手性药物的水环境行为、毒性效应及生态风险

药物污染已经成为一个重要的环境问题,目前生产和使用的药物中大部分为手性药物,进入地表水环境后,2个对映异构体在生物降解和生态毒性等方面可能存在显著的差异。本文以8种手性药物为研究对象,系统综述了手性药物在水环境中的暴露特征和降解转化规律,分析其对不同生物靶点的毒性效应和机理,探讨了其对水生态系统的潜在风险。结果表明,8种手性药物在国内外地表水中的检出浓度达到μg·L^-1水平。手性药物在地表水环境中的对映体构成受药物种类、环境条件和时间的影响;布洛芬、普萘洛尔等差异显著的手性药物可以作为污染源示踪的特征污染物;不同污水处理工艺的对映体选择性也有较大差异,导致污水处理厂出水中手性药物对映体分数(enantiomer fraction, EF)值不同。由于手性药物在生物体内发生手性代谢和手性转化,导致体外毒性实验与体内毒性效果差异很大,手性药物在不同水生生物类群体内的受体或生物利用率有所差异,从而表现出不同的立体选择性。基于外消旋体的生态风险评估研究表明,目前布洛芬、卡马西平和萘普生等手性药物对水生生物具有潜在的风险,而不同对映体对水生生物的毒性存在一定差异。因此,有必...     

垂直流人工湿地去除布洛芬和罗红霉素的影响因素分析

选择典型消炎药布洛芬和抗生素罗红霉素作为研究对象,研究垂直流人工湿地中植物、水力停留时间、进水方式对布洛芬和罗红霉素的去除效果的影响.结果显示,在湿地种植的美人蕉、花叶芦竹、伞草和无植物对照组中,美人蕉组去除布洛芬的效率最高(69.74%),花叶芦竹对罗红霉素的去除效果最好(94.06%);在0—4 d范围内设置水力停留时间(HRT),发现增加水力停留时间可以使布洛芬更加充分的被人工湿地中生物降解,它的最佳水力停留时间为4 d,而罗红霉素在HRT=4 d时的去除效率与HRT=2 d相比并没有显著提高(P0.05),却增加了运行成本,故2 d才是罗红霉素相对合适的水力停留时间;两种药物的去除效率还受进水方式的影响,快速进水的进水方式有利于布洛芬和罗红霉素的去除.通过方差分析发现,去除布洛芬时,美人蕉去除效果并未显著优于花叶芦竹和伞草组(P0.05);在去除罗红霉素时,花叶芦竹的去除效果显著优于美人蕉组和伞草组(P0.05),伞草与美人蕉组没有显著差异(P0.05);3组有植物组的人工湿地对布洛芬和罗红霉素去除效果均明显好于无植物组(P0.01);罗红霉素实验组植物类型与进水方式交互作用显著.     

六溴环十二烷（HBCDs）异构体及对映体的植物富集、传输、修复及毒性研究进展

六溴环十二烷（hexabromocyclododecanes,HBCDs）是一种典型的疏水性脂肪族溴代阻燃剂,2013年被列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中. HBCDs具有手性中心,多个对映异构体,不同的立体构型在环境中会发生选择性富集分布,降解转化和生物毒性等行为.植物是生态系统能量的生产者,HBCDs可通过植物吸收改变植物生理,影响其在食物链的传递乃至整个生态系统,对环境和人体健康存在潜在危害.本文对HBCDs异构体和对映体的植物提取分析方法、植物富集和传输、污染土壤的植物修复以及植物毒性效应的最新研究进行梳理.液相色谱质谱联用技术可有效检测植物中的HBCDs异构体和对映体,对映体水平的检测将成为未来HBCDs立体构型分析的发展方向. HBCDs已在各类植物中被陆续检出,多数研究中α-HBCD是主要的异构体.目前在HBCDs对映体水平上的研究还非常有限,其在植物体内的传输尚无统一规律.植物种植可有效清除土壤中的HBCDs,展现出生物修复应用前景.HBCDs会引起植物生长发育迟缓、氧化胁迫和基因损伤等效应,不同构型的HBCDs表现出特异的选择性毒性行为.鉴于目前关于HBCDs的植物研...     

铝-草酸和铝-麦芽酚手性配合物特性的密度泛函理论研究

手性物质广泛存在于环境和生物体中,探讨环境体系中手性金属-有机配合物特性具有重要科学意义.本文采用密度泛函理论(DFT)结合团簇模型(CM)的量子化学计算方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平下,以铝-草酸和铝-麦芽酚为典型实例,研究手性"铝-有机配合物"的动静态性质,系统地开展了以下工作:(1)优化得到了1对铝-草酸和3对铝-麦芽酚手性配合物,并通过静态结构参数、能量参数和谱学性质分析了手性配合物之间的差异;(2)模拟了手性配合物可能存在的10条水交换反应路径,对比了手性配合物水交换反应速率常数;(3)通过Berny方法得到了铝-草酸手性配合物异构体构型转化的动态反应路径,并计算了对映体构型转化的活化能.结果表明,手性对映体具有基本相同的静态结构和能量特征,但偶极矩存在明显差异;溶剂效应对手性对映体静态结构特征、偶极矩和动态水交换反应速率均有影响;手性对映体之间可发生构型相互转化从而改变对映体所占比例.     

异戊二烯的光氧化产物——非对映异构体2-甲基丁四醇的质谱解析

利用氘标记三甲基硅烷醚衍生方法和MS/MS技术,深入探讨了非对映异构体2-甲基丁四醇的三甲基硅烷醚衍生物在电子轰击和化学电离下复杂的质谱表现,从而为该类化合物的结构鉴定提供借鉴和指导.     

手性杀菌剂在有机蔬菜中的残留特征

本文建立了基于QuEChER-超高效液相色谱-串联质谱分析有机蔬菜中联苯三唑醇、苯霜灵、己唑醇、戊唑醇、粉唑醇、三唑酮、腈菌唑、甲霜灵和多效唑等9种手性杀菌剂的分析方法,该方法定量限为6.4—270.3 ng·kg~(-1)鲜重(fw),相对回收率为77.1%—110.3%.随后运用该方法对有机番茄、苦瓜、黄瓜和胡萝卜等4种有机蔬菜中的手性杀菌剂残留及其对映体特征进行了分析.研究结果显示,9种杀菌剂中,联苯三唑醇未检出,甲霜灵残留量最高,中值为4.9μg·kg~(-1) fw,有机黄瓜中的甲霜灵残留量(1.1—1.4 mg·kg~(-1) fw)超标(中国食品安全国家标准,最大残留限量0.5 mg·kg~(-1) fw).在4种有机蔬菜中,胡萝卜和黄瓜检测出的手性杀菌剂种类最多,且黄瓜的手性杀菌剂残留总量最高,达1.1—1.4 mg·kg~(-1) fw,主要为甲霜灵.不同蔬菜种类的杀菌剂残留有明显差异,但有机蔬菜的杀菌剂残留远低于常规蔬菜.手性杀菌剂对映体的残留与蔬菜种类有关.     

电动修复法去除蚕沙中的重金属镉

为寻求一种有效去除蚕沙中重金属的方法,本试验研究了介质pH、强化剂种类、电压梯度等因素对蚕沙中重金属电动修复去除的影响,并通过正交试验结果进一步确定蚕沙中Cd的最佳去除条件.结果表明,随着介质pH1—7,蚕沙中Cd的去除率表现出先增加后减小的趋势,最佳介质pH值为2,去除率为71.6%;7种强化剂对蚕沙中Cd的去除效果为:EDTA柠檬酸醋酸酒石酸草酸 EDTA二钠 EDTA铁钠.在此基础上进一步探究EDTA的最佳添加浓度为0.1 mol·L~(-1),Cd去除率为76.9%.随着电压梯度增大,蚕沙中重金属Cd的去除率逐渐增大,最佳电压梯度为0.5 V·cm~(-1).正交试验结果显示,电动修复法去除蚕沙中重金属Cd的最佳条件为:电压梯度0.5 V·cm~(-1),介质pH值为2,EDTA强化剂添加浓度为0.1 mol·L~(-1).     

上海某城市污水处理厂污水中药物和个人护理用品(PPCPs)的调查研究

通过两次采集上海某大型污水处理厂的水样,采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-M S/MS)技术对水样中的94种典型药物和个人护理用品(PPCPs)进行分析,并初步分析了污水处理工艺对典型药物的处理效果.结果显示,该厂污水中有咖啡因、布洛芬、酮洛芬、双氯酚酸、氧氟沙星、睾酮、诺龙、磺胺吡啶、磺胺甲恶唑、甲砜霉素、氟甲砜霉素、氯贝酸、磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙等15种药物被检出和定量.初沉出水中药物总浓度为8 643～10 481 ng·L1,主要为咖啡因,出厂水中药物总浓度为1 005 ～1 076 ng·L1.其中,磺胺二甲基嘧啶、甲砜霉素和氟甲砜霉素在相关报道中较少进行检测或没有检出.磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙4种药物经生化反应池(A/A/O)和二沉池处理之后未检出.以A/A/O为核心技术的污水处理工艺对咖啡因、氯霉素、甲砜霉素和诺龙等药物处理效率较好(85％～99％),但对大部分药物处理效果并不显著.     

荷木(Schima superba)水力导度的干湿季变化及个体差异

通过对不同个体水力导度(KL)的研究,揭示水力导度在树木水分利用中的关键作用,可为深入研究森林水分循环提供理论依据.采用热消散探针液流测定系统连续监测广州地区6棵不同大小荷木(Schima superba)样树的液流密度(JS),结合树木的叶片水势(ΨL)、土壤湿度、树高、边材面积(AS)、冠幅等参数,分析整树水力导度的日变化和干湿季变化,揭示不同大小样树水力导度的变化规律.结果显示:不同胸径大小的6棵样树液流密度差别明显,液流密度最大值未出现在胸径最大的样树中,而是在胸径略小的树木中.通过测定6棵样树的液流密度值可以进一步求算出样树的整树水力导度,总体上讲,6棵树的日均水力导度表现出明显的起伏波动;其中干季水力导度(0.017 g m-2s-1 M Pa-1)略低于湿季(0.019 g m-2 s-1 M Pa-1),但差异并不明显.样树土壤/叶片水势差与平均液流密度显著相关(P<0.0 01),而样树树形特征和水力导度之间关系表现为水力导度与树高呈现明显相关性(P=0.016),与胸径、冠幅相关性均不显著.上述结果表明,荷木水力导度表现出明显的日变化,其大小在一定程度上受到树形指标的影响.     

利用ACQUITY UPC~2系统分离氯菊酯(permethrin)非对映体异构体

正公众对杀虫剂使用的关注日益增长,目前使用的杀虫剂中25%为手性化合物.在这些杀虫剂中,手性在药效、毒性、代谢特性和环境方面起着重要的作用.因此,对立体选择性分离技术和分析测定杀虫剂对映体纯度的需要正在不断增长.氯菊酯是一种合成的化学品,广泛用作杀虫剂和驱虫剂.氯菊酯具有4种立体异构体(两对对映体),由环丙烷环上的两个手性中心产生.因此,氯菊酯异构体的分离和定量测定颇具有挑战性.在分离氯菊酯方面,开发正相HPLC和反相