基于不同毒性终点的双酚A(BPA)预测无效应浓度(PNEC)研究

双酚A(BPA)已被证实是一种类雌激素类物质。本研究根据BPA对水生生物毒性效应的特点,按照不同的毒性终点将BPA的毒性数据进行归类,采用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution,SSD)推导了BPA对水生生物的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)。结果表明:以雌激素效应为暴露终点的急、慢性PNEC分别为25.11μg·L-1、1.075μg·L-1;而以所有数据的急、慢性毒性效应为暴露终点推导的PNEC值分别为355.7μg·L-1、7.549μg·L-1。BPA对水生生物的雌激素效应更为敏感,建议在推导BPA这类内分泌干扰物的PNEC值时,应依据其毒性终点分别推导,从而得到更加合理的基准值。研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订提供数据支持。     

双酚类化合物污染现状和内分泌干扰效应研究进展

双酚类化合物(bisphenols, BPs)是合成碳酸聚酯、环氧树脂和聚丙烯酸酯等高分子聚合物的主要原料,在商业制造中广泛使用。经过度排放污染环境,并能通过食物链放大作用在动物和人体内蓄积。已经在水体、底泥、室内灰尘、食品以及动物和人体内检测到双酚A(bisphenol A, BPA)及其替代品或衍生物等多种BPs。BPs对性激素、甲状腺素和神经内分泌系统具有干扰效应,能影响机体生殖功能、性腺发育、神经行为和激素依赖性疾病的发展,已经成为危害人体健康的风险因子。多种BPA替代品的内分泌干扰效应甚至比BPA更强,但缺乏全面的内分泌干扰效应评估数据和对作用机制的深入研究。本文对BPs种类来源、污染现状及其内分泌干扰效应进行综述。     

双酚B对斑马鱼性别分化的影响及作用机制

双酚A(bisphenol A,BPA)是一种典型的内分泌干扰物,双酚B(bisphenol B,BPA)作为其替代物,使用量逐渐增多.一些研究表明,BPB也具有内分泌干扰效应,但是其对鱼类性别分化的影响尚无报道.本文将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的BPB中至受精后60 d(days post fertilization,dpf),研究BPB对斑马鱼性别分化的影响及可能的分子机制.结果表明,10、100和1000μg·L-1的BPB暴露导致斑马鱼性别比例向雌鱼偏离,雄鱼的精巢中发育出初级卵母细胞,并导致斑马鱼体内17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)水平升高,睾酮(testosterone,T)水平降低,表明BPB对斑马鱼具有雌激素效应.从基因水平探讨这2种物质导致斑马鱼雌性化的原因,发现BPB使卵巢分化相关基因foxl2的表达水平上升,精巢分化相关基因dmrt1、amh和sox9a表达水平降低,并进一步提高了芳香化酶基因cyp19a1a的转录水平,促进E2的合成,导致斑马鱼的性别分化过程发生异常.     

水体中双酚类物质的赋存现状及研究进展

双酚A(bisphenol A,BPA)是一种类雌激素物质,会对动物和人类造成不良的健康影响,由于近年来其使用在世界范围内受到限制,一些与BPA结构相似的双酚类物质(bisphenol analogues, BPs)作为替代品被越来越多地用作各种工商业产品中的添加剂和反应原料.相关研究表明,包括BPA在内的大多数BPs都是内分泌干扰物并具有细胞毒性、神经毒性、遗传毒性和生殖毒性.由于BPs的广泛生产和应用,其在各类环境水体中被普遍检出,其中BPA依然是环境中最主要的双酚类物质,同时双酚F和双酚S等双酚A的类似物的含量有着增加的趋势.本文介绍了BPs的结构与性质,分析了它们的应用情况和在水环境中可能的来源途径,综述了BPs在国内外地表水、污水和饮用水中的污染现状,同时提出了未来进一步研究BPs的重要性和方向.     

黄浦江上游水源地中31种内分泌干扰物的分布特征以及生态风险评价

本文研究了雄激素、雌激素、孕激素、糖皮质激素和工业化合物等5类31种环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals, EDCs)在黄浦江上游水源地中的空间分布特征,并采用风险熵值法(risk quotient, RQ)对水体中EDCs的生态风险进行了评价.黄浦江上游水源地9个采样点糖皮质激素和孕激素均未检出,工业化合物双酚类检出率100%.大多物质最高检出浓度10 ng·L~(-1),而双酚A (BPA)检出浓度最高(26.00—64.32 ng·L~(-1)).黄浦江以工业化合物和雌激素类物质污染为主,BPA为各采样点的主要污染物.莲西大桥EDCs总浓度最高(103.66 ng·L~(-1)),水库入口总浓度最低(40.16 ng·L~(-1)).太浦河上游工业化合物类浓度较下游高,雌激素类最高浓度检出点为汾湖大桥(11.70 ng·L~(-1)).与国内外地表水中EDCs检出浓度比较,黄浦江上游水源地中EDCs处于中低等污染水平.对己烯雌酚(DES)、雌三醇(E3)、BPA、双酚S (BPS)等4种EDCs进行生态风险评价,RQ范围为0.006-2.5,BPS表现出较高的环境风险(RQ=2.5).     

双酚A及其类似物对斑马鱼胚胎及幼鱼的毒性效应

为探讨双酚A及其类似物对鱼类早期生长发育的毒性效应,研究了双酚A及其7种类似物对斑马鱼胚胎及仔鱼的毒性效应。通过对胚胎的孵化率、心率、仔鱼体长等指标进行测定分析,结果显示:(1)双酚A及其7种类似物都可使斑马鱼胚胎出现心包水肿、卵黄囊肿、脊柱弯曲和尾部弯曲等症状。(2)综合考虑斑马鱼78 hpf胚胎心率、120 hpf胚胎孵化率及7 dpf仔鱼体长抑制率等指标,8种受试物中双酚P(BPP)的毒性最大,其次是双酚AP(BPAP)、双酚AF(BPAF)、双酚Z(BPZ),然后是双酚A(BPA)、双酚B(BPB)、双酚F(BPF),双酚S(BPS)的毒性最小,每种受试物的浓度与受精卵的孵化率、仔鱼心率呈明显负相关关系,与体长抑制率呈明显正相关关系。8种受试物毒性与辛醇-水分配系数(log K_(OW))呈正相关关系,log K_(OW)越大毒性则越大。     

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。     

双酚A联合镉亚慢性染毒对未成年雌性小鼠生殖内分泌干扰作用

目前,针对双酚A(BPA)或镉(Cd)内分泌干扰毒性的研究很多,但是关于其联合作用的研究则较少。将昆明雌性幼鼠分为4组,分别为对照组、BPA组、Cd组及联合组,灌胃染毒5周,观察小鼠动情周期、卵巢组织抗氧化水平、血清性激素及子宫内膜下层α亚型雌激素受体(ERα)免疫组化表达等指标的变化。结果发现,与对照组比较,各染毒组的动情周期均发生变化,体重、子宫系数、血清性激素水平及子宫内膜下层ERα表达降低(P0.05);BPA组及Cd组的卵巢T-SOD及MDA水平与对照组比较无差异(P0.05),但联合组的卵巢T-SOD及MDA水平显著区别于对照组(P0.05);此外,联合组的子宫内膜下层ERα阳性表达率(36%±11.7%)显著低于BPA组及Cd组(P0.05)。BPA及Cd对雌性生殖内分泌系统联合作用毒性较各单剂量组增加,氧化损伤及影响ERα表达可能是联合毒性作用机制之一。     

双酚A及其类似物对斑马鱼成鱼及胚胎的急性毒性

双酚B(BPB)、双酚F(BPF)、双酚AP(BPAP)、双酚AF(BPAF)、双酚Z(BPZ)、双酚P(BPP)和双酚S(BPS)作为双酚A(BPA)的替代品被广泛使用,但其毒性数据非常有限。将BPA、BPB、BPF、BPZ、BPP、BPAP、BPAF和BPS暴露于斑马鱼成鱼及胚胎,通过24、48、72和96 h死亡率等指标比较8种化合物的急性毒性。结果显示,双酚A及其类似物对斑马鱼成鱼及胚胎毒性具有线性相关性。根据GB 30000.28—2013《化学品分类和标签规范第28部分:对水生环境的危害》对受试物的急性水环境毒性的分级标准,判定BPP为毒性Ⅰ级,BPA、BPB、BPF、BPZ、BPAP和BPAF为毒性Ⅱ级,根据Verhaar分类方法,双酚A及其类似物属于麻醉致毒机制的化学品,其毒性大小与疏水基团相关。     

基质固相分散萃取-液相色谱-质谱/质谱测定牛奶和鸡蛋中的烷基酚和双酚A

体内、体外实验以及野外调查的结果表明，烷基酚(alkylphenol，AP)和双酚A(bisphenolA，BPA)，尤其是壬基酚(nonylphenol，NP)、辛基酚(octylphenol，OP)和双酚A等具有雌激素效应和慢性毒效应．近年来已经成为当前国际上研究的热点。     

有机化学品生物富集因子定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,将780个有机化合物,以4:1的比例随机划分为训练集(624个化合物)和验证集(156个化合物),通过多元线性回归(MLR)方法构建了一个包含12个描述符的有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R2ad j=0.809,去一法交叉验证系数Q2LOO=0.803,外部验证系数Q2EXT=0.732,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征模型应用域,通过威廉姆斯图分析模型离群点,并对模型进行机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内有机化学品的生物富集因子。     

卤代有机化合物生物富集因子的定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则，通过多元线性回归(MLR)方法建立了一个包含9个描述符的卤代有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R²_adj = 0.877，去一法交叉验证系数Q²_LOO= 0.873，外部验证系数Q²_EXT= 0.757，表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征了模型应用域，并对模型进行了机理解释。所构建的模型，可以用于预测应用域内卤代化合物的BCF。     

基于形态修正的描述符构建可电离化合物对大型溞急性毒性的QSAR模型

在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表征离子化的影响是当前研究的重要内容之一。探讨了采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性预测模型的可行性。具体而言,采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测63种取代酚、取代苯甲酸和取代苯胺等IOCs对大型溞急性毒性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。与仅采用分子形态描述符的模型相比,使用基于形态修正描述符的模型决定系数(R2)、去一法交叉验证系数(Q2LOO)、外部验证系数(Q2EXT)等参数从0.622～0.705提高到了0.840～0.875,表明基于形态修正描述符的模型具有更好的拟合优度、稳健性和预测能力。因此,在将来的研究中,可采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性效应预测模型。     

构建有机化合物斑马鱼雌激素干扰效应的二元分类模型

计算毒理学方法已成为辅助内分泌干扰物(EDCs)管理的决策支持工具。因此,发展内分泌干扰效应指标的(定量)结构活性关系((Q) SAR)等预测模型对于实现EDCs环境管理具有重要的意义。在雌激素受体(Q) SAR模型研究方面,目前主要针对人、牛、大鼠和小鼠等物种的雌激素受体干扰效应进行了研究,而对鱼等水生生物雌激素受体干扰效应等指标的(Q)SAR模型研究还较少。本研究采用基于欧几里德距离的K最近邻(k NN)分类算法,构建了斑马鱼雌激素受体干扰效应的二元分类模型。结果表明,2个最优模型训练集和验证集的预测准确度(Q)、敏感性(Sn)和特异性(Sp)参数均大于0.93,说明模型具有较好的预测能力。因此,能够用所建模型填补模型应用域内其他化合物缺失的斑马鱼雌激素受体干扰效应定性数据。     

N-取代氟乙酰胺结构与急性毒性的CoMFA和CoMSIA研究

采用比较分子场分析(Co MFA)法和比较分子相似性分析(Co MSIA)法,对19种N-取代氟乙酰胺的小鼠急性毒性进行三维定量结构活性关系(3D-QSAR)的研究,模拟计算不同基团在立体场和静电场中对化合物急性毒性的影响,采用交叉验证相关系数(Q2)、非交叉验证相关系数(R2)表征模型的优劣。结果表明,Co MFA模型的交叉验证系数Q2为0.563,非交叉验证系数R2为0.992,优于二维构效关系,且其急性毒性主要由其立体场决定;单独采用立体场的Co MSIA模型预测能力最强,交叉验证系数Q2为0.767。在不同场组合的Co MSIA模型中,立体场和疏水场的贡献最大,而静电场的贡献最小。     

Effects of bisphenol A,two synthetic and a natural estrogens on head regeneration of the freshwater planarians,Dugesia japonica

Regeneration is a vital physiological process for survival of adult organisms. Bisphenol A (BPA), diethystilbestrol (DES), 17α-ethinylestradiol (EE2), and 17β-estradiol (E2) were examined for their effects on head formation in decapitated freshwater planarians (Dugesia japonica). The median lethal concentration of the test chemicals and the median inhibitory concentration for decapitated planarians and different regenerative endpoints, were determined for 3–7 d of exposure. For planarian head regeneration, the no-observed-effect level of BPA and DES was 0.05 mg L^?1 and 1 mg L^?1 for EE2 and E2. The effects of BPA, DES, and EE2 on asexual planarian regeneration did not correspond with the order of their estrogenic potencies, suggesting that the effects, at least partially, were due to general toxicity rather than their estrogenicity. In view of the published data on concentrations of xenoestrogens in water bodies versus the nominal levels tested here, this study suggests that the current environmental levels of BPA, DES, EE2, and E2 have no immediate adverse effects on freshwater planarian regeneration.     

含氯苯酚类化合物结构表征与毒性预测

将有机化合物中的不同非氢原子及非氢原子之间的关系参数化得到新的结构描述符，运用该描述符对部分含氯苯酚类化合物分子结构进行了参数化表征。采用偏最小二乘回归(PLS)方法构建了化合物结构与毒性(-lgIC₅₀)之间的关系模型，模型的建模相关系数(R²)为0.948，“留一法”交互检验的相关系数(Q²)为0.922，标准偏差(SD)为0.184。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征，所建模型稳定性好、预测能力强，对于酚类化合物QSAR研究具有一定的参考价值。     

15种取代酚对淡水发光菌Q67的毒性及定量构效分析

为了更加准确和便捷地预测各种取代酚类化合物的急性毒性,以淡水发光菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)为受试生物,测定了15种典型取代酚的急性毒性;采用logD(正辛醇/水分配系数),LUMO(分子最低空轨道能)和MW(分子量)等取代酚的7种主要结构参数,利用偏最小二乘回归法建立了定量结构-活性相关(quantitative structure-activity relationships,QSAR)模型。结果表明,15种取代酚的EC_(50)在5.76×10~(-6)～1.27×10~(-3)mol·L~(-1)之间,且有很好的剂量-效应关系;QSAR模型的主成分分析显示,-logEC_(50)与logD、LUMO和MW值正相关,且logD对模型的贡献最大,即越容易与Q67菌结合的酚类化合物对其的急性毒性越大;建立的QSAR模型具有较好的预测能力(Q~2_(EXT)=0.91,RMSE=0.49)和较高的稳定性(Q~2_(CUM)=0.58),能够用于预测其他酚类化合物对Q67菌的急性毒性。     

几类有机污染物的微塑料/水分配系数的线性溶解能关系模型

水体中的微塑料会吸附其中的有机污染物,影响有机污染物和微塑料的环境归趋和生态毒性。研究微塑料对有机污染物的吸附行为,对于评价有机污染物和微塑料的环境赋存、迁移及生物有效性有重要意义。污染物在微塑料与水之间的平衡分配系数(Kd),是表征微塑料对有机污染物吸附能力的重要参数。实验方法难以逐个测定众多有机污染物的Kd值,有必要发展其预测模型。本研究搜集了有机污染物的线性溶解能关系(LSER)参数及Kd值,构建了可预测有机污染物在聚丙烯微塑料与海水、聚乙烯微塑料与海水、聚乙烯微塑料与淡水之间Kd值的LSER模型。模型具有良好的拟合优度(R2adj介于0.794~0.903)、稳健性(Q2LOO和Q2BOOT分别介于0.763~0.863和0.720~0.804)和预测能力(R2ext和Q2ext分别介于0.886~0.971和0.825~0.954),能够用于预测多氯联苯、多环芳烃、六氯环已烷和氯苯类有机污染物的Kd值。     

有机污染物的被动采样材料-水分配系数的QSAR研究

污染物的被动采样材料-水分配系数(K_(PW))是衡量被动采样器性能和进行优化的一个重要指标,由于实验方法难以逐个测定众多污染物的K_(PW)值,有必要发展其KP W预测方法。本研究选取聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯(PA)和硅橡胶(SR)3类常用的被动采样材料共7种,采用多元线性回归分析方法构建可用于K_(PW)预测的定量构效关系(QSAR)模型。所构建的QSAR模型具有良好的拟合优度(R2a dj介于0.806~0.989)、稳健性(Q2L O O和Q2B O O T分别介于0.786~0.988和0.773~0.801)和预测能力(R_(ext)~2和Q_(ext)~2分别介于0.769~0.989和0.757~0.982),可以用于预测烷烃、烯烃、芳香类、醇类、酮类、酯类、醚类等多种有机污染物的log KP W值。有机污染物的log KP W与分子Mc Gowan体积(Vx)、氯原子个数(n Cl)、环周长(Rperim)、多重键个数(n BM)、N,O极性贡献的拓扑极性表面积(TPSA(NO))、[-N(=)=]结构个数(Ndds N)和羟基个数(nROH)等参数有关。