胡敏酸、富里酸对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是土壤-地下水系统中广泛存在的有机污染物,研究土壤组分对其迁移行为的影响是解决土壤-地下水系统中多溴联苯醚归趋问题的关键。以典型多溴联苯醚同系物2,2',4,4'-四溴联苯醚(2,2',4,4'-tetrabromodiphenyl ether,BDE-47)为研究对象,选取胡敏酸(humic acid,HA)、富里酸(fulvic acid,FA)2种代表性土壤有机组分,配制不同浓度的FA、HA溶液(150 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)),分别对不同浓度的BDE-47(100μg·g~(-1)、10μg·g~(-1))污染土壤进行土柱淋滤实验,探讨FA、HA对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响。结果表明,HA作用下,实验组下层土壤中BDE-47的残留比例分别为0.62%和0.40%,分别低于对照组的0.72%和3.36%;FA作用下,实验组下层土壤中BDE-47的残留比例分别为6.40%和6.71%,分别高于对照组的0.72%和3.36%。结合HA和FA的元素组成和结构特征分析可知,疏水性强的HA能够促进BDE-47随水流迁移进入地下水系统;亲水性强的FA促进BDE-47在土壤系统中的分布,阻滞了土壤系统中BDE-47进入地下水系统。本文为评估HA、FA对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响提供依据。     

BDE-47和BDE-209对乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的抑制特性及分子作用力研究

多溴联苯醚(PBDEs)是应用广泛的溴代阻燃剂,其中2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)和2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'-十溴联苯醚(BDE-209)广泛存在于环境中。PBDEs具有神经毒性,但其致毒机制尚不明确。本文通过研究BDE-47与BDE-209对乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响及二者与AChE相互作用的光谱分析,揭示BDE-47与BDE-209导致神经毒性的致毒机制。BDE-47和BDE-209在一定浓度范围内均能够抑制AChE分解乙酰胆碱;随着浓度的增加,两者的抑制率均呈现出先增加后降低的规律。BDE-47浓度为400μmol·L-1时抑制率达到最大,为22.3%;BDE-209浓度为200μmol·L-1时抑制率达到最大,为11.2%。相同浓度下,BDE-47对AChE的抑制率始终大于BDE-209,表明AChE对BDE-47更加敏感。荧光光谱分析结果表明BDE-47和BDE-209与AChE之间的相互作用均主要为疏水作用,同时不存在范德华引力作用;BDE-47与AChE的结合常数大于BDE-209与AChE的结合常数,表明BDE-47更易与AChE相互作用。此外,温度的升高不利于BDE-47和BDE-209与AChE之间相互作用。BDE-47和BDE-209抑制AChE活性很可能是导致神经毒性通路之一。     

基于IBR模型研究BDE-47和BDE-153对半滑舌鳎的毒性效应

多溴联苯醚(PBDEs)是应用广泛的溴代阻燃剂。选择2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)和2,2’,4,4’,5,5’-六溴联苯醚(BDE-153)对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Gunther)进行15 d的暴露实验,测定了不同暴露浓度下半滑舌鳎肝脏的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、7-乙氧基-3-异吩恶唑酮-脱乙基酶(7-ethoxyresorufin-o-deethylase,EROD)的活性、雌激素受体(estrogen receptor,ER)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,并运用综合生物标志物响应(integrated biomarker response,IBR)模型研究BDE-47和BDE-153对半滑舌鳎的毒性效应。结果表明,环境浓度BDE-47和BDE-153暴露下半滑舌鳎的抗氧化酶活性、ER含量和EROD活性无显著变化;中高浓度组(500 ng·L~(-1)和50 000 ng·L~(-1))与对照组基本上都有显著差异。运用IBR方法进行计算发现,BDE-47和BDE-153对半滑舌鳎的毒性效应呈现出显著的剂量效应。将2种污染物暴露组IBR值进行比较,发现BDE-47各浓度组的IBR值均大于BDE-153组,这表明BDE-47的毒性要高于BDE-153。IBR指数能够有效地对PBDEs的海洋环境风险进行科学评价。     

BDE-28对斑马鱼核受体介导的内分泌干扰效应研究

2,4,4’-三溴联苯醚(BDE-28)在环境中普遍存在,且在长江流域多种水生生物中检出。目前,国内外对高溴代PBDEs(如BDE-47、BDE-99等)的水生脊椎动物内分泌干扰效应报道较多,而BDE-28的有关研究则相对较少。将斑马鱼胚胎暴露于2、20和200μg·L~(-1)的BDE-28后,借助q-RT-PCR方法对幼鱼8个重要受体包括雄激素受体(AR)、甲状腺激素受体(TR)、芳香烃受体(AhR)、雌激素受体(ER)、糖皮质激素受体(GR)、孕烷X受体(PXR)、盐皮质激素受体(MR)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)相关基因的转录水平进行了研究。结果表明,BDE-28暴露可导致AR、TR和Ah R的基因下调,其中核心受体AR和TR在低中高3种浓度下的下调倍数分别为3.03、2.64、10.10和2.21、2.18、2.31,芳香烃受体基因2(ahr2)在暴露于2和20μg·L~(-1)的BDE-28后,下调倍数分别为12.65和9.23,而雌激素受体(er1)基因在低中高浓度显著上调,上调倍数分别为12.29、12.67和15.87,雌激素受体(er2a)基因在2和20μg·L~(-1)BDE-28下的上调倍数分别为10.83和17.19。进一步采用分子对接和分子动力学模拟的方法研究BDE-28与AR、TR、Ah R和ER之间的相互作用。结果显示,BDE-28与这些受体通过疏水和氢键等相互作用稳定结合,动力学模拟后骨架原子的均方根偏差(RMSD)在5 ns后较稳定。由此可知,BDE-28通过AR、TR、Ah R和ER受体介导产生内分泌干扰效应。     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2+、Fe2+并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明:当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

室内灰尘中五溴联苯醚(BDE-99)干扰Dio3影响斑马鱼甲状腺功能调节

多溴联苯醚(PBDEs)是一种溴化阻燃剂,在办公室和家庭的灰尘中均有检出.PBDEs会对内分泌造成干扰,主要影响甲状腺激素的调节功能.使用斑马鱼胚胎为动物模型,评价办公室和家庭灰尘萃取物以及BDE-99对斑马鱼胚胎的影响.结果显示,灰尘萃取物和BDE-99同样导致斑马鱼眼部色素降低,GC-MS检测发现灰尘中含有BDE-99和BDE-47,且BDE-99含量远高于BDE-47,通过评估BDE-99在斑马鱼体内代谢及其对甲状腺激素脱碘酶Ⅲ(Dio3)表达的影响,发现Dio3在斑马鱼胚胎原肾管部位表达,且表达量显著增加,72 hpf斑马鱼胚胎的甲状腺素含量显著降低.研究表明,BDE-99对斑马鱼胚胎早期Dio3的活性有干扰作用,并导致甲状腺素含量降低,由此可知,斑马鱼胚胎色素变化和Dio3 mRNA表达有可能作为PBDEs的生物学评价指标.     

BDE-47对斑马鱼胚胎-幼鱼的急性毒性及氧化应激作用

为研究2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)对斑马鱼胚胎-幼鱼急性毒性、氧化应激及细胞凋亡的影响,以受精后3 h的斑马鱼胚胎为染毒对象,用概率单位法计算BDE-47对斑马鱼胚胎-幼鱼的96 h-LC₅₀;再参照96 h-LC₅₀按一定比例级差设置0.25、0.5、1.0、2.0 mg·L^-1 4个浓度组和1个对照组(0 mg·L^-1)进行96 h半静水式毒性试验,检测斑马鱼超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量和细胞凋亡情况。结果表明,BDE-47对斑马鱼96 h的急性毒性LC₅₀为3.77 mg·L^-1(95%可信区间1.93～10.27 mg·L^-1);2.0 mg·L^-1剂量组与对照组相比,SOD活性和MDA含量显著增加,且CAT活性与BDE-47染毒浓度之间存在明显的剂量-效应关系;0.5 mg·L^-1 BDE-47染毒96 h后,即观察到斑马鱼幼鱼出现明显细胞凋亡,主要集中于神经管和脑部。研究表明,BDE-47可以影响斑马鱼体内抗氧化防御系统,并能诱导细胞凋亡;BDE-47导致神经组织的氧化损伤可能在动物神经毒性中起重要作用。     

营养盐浓度对中肋骨条藻优势种群富集多溴联苯醚的影响

以中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）组成中肋骨条藻优势种群的海洋微藻为研究对象,以我国近海水体中存在的3种丰度较高的多溴联苯醚同系物为代表,包括2,4,4＇-三溴联苯醚（BDE-28）、2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47）和2,2＇,4,4＇,5-五溴联苯醚（BDE-99）,研究了硝酸盐浓度（0、128、512μmol·L-1）和磷酸盐浓度（0、8、32μmol·L-1）对中肋骨条藻优势种群生化成分和富集3种多溴联苯醚的影响,分析了中肋骨条藻优势种群对多溴联苯醚的富集量与生化成分的关系。结果表明,随着营养盐浓度的升高,单位藻细胞的富集量呈现降低趋势,硝酸盐浓度为0μmol·L-1时,3种多溴联苯醚同系物每106cells的富集量为3.93-5.01 ng,而硝酸盐浓度为512μmol·L-1时,每106cells富集量为3.53-3.94 ng,降低了10%-23%;不同硝酸盐浓度下单位体积藻液富集量差异较小,随硝酸盐浓度的升高,BDE-99和47富集量分别从0.180和0.179 ng·mL^-1降低到0.167和0.150 ng·mL^-1,BDE-28没有出现明显差异。与硝酸盐相似,多溴联苯醚单位藻细胞富集量也随着磷酸盐浓度的升高而呈现出降低的趋势,每106cells的富集量从磷为0μmol·L-1的3.04-3.28 ng降低到32μmol·L-1时的2.27-2.73 ng;不同磷酸盐浓度下单位体积藻液的富集量差异不显著,其中BDE-99富集量范围在0.188-0.190 ng·mL^-1,随磷酸盐浓度的升高,BDE-47和28富集量略有降低,从0.20 ng·mL^-1降低到约0.16 ng·mL^-1。中肋骨条藻优势种群单位细胞对多溴联苯醚富集随着营养盐浓度的增加而降低,其原因是营养盐浓度影响了其细胞生化成分,其中脂类含量与富集量存在正相关关系。对3种同系物富集量的比较发现,随多溴联苯醚同系物的Kow降低,富集量总体上呈现降低的趋势。     

BDE-47对4种海洋微藻抗氧化酶活性的影响

运用实验生态学和生物化学的方法,研究了不同质量浓度的2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)对海水小球藻Chlorellaautotropica,牟氏角毛藻Chaetoceros muelleri,中肋骨条藻Skeletonema costatum和赤潮异弯藻Heterosigam akashiwo的抗氧化酶活性的影响.结果表明:在实验设定质量浓度范围内(0.1～2.5 μg·L~(-1)),4种微藻的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)均能出现一定的应激活性,以减少BDE-47胁迫对藻细胞自身的危害,但是酶活增加的幅度却有很大不同.与赤潮异弯藻和中肋骨条藻相比,海水小球藻和牟氏角毛藻的SOD和CAT对BDE-47具有较高的敏感性.4种海洋微藻的SOD和CAT对BDE-47的敏感性顺序依次为:海水小球藻>牟氏角毛藻>中肋骨条藻>赤潮异弯藻.因此,海水小球藻的SOD和CAT可以作为指示海洋环境中BDE-47污染水平的生物标志物.     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2＇,4,4＇-四溴联苯醚（BDE-47）的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2＋、Fe2＋并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2＇,4,4＇-四溴联苯醚（BDE-47）进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明：当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

四溴联苯醚(BDE-47)对两种海洋桡足类动物的毒性效应

为了研究四溴联苯醚(BDE-47)对海洋桡足类的毒性效应,以太平洋真宽水蚤和日本虎斑猛水蚤为受试生物,依据急性毒性实验96 h-LC₅₀值,设置5个浓度组和1个对照组,测定摄食率、滤水率、耗氧率、排氨率和抗氧化防御系统中SOD、GST、GPx活性以及GSH含量。结果显示：BDE-47对太平洋真宽水蚤和日本虎斑猛水蚤的96 h-LC₅₀分别为
57和851 μg·L^-1,后者明显高于前者。2种桡足类在BDE-47作用下,其能量摄入和代谢均受到不同程度的诱导或抑制。太平洋真宽水蚤在中浓度(1.425 μg·L^-1)下摄食率和排氨率受到促进,高浓度(5.70和11.40 μg·L^-1)下耗氧率明显抑制;日本虎斑猛水蚤高浓度下(170.20 μg·L^-1)摄食率受到抑制,中浓度(21.28 μg·L^-1)下耗氧率受到促进,各个浓度的BDE-47对其排氨率均有明显促进作用。太平洋真宽水蚤SOD活性在BDE-47暴露96 h过程中均低于对照组(P<0.05),受到明显抑制;GST活性随暴露时间延长先升高后降低;GSH含量和GPx活性低浓度(0.7125和1.425 μg·L^-1)下随时间先升高后降低,而高浓度(5.70和11.40 μg·L^-1)下则相反。日本虎斑猛水蚤SOD活性随BDE-47浓度的升高先降低后升高再降低;GST活性和GSH含量在低浓度(10.64和21.28 μg·L^-1)BDE-47中与对照组相比无显著差异(P>0.05),而高浓度(85.10和170.20 μg·L^-1)
BDE-47下,GST活性随时间先升高后降低,GSH含量则先降低后升高再降低;GPx活性呈现先降低后升高趋势。由此可见,BDE-47与这2种桡足类的能量摄入、代谢和抗氧化防御系统存在一定时间及剂量效应,并具有明显的物种差异性。     

Electrocatalytic debromination of BDE-47 at palladized graphene electrode

Graphene electrodes （Ti/Gr） were prepared by depositing Gr sheets on Ti substrate, followed by an annealing process for enhancing the adhesion strength. Electrochemical impedance spectroscopies and X-ray dif- fraction patterns displayed that the electrochemical behavior of Ti/Gr electrodes can be improved due to the generation of TiO2 layer at Ti-Gr interface during the annealing process. The palladized Gr electrodes （Ti/Gr/Pd） were prepared by electrochemical depositing Pd nanoparticles on Gr sheets. The debromination ability of Ti/Gr/Pd electrodes was investigated using BDE-47 as a target pollutant with various bias potentials. The results indicated that the BDE-47 degradation rates on Ti/Gr/Pd electrodes increased with the negative bias potentials from 0V to -0.5 V （vs. SCE）. Almost all of the BDE-47 was removed in the debromination reaction on the Ti/Gr/Pd electrode at - 0.5 V for 3 h, and the main product was diphenyl ethers, meaning it is promising to debrominate completely using the Ti/Gr/Pd electrode. Although the debromination rate was slightly slower at -0.3 V than that under -0.5 V, the current efficiency at -0.3 V was higher, because the electrical current acted mostly on BDE-47 rather than on water.     

BDE-47对人胚肾细胞HEK293的毒理效应及作用机制

2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)是生物体中含量最高且毒性最强的PBDEs之一,有关BDE-47对肾细胞的毒性及其作用机制的研究仍有待补充。选取3个剂量组(低:10-6mol·L-1、中:10-5mol·L-1、高:10-4mol·L-1)及溶剂对照组,研究了BDE-47对人胚肾细胞(HEK293)的细胞凋亡率及活性氧(ROS)水平的影响;并从分子水平对细胞氧化损伤、凋亡相关蛋白(APE1及p53)及凋亡相关基因m RNA(p53、Bax、Caspase 3、Caspase 8)的表达量进行测定。实验结果显示:与对照组相比,中、高剂量组细胞凋亡率显著增加(P0.05);ROS水平在中剂量组显著上升(P0.01);随BDE-47浓度的变化,APE1蛋白表达量与细胞ROS水平存在一致性;p53、Bax、Caspase 8 m RNA表达量与BDE-47的浓度间存在剂量-效应关系。结果表明,BDE-47可诱导HEK293细胞凋亡及氧化应激,APE1可能是细胞ROS升高与细胞凋亡间重要的中介因子;BDE-47可以通过影响Caspase 8及线粒体途径中p53及Bax的表达诱导细胞凋亡。     

白腐菌对十溴联苯醚的酶促降解研究

考察了白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对十溴联苯醚(BDE-209)的降解性能,结果表明,白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对浓度为1 mg.L-1的BDE-209的降解率分别为60.17%、54.14%、22.32%,白腐菌对BDE-209的降解主要由胞外酶完成.进一步考察了温度、pH、BDE-209浓度对白腐菌胞外酶降解BDE-209的影响,结果显示,胞外酶降解BDE-209的最适条件为温度30℃、pH 4—5、BDE-209浓度1 mg.L-1.白腐菌胞外酶降解BDE-209前后红外光谱测定结果证实,BDE-209降解过程与Br—C、CH2—O—CH2等基团有关.降解后体系GC-MS谱图显示,BDE-209降解过程中存在脱Br作用.     

葡萄糖对芽孢杆菌降解水体中4,4'-二溴联苯醚的促进作用

为了探究4,4'二溴联苯醚(BDE-15)在水环境中的生物降解过程及其影响因素,在实验室内利用筛选得到的芽孢杆菌(Bacillus sp.)对BDE-15进行生物降解试验,并研究了外加碳源和高初始浓度BDE-15对微生物降解能力的影响.结果表明,在葡萄糖作为外加碳源条件下芽孢杆菌能降解水体中BDE-15,4d后菌株对BDE-15的降解率为28％,再次添加葡萄糖可提高降解率至55％.高质量浓度(50 mg·L-1)BDE-15能抑制芽孢杆菌生长,并显著影响菌株对BDE-15的降解能力.     

低剂量Aroclor 1254和BDE-209单一和复合暴露的甲状腺干扰作用

本文旨在探讨低剂量PCBs和PBDEs单一暴露和复合暴露的甲状腺干扰作用.非洲爪蟾46期蝌蚪单独或共暴露于100 ng·L-1Aroclor 1254和BDE-209至62期.暴露结束后检测变态时间、甲状腺组织学结构、甲状腺相关基因表达水平等指标.结果发现,Aroclor 1254和BDE-209单独暴露使蝌蚪变态发育呈现一定的延迟趋势,而复合暴露却显著抑制蝌蚪变态发育;所有的暴露处理均导致蝌蚪甲状腺组织代偿性改变,表现为胶质面积减少,甲状腺滤泡上皮细胞高度显著增加;Aroclor 1254单独暴露显著抑制甲状腺激素受体(TRA)、Ⅱ和Ⅲ型脱碘酶(DI-2,DI-3)的表达,BDE-209单独暴露仅抑制DI-2的表达,但BDE-209协同促进Aroclor1254对肝脏内TRA表达的抑制作用.综上,低剂量Aroclor 1254和BDE-209单独暴露和复合暴露对非洲爪蟾变态发育具有一定的甲状腺抑制作用,复合暴露的抑制作用明显高于单一暴露的作用.鉴于甲状腺系统在脊椎动物生长发育过程中的重要作用,低剂量PCBs和PBDEs复合暴露的甲状腺干扰效应应该受到格外关注.     

Cl-BDE-208和BDE-209诱导LINE-1基因低甲基化和ESR1基因高甲基化

十溴联苯醚(BDE-209)是使用最多的一种多溴阻燃剂,由于具有高亲脂性和低挥发性,容易蓄积在生物体内,在人体血清、母乳、肝脏等组织中均有检出;其环境脱溴产物九溴一氯联苯醚(Cl-BDE-208)也在血清样品和环境样品中被频频检出,而目前对这种化合物的毒理学研究,特别是对人体早期健康效应的研究较少。为了评估Cl-BDE-208和BDE-209的早期健康效应,以人乳腺癌细胞MCF-7为模型,环境相关浓度(0.375~3μmol·L-1)为暴露浓度,检测Cl-BDE-208和BDE-209对重复序列LINE-1、全基因组DNA甲基化(GDM)和雌激素受体基因(包括ESR1和ESR2)甲基化水平的改变。结果表明,Cl-BDE-208和BDE-209都可能通过降低DNA甲基化转移酶(DNMTs)活性而诱导了LINE-1和GDM的低甲基化,8-羟基脱氧鸟苷(8-OHd G)水平的升高可能参与了BDE-209引起的低甲基化过程;同时通过促进雌激素受体α(ESR1)基因的高甲基化而显著下调了ESR1基因的表达,而对雌激素受体β(ESR2)基因甲基化水平并没有显著影响。Cl-BDE-208和BDE-209都可能通过改变DNA甲基化水平而影响人体的早期健康效应,同时ESR1基因的高甲基化可能是Cl-BDE-208和BDE-209引起内分泌毒性的机制之一。