手性农药对映体选择性环境行为的研究进展

目前使用的农药中有25%是手性的,手性农药的生物活性存在对映体差异性,其活性往往只存在于一个或少数几个对映体中,而手性农药的对映体在环境中的消解和归趋往往也有明显的不同,即一个手性化合物的不同对映体具有不同的毒性.只有在对映体水平上研究手性农药的环境行为,考察手性农药的归趋和生态效应,才能更准确的评估其生态风险性以及对人类健康的影响,对手性农药的合理使用也有较好的指导作用.文章综述了近年来国际上有机氯、芳氧基羧酸和酰胺、有机磷和菊酯等手性农药对映体选择性环境行为的研究进展.提出今后的研究方向是拓展手性农药的研究种类、研究深度和广度,对映体选择性的毒理学研究,手性稳定性和手性转化,选择性的机制与相关微生物和酶学研究等.     

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.     

手性有机磷农药在土壤中对映体选择性降解特征

马拉硫磷和丙溴磷是2种常用的有机磷杀虫剂,均有一个手性中心存在2个对映体.采用室内避光培养的方法,在对映体水平上研究了马拉硫磷和丙溴磷在2种土壤中的降解情况.结果表明,2种农药在土壤中的降解均较快,马拉硫磷和丙溴磷的降解半衰期分别为:黄土中3.5 h和21.5 h,红土中4.3 h和29.4 h.进一步的手性测定表明2种农药的降解均存在一定的对映体差异,丙溴磷对映体的选择性明显高于马拉硫磷,在2种土壤中马拉硫磷的左旋对映体降解快于右旋对映体,丙溴磷的右旋体降解快于左旋体.研究有助于深入认识2种有机磷农药在环境中的归趋,并对其生态风险性进行更合理的评估.     

手性农药的环境行为研究进展

手性农药由于其对映体选择性,在环境中具有特殊的归宿.研究其环境行为有助于准确评价生态系统和人体健康的风险性.文章综述了手性农药的研究进展,指出高效液相和气质联用法是不同环境介质中手性农约的主要分离分析方法;利用手性农药的对映体分数可研究农约在土壤-大气,水体-大气间的迁移过程;一些手性农药在土壤、水体和动物体内中发生的选择性降解与累积与微生物或特异性的酶有直接关系,可利用此性质修复被污染的土壤;归纳了在手性农约污染环境风险研究中应注意的问题;加强手性农约在环境中的选择性降解动力学、对映体转化及毒理学机制研究,并最终深人到代谢机理、蛋白和基因水平上,阐述产生手性对映体选择性的根源将是未来研究的方向.     

电子垃圾拆解区土壤中典型手性PCBs分布及对映体特征

龙塘镇位于广东省清远市,是国内最大的进口电子垃圾集中处理处置地之一.通过对龙塘镇土壤中7种手性PCBs对映体浓度和对映体百分数(enantiomer fractions,EF)值的测定,发现龙塘镇土壤样品除PCB45和PCB174外,其余5种手性PCBs在土壤中均有不同程度的检出.土壤中5种目标手性PCBs(PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149)的总浓度为145.4—286.7 ng·g^-1,这与先前文献中测定清远市土壤中手性PCBs污染水平基本一致.5种同系物的含量排序为PCB95>PCB132>PCB136>PCB149>PCB91.在距离电子垃圾拆解区10km以外的区域也检测到手性PCBs,证实这些污染物已经迁移到周边地区.土壤中手性PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149的EFs值分别为0.519±0.005、0.4443±0.006、0.427±0.003、0.379±0.016和0.494±0.008,其中PCB149具有双向选择性.在全部检出样品中26%的PCB91、78%的PCB95、100%的PCB132、86%的PCB136和53%的PCB149具有非外消旋特征,表明该地区土壤中手性对映体选择性降解的显著性.     

三唑醇杀菌剂对雄性丽斑麻蜥性腺系统的对映选择性影响

三唑醇(triadimenol,TN)是一种广泛使用的手性三唑类杀菌剂,它含有2个手性中心,4个手性对映体,其中,对映体A包括A1(R,S)和A2(S,R),对映体B包括B1(R,R)和B2(S,S)。三唑醇被认为是一种潜在的内分泌干扰物,能够影响生物体内雌雄激素的合成。为了研究三唑醇不同对映体和外消旋体对爬行动物性腺系统影响的差异,以雄性丽斑麻蜥为实验动物,将外消旋体和4种对映体(100 mg·kg~(-1)bw)分别经口暴露给雄性蜥蜴28 d。外消旋体和(R,S)对映体暴露后蜥蜴的性腺体细胞指数(GSI)明显低于对照组。(S,R)、(R,S)和(S,S)显著抑制了性腺中性激素合成相关基因(cyp119a、cyp11a、cyp17、hsd-3β、hsd-17β、erα和ar)的表达量,同时降低了血液中睾酮(T)和雌二醇(E2)含量。(R,R)暴露对丽斑麻蜥体内的雌雄激素水平无明显影响。此外,相关性分析表明,外消旋体对性腺中性激素合成相关基因的影响与(R,S)具有较强的相关关系,说明(R,S)可能是外消旋体中生物活性和毒性最高的单体。研究表明,三唑醇对丽斑麻蜥性腺系统的毒性作用具有明显的对映选择性,这为手性农药对爬行动物的生态毒理学评价提供了重要依据。     

Chiralpak AS-H手性柱分离三唑醇对映体

利用Chiralpak型AS-H手性柱成功拆分三唑醇对映体,并通过气质联用和在线旋光检测器对四个对映体进行了定性,四个对映体按洗脱先后顺序依次分别为( )-三唑醇A、(-)-三唑醇A、( )-三唑醇B和(-)-三唑醇B.考察了流动相中异丙醇改性剂浓度对其对映体分离的影响.结果表明,在异丙醇含量为0-10%的范围内,随着异丙醇含量的增加,( )-三唑醇A和(-)-三唑醇A两个对映体的分离度呈波浪式下降,(-)-三唑醇A和( )-三唑醇B的分离度愈来愈小,而( )-三唑醇B和(-)-三唑醇B对映体的分离度愈来愈大.     

生物样品中甲磺基多氯联苯的测定及手性拆分

建立了一种生物样品中甲磺基多氯联苯(MeSO2-PCBs)及其手性对映体的分析测定方法.本方法利用索氏抽提对鱼肉组织进行提取,抽提液依次经凝胶渗透色谱柱、氧化铝硅胶复合柱和弗罗里硅土柱进行净化和分离,气相色谱-质谱联用仪进行分析.10个流程空白中,所有目标化合物都低于仪器检出限;17种MeSO2-PCBs在5个空白加标中的平均回收率在77.2%—98.2%之间;样品平行样中目标化合物含量相对标准偏差均小于15%;方法检测限为0.3—20.0 pg.g-1湿重.采用Cyclosil-B手性柱拆分5种MeSO2-PCBs手性对映体,分离度在0.671—2.543之间.     

水力空化(HC)联合高级氧化技术去除典型手性药物的研究进展

普通药物中大部分是具有一对对映异构体手性结构的手性药物(CDs),且CDs作为一种新型微污染物在水体中被频繁发现.该药物因其种类和组成的不同,内部的对映异构体可能会表现出特异性,如体现在毒性、与蛋白质结合吸收以及在河流中自然衰减率等方面.而高级氧化法(AOPs),如空化(水力空化和声空化)、Fenton法和光催化法等技术手段,在去除CDs方面已表现出较大潜力.本研究基于对映体结构,全面梳理了CDs的性质、来源及对人类健康的影响,拟探究水环境中典型CDs的手性反转和药理学立体选择性特征,并归纳了水力空化方法联合AOP技术对萘普生、布洛芬等典型CDs去除效果特点,重点讨论了该方法作用机理与其利弊,探究最优适用条件,最终归纳出目前CDs分离分析技术的瓶颈及未来环境中CDs去除技术的研究趋势.     

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.     

Chiral pharmaceuticals in the environment

Many pharmaceutical pollutants are chiral, existing in the environment as a single enantiomer or as mixtures of the two enantiomers. In spite of their similar physical and chemical properties, the different spatial configurations lead the enantiomers to have different interactions with enzymes, receptors or other chiral molecules, which can give diverse biological response. Consequently, biodegradation process and ecotoxicity tend to be enantioselective. Despite numerous ongoing research regarding analysis and monitorization of pharmaceutical ingredients in the environment, the fate and effects of single enantiomers of chiral pharmaceuticals (CP) in the environment are still largely unknown. There are only few chiral analytical methods to accurately measure the enantiomeric fraction (EF) in environmental matrices and during biodegradation processes. Furthermore, the ecotoxicity studies usually consider the enantiomeric pair as unique compound. We reviewed the current knowledge about CP in the environment, as well as the chiral analytical methods to determine the EF in environmental matrices. The degradation and removal processes of CP of important therapeutic classes, usually detected in the environment, and their toxicity to aquatic organisms were also reviewed. On the other hand, this review demonstrate that despite the great importance of the stereochemistry in pharmaceutical science, pharmacology and organic chemistry, this is normally neglected in environmental studies. Therefore, CP in the environment need much more attention from the scientific community, and more research within this subject is required.     

树皮在大气有机氯农药监测中应用的研究进展

有机氯农药（Organochlorine pesticides, OCPs）曾在全世界被大量使用,即使禁用多年,仍能在各种环境介质中被广泛检出,对生态环境和人体健康存在着潜在的威胁。因此OCPs的环境迁移和归趋一直是该领域的研究热点。树皮是一种天然的被动采样器,能够很好的反映出大气有机物长期的污染程度。本文简要论述了树皮作为被动采样器在大气污染物监测研究中应用的优势,并对OCPs在树皮中的残留浓度、特征及影响其富集的因素进行了探讨,最后特别针对具有手性的OCPs在树皮中的对映体选择性特征进行了评述。     

树皮在大气有机氯农药监测中应用的研究进展

有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)曾在全世界被大量使用,即使禁用多年,仍能在各种环境介质中被广泛检出,对生态环境和人体健康存在着潜在的威胁。因此OCPs的环境迁移和归趋一直是该领域的研究热点。树皮是一种天然的被动采样器,能够很好的反映出大气有机物长期的污染程度。本文简要论述了树皮作为被动采样器在大气污染物监测研究中应用的优势,并对OCPs在树皮中的残留浓度、特征及影响其富集的因素进行了探讨,最后特别针对具有手性的OCPs在树皮中的对映体选择性特征进行了评述。     

农药的内分泌干扰研究

环境污染物引起的内分泌干扰成为全球性环境问题之一.本文介绍了内分泌干扰物的检测方法.并从除草剂、杀虫剂、杀菌剂等三个方面介绍了农药所引起的内分泌干扰现象.在此基础上,简介手性农药内分泌干扰问题的重要性和研究现状,并进行展望.     

轮虫在生态毒理学中的研究进展

轮虫是浮游动物中的重要类群,因具有生活周期短、对毒物的敏感性高、有两性生殖方式、易培养和实用性强等优势特征,已被用作生态毒理学实验中重要的模式生物,颇有研究前景。本文简介了轮虫作为受试生物的特点及其生活史,并从实验方法、污染物种类、测试指标等角度对近几十年来轮虫在生态毒理学中的应用现状、主要成果和最新进展作了概述,主要包括轮虫在常规毒性评价中的应用:急性毒性、慢性毒性以及对其行为的影响效应;综述了几类典型环境污染物,例如重金属、UV辐射、持久性有机污染物以及农药化合物的胁迫对轮虫的毒性效应,特别对目前存在的问题、研究热点及今后需要加强研究的方向进行了讨论和展望,以期为应用轮虫生态毒理学进行环境污染及风险评估提供参考。     

环境化学物对雄（男）性生殖损伤的评价指标及检测技术

随着工业的迅速发展,迄今为止,已有大约10万种化学物进入人们的日常生活.人们在生产和生活中接触的许多种环境化学物都会影响人类的生殖功能,使人类的生育能力特别是精子的质量和数量发生显著改变.环境化学物所造成的生殖损伤日益受到人们的重视,检测方法和检测技术日益成熟和完善.但大多数环境化学物对生殖的损害目前尚未得到全面地研究和认识,某些毒物的生殖毒性也需要重新认识与评价,生殖毒理学的研究任务迫切而艰巨.动物实验是生殖毒性评价中最主要的方法.在总结近年来国内外相关研究基础上综述了环境化学物动物实验中雄(男)性生殖损伤评价指标及检测技术,以期对环境化学物生殖毒性评价提供借鉴和参考.     

Integrating eco-efficiency and eco-effectiveness into the design of sustainable industrial systems in China

As an important tool for environment management, eco-efficiency has been widely applied, but eco-effectiveness has only made progress on eco-design and life cycle management in recent years. Few have attempted to integrate eco-efficiency and eco-effectiveness into sustainable industrial systems. In a new framework integrating eco-efficiency and eco-effectiveness, both concepts can find unique roles and complement each other in industrial ecosystems to dissolve conflicts between industry and the environment. This article provides a case study of China in which eco-efficiency indicators (energy, water and waste utilisation intensity) have demonstrated great progress in China, but eco-efficiency cannot stop the increasing release of pollutants and their accumulating impact on ecological life-support systems. China must integrate eco-effectiveness and eco-efficiency into concrete sustainable development strategies, questioning whether limited resources are being used correctly. Both eco-efficiency and eco-effectiveness are identified as important indicators in the development of sustainable industrial systems. In the framework of sustainable industrial systems, eco-effectiveness must begin to play a more important role.     

Environmental pollutants and type 2 diabetes: a review of human studies

The incidence of diabetes has increased dramatically in recent decades and become one of the leading health problems worldwide. Lifestyle and dietary changes alone cannot account for the dramatic rise of diabetes, while an increasing number of publications have reported the possible relationships between exposure to environmental pollutants and risk of diabetes. In the present review, our objective was to summarize the human studies on environmental pollutants, which includes persistent organic pollutants, pesticides (not on the Stockholm Convention list), bisphenol A, and phthalates, and the risk of diabetes. Currently published results suggest a positive relationship between certain persistent organic pollutants (dichlorodiphenyldichloroethene, dichlorodiphenyltrichloroethane, hexachlorobenzene, and polychlorinated biphenyls) and bisphenol A exposure and risk of diabetes. For pyrethroids, organophosphates, carbamates, and phthalates, there are insufficient studies to reach conclusions and therefore more studies, especially prospective studies, are needed along with in vivo and in vitro studies to understand the underlying mechanisms.     

海洋酸化与重金属、有机污染物和人工纳米颗粒的联合毒性效应研究进展

由于大量人类活动的影响,大气CO_2浓度持续增加,其中约1/3被海洋吸收,导致表层海水pH值降低和碳酸盐平衡体系波动,即"海洋酸化"现象。污染物的海洋环境效应一直是全球环境科学领域研究的热点。在实际环境中,海洋酸化往往与污染物共同存在并作用于海洋生态系统,且海洋酸化极有可能改变污染物的海洋环境行为从而影响其毒性效应。但现有研究大多针对海洋酸化或者污染物单独作用下的毒性效应展开,对海洋酸化与污染物的联合毒性效应的研究不足、亟待加强。为此,综述了近年来海洋酸化与典型污染物(重金属、有机污染物)及新型污染物(人工纳米颗粒)的相关文献,重点阐述了海洋酸化对污染物环境行为的影响和海洋酸化与污染物对海洋生物的联合毒性效应,指出当前的研究不足,并对未来的研究方向进行了展望。