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《南京大学》 2013年
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二恶英类污染物的高通量生物检测技术研究及其在在环境监测中的应用

夏洁  
【摘要】:二恶英类物质是一类在环境中广泛分布的持久性有机污染物,可以通过与机体细胞内芳烃受体结合,诱导特异基因的表达,导致生物毒性作用。已知的二恶英类物质包括多氯二苯并-对-二恶英(Polychlorinated dibenzo-p-dioxin, PCDDs).多氯二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofuran, PCDFs),多氯联苯(Polychorinated biphenyls, PCBs)和多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon, PAHs)。由于这类化学物质具有极强的免疫毒性、生殖毒性、内分泌干扰和致癌作用,且难降解、生物蓄积性高等特性,给人类和其它动物带来了潜在的健康威胁。当前二恶英类物质的环境监测主要受限于程序繁琐且价格昂贵的仪器分析手段,只能对已知的物质进行定性定量分析。同时,除已知的PCDD/Fs, PCBs和PAHs,仍有部分化合物具有二恶英生物活性,对这类未知的化合物进行芳烃受体活性研究很有必要。因此,在二恶英类物质的环境监测和纯化合物的类二恶英活性研究中引入快速、灵敏、廉价的检测平台至关重要。受体报告基因法不仅可以应用于纯化合物的二恶英毒性筛查,也可应用于大量复杂环境样品中二恶英类污染物的综合生物毒性检测。基于以上背景,本研究进一步开发适合高通量检测的受体报告基因技术,并对化合物多氯代二苯硫醚及环境样品(水和沉积物)和生物样品有机提取物的二恶英活性进行了研究。研究主要结果如下: 一多氯代二苯硫醚的二恶英活性 多氯代二苯硫醚(Polychlorinated diphenyl sulfides, PCDPSs)是结构与多氯联苯和多氯代二苯醚极其相似的含硫化合物,化学通式为C12H10-xSClx(x=1-10),根据氯原子取代数目及位置的不同,共有209种同系物。本文选取19种PCDPSs为研究对象,采用受体报告基因方法(H4IIE-luc细胞)对其二恶英活性进行研究。15种PCDPSs能激活芳烃受体,表现出二恶英活性,相对于标准物质TCDD的活性范围为2.6~67%-TCDD-max;8种PCDPSs表现出显著的二恶英活性,根据浓度-效应曲线得到相对毒性当量(Relative potency, ReP)范围为5.1×10-8-3.2×10-5,其中2,4,4',5-TCDPS和2,2',3,3',4,5,6-Hepta-CDPS的ReP值与WHO公布的PCBs的ReP值相当。 二环境和生物样品中的二恶英活性 目前对于太湖流域和长江流域受二恶英类物质污染水平的研究还较少。本文分别取自太湖和长江水源水、沉积物以及生物样品的有机提取物,采用受体报告基因方法(H4IIE-/uc细胞)对其二恶英活性进行检测。结果表明,所有水源水有机提取物在浓度设置范围内(浓缩50倍,25倍,12.5倍、6.25倍)均未表现二恶英活性。所有沉积物有机提取物均有显著的二恶英活性,且高于美国关于沉积物中二恶英类物质污染水平的风险阈值(30pgTCDD/g,千重),太湖和长江沉积物具有一定的生态风险。所有生物样品有机提取物均会引起芳烃受体活性,二恶英类物质在昂刺鱼、鲫鱼和贝类生物中蓄积严重,但均低于欧盟关于鱼体中二恶英及其类似物的摄入阈值(8pgTCDD/g,湿重),不会造成人体健康风险。 三化学分析与毒性追踪 为评价沉积物中不同极性组分对总提取物二恶英活性的贡献率,鉴别出活性组分及其中的致毒有机污染物,本研究采用生物检测和化学分析相结合的策略对取自太湖和长江的沉积物进行了深度研究。生物检测结果表明,沉积物极性组分和中等极性组分是二恶英活性的主要贡献者。结合目前已经报道的二恶英类物质,推断PCDD/Fs, PCBs和PAHs可能是主要致毒物质。采用分析仪器对沉积物中PAHs和PCBs浓度水平进行分析,质量守恒(Mass balance)计算显示PAHs和PCBs不是沉积物二恶英活性的主要贡献者。所有沉积物有机提取物经浓硫酸洗脱后进行芳烃受体活性检测,结果显示,去除酸不稳定物质后的有机提取物的二恶英活性比原提取物下降了50%,即PCDD/Fs对总提取物的二恶英活性贡献率在50%左右。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:X83

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