多环芳烃的分子表面积与双区理论

本文提出了一种利用基团贡献法原理计算分子表面积(TSA)的新方法,应用该方法计算了多环芳烃(PAHs)的TSA,并以双区理论为基础,研究PAHs的分子表面积与致癌活性的关系,将TSA参数引入双区理论方程,通过本文提出的理论方程对PAHs的致癌活性进行了计算,所得结果与实验值吻合得很好,对双区理论进行了分子表面积的补充。     

《环境化学》一九八四年总目录

硝基多环芳烃—环境中最近发现的直接致突变物和潜在致癌物···········..········……徐晓自1(1)双区理论—定量结构致癌活性关系及化学致癌机理的新观念······················!……诚乾圈3(1)多氛酚结构与毒性、降解性能关系···     

多环芳烃的电子结构与致癌活性的关系

多环芳烃(以下简称PAH)是最早被发现的环境玟癌物。到目前为止,大约已有一千多种物质证实能使动物致癌,其中多环芳烃差不多占了三分之一以上,所以,对多环芳烃的研究无论在理论上和实际上都具有重大的意义。对于多环芳烃的电子结构与致癌活性关系的研究是量子生物学研究的重要课题,多年来,为了弄清这个问题,人们做了大量     

N,N-二甲基氨基偶氮苯及其某些衍生物结构与致癌活性的定量研究

根据双区理论,对N,N-二甲氨基偶氮苯(DAB)及其某几种衍生物的结构与致癌活性进行了定量研究。运用HMO方法,在综合分析它们生物代谢的实验基础上,计算了分子在代谢中可能形成的阳离子亲电活性中心的离域能,并根据相对活性标度和五级标度得出两个适用于DAB类化合物的双区公式,对23个该类化合物进行了计算。两种活性标度的理论计算和实验结果都得到良好的符合,符合率近于100％。文中还讨论了“生物测不准”原理,认为对复杂的生物代谢过程,进行结构活性关系的定量处理只能得到统计的近似的结果,但当生物实验者以及实验条件不变时,也可能得到相对的更高精度的定量处理。     

大辽河地表水中多环芳烃的污染水平及致癌风险评价

随着经济发展,水环境污染不断加剧,地表水中多环芳烃(PAHs)的水平及其致癌风险直接关系到居民的身体健康。为分析大辽河地表水中多环芳烃的污染水平,对大辽河2011年丰水期和枯水期地表水中16种优先控制的PAHs浓度进行监测,应用以Bap为参照物使用等效质量浓度TEQ和终生致癌风险评价模型(ILCR)对地表水中多环芳烃对人体的风险进行评价。结果表明:与国内外其他河流相比较,大辽河地表水中ΣPAHs的污染较为严重,且丰水期浓度显著大于枯水期。在丰水期,地表水中多环芳烃以4环多环芳烃为主,代表性多环芳烃为Baa;在枯水期,地表水中多环芳烃以3环和4环多环芳烃为主,代表性多环芳烃为Phe。与美国EPA标准相比较,致癌风险评价结果表明大辽河地表水中存在潜在的多环芳烃致癌风险,即使经过水厂处理后这种风险仍然存在,必须给予重视。上述研究结果为明确大辽河地表水中多环芳烃污染现状、加强水环境管理提供了基础数据。     

基于健康风险的土壤修复目标研究程序与方法——以多环芳烃污染土壤再利用工程为例

提出了基于人体健康风险的土壤修复目标的制定方法和程序,并以上海市某重大工程多环芳烃污染土壤处理后再利用工程为例,模拟了多环芳烃在处置场地上的多介质迁移途径及人体暴露场景。模拟结果显示,填埋场污染土壤苯并(a)芘(该污染物毒性因子高,毒性强,致癌风险相对较大)经口摄入和皮肤接触途径最大致癌暴露量分别为1.89×10-6和0.93×10-6mg.kg-1.d-1,人体最大致癌风险水平分别为1.38×10-5和6.79×10-6,超出了中国规定的单致癌污染物的可接受风险水平(≤10-6)。苯并(a)芘呼吸吸入途径最大致癌暴露量为7.79×10-10mg.m-3,人体最大致癌风险水平为6.86×10-10。基于场地的特征条件和参数,以保护人体健康为目的,确定了再利用作为填埋场中层覆土的土壤中5种多环芳烃污染物的修复目标限值(w,mg.kg-1)分别为:苯并(a)芘,0.994;二苯并(a,h)蒽,0.995;苯并(a)蒽,9.95;苯并(b)荧蒽,9.95;苯并(k)荧蒽,99.5。     

广东典型湿地环境沉积物及鱼体中多环芳烃的污染特征及风险评估

为了解广东典型湿地环境表层沉积物及鱼体中多环芳烃(PAHs)的污染特征,分别于2014年10月和2015年4月采集沉积物及鱼类样品,分析其中16种US EPA优控多环芳烃的主要来源和风险。结果表明,广东典型湿地环境表层沉积物中多环芳烃的含量范围为139.4～1 134.3 ng·g~(-1)干重,鱼类肌肉中多环芳烃含量范围为11.1～33.9 ng·g~(-1)湿重。表层沉积物中有机碳与不同环数的多环芳烃含量均呈现显著的正相关关系。来源分析的结果表明,研究区域表层沉积物中多环芳烃的主要来源为石油排放及燃烧来源的混合。风险评估的结果表明,该区域表层沉积物中多环芳烃存在一定的生态风险,需引起重视;通过食用鱼类造成的致癌风险为2.25×10~(-6)～4.23×10~(-6),略高于美国环保局(US EPA)推荐的可接受风险(10~(-6)),存在一定的潜在致癌风险。对于成年人来说,研究区域鱼类肌肉中多环芳烃产生致癌风险允许的最大日食用量(CR_(lim))范围为124.5～234.6 g·d~(-1),尽管食用这几种鱼的致癌风险不大,居民摄入时仍应加以控制。     

东莞市夏季大气颗粒物中的多环芳烃及硝基多环芳烃

以东莞市2011年夏季不同区域的大气颗粒物为研究对象,定性定量分析了其中多环芳烃(PAHs)及硝基多环芳烃(NPAHs)的浓度、组成.采用特征比值法分析了PAHs及NPAHs的来源,并通过PEFs毒性评价法评价了颗粒物中多环芳烃及硝基多环芳烃的BaP等效毒性,估算出个体致癌指数.结果表明东莞市颗粒物上16种多环芳烃总含量在12.60—193.95 ng·m-3范围内,6种硝基多环芳烃的总含量在5.88—62.79 ng·m-3,隧道环境中多环芳烃及硝基多环芳烃的浓度最高.除隧道环境中颗粒物的等效毒性及个体致癌指数超标外,东莞市颗粒物上PAHs及NPAHs对人体均不构成严重威胁.     

双区理论——定量结构致癌活性关系及化学致癌机理的新观念

结构致癌活性关系研究的重要性 近百年来的流行病学和化学研究工作证明,环境中的化学致癌剂对人类癌症的病因,有着重要的贡献。我国恶性肿瘤的死亡率与世界范围的调查研究相一致,在某些特定的地理位置,有着稳定的高发趋势。个旧、宣威、上海等地的肺癌高发,虽然其化学病因学尚亟待解决,但无疑与煤的燃烧及其所产生的多环芳烃(PAH)污染有关。当前,结构生理活性关系的研究,仍然是一个疑难的科学问题。单纯根据分子结构,我们不能确切地预言分子的生理性质,虽然从理论上讲这是可能的。结构致癌活性关系(SCAR)的研究,在阐明致癌作用的机理方面,将是一个强有力的工具,因而在这一领域中,是一个最为重大的问题。     

R型聚类分析土壤中的多环芳烃

对某钢厂附近20个土样中的22种多环芳烃(PAHs)进行萃取-分析-统计研究,用SPSS对结果进行聚类分析,结果表明,可以用4-8个指标(多环芳烃化合物)来评价钢厂周围土壤遭受多环芳烃污染的程度,也可用3-5个指标来评价其遭受致癌多环芳烃污染的情况.     

CSR-GC-MS测定环境水体中的18种多环芳烃

本文采用GC-MS结合同时溶剂浓缩(CSR)大体积不分流进样技术,建立了高效、灵敏测定环境水体中18种PAHs的检测方法.优化了提取溶剂种类、用量等参数,并确定以含多环芳烃内标的0.5 m L环己烷做溶剂作为最佳提取条件;采用GC-MS进行分析,通过在分析柱与分流不分流进样口间串接5m×0.53mm预柱的方式,使得进样体积高达50μL,以提高对多环芳烃的检测灵敏度.实验结果表明,使用大体积不分流进样技术,进样体积为50μL时,对各多环芳烃的检测相比传统不分流进样1μL,灵敏度提高了近50倍;18种多环芳烃在0.1—10μg·L-1的范围内,线性相关系数大于0.9992、精密度小于4.5%(n=8),对实际水样,加标5 ng·L~(-1)的回收率为63.5%—119.5%、加标25、50 ng·L~(-1)水平下的加标回收率为76.2%—119.5%.同时以3倍信噪比计算,各组分方法检出限(MDL)为0.010—0.068 ng·L~(-1).总体来看,采用CSR-GCMS对水体中多环芳烃的分析能够大大减少前处理过程中对样品浓缩的时间耗费,并避免低沸点多环芳烃的损失,是一种非常灵敏、高效的检测方法.     

我国36个重点城市饮用水中多环芳烃健康风险评价

分别用2种基于不确定性的风险评价方法(蒙特卡洛法和三角模糊数法)和1种基于确定性的风险评价方法(美国EPA终身致癌风险)对我国36个重点城市饮用水中多环芳烃的终生致癌风险进行评价。所研究的98个水厂出水中多环芳烃浓度范围为17.5~408.3 ng·L-1,致癌性多环芳烃(苯并[a]蒽,屈,苯并[b]荧蒽,苯并[k]荧蒽,苯并[a]芘,茚并[1,2,3-cd]芘)的总量浓度为nd~94.7 ng·L-1。所有水厂出水中苯并[a]芘浓度均小于10 ng·L-1。假设出厂水即为最终饮用水,对16种PAHs浓度用毒性当量因子法转化为相对于苯并[a]芘等效浓度(TEQ BaP)。使用概率风险评价方法计算,结果显示在95%的概率区间我国居民通过饮水途径暴露多环芳烃的终生致癌风险小于5.45×10-6(蒙特卡洛法)和7.56×10-6(三角模糊数法)。而采用确定性风险评价方法,计算得到的最大风险为7.12×10-6。两种计算方法得到的我国饮用水中多环芳烃的终生致癌风险都处于可接受水平。比较不同的评价方法后发现,不同方法获得的信息并不完全重合,相对于通常的基于确定性的非概率健康风险评价方法,基于不确定性的概率风险评价方法获得的结果更为保守。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

城市回用水中多环芳烃致癌风险评价

为评价人群暴露于城市回用水中16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)对于人体健康的潜在风险,采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用的分析化学方法对不同季节回用水中16种PAHs进行定量分析;在此基础上采用美国国家科学院和国家研究委员会提出的环境健康风险评价方法,分析不同回用条件下具有中国水体基质特色的城市回用水中PAHs健康风险.结果显示,回用水样中16种PAHs的总浓度为1 422.85 ng·L-1,污水处理厂二级出水水样16种PAHs的总浓度为1 791.77 ng ·L-1,经过处理后回用水中PAHs含量有所降低.风险评价分析结果显示,回用水在城市绿化、农业灌溉和景观娱乐3种不同回用途径下多环芳烃的致癌风险分别为788×10-8、2.77×10-6、3.04×10-6,总致癌风险为5.89×10-6.以上结果可以得出,回用水在城市绿化、农田灌溉和景观娱乐接触过程中多环芳烃所增加的致癌风险很低,回用水中多环芳烃的健康风险处于可接受水平.     

气相色谱-质谱法检测运动场地塑胶面层中的18种多环芳烃

本文建立了气相色谱-质谱法(GCMS)检测运动场地塑胶面层中18种多环芳烃的方法.样品经乙酸乙酯超声萃取60 min,取上清液,加入内标混合溶液(萘-D8、蒽-D10和苝-D12等3种内标),用GCMS分离和检测.结果表明,多环芳烃在5—200μg·L~(-1)浓度范围内标准曲线线性良好,相关系数均在0.999以上.在5.0μg·L~(-1)浓度下,连续6次进样,峰面积RSD值均小于10.0%,精密度良好.以3倍信噪比(peak to peak)计算18种多环芳烃的检出限,以10倍信噪比(peak to peak)计算18种多环芳烃的定量限,各组分的检出限为0.09—0.8μg·kg~(-1),定量限为0.27—2.4μg·kg~(-1).在1.0 mg·kg~(-1)的加标浓度下,样品加标回收率为83.2%—129.7%.该方法简单方便,能够有效的监测运动场地塑胶面层中多环芳烃的含量.     

几类含氮杂环亚硝胺致癌活性的定量研究——经验电子参数的应用

本文应用经验电子参数研究了N-亚硝基哌啶、N-亚硝基呲咯烷和N-亚硝基哌嗪的结构与致癌活性的关系,分别得到以初等函数为特征的相应的数学模型,回代计算结果,符合率平均为99％。估计这些模型对于预测新的亚硝胺类化合物的致癌活性可能有较高的准确性。     

济南冬春季室内空气PM_(2.5)中多环芳烃污染特征及健康风险评价

2010年冬春季,在济南典型室内环境(超市、办公室和餐厅)采集了PM2.5样品,并对其多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,采样期间办公室的PAHs平均浓度最高,为93.11 ng.m-3,超市和餐厅的PAHs平均浓度分别为42.97 ng.m-3和26.65 ng.m-3.超市和办公室的多环芳烃均以室外源(燃煤)为主,吸烟导致办公室轻环多环芳烃浓度升高,高于室外相应物种的浓度,餐厅的轻环多环芳烃和重环多环芳烃分别来源于室内烹饪和室外的机动车尾气.与室外相比,超市和办公室PAHs中的菲(Phe)和苯并[b+k]荧蒽(BbkF)占总PAHs的比例较高,达到10%—15%,这与冬季室内使用中央空调取暖密不可分.超市、办公室和餐厅的毒性当量浓度值(BEQ)分别为7.05 ng.m-3、10.75 ng.m-3和0.75 ng.m-3.其中办公室的毒性当量浓度高于我国规定10 ng.m-3.超市,办公室和餐厅的PAHs暴露致终身肺癌风险度分别为0.6×10-3、0.9×10-3和6.5×10-5,均超过了世界卫生组织的建议值(10-5),超市和办公室的终身致癌健康风险高于美国最高法院规定的10-3的显著水平,说明生活在超市和办公室致癌风险高.     

多环芳烃生物修复中的表面活性剂

由于其致癌、致突变和致畸性，多环芳烃(PAHs)成为环境中一类重要的有机污染物。生物修复是一种经济和有效的修复污染土壤的方法。由于PAHs低的水溶性、强的吸附性，使其生物可利用性降低，不利于生物修复。添加表面活性剂是一种常见的加强PAHs生物利用性的方法。文章概述了近年来在多环芳烃生物修复中关于表面活性剂的研究进展。     

焦化厂污染土壤中多环芳烃降解菌的分离及降解特性

分别以芴(3环)、荧蒽(4环)和苯并[b]荧蒽(5环)为唯一碳源(1 mg/L),采用平板划线法对某焦化厂污染土壤中的多环芳烃降解菌进行分离.通过自制的呼吸器,研究所得多环芳烃降解菌对14C-菲(5μL/100 mL 40~60 mCi/mmol)的矿化情况;通过序批试验,以煤焦油为碳源(1μL/mL),研究这些菌对19种多环芳烃的降解情况.多次划分后,得到4种菌,经鉴定命名为博特氏菌L1、苍白杆菌L1、微杆菌L1和赤红球菌L1.经过3周的矿化实验,微杆菌L1可以将14C-菲全部矿化成14CO2,赤红球菌L1可将大约60%的14C-菲矿化成14CO2,而博德特氏菌L1和苍白杆菌L1对14C-菲无矿化作用.经过5周的降解实验,博德特氏菌L1对大多数多环芳烃表现了良好的降解作用,苍白杆菌L1和微杆菌L1对部分多环芳烃有降解作用,而赤红球菌L1培养系统中某些多环芳烃的浓度甚至有增大,这可能与其在代谢过程中产生表面活性物质有关.所得4种菌在焦化厂污染土壤的微生物修复中具有较大的应用潜力.图3表1参27     

农村地区固体燃料使用导致的多环芳烃污染和健康风险

为了考察固体燃料使用导致的农村地区多环芳烃污染现状,并评估其对居民造成的健康风险,在北方(山西太谷)和南方(四川南充)选取典型农村家庭,配对测定了农户室内外空气中28种多环芳烃浓度,分析了不同地区多环芳烃污染特征,并评估了居民的呼吸暴露风险。山西室内外多环芳烃浓度分别为(283.7±256.0) ng·m-3和(135.2±50.4) ng·m-3,四川室内外多环芳烃浓度分别为(163.4±132.8) ng·m-3和(87.6±46.2) ng·m-3,室内浓度显著高于室外浓度,室内外比值(I/O)分别为2.3和1.8,室内源是影响多环芳烃污染的主要因素。虽然,高环多环芳烃的质量浓度只占总浓度的13%～25%,但其毒性却占到总毒性的70%～89%,说明对高环多环芳烃应予以更多关注。使用蜂窝煤的家庭,其室内多环芳烃浓度要比用薪柴的低74%。通过对2个地区居民进行风险估算发现,山西和四川居民因为多环芳烃暴露的终身致癌风险分别为1.1×10-4和4.8×10-5,都高于可接受水平10-6,说明这2个地区具有较高的暴露风险,亟待关注。