几种酚类内分泌干扰物在珠三角水体的分布及对梨形环棱螺的毒性

摘要

内分泌干扰物(enGlocrine disrupting cllemicals，EDCs)是能干扰维持生物体生殖、成长、行为及体内平衡的激素的合成、分泌、运输、结合、作用及消除的外源性物质，因其在环境中的广泛分布并能对生物产生多种毒害作用，近年来越来越受到人们的广泛关注。EDcs在水体中的环境行为和对水生生物(主要是脊椎动物)的毒理学研究一直是国内外学者关注的焦点，然而对于某一地区不同水体中：EDCs的环境行为，以及对淡水无脊椎动物的毒理研究相对较少。本论文的研究目的是通过对几种酚类内分泌干扰物(pllenolic endocrine disrupting chemicals，pEDCs)在珠江口水体中的环境调查和对养殖水体中梨形环棱螺(Bellamya purificata)的毒理研究，阐明pEDCs在该地区的环境行为和对淡水无脊椎动物的毒性效应，进而对水体中pEDCs的环境风险和淡水水产品的食用安全进行了风险评价。主要研究结果如下： 1.采用固相微萃取(solid plaase microextraction，SPME)及顶空衍生化与气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)相结合的技术，建立了简便、无溶剂萃取的水样品分析方法。经过优化(主要是对萃取时间、溶液离子强度、pH值、磁力搅拌速度、衍生化试剂及反应时间等条件的优化)的方法能测定水体中的痕量BPA。并且，首次将该方法成功应用于含有复杂基质的垃圾渗沥液的BPA检测中。 2.在BPA测定方法的基础上，首次对珠江口三类不同水体中主要三种pEDCs(辛基酚，octylphenol，OP；壬基酚，nonylphenol，NP和双酚A，bisphenol A，BPA)的污染状况进行了较为系统的调查。结果表明，三类水体均含有不同浓度的pEDCs。淡水水体中，pEDCs浓度由小到大依次为：饮用水水源<水产养殖水<珠江河段(广州和中山河段)<污水处理厂<垃圾渗沥液处理厂。其中，垃圾渗沥液中pEDCs的浓度最高(0P为1.58-4.35μg/L．NP为79.0-276μg/L，BPA为862-18,891μg/L)，OP是其他环境水体的30-400倍，NP为40-2,700倍，而BPA高达280-27,000倍。咸淡水水体中，红树林保护区内BPA(0.71-1.90μg/L)相对其他两种污染物的浓度有所偏高，深圳福田红树林自然保护区内NP污染显著高于香港米埔鸟类自然保护区(分别是0.43-1.18μg/L和0.14-0.63μg/L)。海水水体中的pEDCs浓度与一般的淡水水体(垃圾渗沥液和污水处理厂的污水原液除外)和咸淡水水体浓度相当，其中东莞海洋水域中NP浓度比中山和深圳海洋的浓度偏高(分别是0.76-1.12μg/L和0.26.0.73μg/L)。由于垃圾渗沥液中pEDCs的污染严重，且处理后的流出液中pEDCs的浓度仍然高于其他水体的浓度，推测垃圾渗沥液可能是周围环境水体受pEDCs污染的主要来源之一。通过pEDCs环境风险评价推测：环境中NP对水生生物可能具有一定潜在的生态风险。垃圾渗沥液中pEDCs的浓度远高于其他水域的浓度，可能对生物有明显的生态毒理效应，经处理后的流出液中pEDCs浓度也比其他水域中的浓度偏高，仍然可能对周围生物具有潜在的生态风险。该研究也是首次对红树林自然保护区和养殖水体中pEDCs浓度进行了系统调查。 3.首次以可食性淡水无脊椎动物-梨形环棱螺(Bellamya purificata)为实验材料，并根据珠江口水体中pEDCs的环境调查结果，选用浓度相对较高的BPA为目标化合物，在实验室条件下研究了BPA对梨形环棱螺的成体和一天生幼螺的急性毒理和对成体7天(d)暴露以及随后7 d净化的亚急性毒理，研究结果显示，BPA对该螺成体和一天生幼螺的96 h半致死浓度(lethal concentration to 50﹪，LC50)分别是4.56μg/mL和1.16μg/mL。组织学观察发现，暴露处理后动物的肝脏、鳃和性腺随BPA处理浓度的增加均表现出结构紊乱、破损和空泡化等显著的组织病变特征，且具有明显的剂量-效应关系。随后的净化试验发现，试验动物组织的损伤几乎均无法恢复到损伤前的正常状态。 4.依据BPA的急性和亚急性毒理研究数据，进一步研究了接近于实际环境的BPA浓度对梨形环棱螺的亚慢性毒理效应，同时以BPA处理为单一污染物的对照组，首次研究了含有多种复杂污染物的渗沥液流出液(LE)对成熟梨形环棱螺的15 d亚慢性毒理效应。显微和超微结构观察表明，两种处理组对动物的多种组织和细胞结构均有损伤，尤其是对呼吸和生殖系统的损伤最大。具体表现为：有大量的细小颗粒物附着于鳃小丝的侧纤毛上，鳃表面被一层粘膜所覆盖。雄性个体精巢内生殖细胞结构紊乱，精子的糖原颗粒腔空泡化、轴丝缺失，支持细胞脱离基膜并与生殖细胞分离，胞质空泡化；而雌性个体卵巢内的原始卵黄颗粒样物质减少，滤泡细胞结构破损。在消化系统中，肝腺管内结构紊乱，细胞胞质内各种细胞器发生异常，分泌小管退化，分泌颗粒减少。对试验动物体内BPA浓度的测定发现，当梨形环棱螺暴露于100μg/L BPA处理中，其体内的浓度最高可达15ng/g，不同处理组BPA的生物浓缩系数(BCF)在30-485之间。由此推测，淡水可食性底栖生物对污染水体中的污染物具有一定的富集能力，因此可能对人类的食用安全具有潜在的风险。尽管LE处理组中BPA的最高浓度也远低于BPA处理组中BPA的最低浓度，但两组动物组织病变程度基本相当。特别的是，在10﹪LE处理组的生殖泡囊中出现大量变异的精原细胞。而在所有BPA处理组中均未发现类似现象，由此推测试验动物产生的明显毒害现象可能是由于LE中含有的多种污染物对生物的协同作用所致。 5.在梨形环棱螺组织和细胞结构观察的基础上，首次研究了LE和BPA在15 d亚慢性毒理试验中，对梨形环棱螺体内的还原性谷胱甘肽(glutathione，GSH)及相关酶类的影响。结果表明，鳃和消化腺中的谷胱甘肽S．转移酶(glutathione S-transferase，GST)活性和GSH水平均有显著性变化，分别表现出增加和下降趋势。而谷胱甘肽过氧化物酶(selenium-dependent glutathione．peroxidase，SeGPx)和谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase，GR)活性未发生明显变化。 本实验结果表明，GSH和GST具有成为指示水生生物氧化压力的生物标记物的潜力，而梨形环棱螺对水体中pEDCs敏感，可以作为监测淡水水体环境pEDCs浓度的生物指示物。单一污染物和多种污染物存在的复合污染在GSH和GST变化的相应一致性，说明了一种污染物对一种生物存在多方面的毒性效应，而多种污染物也会对一种生物产生同种毒害现象。

目录

文摘

英文文摘

第1章前言

1.1酚类内分泌干扰物(pEDCs)的主要种类及用途

1.2 pEDCs的环境来源及分布

1.2.1 pEDCs的环境来源

1.2.2 pEDCs的环境分布

1.3 pEDCs的检测方法

1.4 pEDCs对生物的影响机理

1.4.1脊椎动物

1.4.2无脊椎动物

1.4.3人类

1.5本研究的提出、研究内容及目标

1.6技术路线

第2章固相微萃取—顶空衍生化与GC-MS联用测定复杂环境样品——垃圾渗沥液中的双酚A

2.1材料与方法

2.1.1试剂

2.1.2标准溶液配制

2.1.3实际环境样品

2.1.4仪器设备和操作条件

2.1.5实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1萃取条件的选择

2.2.2衍生化试剂、反应时间和反应温度的选择

2.2.3解析条件的选择

2.2.4线性范围，精密度和检出限

2.2.5实际环境样品测定

2.3小结

第3章珠三角水体中几种酚类内分泌干扰物的环境分布

3.1材料与方法

3.1.1样品采集

3.1.2水样基本理化指标测定

3.1.3试剂及仪器

3.1.4数据统计分析

3.2结果与讨论

3.2.1 pEDCs的分析方法

3.2.2淡水水体中pEDCs浓度

3.2.3咸淡水水体中pEDCs浓度

3.2.4海洋水体中pEDCs浓度

3.2.5 pEDCs的环境风险评价

3.3小结

第4章双酚A对淡水无脊椎动物—梨形环棱螺的急性和亚急性毒理研究

4.1材料与方法

4.1.1试剂

4.1.2试验动物和试验设计

4.1.3组织学观察

4.1.4图的制作与数据统计分析

4.2结果

4.2.1BPA对梨形环棱螺的成体和一天生幼螺96 h急性毒理

4.2.2成熟梨形环棱螺在7 d暴露和随后7 d净化的亚急性毒理

4.3讨论

4.4小结

第5章渗沥液流出液和双酚A对梨形环棱螺的亚慢性毒理研究

5.1材料与方法

5.1.1试剂

5.1.2试验动物和试验设计

5.1.3方法

5.1.4图的制作与数据统计分析

5.2结果

5.2.1渗沥液流出液的理化分析

5.2.2梨形环棱螺暴露于LE和BPA的15 d亚慢性毒理

5.2.3梨形环棱螺体内BPA浓度

5.3讨论

5.4小结

第6章渗沥液流出液和双酚A对梨形环棱螺的还原性谷胱甘肽及相关酶类的影响

6.1材料与方法

6.1.1试剂

6.1.2试验动物和试验设计

6.1.3生化分析

6.1.4蛋白含量

6.1.5统计分析

6.2结果

6.2.1暴露于LE对还原性谷胱甘肽及相关酶类的影响

6.2.2暴露于BPA对还原性谷胱甘肽及相关酶类的影响

6.3讨论

6.4小结

第7章结论

参考文献

图版

主要缩略词表

附录

致谢

原创性声明