利用唐鱼雌激素受体构建环境雌激素重组酵母测评系统的研究

利用唐鱼雌激素受体基因片段构建重组酵母,用以筛选环境雌激素类化学物质.实验先将唐鱼雌激素受体terα基因片段插入载体pGADT7中构建表达质粒p GADT7/TERα,同时将雌激素效应元件(ere)片段插入pMP206载体中构建报告质粒pMP206/ERE-Lac Z;然后把表达质粒和报告质粒共转化到酵母AH109中,经筛选成功构建了由唐鱼雌激素受体调控的表达lac Z基因的重组酵母AHpTERα/ERE.结果表明,所构建的重组酵母AHpTERα/ERE在不同浓度17β-雌二醇(E2)的诱导下,β-半乳糖苷酶的活性呈现出明显的剂量-效应关系,其EC50为(0.521±0.700)nmol·L-1.与DMSO对照组相比,重组酵母在17β-雌二醇诱导下有明显的β-半乳糖苷酶活性增强的现象.在不同浓度17α-乙炔基雌二醇(EE2)、壬基酚(NP)及其混合物、双酚A(BPA)、17β-雌二醇(E2)(阳性对照)的诱导下,重组酵母均呈现出剂量-效应关系,且灵敏度大小为E2EE2NPBPA.结果表明,本研究成功构建了重组基因酵母测评系统,初步判定该重组酵母可应用于环境雌激素的筛选.     

辽东湾海水中甾体雌激素的检测及生态风险评价

建立了SPE-丹酰化衍生-UPLC-MS/MS海水中雌激素的高灵敏度分析方法,对辽东湾海水中甾体雌激素的浓度水平及分布进行了调查并对其潜在的生态风险进行了评估.结果表明:辽东湾海水样品中检出雌酮,17β-雌二醇,17α-雌二醇,雌三醇和17α-乙炔基雌二醇的浓度分别为(0.714±0.407),(0.089±0.077),(0.009±0.011),(0.008±0.008),(0.001±0.003)ng/L.雌激素浓度在大辽河入海口区域最高,双台子河入海口次之,大凌河及小凌河入海口区域最低.辽东湾海水中的17β-雌二醇等当量浓度(EEQ-E2β)为0.562±0.327ng/L,导致野生梭鱼雌雄同体发生的概率约为0.83%,不足以解释该海域野生梭鱼雌雄同体的高发生率.为了有效管理该海域的环境安全,有必要对原因物质进行进一步解析.     

某污水处理厂中17α-乙炔基雌二醇降解菌的分离鉴定及其降解特性

由北京某污水处理厂活性污泥中分离出以17α-乙炔基雌二醇(EE2)为唯一碳源生长的单一菌株,经16SrRNA基因序列分析鉴定为香茅醇假单胞菌(Pseudomonas citronellolis),命名为SS-2菌株.研究表明,SS-2菌株在7d内对初始浓度为4mg·L-1EE2的降解率为93.6%,对初始浓度为2mg·L-1雌酮(E1)、或17β-雌二醇(E2)的降解率为99%,对雌三醇(E3)没有降解能力.SS-2菌株降解雌激素的反应符合动力学一级反应定律,其降解速率常数分别为0.236h-1(E1)、0.221h-1(E2)和0.013h-1(EE2).SS-2菌株降解E2的过程中,检测到E1的生成,并且生成的E1亦可被SS-2菌株降解;该降解过程中类雌激素活性随着E2与E1浓度的降低而显著减少,表明SS-2菌株不仅可以降解E2与E1,而且可以降低降解过程中的类雌激素活性;反应进行240h后,仍表现出少量类雌激素活性,推测是因残留的E2或E1所致,表明尚且未知的中间产物或生成物的类雌激素活性远低于E2与E1.     

UV体系中3种微量类固醇雌激素的竞争降解及同趋转化

采用UV体系(UV、UV/H2O2和UV/H2O2/TiO2)降解水中同时存在的3种微量类固醇雌激素雌酮(E1)、17-β雌二醇(E2)和17-α乙炔基雌二醇(EE2),结果表明,降解过程均符合一级反应动力学,通过不同UV系统对比发现,关键因素对混合污染降解的影响顺序为H2O2>光强>TiO2.E1光解特性良好,在混合基质中可优势降解;E2和EE2直接光解效果较差,优劣顺序受到光强的影响,光强升高EE2略占优势.H2O2和催化剂TiO2的投加可提高3种物质的降解效果及降解速率常数,但竞争条件下E2和EE2的去除率提高有限.E1,E2和EE2的光化学降解过程具有相似的转化趋势,均可生成与E1结构类似的副产物.     

AnSBR法处理生活污水中典型环境雌激素的研究

为评价和考察厌氧序批式反应器(AnSBR)对生活污水中9种典型环境雌激素的去除效果和机制,采用固相萃取(SPE)——LC/MS/MS分析方法,分析所选环境雌激素的浓度和污泥吸附量. 结果表明:大豆苷元,4-t-辛基酚(OP),4-n-壬基酚(NP)和染料木素的检出浓度高于其他5种环境雌激素;厌氧污泥对NP,OP,雌酮(E1),17α-乙炔基雌二醇(EE2)和17β-雌二醇(E2)的吸附作用明显;大豆苷元和染料木素的去除率在60%以上;大豆苷元、染料木素和雌三醇(E3)的主要去除机制为生物降解作用,EE2,OP和NP的去除是生物降解、污泥吸附的共同作用.      

黄腐酸对17α-乙炔基雌二醇光降解的影响

以黄腐酸(FA)为溶解性有机质代表物,探讨了FA对水中17α-乙炔基雌二醇(EE2)光降解过程的影响及其机制。结果表明:EE2在纯水和FA溶液中的光降解过程均服从准一级动力学规律。与纯水溶液相比(0.0157 h~(-1)),EE2在FA溶液(5.0 mgC/L)中的光降解速率显著增大(P0.05),其增幅约434%。但是,随FA浓度增大,EE2光降解速率增幅不断减小,当FA浓度高于20.0 mgC/L时,EE2光降解速率趋于稳定。活性物质淬灭实验表明,光生羟基(HO·)和三线态物种是导致FA溶液中EE2发生快速光降解的主要原因。研究结果可为水生生态系统中类固醇雌激素的归趋及风险评价提供依据。     

17α-乙炔基雌二醇的降解及其共基质代谢特性

以一株降解甾体雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5为材料,研究了JCR5降解EE2的适宜接种量、底物利用情况和添加营养物对降解能力的影响.结果表明,在接种量为7%(体积分数)(OD600≈1)时,EE2的降解率最高;JCR5能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚),避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长;添加少量葡萄糖、蛋白胨和酵母粉,均能促进JCR5对EE2的降解.葡萄糖、17β-雌二醇(E2)分别与EE2的共基质代谢试验表明,在共基质条件下,葡萄糖的存在对EE2的降解起到一定的促进作用,而E2的存在对EE2的降解具有一定的抑制作用.利用HPLC检测EE2降解过程发现,在EE2降解的同时伴有未知的EE2代谢产物峰出现.      

长江中下游某Unitank污水处理厂去除雌激素的效果分析

以长江中下游地区某实际运行的Unitank污水处理厂为研究对象,跟踪监测了其进、出水类固醇雌激素(SE)的浓度水平,考察了雌激素去除效果随时间的变化规律,并分析了不同处理工段对雌激素去除的贡献。结果表明:污水厂进水中雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度分别为32.4～89.0,19.4～78.0和12.3～45.0 ng/L,且夏季浓度高于冬季;Unitank工艺对E1、E2、EE2的去除率分别为21.3%～77.0%,23.4%～73.5%和25.2%～68.1%。SE去除主要依靠好氧生物降解实现,物理沉降(沉砂或沉淀)对SE的去除贡献较小。温度是影响SE去除的重要因素之一,较高的温度有利于SE的去除。     

气提式三重循环生物膜反应器处理制药废水中的甾体雌激素

为验证气提式三重循环生物膜反应器处理甾体雌激素的效能,建立了一套SPE/HPLC/MS/MS分析方法,对反应器进、出水中的甾体雌激素--甾酮(E1),17β-雌二醇(E2),雌三醇(E3)以及17α-乙炔基雌二醇(EE2)进行检测.该方法的加标回收率为88%～103%,精密度为4%～9%.该方法对E1,E2,E3和EE2的进水定量限(LOQ)分别为0.7,0.8,0.9和0.5 ng/L;对出水的定量限分别为2.0,1.0,2.0和 1.0 ng/L.CODCr和氨氮容积负荷最高为7.5和1.6 kg/(m3·d),出水依然能够保持稳定.进水pH稳定在9.0～10.5,而反应器的pH一直稳定在9.0以下,体系对pH变化造成的冲击比较适应.同时,反应器内形成了稳定的NO2--N积累,CODCr和氨氮的去除率分别达到了70%和73%.     

畜禽粪便还田过程天然雌激素的流失特征研究

针对畜禽粪便还田后天然雌激素流失的问题,选择雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2β)、17α-雌二醇(E2α)和雌三醇(E3)等天然雌激素,采用HPLC-MS/MS系统建立了仪器分析方法和样品前处理方法;并采用模拟还田的方式,研究了其在还田过程中天然雌激素向水相中的流失特征。结果表明,在模拟还田过程中,雌激素标准品和猪粪中的天然雌激素均可以流失到水相中;与猪粪中的天然雌激素相比,雌激素标准品更易向水相中流失,其流失速度和流失量均高于猪粪。研究结果表明,天然雌激素向水体中的流失受到土壤吸附、猪粪中有机质吸附和降解等因素的影响,而且其流失量与还田量不成正比。     

重组基因酵母法研究酞酸酯类化合物的类雌激素作用

为了检测五种酞酸酯类化合物的类雌激素活性,采用重组人雌激受体α、相关效应元件以及β-半乳糖苷酶报告基因酵母分别测定17β-雌二醇(E)2、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)单独作用时诱导酶活并计算其EC50。通过各化合物与E2的EC50的比以及最大β-半乳糖苷酶活性来比较酞酸酯类化合物的类雌激素活性。五种酞酸酯类化合物的实验浓度范围为1.0×10-3~1.0×10-11 mol/L。结果表明,DEP(1×10-7~1×10-9 mol/L)、DBP(1×10-6~1×10-9 mol/L)、BBP(1×10-3~1×10-6 mol/L)具有明显的类雌激素活性,诱导的最大酶活分别为:1.515、0.832 2、1.669,而DMP和DOP并未检出明显的类雌激素活性。DEP、DBP、BBP与E2的EC50的比分别为8.85×10-2、2.54×10-2、8.82×10-6。说明DEP、DBP在低浓度就表现出类雌激素活性,而BBP在较高浓度才表现出类雌激素活性。     

环境内分泌干扰物在人工湿地中的去除研究

考查了水平潜流人工湿地对城市生活污水中的8种内分泌干扰物去除效果。结果表明:在水力负荷为0.17m/d,水力停留时间为4.6 d情况下,水平潜流人工湿地对雌激素酮(E1)、雌激素三醇(E3)、双酚A(BPA)、辛基酚(OP)、17β-雌二醇(E2)、17a-雌二醇(17a-E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的平均去除率分别为81.4%、39.3%、73.9%、44.1%、69.7%、82.2%、65.2%。其中,4-正壬基酚(4-n-NP)在湿地出水中未检测到。人工湿地中内分泌干扰物去除效果沿程变化结果表明,湿地前段对内分泌干扰物的去除效果优于后段,说明人工湿地前段微生物的降解更有效。     

实时定量RT-PCR方法检测雌二醇诱导原代培养青鳉鱼肝细胞的基因表达

利用原代培养的雄性青鳉鱼肝细胞进行了相同雌二醇(E2)浓度(100 nmol·L-1)下的不同时间(2、4、6、8d)和相同暴露时间(4d)下的不同浓度(1、10、100、1000、10000 nmol·L-1)的雌二醇(E2)实验,采用实时定量RT-PCR方法对青鳉鱼VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达进行了研究,结果表明,VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达与E2的暴露浓度呈现很好的剂量-效应关系,且1nmol·L-1E2暴露就能显著诱导肝细胞内VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达.作为生物监测雌激素活性的in vitro方法,实时定量RT-PCR的灵敏度高于其它已经发表的方法.因此,实时定量RT-PCB方法与原代培养青鳉鱼肝细胞相结合的方法在环境雌激素效应的评价上具有很大地应用潜力.     

北京市城市污水雌激素活性的研究

采用重组酵母雌激素筛检法(YES法)对北京市3个城市污水处理厂工艺流程污水样品的雌激素活性进行了评价,并采用GC/MS分析了样品中8种内分泌干扰物(EDCs),以进一步阐明城市污水雌激素活性的变化.结果表明,污水处理厂能较好地降低污水雌激素活性,降低率为82.2%～97.0%,但出水仍具有一定的雌激素活性,雌二醇(E2)当量浓度(EEQ)为2.6～16.0 ng/L.GC/MS检测显示,污水处理厂并不能完全去除目标化合物,出水中平均浓度最低的是17α-E2,为13.5 ng/L,最高的是BPA,为106.4 ng/L;出水的雌激素活性主要来自类固醇雌激素.污水厂的出水排放具有潜在的环境风险,在污水处理过程中,应特别关注对类固醇雌激素的去除.     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

猪粪中典型类固醇雌激素的固相萃取/GC-MS检测

以猪粪中常见且具有较大潜在危害的E1(雌酮),17α-E2(17α-雌二醇),17β-E2(17β-雌二醇)和E3(雌三醇)为研究对象,建立了猪粪中这4种典型类固醇雌激素的GC-MS(气相色谱-质谱)分析检测方法.着重优化了样品的前处理方法,包括对超声提取剂、超声提取时间、固相萃取淋洗剂、衍生化温度和时间的优化选择.结果表明:在优化的试验条件下,猪粪中的典型雌激素E1,17α-E2,17β-E2和E3检出限分别为8.0,2.5,5.1和3.3 μg/kg,平均加标回收率在92.3%～137.4%之间.      

土壤净化槽对农村污水中内分泌干扰物的去除效果

以土壤净化槽污水处理系统为研究对象,采用固相萃取-色谱质谱检测方法,分析了云南洱海流域农村污水中3种天然雌激素类内分泌干扰物〔E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)〕和2种人工合成内分泌干扰物〔EE2(炔雌醇)和BPA(双酚A)〕的质量浓度与去除效果. 结果表明,洱海流域农村污水中天然雌激素的质量浓度远高于人工合成内分泌干扰物,E1与E2为污水中天然雌激素内分泌干扰物的主要成分,占87.1%~99.2%. 土壤净化槽对天然雌激素类内分泌干扰物、EE2和BPA的净化能力分别为1.42~168.21、0.64和3.48mg/(m2·a). E1、E2和E3在土壤中的平均残留率分别为4.3%、6.3%和3.8%,其中90%以上的雌激素物质在土壤净化槽系统中被降解或转化. 土壤净化槽对天然雌激素、EE2和BPA的平均去除率分别为70.3%、63.6%和77.8%,对常规污染物COD_Cr(69.8%)、TP(88.7%)、TN(57.2%)和NH₃-N(88.7%)的去除效果也较好. 土壤净化槽可以有效去除村落污水中的内分泌干扰物、有机物以及氮磷污染物,对削减村镇面源污染、减少入湖污染负荷以及改善流域内的水环境质量具有重要作用.      

鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5降解17α-乙炔基雌二醇的代谢途径

从北京某避孕药厂污水处理站曝气池的活性污泥中分离得到1株能够以17α-乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)为唯一碳源和能源生长的菌株JCR5.通过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium sp.).菌株JCR5在10d内对初始底物浓度为30 mg·L-1EE2的降解率可达87%.该菌株能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚)、避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长.对EE2降解中间产物进行质谱分析推测,EE2在降解过程中首先被氧化为雌酮(estrone,E1),后经过一系列生物催化作用生成2-羟基-2,4-二烯-戊酸和2-羟基-2,4-二烯-1,6-己二酸2种中间代谢产物.前者是与Comamonas testosteroni TA441代谢睾甾酮的途径类似的产物,而后者是3-羟基-4,5-9,10-二断雌甾烷-1(10),2-二烯-5,9,17-三酮基-4-酸不同于前者断键位置的另一产物.     

崇明典型水生生物中雌激素含量和分布特征

采用超高效液相色谱串联质谱系统(UHPLC-MS2)检测崇明岛9种典型水生生物体中5种典型雌激素的含量,包括雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、炔雌醇(EE2)和双酚A(BPA).并探讨其分布特征,进行初步健康风险评价.结果表明,9种典型水生生物中雌激素总量(以dw计)为1.1~7.38 ng·g-1,平均为4.25 ng·g-1.雌激素脂肪含量(以lw计)在5.01~83.41 ng·g-1之间,平均值为40.75 ng·g-1,雌激素脂肪含量水平表现为鱼类>虾类>蟹类.鱼类和蟹类,虾类之间雌激素脂肪含量差异性显著,蟹类和虾类之间不存在显著差异性.从检出率和检出含量看,甾醇类雌激素(E1、E2、E3和EE2)的残留明显低于酚类雌激素(BPA).E1、E2、E3和EE2的检出率小于66.67%,平均干重含量为0.17~0.69ng·g-1,而BPA的检出率高达100%,检出的平均干重含量为2.60 ng·g-1.健康风险评估结果表明,崇明岛水产品中雌激素对健康影响不大.     

泥沙腐殖质荧光特性及其与双酚A和类固醇吸附的关系

用批处理的方法测定了泥沙碱性可提取腐殖质对双酚A(BPA)和两种典型类固醇(17β-雌二醇(E2)和17α-乙炔基雌二醇(EE2))的吸附规律,分析了泥沙碱性可提取腐殖质的荧光光谱特征;探讨了腐殖质荧光光谱特征与BPA、E2和EE2吸附的关系.结果表明,泥沙碱性可提取腐殖质占泥沙总有机碳含量的9.3%～27.1%,BPA、E2和EE2三种物质的标化分配系数logKoc(hs)值变化范围分别为:3.14～4.09、3.47～4.33和3.65～4.32,其平均值大小顺序为EE2＞E2＞BPA,与3种物质辛醇水分配系数大小顺序一致.不同泥沙碱性可提取腐殖质的荧光光谱都有2个特征峰,其位置分别在Ex/Em=(310～330nm)/(390～400 nm)(α)和Ex/Em=(250～260nm)/(400～450nm)(α');2个特征峰峰强度比值(Iα'/Iα)变化范围为0.46～1.64;而且,泥沙中富里酸的荧光光谱与碱性可提取腐殖质的类似.腐殖质荧光光谱特征峰α由相对稳定、高分子量的芳香性类富里酸物质产生,随着芳香性类富里酸物质含量的增加Iα'/Iα值减小,因此,BPA、E2和EE2三种物质的logKoc(hs)与Iα'/Iα值间存在线性关系.