收藏本站
《复旦大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

饮用水中碘乙酸和碘仿的检测识别、遗传毒性和潜在致癌性研究

韦霄  
【摘要】:碘系消毒副产物是饮用水消毒过程中新发现的一类未受控消毒副产物。原水碘离子含量高和氯胺消毒是形成碘系消毒副产物的重要直接因素。上海市地处长江入海口,水源水质易受咸潮影响,而且多数水厂以常规水处理工工艺(预氧化、混凝、沉淀、沙滤和消毒)生产饮用水,特殊的环境条件和所采用饮用水加工工艺易于形成碘系消毒副产物。尽管饮用水中碘系消毒副产物含量低至纳克,但毒性极大。有研究表明碘系消毒副产物比受控的消毒副产物具有更强的细胞毒性和遗传毒性,因此,本研究以上海市饮用水加工过程中代表性的碘系消毒副产物(碘乙酸和碘仿)的生成水平和影响因素为切入点,通过检测饮用水中碘乙酸和碘仿含量,了解人群碘乙酸和碘仿的暴露水平;利用四噻唑蓝试验、CCK-8试验、鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验、细胞内γ-H2AX含量测定和胞质分裂阻滞法微核试验等系列组合实验研究碘乙酸和碘仿的细胞毒性和遗传毒性特征及它们可能的作用机制;继而通过细胞恶性转化实验研究碘乙酸和碘仿的潜在致癌性及可能机制。研究结果将为今后上海市不同水源消毒副产物的过程控制,制水工艺的升级改进提供重要的科学依据,也为碘乙酸和碘仿健康风险评价和饮用水水质卫生标准的研制奠定基础。 第一部分上海市饮用水中碘乙酸和碘仿的检测识别 1饮用水中氯、溴和碘离子检测方法的建立 本研究在借鉴美国环保局推荐的300.1方法基础上,建立基于离子色谱法测定饮用水中氯和溴离子的检测方法;通过质谱对碘化衍生物进行精确定性,继而建立基于气相色谱电子捕获检测器测定水中碘离子的检测方法。离子色谱分析结果显示,氯离子和溴离子分离度良好,峰形对称,无拖尾,溶剂和杂质峰干扰少,整个色谱分析历时12 min。采用标准曲线法进行定量,氯离子与溴离子的方法线性范围分别为1~1000 mg/L和1~1000μg/L,确定系数均为0.999。平均加标回收率在89.7%~112.3%之间,精密度小于2.9%,氯离子和溴离子方法检出限分别为55.6和0.37μg/L。连续校准值为87.9%~113.2%,替代物响应值为93.2%~103.4%,平行双样测定的相对偏差在0.0%~8.0%。含碘物质经衍生化后,质谱鉴定发现碘离子衍生化后生成碘代丁酮存在2个同分异构体,即1-碘-2-丁酮和3-碘-2-丁酮。采用双毛细管柱定性分析显示,碘代丁酮分离度好,整个色谱分析历时19.33 min。选择响应值较高的3-碘-2-丁酮进行定量检测,方法线性范围为1~1001μg/L,确定系数r2=0.999;方法检出限为0.13μg/L;平均加标回收率为102.0%,相对标准偏差为5.1%,连续校准值在97.2%-108.8%,内标物响应值在92.00%-110.05%,平行双样测定的相对偏差在4.4%-11.6%。研究结果表明所建立的氯、溴和碘离子的检测方法灵敏度高,定性定量准确,质量控制符合美国EPA检测方法的要求,适用于水中微量氯离子、溴离子和碘离子的分析。 2气相色谱电子捕获检测器法测定饮用水中碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸 借鉴美国环保局推荐的检测方法551.1和552.3,经优化前处理和检测条件,建立基于双柱定性气相色谱电子捕获检测器法测定饮用水中碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷(氯仿、溴仿、二氯一溴甲烷、二溴一氯甲烷)和9种卤乙酸(氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、二氯一溴乙酸、二溴一氯乙酸、溴氯乙酸)的检测方法。气相色谱电子捕获检测器法检测结果显示,碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸分离度好,峰形对称,无拖尾,溶剂和杂质峰干扰少,基线平稳。碘仿和4种三卤甲烷整个色谱分离时间为40.67 min,而碘乙酸和9种卤乙酸整个色谱分离时间为23.50 mmin。采用内标工作曲线法定量,碘乙酸和碘仿的方法线性范围分别为0.01-2.5μg/L和0.05-5μg/L,4种三卤甲烷和9种卤乙酸的方法线性范围均为1-100μg/L,确定系数均大于0.994。碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸的平均加标回收率在93.5%-111.1%之问,精密度小于7.0%。碘乙酸和碘仿的方法检测限分别为6.2和17.7ng/L,4种三卤甲烷和9种卤乙酸的方法检测限为191.4-502.2 ng/L。碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸的连续校准值在87.1%-114.0%,内标物平均响应值在85.2%-120.0%,替代物响应值在85.8%-116.5%,平行双样测定的相对偏差在0.1%-10.3%。改进后的碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸测定方法分离度好、分析时间短、灵敏度高、准确度高、重现性好。仪器条件简单,可自动化批量处理,适合于普通实验室分析。 3上海市饮用水中碘乙酸和碘仿的污染现状研究 为了解上海市以长江和黄浦江为水源水厂各工艺环节水中碘乙酸和碘仿的水平,评价水源水质、生产工艺、消毒剂种类对碘乙酸和碘仿形成的影响,本研究以上海市中心城区13家水厂(11家水厂采用常规生产工艺,2家采用深度处理工艺)为对象,分别于枯水期和丰水期采集水厂不同工艺过程水样,测定水样的pH值、氨氮、可溶性有机碳、UV254、特征紫外吸光度、氯离子、溴离子、碘离子、碘乙酸、碘仿、4种三卤甲烷和9种卤乙酸的水平生成和变化情况。 研究结果显示,黄浦江和长江水质呈弱碱性(pH=7.34),氨氮含量小于0.5 mg/L,有机物含量未见偏高,DOC、UV254和SUVA的中位数分别为6.00 mg/L、0.231/cm、3.90L/(mg·m)。黄浦江pH值稍低于长江,丰水期高于枯水期;丰水期黄浦江和长江的氨氮浓度相近,枯水期黄浦江的氨氮含量高于长江。黄浦江可溶性有机碳和UV254含量均高于长江,其中两江可溶性有机碳含量丰水期略高于枯水期,而两江UV254含量则是丰水期低于枯水期;黄浦江的特征紫外吸光度水平在丰水期稍高于长江,枯水期则低于长江;黄浦江氯、溴和碘离子高于长江,且丰水期低于枯水期。各水厂出厂水碘乙酸和碘仿含量在0.03~1.66μg/L。9种卤乙酸和4种三卤甲烷含量范围在0.28~63.74μg/L。以黄浦江为原水的水厂出厂水中碘乙酸和碘仿含量高于以长江为原水的水厂,而丰水期又低于枯水期。多元线性回归分析结果显示,pH值与碘乙酸和碘仿的形成呈负相关,碘仿的形成还与UV254和碘离子水平呈正相关。 氯胺预氧化较臭氧产生更多的碘乙酸和碘仿,浓度范围在0.2~1.7μg/L,而与液氯预氧化的差异无统计学意义。各水厂生产工艺对水质pH值、氨氮、可溶性有机碳、氯离子、溴离子浓度影响不大,但UV254、特征紫外吸光度水平明显下降。常规生产工艺水厂的出厂水中碘离子浓度明显下降。未在原水中发现碘乙酸和碘仿,但各水厂出厂水均检出碘乙酸和碘仿。常规生产工艺可形成碘乙酸、碘仿、9种卤乙酸和4种三卤甲烷;深度处理工艺在活性炭工艺前均未检出碘乙酸和碘仿,但可检出微量9种卤乙酸和4种三卤甲烷。上述结果表明上海市主城区各水厂的出厂水中均检出碘乙酸和碘仿,含量处于纳克至微克水平。低pH值、高有机物、高碘离子及以氯胺预氧化有利于形成碘乙酸和碘仿。常规和深度处理工艺对水质pH值、氨氮、可溶性有机碳、氯离子和溴离子影响不大,不能有效去除饮用水加工过程生成的碘乙酸和碘仿。 第二部分碘乙酸和碘仿的细胞毒性研究 采用一组不同细胞毒性终点的试验研究碘乙酸和碘仿的细胞毒性及其可能的作用机制。分别以不同剂量的碘乙酸和碘仿对NIH/3T3细胞染毒72 h后,以四噻唑蓝试验测定碘乙酸对NIH/3T3细胞增殖和线粒体损伤的影响,以CCK-8试验测定碘仿对NIH/3T3细胞增殖和线粒体损伤的影响;并在显微镜下观察细胞形态学的变化;测定碘乙酸和碘仿对细胞乳酸脱氢酶、ATP、还原型谷胱甘肽含量的影响;以流式细胞仪分析细胞周期和凋亡的改变。研究结果显示,碘乙酸和碘仿染毒72 h后可导致NIH/3T3细胞存活率下降,呈剂量-反应关系;碘乙酸的细胞毒性分别比溴乙酸和氯乙酸强2、218倍,碘仿的细胞毒性比溴仿强81倍。碘乙酸和碘仿染毒72 h后,光镜下观察到细胞增殖受抑制,出现细胞凋亡或坏死现象;还可引起细胞外乳酸脱氢酶含量上升和细胞内ATP含量下降(P0.05),并呈剂量-反应关系;对细胞内还原型谷胱肽无明显影响(P0.05)。流式细胞仪分析结果显示,碘乙酸和碘仿可分别导致细胞凋亡和坏死比例增多,碘乙酸可使细胞出现S期阻滞,而碘仿则使细胞出现G2/M期阻滞。研究结果表明,碘乙酸和碘仿产生细胞毒性可能与线粒体损伤、ATP耗竭和胞膜损伤有关。线粒体途径可能是碘乙酸和碘仿致细胞死亡的机制之一。而碘乙酸和碘仿致细胞周期阻滞提示碘乙酸和碘仿可损伤细胞DNA。 第三部分碘乙酸和碘仿的遗传毒性研究 应用鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验、细胞内γ-H2AX含量测定和胞质分裂阻滞法微核试验评价碘乙酸和碘仿的遗传毒性。分别以不同剂量的碘乙酸和碘仿对鼠伤寒沙门氏菌TA100和TA98菌株进行染毒,其中碘乙酸采用非预培养法和预培养法,碘仿采用非预培养法,均培养48 h后计数鼠伤寒沙门氏菌回变菌落数。先通过NIH/3T3细胞生长曲线确定碘乙酸和碘仿的染毒时间,再以CCK-8试验明确碘乙酸和碘仿的染毒剂量,最后采用胞质分裂阻滞法微核试验测定不同剂量碘乙酸和碘仿染毒40 h后诱导细胞微核形成数。先以CCK-8试验确定碘乙酸和碘仿染毒24 h后的染毒剂量,继而以流式细胞仪测定不同剂量碘乙酸和碘仿染毒24 h后NIH/3T3细胞γ-H2AX表达量。结果显示,碘乙酸在加或不加S9条件下均未能诱导鼠伤寒沙门氏菌TA100和TA98回复菌落数显著增加;碘仿在加或不加S9条件下均可诱导鼠伤寒沙门氏菌TA100和TA98回复菌落数显著增加。碘乙酸可引起NIH/3T3细胞γ-H2AX含量增加,并呈剂量-反应关系;碘仿能引起NIH/3T3细胞γ-H2AX含量增加,但未见剂量-反应关系。碘乙酸和碘仿均未能引起NIH/3T3细胞微核形成率增加。鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验、微核试验和γ-H2AX含量测定试验表明碘乙酸和碘仿为可疑遗传毒物。 第四部分碘乙酸和碘仿的潜在致癌性研究 应用体外细胞恶性转化试验研究碘乙酸和碘仿的潜在致癌性及其可能的作用机制。先通过细胞克隆形成试验确定细胞恶性转化试验的染毒剂量,然后以不同剂量的碘乙酸和碘仿对NIH/3T3细胞染毒72 h后继续培养10天,观察细胞转化灶形成数。继而以伴刀豆蛋白A凝集试验、软琼脂试验和裸鼠成瘤试验验证转化细胞的恶变情况,并以流式细胞仪分析恶性转化后细胞的周期变化,以免疫细胞化学试验分析恶性转化后细胞p53蛋白表达情况。研究结果显示,碘乙酸可诱导NIH/3T3细胞发生恶性转化,转化细胞能引起伴刀豆蛋白A凝集,可在软琼脂中形成克隆,并能在裸鼠皮下形成肿瘤,肿瘤组织学检查表明所形成肿瘤为分化程度较低的纤维肉瘤。细胞周期分析显示转化细胞出现G0/1期阻滞,S期和G2/M期细胞比例下降。免疫细胞化学分析显示p53蛋白表达未见增强。而碘仿在体外NIH/3T3细胞恶性转化试验中呈阴性。体外细胞恶性转化试验表明碘乙酸具有潜在致癌性,而未观察到碘仿具有潜在致癌性。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R123.1

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜明;灭滴灵、碘仿、地塞米松糊剂根管充填的疗效观察[J];青岛医药卫生;1999年04期
2 陈养喜,黄木盾,林娥妹,吴国土;碘仿-替硝唑消毒根管的疗效观察[J];海峡药学;2000年02期
3 李亚男,陈华;磨牙弯细根管用碘仿液体充填的临床观察[J];职业与健康;2004年06期
4 程敏,庞聪玲,高艳,皇甫胜利,慕娟;碘仿、甲醛甲酚根管消毒的临床观察[J];牙体牙髓牙周病学杂志;1995年01期
5 杨红雯,赵国臣,倪志红,张燕华;碘仿在盖髓剂中的应用[J];牙体牙髓牙周病学杂志;1999年03期
6 王超英;外伤所致鼻泪管阻塞手术中碘仿纱球的应用[J];眼外伤职业眼病杂志(附眼科手术);2003年05期
7 ;碘仿纱条的制备与应用[J];华中科技大学学报(医学版);1978年06期
8 徐素琼;甘油碘仿纱条的制作方法[J];华西口腔医学杂志;1987年01期
9 尹成树;碘仿对下颌智齿拔除术干槽症的预防作用[J];成都医药;1999年03期
10 许银乐,牛泽江,李翠平,胡贵杰,李新玲;复方羟基磷灰石糊剂同用于牙根管充填的疗效[J];河北职工医学院学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛文华;;电化学法制备碘仿的研究[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
2 陈丹宇;;碘仿干髓糊剂治疗乳磨牙牙髓炎的临床疗效观察[A];海南省口腔医学会第二次会员代表大会暨学术会议论文汇编[C];2004年
3 刘丹;类伟巍;崔启良;;碘仿在高压下的拉曼光谱的研究[A];第十四届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2007年
4 夏镇斌;薛毅;夏缨;;常用根管药物碘仿的抑菌实验观察和探讨[A];全国第四次牙体牙髓病学术会议论文汇编[C];1995年
5 徐万田;葛久禹;王小沁;;碘仿氢氧化钙糊剂在根尖诱导术中的临床应用[A];2007年第七次全国牙体牙髓病学学术会议论文集[C];2007年
6 薛敏;;反复发作性根尖周炎根管充填糊剂的临床选择[A];2007年第七次全国牙体牙髓病学学术会议论文集[C];2007年
7 高兴明;;碘仿樟脑酚糊剂治疗后牙感染根管的临床观察[A];全国第四次牙体牙髓病学术会议论文汇编[C];1995年
8 于秀英;;碘仿丁香油糊剂根管充填的疗效观察(附232例病例报告)[A];全国第四次牙体牙髓病学术会议论文汇编[C];1995年
9 吴海珍;王林艳;;氢氧化钙碘仿制剂用于髓底穿孔修复的临床观察[A];全国第四次牙体牙髓病学术会议论文汇编[C];1995年
10 黄忠楼;李淑密;段平莉;陈浩;;儿童恒前牙冠折活髓切断术治疗25例临床观察[A];FDI、CSA临床口腔进展学术会议论文汇编[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 ;自配家畜常用外用药物[N];中国畜牧兽医报;2008年
2 李伟立;养殖初生犊牛要四防[N];福建科技报;2005年
3 梁巍;怎样防治新生羔羊脐炎[N];中国畜牧报;2003年
4 ;仔猪阉割须四防[N];金昌日报;2005年
5 刘忠琛 杜民古;犊牛脐带炎的病因与防治[N];中国畜牧报;2002年
6 刘忠琛 钟晓浩;犊牛脐带炎[N];中国畜牧报;2002年
7 省畜牧局高级畜牧师 赵国明;放线菌病[N];河南科技报;2002年
8 姚青德;哺乳仔猪裂皮病的治疗[N];山东科技报;2002年
9 朱茜;游离皮瓣移植修复技术结束咽瘘患者痛苦[N];医药经济报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 韦霄;饮用水中碘乙酸和碘仿的检测识别、遗传毒性和潜在致癌性研究[D];复旦大学;2011年
2 谷巨明;碘仿作链转移剂的氯丁二烯乳液聚合及嵌段共聚物合成研究[D];北京化工大学;2010年
3 周亮;猪的诱导性多潜能干细胞向视网膜感光细胞分化的体内及体外研究[D];中南大学;2011年
4 徐世伟;HIF-1与线粒体呼吸链的关系及对细胞糖代谢的影响[D];第三军医大学;2004年
5 包刚;高压下卤仿晶体结构、电子结构及光学性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王贤文;吡啶-3(4)-甲醛缩4-氨基安替比林希夫碱及药物喹碘仿为桥联配体的金属配位聚合物自组装、表征及性质研究[D];广西师范大学;2004年
2 刘进;不同根管消毒药物对根管治疗影响的临床研究[D];郑州大学;2006年
3 杨艺;氢氧化钙制剂与传统根管消毒药对根管治疗疗效影响的临床研究[D];大连医科大学;2009年
4 赵珏;含碘化合物大分子链转移剂的制备及应用[D];北京化工大学;2011年
5 刘丹;三卤甲烷(Cl、Br、I)在高压及高温条件下的探索[D];吉林大学;2007年
6 谢伶莉;蔬菜对外源碘的吸收及碘的形态分析[D];浙江大学;2006年
7 崔维科;麻疯树核糖体失活蛋白(curcin)的化学修饰与光谱学研究[D];四川大学;2006年
8 李亚男;面团型根充材料的基础和临床研究[D];山东大学;2007年
9 张丽丽;鸭肝碱性磷酸酶的分离纯化、部分性质及固定化研究[D];西南大学;2008年
10 周章华;复方珊瑚糊剂用于治疗髓室底穿通以及作为根管糊剂的实验研究[D];第四军医大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026