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《昆明理工大学》 2012年
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滇池鱼类典型环境内分泌干扰物生物富集及毒性效应研究

刘晶靓  
【摘要】:环境内分泌干扰物(EDCs)是指干扰生物体内保持自身平衡和调节发育过程中天然激素合成、分泌、运输、代谢、结合、反应或消除的外源性化学物质。这类物质的存在会干扰人类及野生动物内分泌系统,从而对机体的生殖发育、免疫系统、神经系统等多方面产生异常效应,如野生鱼类雌雄同体和雌性化现象的频发,人类睾丸癌、前列腺癌、乳腺癌、子宫癌发病率的增加等。EDCs,尤其是类固醇类和酚类EDCs,因其对环境暴露生物体正常生长发育和繁殖带来的潜在危害而成为当前科学界和公众共同关注的热点问题之一 目前,各国均在河流和湖泊中发现了类固醇类和酚类EDCs污染,其在水体及底泥中的污染来源、分布特征和环境归宿等研究已日益完善。但是对鱼类及其它水生生物中此类物质污染特征和富集水平的研究却十分有限,EDCs较低的含量和复杂基质的干扰致使其分析检测成为了较大的挑战。因此,建立生物样品中准确、灵敏的化学分析方法已成为EDCs研究亟需解决的问题。此外,国际上大部分毒性效应研究主要是针对成熟的实验鱼类(如斑马鱼、青鳉和黑头软口鲦)进行实验室急性毒性试验或高浓度暴露实验,缺乏实验室长期环境浓度暴露的数据,难以将实验结果应用于实际水域中生物效应及环境风险的评价。 本论文以前期研究中发现的滇池水体中普遍存在的类固醇类和酚类EDCs为切入点,包括雌酮(E1)、17-β-雌二醇(E2)、17-a-乙炔基雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)、辛基酚(4-t-OP)、壬基酚(4-NP)、双酚A (BPA)和枯烯基酚(4-CP),深入研究滇池鱼类(鲫鱼、鲤鱼和银白鱼)中8种类固醇类和酚类EDCs的富集特征和组织分布,并进一步以滇池特有鱼类高背鲫鱼为实验鱼类,从滇池网式放养、污水处理厂网箱暴露和实验室模拟暴露三方面开展毒性效应研究。将环境分析化学与污染物暴露引起的毒理学效应相结合,综合评估滇池水体中EDCs的生物效应和毒性危害。研究成果可以为滇池水系此类污染物治理对策与措施的制定提供科学依据,具有明显的理论意义、社会环境意义和应用价值。 (1)建立了生物样品中8种类固醇类和酚类EDCs的分析方法,包括样品的采集、微波辅助萃取(MAE)、凝胶渗透色谱净化(GPC)、固相萃取(SPE)、衍生化和气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测。对生物样品前处理过程进行条件优化,并将GPC技术应用到生物样品的净化中。结果表明,MAE的最佳条件是以30mL甲醇为萃取溶剂,在110℃下萃取20min; GPC的最佳条件是以乙酸乙酯/环己烷(1:1,v/v)为流动相,选择7-14min为目标化合物馏分的收集时间段;SPE的最佳条件是选择Sep-Pak C18柱富集目标化合物,以15mL乙酸乙酯为洗脱溶剂。该方法平均回收率为51.5%-100.6%,相对标准偏差为2.3%-12.7%,检出限为0.3-0.7ng/g,具有良好的回收率和重现性。应用该方法对急性暴露鱼样中的类固醇类和酚类EDCs进行了分析检测,充分验证该方法可应用于环境生物样品中痕量类固醇类和酚类EDCs的定量测定。 (2)完成了滇池典型鱼类(鲤鱼、鲫鱼和银白鱼)肌肉及各组织器官中类固醇类和酚类EDCs的分布特征及生物富集规律研究。结果表明,肌肉样品中酚类EDCs (4-t-OP、4-CP、4-NP和BPA)的浓度分别为ND-4.6ng/g、ND-4.4ng/g、ND-18.9ng/g和10.1-83.5ng/g;类固醇类EDCs污染相对较轻,其浓度均低于11.3ng/g。由于食性、生活习性以及在食物链中所处营养级的差别,不同鱼类中类固醇类和酚类EDCs的污染水平存在较大的差异。银白鱼中目标化合物浓度最高,是鲫鱼肌肉中浓度的2-3倍,鲤鱼介于银白鱼和鲫鱼之间。鲤鱼和鲫鱼各组织中类固醇类和酚类EDCs的浓度也存在明显的差异,基本符合肝脏鳃肌肉这一规律。在已知水体和鱼类肌肉中酚类EDCs浓度的基础上,计算出滇池鱼类中酚类EDCs的生物富集因子(BCF)为18-97。通过分析类固醇类EDCs实验室BCF值及其在肌肉中的浓度,预测出滇池水体中类固醇类EDCs的浓度为4.4-18.0ng/L,接近其它水体中已报道的浓度。研究结果证明,滇池鱼类中存在着不容忽视的EDCs污染和危害,部分EDCs污染已达到产生生物毒性效应的水平,并可能对暴露人群产生一定的健康风险。此外,滇池鱼类肌肉及组织中EDCs的污染水平也可以用来作为评价滇池水体EDCs污染的一个重要指标。 (3)以滇池固定区域网式放养的高背鲫鱼为真实环境对照组,同步进行昆明第五污水处理厂出水暴露实验,综合评价污水处理厂出水中多种EDCs长期复合暴露对高背鲫鱼的生物富集和毒性效应。结果表明,污水处理厂出水存在着一定浓度的类固醇类和酚类EDCs,对暴露鱼类产生了一系列的毒性效应,如性腺生长的抑制、肝脏指数和血浆中Vtg含量的增加,并发现评价指标的变化与污水处理厂出水中类固醇类和酚类EDCs在鱼体内的富集积累程度有关。因此,类固醇类和酚类EDCs在暴露鱼类中的富集浓度也可以作为衡量污水处理厂出水中该类物质毒性效应的评价指标。 (4)通过鱼类急性毒性试验得到E2和EE2对高背鲫鱼鱼苗的96h半致死浓度(LC50)分别为0.403mg/L和0.149mg/L。建立了实验室流水暴露系统,对高背鲫鱼进行16个月低剂量典型EDCs(E2和EE2)的单一及复合暴露实验。结果表明,实验室长期低剂量E2和EE2暴露对高背鲫鱼产生了显著的生物富集作用。E2和EE2对高背鲫鱼具有较强的毒性效应,如生长状况和性腺生长的抑制、肝脏指数和血浆中Vtg含量的增加,且EE2的毒性强于E2。此外,低浓度E2和EE2的混合暴露对脏器指数和Vtg含量的影响强于单一暴露。急性毒性试验和实验室长期暴露实验的结果均表明高背鲫鱼对典型EDCs(E2和EE2)具有较强的敏感性,可以作为潜在的模型动物用于EDCs的野外及实验室暴露研究。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X174

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