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技術(shù)文章

用斑馬魚研究土壤中污水污泥毒性的一項(xiàng)研究
更新時(shí)間:2024-07-04   點(diǎn)擊次數(shù):376次

斑馬魚體型小、用途廣、易于研究,無(wú)論是在行為還是形態(tài)層面,它都能提供有關(guān)(生態(tài))毒性問題的寶貴信息,在各個(gè)生命階段的使用越來(lái)越受歡迎。

 

本文介紹了卡米拉(Camilla Della Torre)等人利用斑馬魚研究土壤中污水污泥毒性的一項(xiàng)研究。

 

斑馬魚在污水污泥處理中的貢獻(xiàn)

為了以可持續(xù)的方式解決土壤流失問題,污水污泥(SS)通常被用作土壤的補(bǔ)充或替代品,以增加養(yǎng)分和土壤復(fù)原力。然而,人們對(duì)使用與某些化合物毒性有關(guān)的污水污泥表示擔(dān)憂。雖然廢水處理過程會(huì)去除大部分有害物質(zhì),但污水污泥中仍含有有毒化學(xué)物質(zhì),對(duì)陸生和水生動(dòng)植物構(gòu)成威脅。

 

為了克服這一問題,并在用污水污泥補(bǔ)充土壤的過程中實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略,可以采用一種名為水熱碳化(HTC)的創(chuàng)新工藝,將污水污泥轉(zhuǎn)化為水熱炭HC)。水熱炭是一種富固體,可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、土壤改良,并且由于其吸收二氧化碳的能力而具有巨大的環(huán)境效益。

 

斑馬魚有什么關(guān)系?

生物測(cè)定是一種有趣而創(chuàng)新的方法,可用作評(píng)估廢水和污泥生態(tài)毒性的篩選工具??紤]到生態(tài)毒性,大多數(shù)圍繞水熱炭的研究是在土壤生物中進(jìn)行的。Camilla Della Torre 等人的一項(xiàng)研究旨在使用斑馬魚胚胎/幼魚進(jìn)行生物測(cè)定,以評(píng)估與污水污泥和水熱炭接觸相關(guān)的自然(水生)生態(tài)系統(tǒng)危害[1]。

 

作為生態(tài)毒性模型的斑馬魚

斑馬魚胚胎/是生態(tài)毒性管理方面的優(yōu)秀模式生物。斑馬魚胚胎/幼體發(fā)育快、體積小、透明度高,因此是一種易于在實(shí)驗(yàn)室條件下使用且可擴(kuò)展的模型。使用斑馬魚胚胎/還有助于實(shí)現(xiàn)動(dòng)物試驗(yàn)方法中的三個(gè)R(減少、替代和完善)。

 

Della Torre 等人假設(shè),與污水污泥相比,水熱炭的毒性更低。為此,他們的研究首先著眼于斑馬魚胚胎接觸測(cè)試對(duì)污水污泥和水熱炭的適用性。這基本上是一種急性毒性測(cè)試,用于確定引起急性毒性的化學(xué)品濃度(此處指污水污泥和水熱炭中的化學(xué)物質(zhì)。本文的標(biāo)準(zhǔn)化方法是測(cè)定致死濃度(50%LC50)。

 

使用 DanioVision 進(jìn)行行為評(píng)估

為了篩選污水污泥和水熱炭可能產(chǎn)生的毒性影響,使用了沉積物接觸測(cè)定法(SCA)。這是一種廣泛采用的檢測(cè)方法,用于篩選與污染物結(jié)合沉積物相關(guān)的危害。對(duì)與解毒、氧化應(yīng)激和神經(jīng)毒性有關(guān)的酶進(jìn)行了分析。此外,還使用諾達(dá)思的斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)對(duì)行為改變進(jìn)行了調(diào)查。

 

在對(duì)照組、污水污泥組和水熱炭暴露組的多孔板中,對(duì)96 hpf時(shí)的幼進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)行為評(píng)估。在專門為斑馬魚幼設(shè)計(jì)的光/暗轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)反應(yīng)測(cè)試后,對(duì)其游泳表現(xiàn)進(jìn)行了評(píng)估。

 

水熱炭的毒性低于污水污泥

Della Torre等人通過這種行為試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與暴露于污水污泥相比,暴露于水熱炭中的幼減少了一些影響游泳性能的神經(jīng)活性分子的負(fù)荷。當(dāng)暴露于(神經(jīng))有毒化學(xué)物質(zhì)時(shí),游泳活動(dòng)通常會(huì)顯著減少。與對(duì)照組相比,污水污泥組和水熱炭組的游泳行為下降幅度最大,污水污泥中的游泳行為的下降幅度高于水熱炭。

 

斑馬魚行為測(cè)定和生態(tài)毒性研究的重要性

Della Torre 等人的研究有助于促進(jìn)斑馬魚成為水生系統(tǒng)的代表性生物模型。在實(shí)際評(píng)估污水污泥和水熱炭的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面,斑馬魚胚胎-幼魚接觸試驗(yàn)成為一種合適的篩選工具。在此框架內(nèi),行為觀察至關(guān)重要,因?yàn)檫@關(guān)系到水生物種的生態(tài)福祉。就觀察到的游泳行為而言,與污水污泥組相比,接觸水熱炭組的游泳行為受到的影響較小。游泳行為受到影響對(duì)魚類種群的捕食和覓食會(huì)構(gòu)成較大風(fēng)險(xiǎn)。

 

參考文獻(xiàn)

1. Della Torre, Camilla; Liberatori, Giulia; Ghilardi, Anna; Del Giacco, Luca; Puccini, Monica; Ferraro, Fabrizio; Vitolo, Sandra; Corsi, Ilaria (2022). The zebrafish (Danio rerio) embryo-larval contact assay combined with biochemical biomarkers and swimming performance in sewage sludge and hydrochar hazard assessment. Environ. Pollut., 302, 119053

 

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