幾種內分泌干擾物的對映體選擇性毒性及其降解.pdf

1、手性污染物所引發(fā)的環(huán)境行為和生態(tài)安全效應的對映體選擇性已經引起人們越來越多的關注，但是對映體標樣制備的困難和對映體環(huán)境安全評價模型的缺乏限制了該領域研究的發(fā)展，而這正是本論文研究所要攻克的難點。在本研究中，我們選擇了目前在我國廣泛使用的手性農藥三氯殺蟲酯(AF)和高效氯氟氰菊酯(LCT)做為研究對象，首先建立了它們在高效液相色譜(HPLC)上的手性分離條件。在得到對映體制備小樣的基礎上，系統(tǒng)研究了它們在發(fā)育毒性、內分泌干擾以及免疫毒性上

2、的對映體選擇性及機理。同時以環(huán)境雌激素17β-雌二醇(E2)為研究對象，研究了它在土壤中的環(huán)境行為和非生物氧化降解機理；并采用合成MnO2對一系列甾體類雌激素進行了氧化降解研究；此外還研究了土壤中加入草木灰后，異惡草松對稗草生長抑制的影響。具體研究分述如下： 利用手性固定性在HPLC上對AF和LCT進行了對映體分離。通過條件優(yōu)化，這兩個手性農藥在幾類手性柱上(Chiralpak AD，Chiralpak AS，Chiralce

3、l OD，Chiralcel OJ和Sumichiral OA-2500I)均獲得對映體基線分離，并且發(fā)現(xiàn)較低的柱溫(例如20℃)和較低的極性組分(乙醇等)含量(≤5％)有利于對映體的分離。其中Chiralcel OD柱被用于純對映體樣品的收集。利用旋光(ORD)和圓二色(CD)檢測器得到了對映體的出峰次序和CD光譜圖。進一步結合八區(qū)律規(guī)則，確定了AF對映體的絕對構型為S-(+)-AF和R-(-)-AF。 通過建立體內和體外生

4、物模型，研究了AF和LCT在發(fā)育毒性、內分泌干擾和免疫毒性上的對映體選擇性：以斑馬魚胚胎為模型，以心包囊腫、卵黃囊腫和身體彎曲等檢測終點為指標開展發(fā)育毒性的研究，結果表明存在顯著的對映體選擇性，(+)-AF和(-)-LCT的致畸效應均高于它們各自的對映體，并表現(xiàn)出一定的劑量效應關系。進一步利用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)研究了經AF對映體暴露后，胚胎中雌激素受體基因ERα的表達變化。結果表明，AF兩個對映體對ERα mRNA表達

5、的誘導差異達到了3.2倍。但是在研究斑馬魚急性毒性時發(fā)現(xiàn)AF與LCT的差異較大；AF的對映體選擇性急性毒性不顯著，而LCT則表現(xiàn)出極強的對映體選擇性，(-)-LCT的毒性要比(+)-LCT的高162倍。這可能是由于這兩類農藥本身性質的差異所導致的。 進一步以人乳腺癌細胞系MCF-7和人巨噬細胞系RAW264.7為模型，研究了LCT在內分泌干擾和免疫毒性上的對映體選擇性。結果表明(-)-LCT比(+)-LCT能更強的引起MCF-

6、7細胞的增殖，以及誘導pS2和ERα mRNA的表達。在RAW264.7細胞毒性中也發(fā)現(xiàn)了同樣的對映體選擇性。在細胞生長抑制、凋亡以及p53基因的表達上，(-)-LCT都表現(xiàn)出了更強的細胞毒性。 由于內分泌干擾物(EDCs)的廣泛存在，使得EDCs的削減和控制技術成為一個世界性的難題。弄清它們的環(huán)境行為是評估EDCs風險和開發(fā)有效修復方法的基礎。我們以E2為模型化合物，研究了土壤和水體中錳氧化物對E2降解的影響。結果顯示：在有

7、錳氧化物存在的滅菌土壤中，初始濃度為0.0267 μmol g-1的E2能在為期4天反應中被快速降解，同時伴有接近與被降解的E2等量的雌酮(E1)生成。這表明，反應中E217位上的羥基被氧化為羰基，同時生成唯一的降解產物E1。在該反應中我們還觀察到了Mn(Ⅱ)的釋放，而在去除錳的土壤中E2沒有降解，因此可以得出結論：正是土壤中的錳氧化物對E2起到了氧化作用。土壤pH值的升高有利于E2的降解，這與該反應中氫離子的釋放有關。 在此

8、基礎上，利用自己合成的MnO2對包括E1，E2雌三醇(E3)和17α-雌炔醚(EE2)在內的雌激素進行了降解研究，結果表明它們(濃度均為4×10-6 M，pH=4)均能在220分鐘左右被有效去除。降解速率隨著溶液pH值的降低而增加，這可能是由于MnO2在低pH值時有更強的氧化能力并能提供更多的表面反應位點。溶液中的共存離子(Cu(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅲ)和Mn(Ⅱ))，以及反應過程中釋放的Mn(Ⅱ)都會降低E2的去除速率。而不同金屬

9、離子對反應的抑制效果差異可能是由于金屬離子在溶液中的存在形式不同所致。而通過螯合作用，腐殖酸能有效的去除金屬離子的影響。1 mg L-1的腐植酸與溶液0.01 M的ZnCl2溶液的結合程度可以達到251 mmol g-1。MCF-7增殖實驗表明，MnO2能完全去除該類雌激素的活性，并且無二次污染產生。 通過研究土壤加入草木灰(BRS)后，對異惡草松(CMZ)的吸附。并進一步結合分析了加入BRS前后，土壤中CMZ對稗草的生物可利