污水处理厂中典型内分泌干扰物的去除效果研究

内分泌干扰物(Endocrine Disruption Chemicals,EDCs)在水中极低浓度下即会引起水生生物生殖发育、神经和免疫系统的异常,对人群的健康危害不容忽视。EDCs在污水厂中具有低浓度、难去除的特点,为进一步阐明污水处理厂不同处理工艺对此类EDCs的去除效果,采用化学分析法(气质联用法)和生物学方法(H295R和MVLN细胞实验法)分析东莞市2个城市污水处理厂中8种典型EDCs的分布特征和去除效果。结果显示,两污水厂进水中壬基酚(Nonlyphenol,NP)、辛基酚(Octylphenol,OP)、双酚A(Bisphenol A,BPA)浓度较高,NP质量浓度分别高达10 782 ng·L~(-1)和2 664 ng·L~(-1),而雌激素类物质雌酮(Estrone,E1)、雌二醇(17β-Estradiol,E2)与雌三醇(Estriol,E3)、17α-乙炔基雌二醇(17α-Ethinglestradiol,EE2)、己烯雌酚(Diethylstilbestrol,DES)浓度较低,经处理后,去除效率均超过90%。两污水厂进水及出水处理后H295R细胞内雌二醇(E2)水平显著升高,睾酮(Testosterone,T)水平呈下降趋势,类固醇合成基因HMGR、CYP11B2和CYP19表达量显著增加。MVLN细胞试验结果显示,两污水厂出水中雌激素当量(Estradiol Equivalency quotient,EEQ)分别达19.25ng·L~(-1)和14.21 ng·L~(-1)。本研究表明,即使化学分析结果显示EDCs去除率高达90%,且出水中雌激素化合物低于检出限,但是出水中类固醇激素干扰活性及雌激素活性依然存在。类固醇激素水平与水中酚类物质浓度没有显著相关性,A、B两个污水厂出厂水中除酚类化合物外,其他产生雌激素效应的化合物或类固醇合成干扰物也不容忽视。     

类固醇激素在环境中的污染现状及归趋

类固醇激素是一类典型的环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs),具有极强的内分泌干扰效应和生物活性,因其在各种环境介质中频繁被检出,近几十年来受到了人们的广泛关注。本文系统综述了环境中类固醇激素的主要来源、途径与污染现状及其环境行为,并对未来研究方向进行展望。     

多溴二苯醚及其代谢物的内分泌干扰活性和构效关系研究进展

多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)作为一种良好的防火溴系阻燃剂(Brominated flame retardants,BFRs)广泛应用于各种家用和工业产品.研究表明,PBDEs容易从产品中溢出而进入环境.近年来,PBDEs及其代谢物已在各种环境介质和生物体中被广泛检出.毒理学研究发现,PBDEs及其代谢物具有生殖毒性、免疫毒性、神经毒性和内分泌干扰作用.在总结国内外相关研究基础上,论文综述了PBDEs及其代谢物的内分泌干扰活性,重点集中在对甲状腺激素活性、雌激素活性、雄激素活性及影响性激素转化和代谢的芳香化酶、CYP17酶、雌二醇磺基转移酶(E2SULT)活性的影响;分析了具有不同测试终点内分泌干扰活性的化合物的结构特征.研究发现,在内分泌干扰活性方面,PBDEs母体化合物的影响较小,主要是PBDEs代谢物产生的影响,特别是羟基化代谢物引起了较严重的内分泌干扰作用,即PBDEs化合物是一类通过代谢而被活化的内分泌干扰前趋物.为评价PBDEs及其代谢物对人和其他生物的健康危害,应加强其内分泌干扰活性机制的研究,以及具有同类型作用模式的PBDEs及其代谢物定量结构-活性关系的研究.     

中国天然雌激素排放清单和风险评价

环境雌激素由于其较强的内分泌干扰特性,越来越受到普遍关注。环境雌激素中,人和动物排放的天然类固醇雌激素（E1、E2、EE2、E3）干扰性最强。建立天然雌激素排放清单,对于了解中国环境雌激素的排放状况,以及进一步的污染风险分析与控制,具有重要意义。本研究将天然雌激素的主要排放源按人、猪、牛和家禽分为10种不同类型,根据各...     

基于ELISA的受体竞争结合法检测环境雌激素(Competitive Estrogen Receptor Binding Based ELISA for Detection of Estrogen in Environment)

为建立环境雌激素的体外快速筛选方法,采用免疫测定介导受体竞争结合试验定量检测环境雌激素.将17β-雌二醇-BSA固定在微孔板上,环境雌激素与微孔板上的17β-雌二醇-BSA竞争性地与雌激素受体结合,与微孔板上17β-雌二醇-BSA结合的受体与雌激素受体的抗体、雌激素受体抗体的二抗形成一个三明治形式的复合物,通过显色剂显色,最后用比色法对试验结果进行定量.结果表明,环境雌激素的浓度与溶液吸光度值成负相关.定量研究可以得到环境雌激素剂量-效应关系曲线,在一定浓度范围内(10ng·L-1～100μg·L-1),溶液的吸光度值与环境雌激素的浓度直接呈现良好的线性关系(R2=0.9583).利用这种方法能检测到的标准品雌二醇的最低浓度为10ng·L-1.以上结果表明,本方法检测环境雌激素操作简便,具有广泛的应用前景.     

类固醇类内分泌干扰物羟基衍生化条件的优化

以N-甲基-N-三甲基硅基三氟乙酰胺(MSTFA)为衍生化试剂,采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)系统研究了4种类固醇类内分泌干扰物雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的羟基衍生化,主要考察了MSTFA用量、衍生化温度、衍生化时间对类固醇类内分泌干扰物衍生化效果的影响以及衍生化产物的稳定性、标准曲线、仪器检出限等.结果表明:100μl浓度为0.01μg.μl-1的标准混合溶液,MSTFA的最佳用量为20μl;最佳衍生化条件为70℃下反应30min;衍生化产物的稳定性较好,在-20℃下放置48h,相对响应因子(RRF)基本没有降低;在优化的实验条件下,各待测物具有良好的线性相关性,E1和E2的仪器检出限为0.1pg.μl-1,EE2和E3的仪器检出限为1pg.μl-1.     

雌激素受体作为壬基酚的主要作用靶点导致机体免疫毒性

雌激素作为一类重要的性腺类固醇化学信使,已经被证实能够直接调节机体免疫反应,因此,一些具有拟雌激素特性的环境内分泌干扰物(endocrine disruptors,EDs),会通过影响雌激素相关信号通路对免疫系统产生干扰作用。壬基酚(nonylphenol,NP)作为典型的环境内分泌干扰物,已有大量的文献报道其通过拟雌激素特性或干扰雌激素的合成、分泌、转运以及与靶点的结合,破坏机体生殖功能以及神经-免疫-内分泌系统,影响整体生理平衡与稳定。近年来,NP对免疫系统的干扰作用逐渐引起重视,研究发现,NP暴露会引起小鼠免疫器官及免疫细胞的发育异常,并且会导致新生小鼠肝毒性,肝脏细胞内炎性因子TNF-α、IL-1β分泌增加。除NP作为配体干扰雌激素信号通路外,尚未发现其他明确的分子机制解释NP造成的免疫毒性。本综述主要结合近年来相关的实验结果,总结了NP对免疫系统的潜在影响及其可能的分子机制。     

珠江三角洲两条主要河流沉积物中的典型内分泌干扰物污染状况

为了调查珠江三角洲河流沉积物中典型内分泌干扰物的污染状况,采用超声提取-衍生化-GC/MS法研究了双酚A(BPA)、雌酮(E1)、雌二醇(E2)、己烯雌酚(DES)、17α-乙炔雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)等典型内分泌干扰物在珠江广州河段和东江东莞河段表层沉积物中的质量分数水平、分布特征,并对其来源进行了分析。结果显示,BPA在所有样品中均有检出,E1和E2的检出率分别为72%和61%,其质量分数(以干质量计)分别在14.3～429.5 ng.g-1之间(中值为79.5 ng.g-1)、<1.3～10.9ng.g-1之间(中值为3.4 ng.g-1)和<0.9～2.6 ng.g-1之间(中值为1.6 ng.g-1);其余几种雌激素均未被检出。东江东莞河段沉积物中BPA的污染水平整体高于珠江广州河段,而天然雌激素的污染状况则是珠江广州河段更为严重。3种化合物的质量分数总体呈现出沿河口方向降低的分布特征,这可能与沿岸工业废水和生活污水不规则排放以及水动力条件有关。BPA、E1、E2的质量分数均与沉积物总有机碳(TOC)质量分数呈正相关,表明有机质是控制沉积物中内分泌干扰物分布的一个重要因素。     

珠江三角洲两条主要河流沉积物中的典型内分泌干扰物污染状况

为了调查珠江三角洲河流沉积物中典型内分泌干扰物的污染状况,采用超声提取-衍生化-GC/MS法研究了双酚A（BPA）、雌酮（E1）、雌二醇（E2）、己烯雌酚（DES）、17α-乙炔雌二醇（EE2）、雌三醇（E3）等典型内分泌干扰物在珠江广州河段和东江东莞河段表层沉积物中的质量分数水平、分布特征,并对其来源进行了分析。结果显示,BPA在所有样品中均有检出,E1和E2的检出率分别为72%和61%,其质量分数（以干质量计）分别在14.3～429.5 ng.g-1之间（中值为79.5 ng.g-1）、〈1.3～10.9ng.g-1之间（中值为3.4 ng.g-1）和〈0.9～2.6 ng.g-1之间（中值为1.6 ng.g-1）;其余几种雌激素均未被检出。东江东莞河段沉积物中BPA的污染水平整体高于珠江广州河段,而天然雌激素的污染状况则是珠江广州河段更为严重。3种化合物的质量分数总体呈现出沿河口方向降低的分布特征,这可能与沿岸工业废水和生活污水不规则排放以及水动力条件有关。BPA、E1、E2的质量分数均与沉积物总有机碳（TOC）质量分数呈正相关,表明有机质是控制沉积物中内分泌干扰物分布的一个重要因素。     

多氯联苯羟基化代谢物及其雌激素效应研究进展

多氯联苯作为一种环境内分泌干扰物,具有一定的雌激素干扰效应,导致动物雌激素水平紊乱或功能异常,从而影响生殖、发育或行为。羟基多氯联苯是多氯联苯最主要的活性代谢产物,已经在动物和人体组织中被检出。羟基多氯联苯的化学性质和分子空间构象使其雌激素干扰效应可能较母体化合物更强。因此,它们对人类和动物机体的潜在影响以及由此带来的新的毒理学问题成为内分泌干扰研究领域的热点之一,相关的毒性作用机制需要进一步探索。本文对多氯联苯的代谢途径、羟基多氯联苯在生物体内的暴露水平、雌激素干扰效应及作用机制进行综述。     

邻苯二甲酸二(异)丁酯及其替代品的内分泌干扰效应研究进展

邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate, DnBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate, DiBP)是广泛用于塑料、树脂和橡胶制品中的邻苯二甲酸酯类增塑剂,曾在各种环境介质中频繁检出.现有研究表明,DnBP和DiBP对人类和其他动物具有显著的内分泌干扰效应以及生殖发育毒性等不良影响,因而在许多国家和地区被限制使用,由此市面上涌现出了一些替代品增塑剂.本文结合国内外关于DnBP和DiBP及其替代品的研究成果,综述了DnBP和DiBP在个体、细胞和分子水平上的内分泌干扰效应与机制以及在市场应用中的替代情况,并且选取了4种典型的替代品(邻苯二甲酸二异壬酯、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯、三乙酸甘油酯)对其内分泌干扰效应进行对比分析.研究结果表明,DnBP和DiBP在环境低浓度下能够影响类固醇激素合成通路中关键基因的表达,进而改变生物体内类固醇激素的水平,高浓度暴露时则会对生殖器官造成损伤并最终降低生殖能力,妊娠期暴露还会对后代产生相同的影响.DnBP和DiBP的4种替代品在急性毒性、持久性和生物可累积性方面均有所降低,内分泌干扰效应也显著降低,但缺乏系统的研究以全面评估其可替代性.提出今后替代品的安全性评估应纳入更多的毒性终点并深入研究相关的毒性效应机制,以保证替代化学品的安全性.     

对活性污泥中6种内分泌干扰物的定量测定

针对活性污泥中6种内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Compounds,EDCs）：双酚A（BPA）,雌酮（E1）,17β-雌二醇（E2）,雌三醇（E3）,17α-乙炔雌二醇（EE2）和己烯雌酚（DES）,建立了快速溶剂萃取（Accelerated Solvent Extractor,ASE）,固相萃取（SPE）净化,GC-MS检测的测试方法.对比分析了不同衍生化试剂、衍生化条件对分析结果的影响,同时优化了净化步骤.通过所建立的方法对6种EDCs在污泥中的浓度进行分析,检测回收率为77.2%—118.3%,相对标准偏差小于9%.应用该方法测定了重庆某2个污水处理厂剩余污泥中的EDCs浓度.     

17β-雌二醇与1-萘酚对雄性罗非鱼（GIFT Oreochromis niloticus）雌激素效应的比较

在实验室条件下,研究了暴露于不同质量浓度1-萘酚（0.064、0.8、2 mg.L-1）与17β-雌二醇（1、10、100μg.L-1）下,对雄性罗非鱼（GIFT Oreochromis niloticus）性腺系数、血清雌二醇质量浓度的影响及血清中卵黄蛋白原的诱导效应,以期对它们的环境雌激素效应有所了解。研究结果显示：暴露于1-萘酚环境下30 d后,雄性罗非鱼的性腺系数有所降低,当质量浓度为2 mg.L-1时,与对照组相比,差异显著（p〈0.05）,雄性罗非鱼血清中雌二醇的量,此时亦达到最大值,为209.3 pg.mL-1,与对照组相比,差异显著（p〈0.05）;但是,血清中卵黄蛋白原并无变化。暴露于17β-雌二醇环境中的雄性罗非鱼,30 d后,其性腺系数有所降低,当质量浓度为10、100μg.L-1时,与对照组相比,差异显著（p〈0.05）;血清中的雌二醇也随着暴露质量浓度的增多,逐渐增多,当质量浓度为100μg.L-1时,差异极显著（p〈0.01）;血清中卵黄蛋白原的质量浓度明显高于对照组,与暴露质量浓度之间呈剂量效应关系。结果显示,17β-雌二醇具有很强的雌激素效应,会使罗非鱼性腺系数下降,诱导血清中雌二醇、卵黄蛋白原的生成;而1-萘酚会使罗非鱼性腺系数下降,诱导血清雌二醇的生成,但是并不诱导卵黄蛋白原的生成,所以推测其雌激素效应可能较弱,需要进一步研究。     

基于CV-1细胞雌激素受体报告基因试验方法建立及双酚A类似物雌激素效应的检测

以荧光素酶为报告基因,通过雌激素反应元件调控的带有荧光素酶报告基因质粒pERE-TATA-Luc和雌激素受体表达质粒rERa/pCI,采用瞬时共转染方法,将Luc报告基因质粒和受体表达质粒共转染至非洲猴肾CV-1细胞,以雌二醇作为阳性对照物,其浓度为10~(-10)mol·L~(-1)时显著诱导荧光素酶的表达,浓度为10~(-9)mol·L~(-1)时达最大值,半数效应浓度EC50值为6.1×10~(-11)mol·L~(-1)。通过雌二醇、己烯雌酚和木黄酮检测系统的灵敏性、有效性和稳定性验证,建立实验室稳定、灵敏的雌激素受体报告基因细胞系。基于非洲猴肾CV-1细胞受体报告基因试验,研究双酚A类似物拟雌激素干扰活性,雌激素活性大小顺序为BPAFBPFBPBBPABPZBPAPBPSBPP。结果表明,CV-1细胞受体报告基因试验是一种筛选雌激素活性内分泌干扰物的快速、有效的方法。     

双酚F对斑马鱼早期生命阶段内分泌干扰效应研究

双酚A(bisphenol,BPA)的内分泌干扰性导致许多国家出台了管控措施,双酚F(bisphenol F,BPF)作为其替代物被大量使用,并广泛存在于水体和食品中,导致人群和野生动物长期处于其慢性暴露过程中,可能会威胁人类和生态健康.以斑马鱼胚胎为研究模型,将其暴露于不同浓度的BPF中至受精后144 h(hours post fertilization,hpf),研究BPF对斑马鱼胚胎发育阶段的内分泌干扰作用.结果表明,BPF能够导致斑马鱼的畸形率升高,且具有剂量-效应关系.斑马鱼胚胎暴露于100μg·L-1和1000μg·L-1 BPF后,引起了三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine,T3)水平升高,甲状腺素(thyroxine,T4)和类固醇皮质醇(corti-sol,C)水平降低;而10μg·L-1以上浓度BPF导致17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)的水平显著性升高,睾酮(testosterone,T)水平显著性降低.另外,BPF导致下丘脑-垂体-甲状腺(hypothalamic-pituitary-thyroid,HPT)轴、下丘脑-垂体-性腺(hypothalamic-pitui-tary-gonadal,HPG)轴和下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)轴上一系列基因表达水平发生改变,这些改变会影响斑马鱼的内分泌功能,进而可能会对生物体的生长发育产生影响.     

结合态雌激素的检测方法及污染现状

结合态雌激素是天然雌激素物质的一种重要赋存形态,在环境中可水解为自由态,产生内分泌干扰效应,因此具有潜在的环境风险,并且会影响天然雌激素污染调查和毒性评估的准确性.本文详细探讨了结合态雌激素特定的化学结构对其检测、转化及环境风险等方面的影响,对比分析了目前常用的几类检测方法的优缺点,并初步总结了其在污水处理设施和环境水体中的污染浓度及归趋,以期为我国开展相关研究工作提供参考.     

城市污水处理厂进出水中类雌激素暴露影响评价

以稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）为模型动物,利用卵黄蛋白原（VTG）和生长发育指标作为类雌激素污染的生物标志物,评价了沙湖污水处理厂进出水中类雌激素暴露对稀有鮈鲫仔鱼的影响.结果表明：暴露21d后,未稀释进水和一级处理出水对稀有鮈鲫仔鱼VTG有显著诱导,各级处理水对稀有鮈鲫的生长发育也造成了一定的影响,在进水和一级处理出水暴露组中有死亡现象发生.以17β-雌二醇（E2）为阳性对照,对稀有鮈鲫VTG的诱导作标准曲线,计算进水以及各级出水的类雌激素E2的活性当量,发现污水处理厂一级和二级处理工艺对污水的类雌激素活性的去除率分别为47%和95%以上.表明在现有污水处理工艺中,二级处理工艺可去除大部分的类雌激素,而一级处理工艺却不能有效去除类雌激素.     

羟基多溴联苯醚(OH-PBDEs)小鼠肝脏微粒体体外代谢及对雌激素代谢的影响研究

羟基化多溴联苯醚(OH-PBDEs)是一类具有内分泌干扰效应的酚类化合物,以小鼠肝脏微粒体作为研究对象,考察了OH-PBDEs的体外代谢行为及对雌激素代谢的影响。研究结果发现,4种OH-PBDE均能够代谢,其代谢率大小为6-OH-BDE-996’-OH-BDE-996-OH-BDE-1375’-OH-BDE-99,表明羟基官能团(-OH)与醚键及溴原子处于邻位时,表现出较高的代谢率; 4种OH-PBDE对3种天然雌激素包括雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)的代谢表现出不同作用,整体来说,对E1和E2代谢随着OH-PBDE浓度的增加抑制作用逐渐增强,对E3代谢则表现出促进作用,但是对人工合成的雌激素17α-炔雌醇(EE2)无明显影响;对E2代谢产物2-羟基雌二醇(2-OH-E2)的生成量定量表征表明,除6-OH-BDE-99促进了2-OH-E2的生成量,其余3种OH-PBDE随实验添加浓度的增加,抑制了2-OH-E2的生成量,这可能与酶介导的不同代谢机制有关。     

A~2/O工艺处理污水中雌激素活性和典型雌激素水平变化

针对水环境中内分泌干扰物低浓度、难去除和高危害的特点,为全面了解污水处理过程中雌激素水平和效应的变化情况,采用HPLC-UV-FLD分析了污水中4种固醇类雌激素的浓度水平,采用重组酵母菌雌激素筛检法(YES)评价了城市污水处理流程(A~2/O)中污水的雌激素活性,同时采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测污水处理过程中雌二醇(E2)的浓度水平。结果表明,出水中雌酮(E1)质量浓度最高,为87.97 ng·L~(-1),雌二醇(E2)质量浓度最低,为5.50 ng·L~(-1),固醇类雌激素水平去除率为88.83%~95.69%。A~2/O系统对雌激素活性的去除率为73.33%,但出水仍具有一定的雌激素活性,雌激素当量EEQ为1.92 ng·L~(-1)。ELSIA检测得雌二醇(E2)质量浓度为10.01~82.82 ng·L~(-1),去除率为88.23%,与YES法检测结果具有一致性。ELISA检测可以成为体外检测的一个重要补充。     

超高效液相色谱串联质谱法测定污水处理厂水样中的雌激素

采用HLB固相萃取、超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)法,在多反应监测(MRM)模式下建立污水处理厂进、出水口水样中7种雌激素(戊酸雌二醇、炔雌醇、雌三醇、雌二醇、己烷雌酚、雌酮和己烯雌酚)的快速筛查测定方法,优化了固相萃取条件(萃取柱、洗脱液、pH值以及淋洗液)和UPLC-MS/MS分析条件(流动相及梯度、毛细管电压、锥孔电压、射频透镜电压、碰撞能量、离子源温度、脱溶剂气流量和锥孔气流量)。当7种雌激素质量浓度在1～100μg.L-1线性范围内时,所得回归方程的决定系数r2均大于0.997 2,方法检测限为4.40～10.27 ng.L-1,在20～100 ng.L-1雌激素添加水平范围内,进、出水口水样中目标物平均回收率分别为70.3%～95.1%和72.6%～96.7%,相对标准偏差(RSD)分别小于10.4%和9.5%。将该方法应用于南京地区4个综合污水处理厂进、出水口水样中雌激素的测定,4个污水处理厂进水中均含有高达几十、甚至上百ng.L-1的戊酸雌二醇、雌三醇和雌酮,出水中也含有几到几十ng.L-1的某几种雌激素。