、Fv/Fm，因此PIABS是基于荧光动力学方法检测水体氯化消毒副产物毒性较为灵敏的响应指标。该研究结果为发展水体消毒副产物毒性的现场快速检测方法与技术提供了重要参考。
光谱学 荧光 氯化消毒副产物 生物毒性 微藻 荧光动力学 光合荧光参数 光学学报
2023, 43(24): 2430005
1 华北电力大学环境研究院, 北京 102206
2 华北电力科学研究院有限责任公司, 北京 100045
选取环境中含量最多的9种多溴联苯醚（PBDEs）及已知具有高/中等生物毒性的14种PBDEs作为目标辨识物, 首先基于振动归属将上述PBDEs红外光谱分为6个谱区, 利用相似度分析评价各谱区对23种同系物的辨识能力并筛选易于辨识的红外谱区, 其次根据各谱区特征建立辨识方法并进行方法评价, 最终通过主成分分析及判别分析法在所研究谱区提取影响高/中等生物毒性PBDEs的红外特征信息并建立生物毒性判别模型。 研究结果表明, 位于961～1 153 cm-1的三角呼吸振动谱区和1 153～1 346 cm-1的C—O伸缩振动谱区对所选PBDEs间光谱相似度最小, 可利用三角呼吸振动谱区内吸收峰的数量分布特征（辨识最小频差为3.19 cm-1, 但不易与多氯联苯醚等结构相似物质间的区分）及C—O伸缩振动谱区的主峰分布及波形特征（辨识最小频差为0.74 cm-1, 与多氯联苯醚等结构相似物质间辨识涉及最小频差为0.67 cm-1）实现对23种PBDEs间的辨识（红外光谱常用最小分辨率为0.5 cm-1）; 基于判别分析法所构建的高/中等生物毒性PBDEs判别模型的判别正确度为100%/88.9%, 表明所提取的红外光谱信息可实现对PBDEs生物毒性的准确分类。
多溴联苯醚 红外光谱 相似度分析 辨识 生物毒性 判别分析 Polybrominated diphenyl ethers IR spectrum Similarity analysis Identification Biological toxicity Discriminant analysis 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3530
1 哈尔滨工业大学 生命科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学 物理科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
4 哈尔滨工业大学 基础与交叉科学研究院, 黑龙江 哈尔滨 150080
将荧光碳点引入透明斑马鱼胚胎中,研究了荧光碳点在斑马鱼中的活体成像和对斑马鱼的毒副作用.通过对水中添加荧光碳纳米颗粒,从形态上观察其对于斑马鱼个体发育的生物学效应,实时观察其在斑马鱼体内富集代谢的情况,为荧光碳点及其复合物在生物活体成像方面的研究应用奠定基础.结果表明,荧光碳点对斑马鱼生长发育无明显的毒副作用,不会导致胚胎发育异常(通过观察尾巴弯曲情况、色素深浅、血管发育速度、鱼鳔发育速度来确定对胚胎发育的影响),并且对斑马鱼无明显致死现象.荧光碳点进入斑马鱼体内的时间非常迅速,并且可以在48 h之内经代谢排出体外.
斑马鱼 荧光碳点 胚胎发育 生物毒性 zebrafishes carbon dots embryonic development biotoxicity
1 华北电力大学 资源与环境研究院， 北京102206
2 华北电力大学 区域能源系统优化教育部重点实验室， 北京102206
采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法，在6-311++G(d,p)基组水平下对16种多环芳烃(PAHs)及6种多环芳烃硝基衍生物进行了拉曼光谱、极化率、偶极矩、热力学、结构优化及能量等40种参数进行计算。以13种PAHs对发光菌的－lgEC50值做因变量，以另外3种多环芳烃数据作为验证，构建了基于量子化学参数的PAHs毒性定量结构-活性相关(QSAR)模型，预测PAHs硝基衍生物的毒性。经验证，所建立的QSAR模型的模拟系数为0.816，模型预测的PAHs硝基衍生物毒性排序与文献报道的PAHs硝基衍生物对鼠伤寒沙门氏菌的毒性排序一致，表明所建模型可用于PAHs及其硝基衍生物的生物毒性预测，从而为控制和预测PAHs及硝基衍生物毒性提供理论依据。
密度泛函理论 定量结构-活性相关模型 多环芳烃 硝基衍生物 生物毒性 density functional theory (DFT) quantitative structure-activity relationship model polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) PAHs nitro derivatives toxicity
